隨著港粵外貿合作加深, 經廣東輸往香港的蔬菜及其加工產品份額逐年擴大, 其中供港蔬菜數量將達到香港市場的80%以上。如何確保供港蔬菜的質量安全, 實現生產源頭追溯管理已不僅僅是一個單純的經貿問題, 也是關乎香港食品安全及社會穩(wěn)定的重大政治問題。

　　本課題研究是利用國際先進的 RFID 識別技術,研發(fā)和制作合適的識別成品和讀寫成品, 針對關鍵的數據，例如: 到港蔬菜的信息(包括: 蔬菜名稱、數量、基地名稱、播種、施肥、用藥、采收等種植情況,加工廠名稱、加工日期等加工情況，農藥殘留等檢測結果信息)和到港蔬菜的物流信息(包括: 車輛牌號、發(fā)車時間等蔬菜運輸信息、裝車情況信息), 進行產品識別跟蹤的監(jiān)管，再通過開發(fā)和建立電子網絡信息化管理系統(tǒng)平臺, 運用高效快速的信息網絡技術, 實現供港蔬菜流轉中的每一管理節(jié)點的上下游追溯, 實現管理者對蔬菜從原料、生產、運輸到銷售全過程的了解和把握,使企業(yè)的生產、倉儲、通關、配送過程更加便捷。這樣的應用將擺脫人為的惡意干預和造假的可能性, 又將改善粵港跨境貨物的供應鏈的透明度, 為檢驗檢疫、海關等口岸加快貨物通關速度, 全面實現了供港蔬菜“從田間地頭到餐桌”全過程、無縫隙監(jiān)管; 同時, 由于本系統(tǒng)利用RFID技術記錄了供港蔬菜從生產、加工到銷售的全過程識別管理的數據信息; 全面保證了蔬菜集裝箱在運輸過程的完好性, 完全實現了供港蔬菜的安全溯源體系需求, 從而給香港市民樹立起廣東“放心菜”的信心品牌。

　　1 電子標簽簡介

　　1.1 電子標簽技術

　　如同互聯(lián)網的使用帶來巨大技術革命一樣, RFID技術在物聯(lián)網的應用, 將會極大地改變我們的工作和生活的方式。RFID 英文全稱為 Radio Frequency Identification, 也是所謂的射頻識別技術，它的原理是應用微波或者無線的電波來進行相應的雙向方面的通訊或者進行相關的非接觸性方面的單向通訊, 以此使得數據的交換和數據的采集等得到自動識別。射頻識別系統(tǒng)的相關工作方面的原理是其內嵌的讀寫器在有效的區(qū)域中發(fā)射出一些無線的信號, 這些無線信號將產生一個相關的電磁場, 當電子標簽經過這個電磁場時候, 此電子標簽將被觸發(fā), 并且使得保存在點在標簽中的數據可以根據讀寫器內設的相關指令得以修改或者發(fā)送。讀寫器和電子標簽進行互相通信, 傳送或者接收相關的數據, 并且讀寫器可以將此數據與計算機網絡互聯(lián)和通信。

　　RFID的一種應用模式為電子標簽, 電子標簽是可存儲的電子芯片, 其可儲存少量的可識別的相關電子數據。這些電子數據的讀取方式, 可以根據使用的需求設置成只讀或者可讀可寫的方式。電子標簽相關的應用系統(tǒng)可以由以下三種類別組成: 一是用來管理收集而來的數據應用軟件; 二是用來掃描及讀取標簽數據讀寫器(reader); 三是里面含有數據的標簽(tag)。電子標簽技術用于食品安全監(jiān)管與追溯具備很大的優(yōu)勢，電子標簽解決方案可以跟蹤到食品供應鏈的每一個環(huán)節(jié), 范圍覆蓋從農場的家畜及新鮮農作物, 到人們在餐館里食用的食品以及在超市中購買的包裝食品, 真正地做到“從農場到餐桌”全程監(jiān)管的目標。標簽標識內容的自動獲取, 可以解放人力, 實現全程的自動化, 大大提高供應鏈管理的效率; 標簽中包含更多的信息, 可以記錄產品及屬性的信息和供應鏈每一個環(huán)節(jié)的信息, 做到了物流與信息流的完美結合;數字信息更易于防偽, 使得食品防偽技術更上一層樓, 確認食品質量與安全;電子標簽是實物與信息的結合, 有利于企業(yè)生產信息管理系統(tǒng)的發(fā)揮, 也有利于監(jiān)管機構對生產過程中的監(jiān)督管理, 使得監(jiān)管部門的電子監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用。

　　1.2 RFID體系框架

　　圖1描述了CIQ的EPC網絡架構。

圖1 檢驗檢疫EPC網絡架構

　　由表1所示, CIQ的EPC網絡架構是由五個基本要素所構成的。

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表1 EPC網絡5要素表

　　1.3 RFID中間件

　　粵港進出口商品質量監(jiān)管種類較多, 針對不同類型的應用, 將使用不同種類、不同頻段的RFID設備。如圖2所示, RFID中間件作為RFID標簽和應用程序之間的中間部件, 提供一組比較通用的API(應用程序接口), 利用這組API就可以實現從RFID讀寫器連接到系統(tǒng)并且讀取RFID的數據到應用程序等功能。

圖2 RFID中間件功能圖

　　這樣一來, 即使存儲RFID標簽情報的數據庫軟件或后端應用程序增加或改由其他軟件取代, 或者讀寫RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時, 應用端不需修改也能處理, 省去多對多連接的維護復雜性問題?；浉圻M出口商品質量監(jiān)管過程中要大量使用各種RFID讀寫器, 通過應用系統(tǒng)中的RFID中間件, 可以降低系統(tǒng)建設與系統(tǒng)維護的成本。

　　2 總體架構設計

　　2.1 業(yè)務框架結構

　　系統(tǒng)總體業(yè)務框架結構如圖3所示。從檢驗檢疫角度看, 粵港進出口商品質量監(jiān)管包括生產企業(yè)(養(yǎng)殖場/加工廠)監(jiān)管、產地查驗、口岸查驗和目的地查驗與追溯四個主要環(huán)節(jié)。在每個不同的環(huán)節(jié), 有不同的系統(tǒng)進行管理, 并通過數據接口將生成的信息存入系統(tǒng)的數據中心。生產企業(yè)監(jiān)管環(huán)節(jié)使用質量監(jiān)管系統(tǒng)企業(yè)端對種植養(yǎng)殖、生產加工等產品信息進行有效管理;產地查驗環(huán)節(jié)通過CIQ2000系統(tǒng)、產地檢驗系統(tǒng)、質量監(jiān)管系統(tǒng)對產地商品質量進行有效管理; 口岸查驗環(huán)節(jié)使用CIQ2000系統(tǒng)、質量監(jiān)管系統(tǒng)對口岸查驗信息進行有效管理; 目的地查驗環(huán)節(jié)通過終端查驗系統(tǒng)訪問數據中心，獲取產品的生產信息、監(jiān)管信息等相關信息;海關系統(tǒng)、企業(yè)系統(tǒng)等外部系統(tǒng)通過數據接口與數據中心進行各種數據交換; RFID電子標簽封裝成電子耳標、電子鉛封、電子標識等不同形狀，加施在貨物表面，實現標簽與物流的綁定。標簽中存儲的電子信息，通過數據中心，可以迅速綁定該貨物所對應的各種信息與單據，在物流監(jiān)管的各個環(huán)節(jié)，通過部署手持機、通道門等讀寫設備，可以自動批量的讀寫標簽信息，從而自動實現貨物物流、信息流、單據流的三流合一。

圖3 業(yè)務架構圖

　　2.2 技術框架結構

　　系統(tǒng)總體技術框架結構采用多層分布式體系結構，分為硬件設備層、數據資源服務層、應用支撐層、應用層和展現層，以上各層構成了整個系統(tǒng)的基礎結構，此外，不可或缺的是，貫穿以上各層的電子政務安全體系、以及電子政務標準和規(guī)范。

　　系統(tǒng)硬件設備層: 系統(tǒng)硬件設備層是系統(tǒng)運行的基礎, 是保證整個系統(tǒng)運行的前提, 是系統(tǒng)具體應用的承載體，強調的是可用性和可靠性。系統(tǒng)硬件設備層包括網絡設施、統(tǒng)一接入系統(tǒng)、主機服務器系統(tǒng)、存儲備份系統(tǒng)、RFID硬件讀寫器和各種RFID電子標簽。

　　數據資源服務層: 提供基礎信息資源(包括商品信息、企業(yè)信息、口岸信息等)、生產信息、質量信息、報檢信息、查驗信息、運輸信息等各種數據庫、以及各種網頁/文字/音頻/視頻等非結構化數據信息的存儲和資源的具體操作，保證數據庫的可靠運行。

　　應用支撐層: 應用支撐層提供內容管理、數據交換、工作流引擎以及RFID中間件服務。其中，內容管理可實現對Internet信息和Word、Excel、WPS、Notes等應用系統(tǒng)文檔信息的全面訪問，及文檔到HTML的轉換;提供搜索引擎;非結構化信息采集、編審校、信息發(fā)布;Web頁面的防篡改。信息交換：應用iRdex交換軟件，通過統(tǒng)一的信息交換規(guī)則和信息交換標準，提供信息交換策略、信息交換接口，處理信息交換請求，支持與其他應用之間的信息交換。工作流控制：實現對業(yè)務流程的快速生成與控制。RFID中間件：處理通過RFID硬件終端采集的數據，自動過濾冗余信息。

　　應用層：應用層包括基于系統(tǒng)架構的應用系統(tǒng)，如活豬監(jiān)管與追溯系統(tǒng)、從產地局到口岸局的集裝箱監(jiān)管系統(tǒng)、供港蔬菜，人員快速通關系統(tǒng)等。

　　顯示層：面向檢驗檢疫、粵港兩地政府、海關、各類企業(yè)提供專業(yè)數據訪問服務?？筛鶕總€用戶使用特點和角色授權的不同，為用戶提供個性化的安全訪問界面。門戶層管理可以實現面向申請者、管理者的多層體系結構的薄客戶端界面;支持高度個性化的內容展現模塊、用戶可個性化定制界面;提供一站式的安全訪問。

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　　2.3 安全保障體系結構

　　系統(tǒng)在物理安全、網絡安全、系統(tǒng)安全、標簽安全、信息安全、管理安全等六個層面上實現安全保障體系建設。安全保障體系利用國家質檢總局現有的隔離系統(tǒng)、應用安全系統(tǒng)、監(jiān)控檢測系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)、應急恢復系統(tǒng)和VPN網關，并在此基礎上加入RFID硬件安全防護系統(tǒng)、SSL數據加密系統(tǒng)、電子標簽真?zhèn)巫R別系統(tǒng)構成。這些安全系統(tǒng)從物理環(huán)境、網絡、系統(tǒng)和應用各個方面為系統(tǒng)建立了安全防護措施，形成整體安全防護體系。

　　3 系統(tǒng)建設框架

　　圖4所示闡述了整體架構中RFID，及數據交換系統(tǒng)的應用情況，下面進行一下詳細的說明：

圖4 系統(tǒng)架構圖

　　企業(yè)端: 供港蔬菜進廠到生產線上的加工, 在進行包裝后, 將電子標簽加施在周轉箱上. 施檢時, 可以通過不同的方式來進行電子標簽數據的讀取, 例如: 檢驗檢疫人員或企業(yè)被認可的人員手持閱讀器方式、工廠流水線固定安裝的閱讀器或是在工廠或相關檢驗機構安裝固定閱讀器等。圖示中是在倉庫的門口加裝固定的讀寫器, 讀取的EPC數據發(fā)送至數據交換系統(tǒng), 數據交換系統(tǒng)同時在企業(yè)端還和企業(yè)的內部應用系統(tǒng)整合在一起, 方便各種數據的提取. 由于數據交換系統(tǒng)具有EPC網絡的適配器, 所以這些EPC數據今后也可以作為EPC網絡資源獲取的“引用”。

　　檢驗檢疫端: 發(fā)送至數據交換系統(tǒng)的信息, 經過格式轉換、內容加工和入庫等操作, 和后臺的監(jiān)管系統(tǒng)計查詢統(tǒng)進行信息處理、比對, 并產生相應的回執(zhí), 并可預留和“2211”同以及海關等機構完成信息交互的接口. 數據交換系統(tǒng)還可以和放行單的處理打印系統(tǒng)連接, 實現放行單的自動打印。

　　海關或其他機構端接口: 數據交換系統(tǒng)會把檢驗檢疫的信息格式自動轉換成海關等相關機構的格式, 并按業(yè)務規(guī)則和順序發(fā)送出去, 海關接受到相應的報文可以自動進行內部的處理. 同時由于今后在海關我們也將實現RFID 的應用, 所以這在通訊和信息基礎層次上保證了真正全方位電子通關的實現。

　　4 功能模塊說明

　　結合用戶的需求及溯源目標, 本系統(tǒng)主要實現如圖5所示的所有任務: 通過計算機系統(tǒng)平臺規(guī)范原有業(yè)務流程; 通過電子標簽的應用完善溯源管理體系;通過數據庫記錄數據流的過程及數據驗證結果, 從而解決數據的存儲和業(yè)務流程的流轉等。

圖5 功能需求架構圖

　　其中包括表2所示的A溯源系統(tǒng)功能說明。

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表2 A溯源系統(tǒng)

　　表3所示B溯源客戶端功能說明。

表3 B溯源系統(tǒng)

　　5 接口標準

　　如圖6所示, 描述了各層之間的接口關系.

圖6 接口標準

　　食品安全追溯管理系統(tǒng)包括很多RFID讀寫器和應用終端, 還可能包括一個分布式的網絡. 為確保不同廠家設備之間兼容性, 我們需要制定以下幾個方面的標準: EPC編碼: 讀寫器性能控制與設備管理; 讀寫器與標簽之間的交互接口; 主機與讀寫器之間的交互接口; 與應用系統(tǒng)、與其它用戶之間的交互接口。

　　6 結論

　　基于RFID的供港蔬菜安全溯源監(jiān)管系統(tǒng), 提高了供港蔬菜安全監(jiān)管的有效性, 對提高食品安全全過程監(jiān)。

　?、?通過該項目的研發(fā), 使RFID技術在質量溯源與監(jiān)管領域的大量應用. 一是為物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展帶來極大的促進作用. 二是加快通關效率為企業(yè)帶來直接經濟效益. 三是對產品質量甄別和監(jiān)管提供了便利。

　　② 立足RFID視角, 能有效克服傳統(tǒng)食品安全監(jiān)管中僅僅針對某一環(huán)節(jié)的行為, 強調用系統(tǒng)的思想對可能影響食品安全的源頭及系統(tǒng)要素進行綜合考察, 增強了食品安全監(jiān)管的全面性。

　　③ 通過該系統(tǒng)確定的食品安全監(jiān)控狀態(tài), 為安全和監(jiān)管部門有效防范和控制食品安全提供決策依據,可以基于RFID視角構建由食品安全監(jiān)控、信用監(jiān)管和逆向追溯等子系統(tǒng)構成的食品衛(wèi)生安全監(jiān)管體系,預防和控制食品安全, 改善和提高食品安全質量。

　?、?在一定程度上能保障食品安全, 避免假冒偽劣。 通過RFID溯源技術可以從食品生產源頭監(jiān)管, 依托RFID電子標簽信息載體, 可以對整個食品安全供應鏈進行監(jiān)管和溯源, 有利于打擊非法食品經營者,保障合法食品經營者的利益, 保證公民餐桌食品安全,催進社會和諧發(fā)展。