基于RFID射频识别的企业食品追溯管理系统

引言

RFID(RadioFrequencyIdentification)称为射频识别技术，是从20世纪90年代兴起的一项自动识别技术。它利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据,识别工作无需人工干预。相比于条形码，RFID技术具有使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用给零售、物流等产业带来了革命性变化[1]o

目前，射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域:汽车、火车等交通监控;高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；流水线生产自动化；安全出入检查；仓储管理；动物管理；车辆防盗等。RFID的应用领域仍在不断拓宽孔

我国食品安全事故频发，涉及门类多，影响范围广，已严重威胁到人类健康和生命安全。一个很重要的原因就是食物从生产到流通缺乏有效监管。为了解决食品流通来源追溯难和去向查证难等问题，提升食品在流通领域的食品质量安全保障水平，政府正大力推广物联网，建设食品流通追溯体系，采用信息化的手段，实现索证索票、购销台账制度的电子化，做到各个流通节点信息互联互通，形成完整的食品流通信息链条和责任追溯链条，提高食品流通的信息化、组织化水平，提高食品质量安全保障能力。

在这个背景下，针对企业开发基于RFID射频识别的食品追溯管理系统，加强对企业内部食品各流通环节的管理，将来可以和城市食品追溯体系平台衔接，建成一个统一的食品追溯企业管理平台。在该平台下，企业管理者不仅可以为店铺和顾客开发特定的应用服务程序，而且可以加强对旗下店铺和顾客的管理，甚至可以和店铺、顾客进行互动，接受店铺、顾客的反馈、咨询和投诉等。企业管理者、店铺和顾客通过网络都可以查询到有关食品的详细信息，追溯食品的各流程情况，并且能够直接进行网上销售交易。企业使用本管理系统将大大提高信息化水平、管理水平和竞争力，促进国家食品安全管理和物联网的进程。

1食品追溯系统

1.1RFID数据采集

一套完整的RFID系统，是由阅读器与电子标签及应用软件系统三个部分组成的。其工作原理是阅读器发射特定频率的无线电波能量给电子标签,用以驱动电子标签电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理国。

目前，高频的RFID标准主要有ISO14443TypeA、ISO14443TypeB、ISO15693,超高频的RFID标准主要有ISO-180006C,EPC/GlobalClassiGen2。RFID读写器厂商一般主动提供应用程序接口API,以供企业将后端系统与RFID读写器串接，读取RFID标签数据。在RFID读写器厂商提供的开发接口函数的基础上，开发出独特的RFID读写程序，完成电子标签的数据采集。

1.2电子标签EPC编码

EPC编码是EAN.UCC在原有全球统一编码体系基础上提出的新一代的全球统一标识的编码体系。每一件商品分配一个唯一的、可识别的标识码，它用一串数字代表产品制造商和产品类别，同时附上产品的系列号以唯一标识每一个特定的产品，产品电子码存储在电子标签中。目前，EPC编码共有7种类型，分别EPC-64-I、EPC-64-II、EPC-64-III、EPC-96-1、EPC-256-I、EPC-256-II、EPC-256-III[4]。表1所列是EPC-96-I的编码规则，它可以为2.68亿个公司提供唯一标识,每个生产厂商可以有1600万个对象种类并且每个对象种类可以有680亿个序列号。

表 1 EPC 编码规则

EPC-96-I型码

在食品的包装上贴上存储了EPC数据的RFID标签后,在它整个生命周期中，该标签将成为该食品的唯一标识。在系统数据编码阶段，先对电子标签进行编码，进行信息数据的初始化；在对电子标签初始化以后，将电子标签中的编码信息与数据库字段建立一一映射关系，完成食品数据识别[5]o

1.3数据库管理

数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”这里以SQLServer2008为例，它是一个关系数据库管理系统（RelationDatabaseManagementSystem，RDMS）。加强数据库中主要表结构的设计，可以建立所有表的E-R关系图。构成E-R图的基本要素是实体型、属性和联系，具体如图1所示。当数据库中包含多个表时，需要通过主关键字来建立表间的关系，使各表之间能够协调工作。关系是通过匹配键列中的数据而工作的，而键列通常是两个表中具有相同名称的列。表与表之间关系有3种：一对一关系1：1，一对多关系1：”，多对多关系n:m。

图1  食品追溯管理数据库E-R图

2平台建设

针对企业的食品追溯管理平台实际上是一个基于食品全程质量监管的信息管理平台。可追溯性信息系统的建设包括信息采集、信息记录、信息筛选、信息保存、信息反馈、信息统计、信息挖掘、信息交换、信息利用等环节。这些信息都是由许许多多的Web服务器产生的，而每一个Web服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连接。B/S（浏览/服务）模式具有分布性特点，可以随时随地进行信息查询、浏览等业务处理,业务扩展、维护简单方便，共享性强间。采用基于.net架构的B/S三层体系结构，合理地划分各层功能，使之在逻辑上保持相对的独立性，从而使整个系统逻辑结构清晰，同时提高系统的可维护性和可扩展性。

3用户权限

系统的用户众多，如何确保系统的安全性和完整性极其重要，因此系统要根据不同权限的用户和后台管理人员进行权限的判断。根据用户登录的用户名和密码进入后台数据库，在数据库中查找用户的权限级别并使用session对象存储该用户的相关信息，一旦用户的操作超过了权限范围，系统会自动跳出对话框提醒用户操作越界。

4追溯管理模块

食品安全追溯管理主要体现在食品信息追溯、食品质量验证、劣质食品预警、促进食品销售、城市平台衔接等方面。积极建立生产环节（厂商、产品质量、产品标志等信息录入）到流通环节（经营者、食品包装等信息录入），再到零售环节（食品信息查询与预警）的RFID电子标签技术防控体系。图2所示是食品追溯管理控制系统的作用框图。

4.1食品信息追溯作用

在食品生产环节，生产厂家可以在每个产品的包装上都贴上RFID电子标签，这些电子标签可以记录产品原料情况、生产日期、生产批次、生产厂家以及生产车间、生产工人等详细信息。产品进入流通环节后，每次交接都使用数据采集器扫描RFID电子标签存储食品原始信息，同时记录食品将发往何处、到达时间、收货商户等信息。商品进入零售环节后，消费者随时可以通过电子终端查询食品信息。在这一环节，可以鼓励消费者实名购买食品消费卡，录入联系方式，实行可追溯管理叫

图2食品追溯管理控制系统

4.2食品质量验证作用

借助RFID电子标签，生产厂家可以将产品质量及企业资质等信息上传到食品信息数据库，质监部门和工商部门对上传信息进行审核和综合判断，建立标准的食品质量档案信息系统。一旦发现食品质量等信息与标准信息不符或有不良信息,系统立即向食品经营者和消费者发布预警信息，提醒食品经营者和消费者对食品的质量信息进行重新验证。

4.3劣质食品预警作用

当信息系统监控食品的RFID电子标签出现“质量隐患信息”(如食品过期)或有关部门发出“质量召回产品”等有关信息时，信息系统可以立即启动预警程序，在第一时间通知食品流通领域的各个经营者停止销售，采取应急措施。消费者需要验证信息时，只要点击电子查询终端即可。从这个方面看,RFID技术可以为消费者拉起一张针对假劣食品的“隔离网”,为保护消费者合法权益提供有力支撑地

4.4促进食品销售作用

通过网上购物，人们足不出户就可以在网上捜索到自己所需要的商品，并且安全的在线支付和送货上门服务使人们更加深刻地体会到这一购物方式的优越性。但是，由于食品质量和安全问题频发，顾客对网上购买食品望而却步。劣质和假冒的食品，不仅令消费者损失金钱，而且损害身体健康，甚至危及生命安全。如果企业能够建立食品追溯管理系统，加强对食品各个环节质量安全监管，并且将信息公布给消费者，使消费者放心购买，必将有力地促进企业的食品销售。

4.5城市平台的衔接作用

食品质量问题一直是关系国计民生的大事。在无锡、上海等试点城市，政府正在致力于开发城市食品安全监管平台,以后必然会向全国扩展。有远见的企业也正在着力开发自己的食品追溯管理系统，比其他企业先行一步抢占市场先机。企业使用该系统不仅能加强自身的信息化水平、管理水平和竞争力，而且将追溯数据上传，完成与城市食品追溯管理平台的衔接，促进国家食品安全管理和物联网的进程。

5结语

随着信息技术的发展，RFID电子标签作为自动识别的信息载体应用日趋广泛。通过电子标签给食品赋予一个唯一标识，实现对食品的动态实时跟踪，将有效控制食品的生产质量和安全隐患，市场需求量庞大，得到了各级政府的特别关注。在物联网和食品安全的大背景下，开发基于RFID射频识别的食品追溯管理系统对我国食品安全管理和物联网进程具有重大的意义。

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