基于RFID与二维码技术的农产品可追溯系统设计

边吉荣 宋丽亚

宁夏大学物理电气信息学院 宁夏 750021

0 引言

本文提出了一种农产品追溯系统方案。系统使用先进的RFID电子标签及二维码技术，通过采集记录农产品从种植到运输、检验检疫、加工、出售全过程中与质量相关的数据，建立质量信息数据库，从而为农产品质量追溯提供了可能。

1 二维码技术的运用

RFID技术在农产品追溯系统中可以发挥非常大的作用，但是现阶段实际应用过程中，由于RFID还存在单位价值较高的实际情况，对于单位发售的农产品小包装来说，明显具有成本负担。二维码此时可以弥补这一缺陷。二维码不但可以将RFID数据无缝转移，而且很好地解决了消费者的识别问题。

图1 二维码

1.1 二维码的概念

根据个人习惯的不同，二维码也叫二维条码或二维条形码，是在普通条形码基础上发展起来的大容量条码，是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。它具有以下特点：

（1）高密度编码，信息容量大。可容纳多达 1850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。

（2）编码范围广。该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。

（3）容错能力强，具有纠错功能。这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50%仍可恢复信息。

（4）译码可靠性高。它比普通条码译码错误率要低得多，误码率不超过千万分之一。

（5）可引入加密措施。因此保密性、防伪性好。

（6）成本低，易制作，持久耐用。

（7）条码符号形状、尺寸大小比例均可变。

SPF级雄性SD大鼠40只，7～8周龄，体质量250～300 g，由空军军医大学实验动物中心提供[动物生产许可证号：SCXK（军）2012-007]。所有大鼠均分笼饲养，环境温度为24～26℃，湿度为60%～70%；造模前均禁食、不禁水12 h。

（8）二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。

1.2 二维码技术在应用中需要解决的关键技术

由于考虑到RFID的成本负担，二维码在本系统中主要运用在农产品的加工包装阶段，此阶段将原来存在于运输周转箱RFID中农产品的原始信息读取，并转移到相应的二维条码中保存，此记录农产品原始信息的二维条码最终会同分割小包装一起交到消费者手上。但是由于二维码的编解码是公开的算法，因此二维码的防伪和防复制就是需要解决的问题。由于二维码最大可以存储一千个左右的汉字，存储空间相对较大，因此我们采用信息加密的方式解决防伪和防复制的问题，加密后的二维码必须通过相应的解密算法才能读取到相应的信息，否则将读取到的是一堆乱码，从而无法使用。因此只有我们的农产品追溯系统才能解读该码，其他系统无法读取该码并进行复制。

2 农产品可追溯系统的设计

系统主要分为六个部分，其结构见图2。

图2 农产品可追溯系统结构图

2.1 农产品质量安全追溯综合公共服务平台

农产品质量安全追溯综合公共服务平台既农产品中央数据库，为以下五个子系统的基础平台，存储系统的所有数据。选用SQL Server 2000 建立数据库。采用C/S 体系结构来开发该信息平台。Web服务器独立运行，系统内部各个部门和外部的客户端均可通过 Internet访问该系统。系统还能对数据库按照需要进行备份还原，提高系统的健壮性和安全性。

2.2 种植环节

系统根据所操作的地块编号自动读取该基地管理人员的RFID卡，只有该地块所对应的合法基地管理人员才能进入该系统。系统中基地管理人员每日实时记录农产品的详细种植信息，如种植品种、播种记录、灌溉记录、施肥记录、病虫害防治记录等。并对农药购买、存放、使用及安全期等信息加以记录管理，如出现农药过期、使用禁用农药等将给出警告提示信息。考虑到农产品基地的环境因素，设计中信息的采集采用手持设备和计算机录入两种方式结合使用，将种植信息上传到数据库服务器。这不仅改变了以往的手写记录方式，方便了管理人员记录信息，提高了工作效率，而且还实现了信息的实时采集，保证了数据的准确性。

农产品采摘后，采摘日期、地块编号和采摘顺序组合成批次号，将此批次号同农产品的品种、播种记录、灌溉记录、施肥记录、病虫害防治记录等农产品的基本信息、及基地管理人员的姓名等基地管理人员的基本信息一并写在一 RFID卡上，此RFID卡固定封装在专门的农产品标准周转箱的指定位置，从而使追溯链条上每个参与对象具有可追溯性。

2.3 运输环节

当采摘后的农产品准备装车时，在装车区域用固定读写器的天线信号覆盖，系统首先自动读取运输车辆的车载检验检疫RFID卡，该RFID卡中记录了运输车辆的牌号、单位、是否检验检疫消毒、检验检疫消毒时间等车辆的基本信息，当读取到不合法的数据时自动报警。当工人运送农产品周转箱到达该区域后，系统自动读取封装在周转箱上的RFID卡，并在计算机显示器上显示，当读取到不合法数据时，系统自动报警。

当装车完毕，监装人员在系统中填写监装单，系统自动记录装车时间、发车时间、出发地、目的地和车载检验检疫RFID卡中车辆的基本信息等，并根据这些数据给出封识号。运输实行全程铅封处理，下一环节检查铅封并核对车牌号、封识号，完好无误后放行。

2.4 农残检测、加工包装环节

由于二维条码可以方便地添加信息，在农产品进入加工环节后，加工企业可以首先读取该农产品的二维码信息，然后根据本身需要和相关部门的要求，再将农残检测结果、加工单位、加工日期等信息，以及包装重量等相关信息添加到二维码中。经过加工企业的数据充实后，产地信息、农残检测及加工环节信息都已经存储在该二维码中，终端消费者在超市或批发市场通过查询终端查询该产品的二维码时，便可以对该农产品从种植到加工包装的所有相关信息一览无余，对于事后追溯也变得容易可行。

2.5 零售环节

包装加工好的农产品进入销售环节后，经营户可用手持二维码识读设备读取包装上的二维码信息(如：“商品品名：小白菜；来源：大邑县沙渠镇绿色蔬菜种植基地；农药残留检验：合格；蔬菜品质检验：合格。定点加工包装：成都明渲蔬菜配送中心；包装日期：2010-3-1；)，并与自己的商户信息(如：“销售点：西塔市场02号摊位；经营户：汤荣强；进货渠道：成都明渲蔬菜配送中心；销售日期：2010-3-2；”)一并产生一追溯码，此追溯码可在商品出售时用溯源电子秤打印于收银条上交给消费者。

2.6 消费查询追溯环节

在此环节，消费者只要通过浏览器、手机短信、800电话、或者销售地点的触摸屏将销售商赋予的追溯码输入，该农产品从播种到收获的田间管理、运输、检测检验、包装、销售等详细信息将在消费者面前一览无余。也可通过智能手机、二维条码阅读器等直接读取农产品包装上的二维码信息，让消费者对所购买的农产品有所了解，同时也向消费者反映了农产品的安全生产管理。

在此环节，需要为消费者提供多种不同的查询手段，实现农产品的质量追溯。目前大部分的手机都支持摄像头并支持JAVA程序，因此我们的追溯系统需要提供手机二维码追溯的查询终端程序，该终端程序要能够驱动摄像头并拍照，将拍到的图片通过二维码解码算法解码，并解密，将二维码通过wap方式发送到后台数据库中，从而实现追溯。手机短消息、电话语音、网站防伪查询技术都比较成熟，做相应的技术开发即可完成，在此不再赘述。

3 结束语

农产品可追溯系统是针对农产品从种植到消费的全过程追溯系统。系统在设计过程中充分考虑到了当前国内农产品从种植到运输、检验检疫、包装、销售等各个环节，利用RFID、二维码等先进技术并依托网络技术及数据库技术，实现信息融合、查询、监控，为实现农产品安全预警机制提供了可能，为农产品生产企业提供了一套完整的解决方案，其应用前景将十分宽广。

[1] 高杨.建立农产品可追溯系统支持农产品出口[J].山东省农业管理干部学院学报.2009.

[2] Klaus Finkenzeller[德].射频识别(RFID)技术[M].北京：电子工业出版社.2001.

[3] 兰洪杰,黄锋权,林自葵.2008年北京奥运会食品可追溯系统设计[J].中国储运.2008.