RFID技术在蔬菜冷链中的应用

　　摘 要：蔬菜产业已经成为农业和农村经济发展的支柱产业，蔬菜冷链的发展成为大势所趋。但在蔬菜的生产经营过程中，由于缺乏有效的监控体系，造成蔬菜极大的经济损失，同时引发了蔬菜质量安全问题。文章首先对RFID系统在蔬菜冷链全程温度监控与安全监控中的应用进行了分析，认为它可以有效地解决蔬菜冷链由于温度与质量安全所产生的问题，同时论述了制约RFID在蔬菜冷链中实施的瓶颈，最后提出了强化政策引导等相关对策。
　　关键词：RFID 蔬菜冷链 全程温控 实时安全监控
　　中图分类号:S-9 文献标识码:A
　　文章编号:1004-4914（2010）12-181-03
　　
　　一、问题的提出
　　我国蔬菜产业发展迅速，已成为农业和农村经济发展的支柱产业。2009年我国蔬菜播种面积2.73亿亩，总产量6.02亿吨，蔬菜播种面积和产量分别占世界的43%和49%，均居世界第一，蔬菜出口贸易顺差达66.70亿美元。然而，由于我国缺乏完整科学的现代蔬菜冷链物流体系，温控监测技术比较落后，致使我国蔬菜从产地到消费者过程中，蔬菜在采摘、运输、贮藏等物流环节上损失率高达25％～30％，年损失值近800亿人民币；同时蔬菜生产环节缺乏有效安全监控体系，致使蔬菜使用农药过量、蔬菜农药残留，导致诸如海南的毒豇豆此类事件发生。蔬菜农药残留的超标不仅对我国消费者的身体健康构成威胁，而且也影响了我国蔬菜出口，进而减少了农民的收入，削弱了我国蔬菜的国际竞争力。
　　上述问题的出现，一方面是由于不能进行蔬菜冷链的全程温度监控，造成蔬菜流通中的极大经济损失，另一方面是不能有效记录蔬菜安全生产的农药用量状况，致使蔬菜生产存在农药残留的问题。uDrRBGkDv3tkjk6Afc0gcSumYDtzKSRuEkZwwdOlLMY=而蔬菜冷链中RFID射频自动识别技术的应用恰好可以有效地解决上述问题，RFID对于我国建立蔬菜可追溯冷链体系与蔬菜质量安全监管体系都具有重要的意义。
　　二、RFID技术及其工作原理
　　RFID射频技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并快速准确地获取相关数据，识别工作无须人工干预，可在各种恶劣环境中工作。一个最基本的RFID系统由三部分组成：标签、阅读器和天线。
　　RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。根据其工作原理，RFID可以方便而又高效地记录蔬菜在冷链流通中生产、加工、仓储、运输和消费各个环节的信息，这样就有效地保证了蔬菜在冷链流通中的质量安全。
　　三、RFID技术在蔬菜冷链中的应用分析
　　1．RFID在蔬菜冷链中的全程温度监控。由于蔬菜对温度极具敏感性的特点，因此对蔬菜进行全程温度控制是确保其质量安全的重要前提。蔬菜在采摘、预冷、生产、加工、储藏和消费时都有不同的温度要求，在这几个阶段冷链的无缝衔接十分重要，因此RFID在蔬菜冷链中的全程温控具有十分重要的作用。
　　RFID技术可对冷链中的蔬菜各个环节的温度进行监控，同时将冷链所需的温度信息记录于标签（Tag）中，如果温度低于或高于应有的温度，其即会发出警报。RFID温控技术可以同时读取100个蔬菜标签上的温度信息而不产生冲突。同时，由于RFID不用产品在视野范围内便能对蔬菜标签上温度进行读取的特性，这保证了对蔬菜温度的读取不用通过开启冷藏设备，从而导致冷链蔬菜温度的变化，最终做到对蔬菜实施全程温度实时监控，确切地保证蔬菜处在适宜的温度之下（图1），避免了由于温度影响蔬菜的腐蚀而造成经济的损失。
　　2．RFID在蔬菜冷链流通中的实时安全监控。RFID技术可以记录从加工到销售的最终环节中涉及蔬菜质量安全的各种信息，可以有效地实施蔬菜冷链流通中的实时安全监控，保障了蔬菜从生产到消费环节的质量安全。
　　生产环节。RFID标签对蔬菜生产环节的农药使用种类、农药使用的数量、农药喷洒次数以及蔬菜的种类、特征与采摘时间进行记录，在RFID中应设置唯一的蔬菜编码，作为其身份确认的唯一标识。通过对蔬菜在生产过程中全程追踪，保证蔬菜使用适量和合理的农药，防止农药超标的蔬菜进入流通环节。同时可根据标签上记录的蔬菜采摘时间，保证蔬菜在最有效的时间内进行预冷，防止蔬菜的腐烂。
　　加工环节。在加工环节，RFID通过电子标签记录蔬菜的预冷时间、加工时间、加工车间、加工人员、以及所用涉及到的加工材料，例如是否添加添加剂或添加剂的种类和数量。RFID记录蔬菜的预冷时间，以便于加工的蔬菜及时进行加工和包装。同时，RFID系统记录蔬菜清洗用水，蔬菜的清洗用水必须满足国家标准（GB5749285）；同时，RFID记录包装物的材料来源，避免加工完的蔬菜被其包装物所污染。
　　仓储环节。蔬菜具有易腐性，对仓储的要求较高同时保证其营养价值和安全，蔬菜可在入库之前通过RFID通过读取其品种，采摘时间，预冷时间，包装规格和包装重量，将蔬菜按一定的规格进行分类，由计算机处理后根据仓库特点形成蔬菜库存的信息，并输出相应的入库区位、货架和货位的指令，方便其快速准确出库。RFID在仓库中使用，使得仓库人员在投递、运输和发送蔬菜时不仅极大的缩短了查找蔬菜的时间，同时也对蔬菜进行了合理的分类控制。最终达到提高效率、降低成本和达到有效的控制目的。
　　运输环节。在运输环节，RFID技术和GPS（全球定位系统）结合起来，可以为物流公司提供实时监控和跟踪服务，制定最优的运输路线。保证蔬菜的有效配送，RFID可同时读取100条蔬菜的信息，保证正确的蔬菜品种和数量在规定的时间内送到客户手中。
　　销售环节。在销售环节，销售商可利用RFID标签质量追溯系统以优化蔬菜的准入管理。首先，采用RFID的自动验证进货条形码技术，可以有效地减少库存工作的劳动力数量，节省劳动力成本。其次，RFID可以优化蔬菜零售商的库存管理，使其及时补充蔬菜货源，并有效跟踪库存状况，提高效率，减少差错。此外，一些RFID智能电子标签还能够对蔬菜的有效期限进行监控：一旦它超过了有效期，标签就会发出警告。因而，RFID有助于解决蔬菜销售两个最大的难题：蔬菜断货和损耗(因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品)。研究机构估计，RFID技术能够把失窃和货物滞压降低25%。
　　3.使用RFID可以提高蔬菜冷链企业和零售企业的效率。首先，可以有效的提高蔬菜经营企业的经济效益，RFID使用全程温控技术可以减少蔬菜从采摘到最终消费的整个物流环节因温度不当造成的蔬菜腐败而产生的经济损失。其次，可以节约库存保管的人力成本。因仓库保管人员可通过RFID技术实时了解库存产品的数量和品种，可大幅度减少库存保管人员。再次，可以降低安全成本提高存货效率。最后，可以增加投资回报率。因为加快了资产的流动性，企业可以利用较少的资产维持更高的回报，从而增加投资回报率。
　　四、制约RFID在蔬菜冷链中实施的瓶颈
　　1.成本是制约RFID在蔬菜冷链中实施的根本。RFID技术引入冷链，一方面会提高蔬菜的质量安全，另一方面必然会导致蔬菜成本的增加，比如温度标签与阅读器成本昂贵（如表1）。同时，RFID追踪系统不仅要求在每一个环节配备相关的标签、阅读器和天线，同时要配备相关的应用系统用于存储管理相关信息。此外，必须配有相关的具有使用管理此项设备的人才。所有这些都会增加RFID可追溯冷链系统的成本，RFID较高的成本是制约RFID在蔬菜冷链中快速普及的瓶颈之一。
　　
　　从表1可以看出：RFID的信息追踪可在两种情况下实施，一种是有源读写器配备主动标签，主动标签自带电池，其可主动向阅读器发送信息。被动标签不带有电池，其必须由读写器上收集能量，才能发送信息。因此，被动标签更加便宜但其阅读器则更加昂贵，主动标签更加昂贵，但其阅读器相对要便宜许多。蔬菜冷链供应企业根据实际情况，配备主动标签或是被动标签。
　　2．技术是制约RFID在蔬菜冷链中实施的关键。（1）RFID国际技术标准尚未统一，国内技术标准尚未出台。目前在不同国家采用了许多不同的RFID标准，这导致了急需发展统一的国际标准。目前国际上最主要的从事RFID标准制定的是EPCglobal和国际标准化组织，这两个组织正在努力使RFID标准达到统一。同时，国内的RFID技术标准尚未出台，2005年国家信息产业部科技司正式发文成立“电子标签标准工作组”，开展电子标签标准体系的研究，并以企业为主体进行相关标准的预先研究和制修订工作。目前RFID标准工作组已有正式申请注册企事业96家，设立了七个专题工作小组开展标准制定工作，但尚未制定出统一的RFID标准。因为没有统一的RFID标准，同时RFID技术应用是一项成本较高的技术，加大了RFID在蔬菜冷链中应用的难度。（2）RFID技术的准确性与安全性有待提高。目前RFID准确识别率只有80%左右，同时，RFID技术的使用还涉及到数据安全和隐私保护问题。因此，如何提高RIFD的准确性能，如何防止企业内部有关阅读器与标签上数据的泄露与防止企业外部利用软硬件对读卡器和电子标签的攻击，如何建立有效的RFID阅读器安全协议进行隐私保护一直是RFID技术需要攻克的难题。
　　3.消费者的支付意愿是制约RFID在蔬菜冷链中实施的前提。RFID对系统建设和设备的使用都有一定的要求，这必然要求在蔬菜冷链的每一个步骤中都必须配有相应的设备和人才。这必然会增加冷链蔬菜的成本，导致最终蔬菜价格上涨，这部分必然最终由消费者承担。同时蔬菜市场也就是说生产者为改善食品安全所付出的成本必须得到消费者的意愿支付。
　　同时，蔬菜质量安全市场是个“柠檬市场”，消费者和生产者之间存在严重的信息不对称。生产者极易利用信息优势而采取机会主义行为，以劣质食品欺骗消费者；而处于信息劣势地位的消费者难以有效鉴别食品的安全程度，只能以市场产品的平均安全水平支付价格，最终结果是“劣币驱逐良币”，蔬菜安全的供给与需求未能达到信息均衡状态中的最大交易规模，损失了市场效率。此表明蔬菜冷链企业为提高质量而付出的成本必须得到消费者的认可和购买，企业才能继续生产和从事提高蔬菜质量安全的事项当中。
　　研究表明消费者对低残留青菜（小油菜为例）中食品安全的平均支付意愿达到了2.68元/斤，其价格溢出为335%。通过对北京、山东和浙江等地的调查，得出消费者对可追溯农产品认知度不高，同时愿意支付的被调查者中仅有30.1%的人愿意支付高于10%的价格。根据北京、咸阳两个城市消费者关于可追溯性食品的消费调查，消费者对可追溯食品的支付意愿不高，仅愿意额外支付普通食品价格的9%～12%。
　　现实生活中，可追溯蔬菜的价格比超市销售的有机蔬菜的价格高出10%～20%，更是几倍于普通蔬菜的零售价格。沃尔玛超市可追溯胡萝卜的价格为每公斤11.8元，接近四倍于普通胡萝卜的价格（零售价为每公斤3元），而一些不常见的可追溯蔬菜例如彩椒、宝塔菜花等，价格就更贵了。通过研究表明消费者对可追溯农产品支付意愿低于为提高蔬菜质量安全而支出的成本，其主要原因为消费者不能将可追溯系统与蔬菜质量安全联系起来，其次，为可追溯的蔬菜价格过高。
　　五、推进蔬菜冷链中RFID的对策
　　1.有效降低RFID成本。（1）从蔬菜冷链的角度加以管理，从而降低RFID的成本。从整体上加强蔬菜冷链体系的整合管理，促使蔬菜冷链体系的集成化发展。蔬菜冷链集成化发展可以节省蔬菜流通中相关的交易费用，可以保证蔬菜从种植到生产加工的信息比较完整真实地存储于蔬菜的标签当中，解决信息不对称对蔬菜质量安全产生的影响，以降低RFID的使用成本。从局部对蔬菜库存加强管理，降低蔬菜库存成本。加大蔬菜库存的控制，RFID技术可以及时的了解蔬菜库存状况，由于蔬菜具有易腐性的特点，其在冷库中保存时间应尽量缩短，这就需要保证蔬菜库存在订单下达时能够及时供货，同时确保库存不是过多，通过降低蔬菜库存成本，从而达到降低RFID成本的目的。（2）交叉运用标签工具进行RFID的成本控制。使用RFID的主动标签与被动标签，充分利用其优点来进行RFID的成本控制。根据蔬菜冷链的安全保证程度、蔬菜通过叉车转换次数、存放地点的大小、标签价格等多项因素综合考虑使用RFID的主动标签与被动标签，充分结合两者的优点，从而达到成本最优。
　　2.对RFID进行技术创新。（1）加大政府的资金投入力度，寻求新型廉价的可替代材料，寻求技术的突破，降低RFID系统的成本。（2）进行RFID系统的研究：超高频（UHF）读写器模块的开发，基于不同应用对象超高频和微波频段RFID标签天线研究，标签封装设备关键技术研究，RFID与其他技术的集成与融合研究RFID系统监测、认证相关技术研究，基于IPv6网络技术的RFID信息服务体系研究。（3）加大RFID技术自主研究开发力度，进行RFID的技术创新；同时引进国外的先进管理经验与技术，注重RFID技术人才的培养。
　　3．强化政策引导与支持。（1）政府通过宣传引导消费者，创造良好的消费环境。政府应加大蔬菜质量安全的宣传力度，特别是可追溯体系蔬菜的宣传。正确引导消费者的消费理念，应引导消费者消费质量安全蔬菜，同时加大消费的RFID在蔬菜冷链中起到的作用。（2）加强政府市场监管，逐步规范蔬菜质量安全监管条例。加大对蔬菜质量安全监控力度，避免蔬菜市场上出现“劣币驱逐良币”的情况发生，加大处罚力度，使消费者吃上更为放心的蔬菜。（3）加大政府的扶持力度，激发采用RFID技术的蔬菜冷链企业的积极性。政府对使用RFID技术的冷链企业实施相关的优惠政策，例如降低其营业税额等举措。
　　六、结束语
　　通过采用先进的RFID技术所构建蔬菜冷链质量安全追溯管理系统可以对蔬菜冷链进行实时监控和安全预警，然而由于RFID的成本、技术以及消费者支付意愿的原因，目前在我国还不能有效地普及。推进RFID技术在蔬菜冷链流通中的实施，对于完善我国蔬菜冷链体系，建立蔬菜冷链可追溯系统，进行蔬菜的质量安全监管具有十分重要的意义，RFID技术必将在我国蔬菜冷链物流管理领域引起一