基于RFID的林产品原料追溯系统的设计

林宇洪，林 森，邱荣祖

(福建农林大学交通学院，福州350002)

美国《雷斯法案修订案》已于2010年全面实施，欧盟《尽责调查法案》将于2013年生效。两个法规生效后，只有能够证明原料合法性的林产品才可以进入美国市场、欧盟市场。随着市场准入条件的提高，各级政府、木材加工企业倍感危机，意识到必须构建林产品原料追溯体系，加强森林采伐、林产品运输的监管，通过森林认证，林产品在国际市场才具有竞争力［1－6］。2011年6月，中国政府在第四届可持续林业与市场发展国际研讨会上承诺，2013年将开始建立木材跟踪体系。因此研究、开发林产品原料追溯系统迫在眉睫。

1 追溯体系的构建

目前常见的追溯方法有追溯条码的方式，通过实时联网，联接生产单位的数据库，按条码编号查询生产过程。林产品供应链包含种植、检疫、采伐、运输、加工、销售等阶段，涉及到十多个单位［7］，而且追溯检查时基本在户外操作，如果按条码追溯，必需要解决移动通讯［8］、网络安全［9］等问题。各单位还必需架设24h工作的服务器，来支持全球任意一点发出的追溯检查请求，运营成本高。较理想的方式是采用一种媒介，能划分多个加密区，各区能独立管理。媒介随货同行，记录供应链的所有信息。在追溯检查时只须解析媒介，即可了解生产、运输全流程。课题组通过考察，认为Mifare one RFID卡特性最符合林产品追溯需求［10］，且成本低、防伪性强、抗损性能好。

Mifare one卡简称M1卡，为逻辑加密卡，工作频率13.56 MHz，卡与读写器之间的通讯采用DES和RES保密算法，每张卡有不可伪造的、全球唯一的32位序列号。M1卡共分为16个扇区，每个扇区均有独立的密码体系和读卡设置，每个扇区分为4块。第0扇区的块0存放厂商代码，块1、块2为数据块，其他扇区的块0、块1、块2为数据块，数据块可用于存贮用户数据。每个扇区的块3为控制块，存放密码A、读写设置、密码B，块3控制着本扇区读写权限［11］。M1卡在结构上可完成15个阶段的日志存储。按供应链流程设计分区管理方案如图1所示。

图1 流程追溯与分区管理Fig.1 Process tracing and unit management

追溯卡记录林产品从种植开始直至零售商的供应链过程，以保证进入市场的林产品可追溯原料来源。整个供应链涉及到多个单位，各单位都应当拥有读全部日志的权限，但仅拥有写本单位日志的权限。M1卡的加密特性能够满足这一需求，各扇区可单独控制互不影响。各扇区块3初始结构如下:“A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5”， 即“密码A(6字节)读卡设置 (4字节)密码B(6字节)”。可把不同扇区分配给不同单位管理，各单位对所辖扇区块3进行设置，实现:①块0至块2，密码A可读，密码B可读写;②块3，密码A不可读，密码B可读写;③密码B可反复修改。设置后，各单位凭密码B可以完成分管扇区的日志读写。而密码A公开，持密码A的人只可读日志，无写权限。

2 追溯卡的使用流程

目前南方林区对企业生产监管采用批次管理方法，主要是采用入库码单材积和出库码单材积对冲的方式，例如某企业购买一批木材原料获得一道码单，这批原料加工成林产品后向林业机构上交一道码单，申请二道码单，其中二道码单中林产品的折材积应和一道码单材积吻合，林业机构认定林产品原料来源合法。参照这一制度，将追溯卡分为一道追溯卡和二道追溯卡及成品追溯卡［12－14］，采伐后的木材原料采用一道追溯卡，一车一卡。在企业加工成半成品后一道追溯卡的历史数据被复制到二道追溯卡，呈一对多的追踪关系，二道追溯卡的总折材积应小等于一道追溯卡的材积。企业加工成品后，把原料的一道或二道追溯卡历史数据复制到一批成品追溯卡，也呈一对多的追踪关系，成品追溯卡的总折材积应小等于原料追溯卡的材积。一个林产品如果各部分零件原料来源不同，将对应多张成品卡。换卡及复制过程由林业机构负责完成。

2.1 采伐检尺阶段

林业局对M1卡初始化后，检尺员携带空卡上山检尺，一车一卡，检尺员用手持机在一道追溯卡内第5扇区块0至块2写入“日期#一道码单号#采伐证号#杉木材积#松木材积#杂木材积#车号后五位#起运时间#检尺员编号”。一道追溯卡用不干胶粘至一道码单背面，随车同行，接受路面执法检查。

2.2 一道运输阶段

运输车辆离开伐区，到达码单指定的林业检查站，检查站用通用的密码A读第5扇区，确认检尺手续合法，复核实际运输材积是否和码单、追溯卡吻合，在卡内第6扇区块0写入“日期#1#林业检查站编号”，1表示检查通过。如果车辆遇上路面巡检的林业执法大队，执法人员检查通过后，用手持机在第6扇区的块1写入“日期#1#执法人员编号”。

当一道码单和一道追溯卡到达林业局综合办证大厅办理运输证时，电脑系统按以下流程补齐信息。①种植阶段检查，系统通过采伐证号反查林权证号，检查各项经费是否已交齐，检查通过后，在第1扇区写入“日期#林权证号#宗地编号#林班号#大班号#小班号#种植日期#办证人员编号”。②采伐审批检查，系统检查该采伐证号审批手续是否齐全，累加实时采伐量是否超过采伐限额，检查采伐证号是否过期、失效。检查通过后在第2扇区写入“日期#采伐证号#杉木累加量#松木累加量#杂木累加量#办证人员编号”。③植物检疫检查，系统检查木材产地小班是否有病虫害记录，检疫各项工作是否完成，检查通过后，在第3扇区写入“日期#1#检疫单位编号”。④运输手续复核，系统检查第6扇区块0是否存有一道码单指定的林业检查站编号，如无，视为未按指定的路线运输。检查块1是否有路面执法单位的巡检信息，检查巡检是否通过。一切手续齐全后，系统打印一道运输证，并在第6扇区块2写入“日期#时间#运输证号#办证人员编号”。一道追溯卡继续随运输证、码单同行。

2.3 原木库存阶段

在本系统中，采伐后的木材送入库存单位，库存单位在随车的一道追溯卡的第7扇区块0至块2的尾部空白处，用手持机写入“日期#入库时间#存储位#”。在出库时，在一道追溯卡第7扇区尾部空白处添加“出库时间#存储单位编号”。

2.4 二道运输阶段

库存及加工单位凭一道码单、一道追溯卡向林业局更换二道码单、二道追溯卡。系统复制一道追溯卡的1至7扇区信息至二道追溯卡，二道追溯卡的总材积应小等于一道追溯卡的材积。系统在第8扇区的块0至块2写入“日期#时间#二道码单号#杉木折材积#松木折材积#杂木折材积#运输证号#办证人员编号”。

2.5 产品加工阶段

加工企业接收到木材原料，保存随原料入库的一道或二道码单，在原料卡内9扇区块0至块2写入“日期#入厂时间#存储位置#”。在加工这一存储位置原料后，在该扇区添加“加工类型#加工日期#成品存储位置”。出库时在该扇区添加“出厂时间#加工企业编号”。

2.6 成品运输阶段

一批原料通常加工成多个成品，要实现每个成品都能追溯原料，此时应实现一成品一追溯卡。企业在林业局办理成品运输证时申请凭原料卡换成品卡。林业局办证机构复制原料卡的第1至10扇区信息，按成品数量，生成多张成品追溯卡，成品卡的总折材积应小等于原料卡的材积。系统最后打印成品运输证，向11扇区写入“日期#时间#成品编号#杉木折材积#松木折材积#杂木折材积#运输证号#办证人员编号”。加工企业领取成品卡后，贴在每个成品包装箱表面上。

2.7 零售商

零售商用手持机读取成品卡，查看原料来源、加工过程是否符合进货要求。检测通过后，在成品包装盒上加贴销售条码，在成品卡第14扇区写入“日期#条码编号#零售商单位编码”。

3 系统开发

以计算机端为例，RFID读卡器选择SRR220，采用Microsoft Visual FoxPro 9.0 SP2作为开发工具，系统实现多卡防冲突、读卡、写卡、设置扇区读写权限、扇区清空等功能。读写控制界面如图2所示。通过加密计算，块3读写设置为“78778869”效果最好。经过大量实测实验，该设置即能开启各扇区密码B读写权限，关闭密码A写权限，卡又可回收利用。如果强行以密码A改写任意扇区，卡将拒绝执行指令，退出通讯，实测表明加密效果达到了追溯卡要求。以密码B把日志写入指定扇区的示例源码如下:

图2 读写控制界面Fig.2 Interface of read-write control

4 结束语

本课题研究目的是建立一个基于大容量RFID的林产品追溯体系，可应用于采伐、运输、加工、进出口检疫等阶段，解决目前林产品原料追溯困难的问题，有利于打击盗砍滥伐、非法运输及收购无证木材的行为，使林产品产销链达到COC森林认证的要求，提升我国林产品的国际竞争力，促进我国林业可持续发展［14］。课题研制的系统在福建省三明林区测试，能达到南方林区对林产品的原料追溯、执法管理的要求，但是涉及的单位较多，需要各单位共同协商编码和数据格式，逐步扩大推广区域。

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