农产品流通管理中的RFID应用技术

张冬青 （黑龙江大学 信息管理学院，黑龙江 哈尔滨 150080）

ZHANG Dong-qing (School of Information Management,Heilongjiang University,Harbin 150080,China)

农产品质量安全体系的构建是近年来学界和社会普遍关注的热点问题之一。由于农产品的范围广泛、内容复杂，种植面积辽阔、流通加工环节较多，因而给监管带来很大难度。RFID技术的应用可以实现对农产品的从生产到销售的全程跟踪。在生产环节将农产品的原产地信息借助RFID电子标签进行记录，利用传感器技术实现对农产品不同生产时间所使用的各种农药、化肥、生长剂、催熟剂的监管和控制。在流通环节通过全球卫星定位系统可对农产品的运输、配送、仓储等环节进行跟踪和管理，在销售环节可以实现对农产品的产品信息、产地信息、分销信息、流通信息的全面查询。由此实现农产品质量安全跟踪体系的构建，满足公众对农产品质量安全管理的要求。及时发现农产品的安全隐患，跟踪受到污染的农产品，实现农产品从产地到餐桌的全程管理和监控。RFID技术在农产品质量安全管理方面的应用无疑为提高农产品质量安全管理提供了坚实的技术条件，具有重要作用。

1 农产品质量安全存在的问题

农产品是指来源于农业的初级产品，即在农业活动中获得的植物、动物、微生物及其产品。农产品质量安全是指农产品符合保障人的健康、安全的要求。农产品质量安全存在的问题主要来自农产品的生产、加工、运输、储藏、环境污染等环节。例如，蔬菜类农产品在生产过程中所使用的含毒较高的有机磷类农药造成的污染。茶叶类农产品受到农药残留和重金的污染问题；水果类农产品为迎合季节的需要和储藏的需要而受到的生长激素和保鲜剂的污染问题；畜禽产品为防止疫病的发生而大量滥用抗生素的问题；水产农产品受到的江河水系污染问题。同时，农产品的质量安全问题还包括农产品生产者在生产过程中没能遵守相应的质量安全规定所造成的污染等安全问题。主要表现在： （1）没能依照规定合理使用化肥、农药、兽药、饲料和饲料添加剂等农业投入品所造成的污染问题。 （2）没能严格执行农业投入品使用安全间隔期或者休药期的规定所生产或出售的带有污染物的农产品的问题。 （3）滥使滥用国家禁止使用的农业投入品危及农产品质量安全的问题。 （4）没能依照规定建立农产品生产记录，如实记载使用农业投入品的有关情况、动物疫病和植物病虫害的发生和防治情况，以及农产品收获、屠宰、捕捞的日期等危及农产品质量安全的问题。 （5）没能对其生产的农产品的质量安全状况进行检测，或者销售经检测不符合农产品质量安全标准的农产品问题。 （6）农产品在包装、保鲜、贮存、运输中使用的保鲜剂、防腐剂和添加剂等不符合国家有关强制性的技术规范的问题。以上种种问题，无一不涉及人类的健康和生命安全，因此必需采取强有力的措施加强监管，借助先进的科技手段，建立完善的监管体系，确保农产品的质量符合安全标准。

2 RFID技术在国外及国内的应用状况

近年来，RFID技术在国外农产品质量安全管理方面的应用取得了巨大的进步，很多成功的案例值得借鉴。为杜绝食品在供应链中受到食源性致病菌的污染，美国几家大学组成研究团队采用RFID感应器追踪供应链中多叶绿色蔬菜的温湿度状况，希望能判断出在什么时候、什么状况下， “高风险”产品开始产生食源性致病菌感染。研究人员在运输卡车内的农产品货箱里放置RFID感应器，测量温湿度水平，波动的发生时间，监测零售商销售的农产品里大肠杆菌或其它病原体的产生过程及程度。通过监测运输和配送过程中的新鲜食品，防止食源性致病菌的发生。曼彻斯特大学Syngenta感应器大学创新中心研究人员正致力开发一款有机RFID标签，可用于监测和管理在零售供应链流通的农产品。有机RFID标签可让批发商监测特定的变量，如温度和乙烯释放量 （水果成熟时释放的化学物质）。开发人员希望借助这款标签识别农产品变质的风险，精确定位产品变质发生在供应链哪一部分。开发人员还希望利用该标签监测和收集信息，决定风险的高或低批次，利用这些信息，批发商可尽快将高风险批次尽快上架。挪威最大的食品供应商Nortura采用RFID技术追踪肉从屠杀场到加工场到商店的全过程，希望最终实现鸡肉、牛肉、羊肉和猪肉从出生到餐桌的全程跟踪。采用RFID追踪系统，零售商可以更好地追踪他们的库存，确保肉的鲜嫩度，并为顾客提供肉的详细信息，从而提高食品安全。肉类追踪是一个非常复杂的问题，要求多方的参与，包括农场主、加工商、批发商和零售商。南非酒业巨头KWV采用RFID追踪储存葡萄酒或白兰地的木桶。木桶是酒业制造业非常重要的资产，木桶的森林源地、木纹和年纪、过去装载葡萄酒和白兰地的类别和时间会影响其桶内酒的味道和质量。因此需要在适当时间采用合适的木桶。然而，在成熟过程和蒸馏过程中追踪橡木桶是个大难题，由于在20～30年的使用期内木桶会被重复使用多次,但是葡萄酒制造商必须追踪它们的使用次数、时间和每次所储存酒的品种，这样才能了解木桶对影响下一次所储存酒的影响。因此，KWV决定利用RFID系统来追踪木桶，标注木桶的批次号、制桶商、木材来源和木纹。在一个木桶的生命周期里，KWV员工可以通过ID码来寻找每个木桶，查询木桶的使用情况，木桶的使用时候、所处位置和使用状况，及木桶的背景资料，如制桶商等。采用这套系统后，KWV不仅定位每只桶的位置，清楚它们使用历史情况，还可以及时了解到公司目前正缺的酒桶。此外，该系统还可以为特定种类的葡萄酒或白兰地找到特定的酒桶。 随着食品供应的持续全球化，追踪食品的来源地，销售地将会变得越来越重要。夏威夷是美国首个开展 RFID食品追踪项目的州。该项目利用RFID技术追踪从农场到超市的农产品，周期为3年。夏威夷州政府希望当这个试行项目结束时该地区的所有5 000家农场都采用 RFID技术。COVAP是Andalusia地区最大的工农业合作社，2008年的销售额达4.44亿美元，COVAP最早在其奶制造部门采用RFID技术。试点项目结束后，合作社安装了RFID系统，每天控制1 300个货盘的移动。合作社现在追踪火腿从屠杀厂到多个准备和食物加工流程。COVAP计划这个应用至少得运行三年。这个项目提高了产品可追踪性，节省了产品的搜索时间，减少了浪费。此外，公司还消除了一些手工扫描流程，节省了时间和降低了成本。

我国是世界主要农产品的生产大国，其中谷物、水果、肉类、禽蛋和水产品等主要食品的产量居世界第一位。农产品的质量安全管理历来是关系国计民生的头等大事，从2004年开始，农业部加强了对农产品质量安全追溯体系构建的研究和推广，重点在北京、上海等8城市开展了农产品质量安全监管试点工作。在 “进京蔬菜产品质量追溯制度试点”中初步实现了农产品的源头追溯和流向追踪，尤其在产品标签信息码的开发、管理、使用、查询等方面取得了很大进展。在山东寿光等地开展了以条形码为主要手段的 “无公害蔬菜质量追溯系统”的研究与建设。在南京市启动了农产品质量IC卡管理体系试点。在上海市开展了畜产品质量追溯制度建设试点工作，实现了部分鸡蛋产品的源头可追溯[1]。实际上，我国最早将RFID技术运用于生猪屠宰加工企业始于2003年，开发的基于RFID技术的生猪屠宰实时监控系统能监控生猪生产的全过程。该系统可以自动、准确、实时采集生产环节的有关数据信息，为产品的全程跟踪提供信息来源[2]。

中国茶叶、蔬菜水果、牛肉产品和粮食等多种食品 “从农田到餐桌”的安全状况，已试点加入全球统一的编码标识追溯系统。北京、上海等一些地方政府部门，正在与行业协会合作，在分类食品领域，试点采用以商品条码、物品编码及射频识别技术为核心的GSI全球统一识别系统，开展农产品安全追溯工作，同时建立从 “农田到餐桌”的全程追溯体制。

3 农产品质量监管追溯体系的技术构成

3.1 信息采集技术

（1）条码技术。条码技术的应用已非常广泛，目前全球已有40多个国家和地区采用了以商品条码为基础的全球统一标识系统，并且一般以EAN-13码、EAN-128码居多。

（2）二维码技术。二维码技术具有体积小、信息容量大、可加密、能存储声音图像、识别能力强等优点。目前二维码技术大多用于果蔬类食品、水产品、快餐类食品、肉食品的安全追溯。

（3）无线射频识别技术 （RFID）。RFID技术具有信息存储量大、非接触识别、防伪性强等优点，可以有效地实现农产品 “从农场到餐桌”质量安全追踪与回溯。目前，RFID技术是农产品质量安全监管方面的应用热点。

3.2 系统设计

可追溯体系实际上是一个基于农产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。其中信息的来源包括农产品的生产企业、农产品的加工企业、农产品的贮藏企业、农产品的运输企业、农产品的经销企业、农产品的终端用户。

（1）可追溯系统中数据的分类与管理。按照农产品质量安全管理信息的需求，可将数据分为三大类：一是与农产品的生产管理相关的基本信息；二是完成对农产品的物流追溯所需要的信息；三是与农产品的经营与销售相关的商业信息。其中，整个系统数据库的关键字是以农产品的编号为唯一的检索关键字。该编号贯穿农产品的整个流通环节，并由各环节上的参与者传承下去，由此完成对农产品的全称跟踪。对于农产品的生产管理的相关基本信息应包括，参与者企业的商业注册编号、企业名称、企业法人姓名、注册地址、注册时间等信息；生产者企业的生产信息，包括所采用的原料信息、原料供货商的信息、生产信息、产品信息、产品接收者的信息、产品发货信息等。可追溯系统的关键是信息的传承与交互，可追溯系统中的信息传承与交互包括参与者上下游相邻两者之间的信息接受和信息传递，这种信息的传承和交互能力是实现产品可追溯性的体现。但由于农产品来源的广泛性以及农产品流通过程中参与者的多样性与多变性使得可追溯系统的建立是一项复杂的系统工程。

（2）可追溯系统框架。对农产品质量监管追溯系统的信息构成应包括农产品供应链的各环节，通常采用C/S与B/S的混合模式来构建系统。C/S技术由于客户端实现与服务器直接相连，没有中间环节，因此响应速度快、操作界面友好、形式多样，可以充分满足用户的个性化要求；C/S模式的管理信息系统具有较强的事务处理能力，能够实现复杂的业务流程。但同时，由于C/S模式需要专门的客户端安装程序，分布功能较弱，针对点多面广且不具备网络条件的用户群体，不能够实现快速部署安装和配置。因此，不能够充分满足农产品全程监管的分布性需求，需要与B/S模式互相补充。B/S模式可以实现通过WWW浏览器去访问Internet上的文本、数据、图像、动画、视频点播和声音信息，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，大量的数据实际存放在数据库服务器中。它的优点是具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理；业务扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功能；维护简单方便，只需要改变网页，即可实现所有用户的同步更新，开发简单，共享性强。

（3）RFID的技术实现。一套完整的RFID系统，是由阅读器 （Reader）与电子标签 （TAG）也就是所谓的应答器 （Transponder）及应用软件系统三个部份组成，其工作原理是Reader发射特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。为了达到农产品的追溯与召回目的，农产品的监管系统应包括：中心数据库系统、种植养殖安全管理系统、安全生产与加工管理系统、农产品供应链管理系统、监控系统、农产品质量安全基础信息服务系统等组成，通过种植养殖生产、加工生产、流通、消费的信息化建立起来的信息链接，实现生产过程的安全控制和对流通环节的实时监控，达到农产品的可追溯与召回目的。

3.3 系统的工作流程

（1）生产模块。农产品从生产产地生产出来后将佩戴RFID电子标签，关联产品的父辈信息。同时将生产过程中所使用的主料信息、辅料信息、防疫信息、农药信息、化肥信息、添加剂信息、环境信息等等信息收集并上传到农产品质量安全管理平台的数据中心。

（2）批发模块。将合格农产品的绑定RFID追溯标签，同时将下游经销商的身份信息自动关联，并将信息上传数据中心。

（3）零售模块。在各级零售商、农贸市场、超市等销售终端进行销售，采用专用电子称读取RFID标签数据以后再进行分割销售，同时将RFID标签转化为低成本的二维码不干胶标签提供给消费者作为零售的溯源凭证。并将销售数据上传到零售商的数据处理系统。

（4）追溯模块。在农产品的交易过程中，经营者或最终消费者都将获得农产品的溯源标签，其中包括溯源代码，这种溯源代码可为消费者或经营者进行质量跟踪提供信息服务。通过溯源代码，消费者可以追溯到产品的产地、生产时间、检验检测信息、主要成分等。

（5）监管模块。农产品销售过程中的政府监管是必不可少的环节，通过这个模块，可以将各级农产品经销的销售数据上传到一个公共的数据中心，这个数据中心可以为工商管理部门、卫生检疫部门、质量监督部门、生产统计等部门提供监督、监管的信息窗口。

4 RFID技术在应用推广中的困境

RFID技术具有明显的优势，但是其在推广过程中的困境也是不容忽视的。

首先，标准问题。RFID标准大致包含四类：技术标准 （如符号、射频识别技术、IC卡标准等）；数据内容标准 （如编码格式、语法标准等）；一致性标准 （如印刷质量、测试规范等标准）；应用标准 （如船运标签、产品包装标准等）。其中编码标准和通信协议 （通讯接口）是争夺得比较激烈的部分，它们也构成了RFID标准的核心[1]。目前有五大标准组织，分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。EPC Global是由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织联合成立，在全球拥有上百家成员，得到了零售巨头沃尔玛，制造业巨头强生、宝洁等跨国公司的支持。而AIM、ISO、UID则代表了欧美国家和日本；IP-X的成员则以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主。比较而言，EPC Global由于综合了美国和欧洲厂商，实力相对占上风。中国拥有全球潜在的最大的RFID技术应用市场，却没有核心的RFID技术和产品，更没有自己的标准。由于缺乏统一的标准，国内不同企业使用的RFID产品的频率、编码、存储规则及数据内容等都不尽相同，阅读器和标签不能通用，企业之间无法顺利进行数据交换与协同工作，进而限制了我国RFID技术的应用范围。

其次，推广成本较高。价格因素是影响RFID技术普及应用的首要原因之一，当下我国农产品进入市场销售环节所使用的数字化技术主要是条码技术，条码技术的主要有优点是简单、方便、价格低廉，但它的主要缺点所包含的信息较少，不便于跟踪。相对于RFID技术要想实现从产地到餐桌的全程跟踪与追溯，势必需要完成从产地的产品开始封装RFID电子标签，同时还需要对运输环节、零售环节、加工环节进行改造，增设数据自动采集设备，为每一个产品增贴RFID标识，由此所带来的高额成本是不可能由一个企业或几个企业所能承担的，需全社会的参与与努力。因此，从目前的推广和使用结果来看，虽然RFID技术对提高农产品质量管理具有极高的价值，但是，推广和使用成本过高仍然是不可跨越的障碍。

第三，流通环节繁琐。我国农产品流通明显存在环节太多、链条过长的问题。在中国，农产品由田间地头到市民的餐桌大概需要以下几步：先由大量的、分散的种植户手中通过农村经纪人运送到一级批发商或者代理商手中，然后一级批发商或者代理商再转手到二级批发商手中，由二级批发商转手到零售商手中，最后由零售商销售给消费者。虽然 “农超对接”可以有效减少中间环节，但前提是需要具备大规模集中精确供给与超市大规模集中精确采购为条件，而农民组织化程度普遍很低， “农超对接”目前尚难以大面积推广，农产品批发市场将依然是长期依赖的流通渠道。显然，这种复杂的流通模式不利于RFID技术的应用和普及。

第四，农产品安全体系亟待完善。农产品安全追溯系统的建立是各种技术的结合，但是，单存依靠技术的力量很难实现对农产品质量安全管理的需求，必须从政府的管理层面完善和建立相应的管理机构，从法律和法规层面建立管理机制，鼓励农产品生产者和消费者积极参与，建立农产品安全管理体系，扶植和培养农产品安全生产基地，建立健全各级检疫、检测机构，加强农产品生产、流通环节的跟踪监管力度，推广和普及RFID农产品跟踪追溯体系的建立，生产出满足社会需求的高质量的农产品。

总之，电子自动识别技术即RFID技术被公认为21世纪最具发展前景和变革力的高新技术，在众多领域有着广泛的应用。基于RFID的农产品质量安全体系的建立和应用，将为社会各方面提供农产品质量安全管理的全程跟踪和监管，满足社会对优质、安全的农产品的需求。

[1] 赵文波.基于供应链管理的区域农产品物流质量安全体系研究[D].杭州：浙江工业大学 （硕士学位论文），2008.

[2] 朱平.RFID在肉食品生产安全管理中的最新应用[J].中国食品工业，2006(6):28-29.

[3] 马爱国.我国农产品质量安全事业的成就与发展[J].农业质量标准，2009(5):4-7.

[4] 张晓焱，苏学素，焦必宁,等.农产品产地溯源技术研究进展[J].食品科学，2010(31):271-278.

[5] 刘艳，刘阳.农产品质量安全追溯系统的研究[J].大众标准化，2009(11):43-45.

[6] 王俊峰. “物联网”是未来信息革命的方向[EB/OL].(2009-09-16)[2011-11-30].http://www.p5w.net/stock/lzft/hyyj/200909/t2571695.htm.

[7] 赵岩，吴莉宇，王强,等.我国农产品质量安全追溯系统的建立研究[J].现代农业科技，2009(18):323-325.