基于物联网的农产品RFID数据采集系统设计研究

孙琪恒，郭 辰

在国外农产品的销售模式中，“农超对接”一直被普遍采用[1]。近年来，在我国国内的一些省市和地区，“农超对接”模式也被广泛的推广，具体而言，“农超对接”是指农民合作社和商超进行有效对接，双方在农产品生产过程、流通加工过程、物流过程中展开合作，由农民专业合作社直接向超市供应农产品，减少农产品流通过程中的中间环节，降低流通成本，从而使农产品价格基本保持稳定的一种销售模式[2]。

在关于“农超对接”的现有的研究中，研究者大多将焦点集中在“农超对接”的模式、“农超对接”存在的问题、“农超对接”的解决对策等方面，从技术层面对“农超对接”进入深层次的探讨的文献还不多，特别是“农超对接”中农产品追溯系统的数据采集问题还未引起广泛关注，基础数据的数据采集失真或信息不全、采集过程繁琐、采集成本高昂都会对农产品追溯系统的实施造成阻碍，消费者无法真正查询农产品的相关信息，从而影响“农超对接”的初衷和实施效果。因此，本文主要基于物联网和RFID技术，通过建立农产品追溯系统，为实现“农超对接”共享平台的相关主体提供技术支持。

一、物联网与RFID技术

（一）物联网概述

“物联网”就是物物相连的互联网，其核心是依托互联网技术、无线通信技术和RFID技术将互联网延伸和扩展，从而使得互联网与PEC系统的融合，因此也被称为“EPCNetwork”[3]。在这个物与物相连的网络中，物品与物品彼此之间在没有人为干预之下，能够进行“交流”，也就是通常意义的物品自动识别技术，其核心是依托互联网技术和无线通讯技术，通过将物品信息的及时传输和共享，使得单个物品在全球范围内能够建立身份认证，并为每个产品建立独立并且公开的标识标准，进而实现基于信息共享的全球网络联结。

（二） RFID技术

无线射频识别（Radio Frequency Identification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，上世纪60年代出现，随后渐渐被市场所接受。全球最大的零售商沃尔玛，已经把RFID这项技术广泛应用到自己的业务中。RFID作为非接触式自动识别技术，为了实现信息识别和信息采集的目的，采用射频信号和空间耦合传输的技术特征，实现了非接触式双向通信[4]。很显然，RFID技术与磁卡、IC卡等识别技术是不同的，最大的特点就是非接触性，因为RFID技术在传送信息和识别信息过程中，利用的是无线电波，可以忽略空间所带来的影响，以达到数据交换的快速反应，实现对物品的实时追踪。RFID的标签技术优势十分显著，具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等多种特点[5]，特别是与互联网技术结合以后，优势更加明显，在全球范围内，数据采集、物品跟踪和信息共享均可实现。因为该技术免除了人工干预，所以不仅使工作效率大幅度提高，而且减少了差错率，在更广泛的场合中得到应用。

二、农超对接中数据采集的整体架构

为了实现农超对接中农产品流通信息的全过程采集，将物联网和RFID技术相结合，将电子标签作为农产品的唯一标识码，将农产品从农民合作社到大型超市的各个流通节点DP（Distribution Point）作为数据采集点，将RFID数据采集系统安装布置在各个DP上用以采集数据，将互联网与各个节点的事件数据库相连接，从而形成一个整体的农产品流通数据采集体系。

农超对接模式下的农产品流通省去了中间环节，农民合作社直接将农产品出库时，在农产品包装箱上附上RFID标签，标签中包含有电子产品码EPC，并且在农产品的整个流通过程中处于读写保护状态，因此各节点RFID读写器只能通过RFID标签读取信息而不能对信息进行修改。经过第三方物流企业直接配送到大型连锁超市企业，因此要对农民合作社、物流企业、超市三个主要节点都要进行农产品信息数据采集，具体农产品流通数据采集设计过程如图1所示。

图1 农产品流通数据采集过程设计图

三、RFID数据采集系统设计

（一） RFID数据采集系统的架构

RFID数据采集系统由三部分组成，如图2所示。

图2 RFID数据采集系统的基本组成

（1） 电子标签（Tag）：用来标识目标对象。主要由耦合元件和芯片两部分组成，主要附着在产品物体上，并且拥有唯一的电编码。

（2）读写器：用来读取电子标签的信息。通常使用的读写器设备主要分为手持式和固定式两种。

（3）天线：用来传递和接收电子标签和读写器感应和发出的无线射频信号。通常附在读写器的设备中。

当电子标签通过某特定位置时，预先设置的读写器便会通过天线发出射频信号，当射频信号凭借感应电流获得能量后，可无接触地将存储在芯片中的电子数据和编码信息发送出去，从而达到自动识别物体的目的。最后编码信息被读写器送至电脑主机进行有关处理。

目前，利用RFID技术数据采集过程中，大多应用系统中都是利用数据采集的中间件[6]。具体包括三个部分，即读写器接口，数据处理和应用程序接口。该数据采集中间件是从标签中一次性提取产品名称、生产日期、生产产地、产品标识码、厂商信息等相关信息；由于提取的信息量较大，电子标签的存储容量就要求更高，标签的价格也随之上升，对于后期的数据过滤和数据缓冲也提出了更高的要求，这无疑提高了农产品追溯成本，不利于农超对接的顺利实现，因为在农超对接的过程中，“农”与“超”两个主体之间对成本都非常敏感。成本过高会损伤农超对接的积极性[7]，因此，本文提出采用简易标签对农产品追溯体系中的产品进行标识，在实现追溯功能的前提下，尽可能的减少电子标签的使用价格，从而减少农超对接中农产品追溯体系建设的使用成本，最终增加农超对接的可操作性。

（二）RFID数据采集中间件

图3 数据采集中间件内部结构图

RFID技术在农产品可追溯体系的应用中，大型连锁超市企业面临的首要问题是如何将自身硬件系统与RFID读写器连接起来[8]，从而保证整个应用的兼容性，数据采集的准确性、及时性、可靠性，以及数据传输的有效性都与数据采集中间件密切相关。可以说数据采集中间件是连接读写器和企业应用软件的桥梁和纽带，数据采集中间件具体包括：安全控制、数据缓存、数据过滤和数据生成等四个单元，内部结构如图3所示。

四、结论与展望

“农超对接”可以减少中间环节，降低流通成本，但是如何保证两个主体之间的对接效率，数据库的建立就显得尤其关键，没有数据，对接也就无从谈起，本文以农产品溯源系统为背景，提出了一种基于RFID技术的数据采集方案，利用RFID标签、RFID读写器以及数据采集中间件等技术，再配合摄像头、GPS终端以及各种传感器以

及传感器网关，即可对农产品的生产、流通、消费等数据进行采集，之后对采集到的数据建立基础数据库、应用数据库和统计数据库，这样为政府的农产品宏观管理提供参考，为科研院所的病虫害防治和农产品质量提供监控数据，为大型超市的采购提供质量保证，为第三方物流企业的运输和仓储提供便利，增加了消费者的消费体验，增加了“农超对接”的可行性，在以后的研究中，可以在数据过滤领域以及复杂事件的处理展开深入研究，以待更好的进行数据的监测和处理。

[1]胡定寰.“农超对接”怎样做？[M].北京:中国农业科学技术出版社，2010.4.

[2]宋超，李曙光.“农超对接”现象浅析[J].物流技术，2010，（9）:30-35.

[3] 钱建平，基于条码-RFID关联的蔬菜流通过程追溯精确度提高方法[J].中国农业研究 2013，46（18）:4858-4860.

[4] 余华，吴振华.农产品追溯码的编码研究[J].中国农业科学，2011，44（23）:4801-4806.

[5]侯春生，夏宁.RFID技术在中国农产品质量安全溯源体系中的应用研究[J].中国农学通报，2010，26（3）:405-408.

[6] 刘发贵.中间件及其仓储管理的应用[J]，计算机工程，2006，（7）:42-46.

[7] 史喜阳，孙棣华，宋潇潇.基于CEP的RFID数据处理模型研究[J].自动化技术与应用，2008，27（4）:32-36.

[8] 丁永军，张景春，杨信廷等.一种新的二维码识读工具的构建及应用方案[J].包装工程，2008，29（12）:52-58.