基于RFID的亳白芍饮片质量溯源电子编码方案设计

圣光磊,贾 爽,胡秀建

(亳州学院,安徽 亳州 236800)

亳白芍是载入中国药典的道地药材,亳白芍饮片不仅是中医临床的处方药,也是生产中成药的原料药。目前,国内的中药饮片生产质量标准不断完善,但是中药饮片生产质量追溯还比较滞后。安徽亳州白芍饮片的数据采集、处理、分析、存储及质量溯源目前还不能实现全程的追踪,需要对亳白芍饮片产品设计EPC电子编码及RFID射频卡,并研发质量溯源物联网系统。

1 EPC编码及RFID技术的应用

EPC编码技术是RFID射频识别标签技术的基础,EPC编码的结构是由标头以及一些其他字段组成,所以标头决定了编码的长度和功能结构。常用的EPC电子标签由64位、96位、256位的编码结构。由于64位预留空间较小,虽然256位编码结构预留空间大,但是商业运作成本高,故采用96位编码的方案(通用标识GID-96)。

RFID技术是利用电磁耦合或感应耦合,通过各种调制和编码方案与RFID标签进行通信,并读取RFID标签的自动化读取识别技术。RFID标签由电偶元件及芯片IC组成,具有唯一性,是RFID技术中传递信息的载体,是不可或缺的一部分,在溯源系统中有着至关重要的作用。在各种物联网溯源系统中普遍采用的是EPC-class-1-GEN-2超高频标签,它的特点是抗干扰性强、通信传输距离远等[1]。RFID的主要结构块,从逻辑上分为Reserved块、EPC块、TID和User块。这四块之中,Reserved块为保留区,主要存储灭活口令和访问口令等;EPC块为电子产品代码区,主要存储被标识物品的EPC编码信息;TID为标签识别区,为RFID标签的生产信息标识码,具有全球唯一性;User为用户区,存储用户的自定义数据。

2 白芍饮片EPC编码的设计

2.1 白芍饮片的质量分类

白芍属于毛茛科植物,种植周期为3～5 a,主要取其根部切片干燥用药。白芍饮片产品主要有生白芍、炒白芍、酒白芍等。根据安徽省中药饮片规格等级手册分类,按饮片平均最窄中径(cm)分,有大片(2.4以上)、一A(2.4～2.0)、一B(2.0～1.8)、二A(1.8～1.6)、二B(1.6～1.4)、三A(1.4～1.2)、三B(1.2～1.0)、四A(1.0～0.8)、四B(0.8以下);按平均厚度分为稍薄片(1.5～2.0 mm)、薄片(1.0～1.5 mm);按照过眼筛细分,分为统货、2毫筛、4毫筛、6毫筛[2]。目前尚无根据其内含有效成分测定的分类,有待相关技术人员进一步研究。

2.2 编码设计原则

亳白芍饮片编码设计以现行RFID的应用标准和EPC编码标准以及《药品电子监管码印刷规范》为出发点,充分考虑到白芍种植周期、采收、炮制、仓储和销售等环节的情况,采用96位通用标识符编码方案,对白芍饮片进行编码设计。编码具有唯一性、可扩展性和兼容性。根据实际情况,我们还对用户自定义区域进行了扩充,增加了存储容量。

2.3 编码方案

采用通用标识GID-96标准,其EPC编码由四部分组成,标头字段、通用管理者字段、对象分类字段和序列号字段[3]。设置其标头字段为8位,其值为0011 0101。通用管理者字段为28位,由保留字段(4位)、白芍原产地区域代码(8位)和饮片厂商代码(16位)组成,可以满足28(64个)产地进行编码。现对部分白芍原产地安徽亳州、山东菏泽、四川中江与浙江磐安进行编码，如表1所示。

表1 部分白芍产地编码Table 1 Partial coding of paeonia lactiflora origin

饮片厂商代码为16位,可以标识216(32768个)厂商,足以标识当地饮片厂商。列出部分饮片厂商编码表如表2所示。

表2 部分饮片厂商编码表Table 2 Partial coding table for decoction pieces manufacturers

根据安徽省中药饮片规格等级手册分类,对白芍饮片等级质量规格进行编码如表3所示。

表3 白芍饮片质量规格等级编码表Table 3 Quality grade specification coding table of radix paeoniae decoction pieces

对象分类代码(白芍饮片标识)由24位构成[4],参考《基于射频识别技术的中药饮片行业产品电子代码编码方案研究》,对白芍饮片进行标识编码。首先,白芍为种植类药材,编码位数为1位0;其次,白芍属植物类药材,编码位数为2位01;第三,白芍饮片分为8个等级类型如表3所示,编码为4位,如一A类编码为0000;第四,白芍饮片标识码的设计,按照中国药典收录的白芍饮片的位置建立唯一编码,白芍饮片标识在中国药典——一部—药材和饮片——笔画5——页码105,定其编号为DYYB5Y105(D:药典,Y:一部,Y:药材和饮片,B5:笔画5,Y105:页码105),占14位,设计编码为14个0。第五,炮制方法分两种,其编码位数为三位,满足七种白芍饮片产品的编码要求,酒白芍编码为000,炒白芍编码为001。

序列号代码段共36位,主要存储生产产品的批次编号,编号具有唯一性[5]。例如某药厂生产的白芍饮片是2018年11月22日,则生产日期编码可以为10010 1011 10110,占用14位即可,剩余22位用于标识白芍饮片产品生产批次,可以标识222(4194304)个产品批次。这个数字完全可以满足1 d的生产产品的批次的编码要求。

2.4 编码具体示例

以北京同仁堂亳州分公司饮片厂2018年11月22日生产的第一批次炒白芍(一A级)产品为例,其编码为:0011 0101(标头)+0000 0001(产地)+0000 0000 0000 0001(饮片厂商)+001(植物类种植)+0000(一A类)+111111111111111111+001(炒白芍)+10010(18年) 1011(11月) 10110(22日)(生产日期)+0000000000000000000001(产品批次)。这种编码可以唯一确定某一产品,有利于后续的RFID产品溯源系统的设计如图1所示。

图1 编码示例Fig.1 Coding example

3 RFID射频卡的应用

使用以上设计的EPC编码的RFID卡,我们以.NET为开发平台,以C#为开发语言,运用SQL SERVER 2012数据库技术,研究设计亳白芍饮片质量溯源物联网系统[6]。在本系统中,RFID卡通过和后台的SQL SERVER数据库连接,在用户自定义区存储亳白芍饮片生产过程相关视频编码,可以查看亳白芍的种植规范操作视频、生产炮制流程监控视频以及流通环节点写入保存的整个物流信息,从而为亳白芍饮片的质量追溯提供完整的查询追溯功能。对于EPC编码在亳白芍饮片质量溯源系统中的管理,我们设计了合理的界面如图2所示。

图2 RFID卡管理界面Fig.2 RFID Card management interface

我们可以完成对产品编号、产品名称、产品质量规格、生产日期、生产厂家、地址等信息的写入和修改。修改之后的信息会及时写入RFID卡和后台SQL SERVER数据库进行永久保存。

4 结论

基于RFID的亳白芍饮片溯源的电子编码研究解决了亳白芍饮片质量溯源物联网系统的EPC编码问题,设计了一套合理的编码方案。其在亳白芍饮片质量溯源物联网系统中的实际应用说明了编码是可行的,而且具有推广价值,可扩展应用于其他中药养生产品溯源,如花果茶等保健产品;还可以扩展应用于道地药材原料的追踪溯源,对亳州中药产业的发展具有重大意义。