基于RFID∕GIS物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现.pdf

第2 6 卷 2 0 1 0 定 第1 0 期 1 0 月 农业工程学报 T r a n s a ct io n so f t h eC S A E V r 0 1 2 6N o 1 0 O C t 2 0 1 02 2 9 基于R F I D G I S 物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现 任守纲1 3 ，徐焕良1 , 3 - ，黎安1 ，周光宏2 ，3 ( 1 南京农业大学信息科技学院，南京2 1 0 0 9 5 ：2 南京农业大学食品科技学院，南京2 1 0 0 9 5 1 3 国家肉品质量安全控制工程技术研究中心，南京2 1 0 0 9 5 ) 摘要：为了提高肉品跟踪与追溯系统信息的实时性、准确性和可靠性，该文介绍了无线射频识别技术( R F I D ) 、物联 网及电子产品代码( E P C ) 系统相关技术，提出了基于无线射频识别技术的肉品企业资源平台架构，详细研究和分析了 肉品销售阶段的信息流程，设计了基于无线射频识别技术的肉品销售跟踪及追溯体系，包括跟踪系统和追溯系统。跟踪 系统通过在销售节点上的产品电子代码系统，对附有无线射频识别芯片标签的肉品信息进行跟踪。追溯系统通过对象名 解析服务( O N S ) 服务器，查出肉品销售相关节点实体标记语言( P M L ) 服务器的地址，进而获得肉品的流通信息，接 着将这些信息与节点的地理信息相结合，通过地理信息系统( G I S ) 软件进行直观展示。最后采用V is ioS t u d io2 0 0 5 工具 进行软件开发，利用T o m ca tw e b 服务器和J B o s s 应用服务器，及S Q LS e r v e r 2 0 0 5 数据库系统进行部署，实现了上述软 件系统。与基于条形码的系统相比，采用无线射频识别技术的肉品销售跟踪追溯系统，具有数据采集过程更加自动化、 采集速度更快、识别率更高的优点。 关键词：地理信息系统，农产品，跟踪，追溯，无线射频识别技术 d o i：1 0 3 9 6 9 j is m 1 0 0 2 6 8 1 9 2 0 1 0 ，1 0 0 3 9 中图分类号：T P 7 9 ，T N 9 2文献标志码：A文章编号：1 0 0 2 - 6 8 1 9 ( 2 0 1 0 ) 一1 0 - - 0 2 2 9 0 7 任守纲，徐焕良，黎安，等基于R F I D G I S 物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现 J 】农业工程学报，2 0 1 0 ，2 6 ( 1 0 ) ： 2 2 9 2 3 5 R e nS h o u g a n g ，X uH u a n l ia n g ，L iA n ，e ta 1 M e a t - p r o d u ct io n st r a ck in ga n dt r a ce a b il it ys y s t e mb a s e dO l lin t e m e to ft h in g sw it h R F I Da n dG I S J T r a n s a ct io n so f t h eC S A E ，2 0 1 0 ，2 6 ( 1 0 ) ：2 2 9 - - 2 3 5 ( inC h in e s e 们mE n g l is ha b s t r a ct ) 0 引言 近年来，疯牛病、口蹄疫、猪链球菌感染、禽流感 等重大食品安全事件的爆发引起了全世界的广泛关注。 随着经济的全球化，食品跨国界和跨地区流通越来越频 繁，各种食品安全事故和隐患呈迅速扩展和蔓延之势l l J 。 如何确保肉品的安全性，已成为摆在当今政府部门、食 品生产企业及食品科技工作者面前亟待解决的全球性课 题。目前，欧盟、美国等国相继立法来强制性实行食品 安全追溯制度。食品安全追溯制就是对食品生产、流通 过程中各关键环节的信息加以有效管理，通过对过程信 息的监控管理，来实现预警和追溯，一旦出现问题可迅 速追溯至源头【2 卅。为了实现信息的可追溯，各种先进的 信息技术被研究和应用，如二维条形码、地理信息系统 ( g e o g r a p h icin f o r m a t io ns y s t e m ，G I S ) p J 、W e b 服务州、 虹膜f 7 】等，近年来快速发展的射频识别技术成为当前各国 建立跟踪与追溯体系的最佳选择。 收稿日期：2 0 1 0 - 0 4 - 0 7修订日期：2 0 1 0 1 0 - 0 9 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金：基于物联网的农产品质量安 全体系研究( K Y Z 2 0 0 9 1 6 ) ；国家“引进国际先进农业科学技术( 9 4 8 ) 项目” 肉品加工与质量控制技术引进、创新研究与产业化示范( 2 0 0 6 G 3 5 ) 作者简介：任守纲( 1 9 7 7 一) ，男，山东日照人，副教授，博士研究方向 软件工程，农业信息化、农产品加工与质量控制技术等。南京南京农业大 学信息科技学院2 1 0 0 9 5 。 通信作者：徐焕良( 1 9 6 3 一) ，男，江苏盐城人，教授，博士。研究方向 数据库与知识工程，农业信息化，农产品加工与质量控制技术。南京南京 农业大学信息科技学院，2 1 0 0 9 5 在国外，无线射频识别( r a d iof r e q u e n cyid e n t if ica t io n ， R F I D ) 技术在食品药品质量监管领域已得到广泛研究。 澳大利亚建立了一个畜牧标示和追溯系统，使用统一的 电子耳标对牛羊进行识别管理1 8 】。日本自2 0 0 1 年起建立 了食品身份证制度，即农产品履历制度，用来实现对农 产品产销的追踪【9 】。美国P u r d u eP h a r m a 制药公司已将 R F I D 标签与单一药瓶包装生产线的流程成功整合，将 R F I D 标签贴在O x y C o n f in ( 一种麻醉止疼药) 药品的包 装瓶上，对其进行流向追踪及监控。北美最大的食品服 务营销和分配组织S Y S C 0 公司，已完成低温储运系统的 R F I D 与传感系统集成测试，结果表明R F I D 在食品运输 过程中监控温度、湿度等环境参数的能力很强，可有效 保证食品品质和质量安全。 在国内的食品安全领域，食品识别多采用条形码技 术【I o l ，R F I D 技术应用也逐渐成为研究的热点。基于R F I D 技术的“安全猪肉监控追溯系统”2 0 0 5 年在上海正式投 入使用，该系统将R F I D 标签打在猪耳朵上，实时获取生 猪的饲料、病历、喂药、转群、检疫等信剧1 1 】。 目前，国内的可追溯体系大多是针对养殖场或加工 企业建立的，往往忽略了产品销售阶段的跟踪和追溯 1 2 1 。 而产品销售阶段是假冒伪劣产品流入消费市场的入口， 如果忽视了对该阶段的产品信息监控，致使假冒伪劣产 品流入消费市场，那么上游的养殖场和加工企业的追溯 就失去了意义。因此深入研究肉品全生命周期的产品跟 踪追溯体系，对提高中国肉品的质量和安全水平，提高 消费者对肉品的消费信心都具有深远的社会意义。 2 3 0农业工程学报2 0 1 0 笠 本文以R F I D 技术和物联网为基础，提出基于R F I D 的物联网架构下肉品销售阶段跟踪追溯系统的基本原 理，对其结构和功能进行了分析，利用R F I D 标签来实 现肉品的跟踪追溯，并基于G I S 技术实现了跟踪追溯信息 的可视化，大大提高了产品信息采集的准确性和便利性。 1 R F I D 与物联网技术 I u F I D 技术，通过无线射频方式进行非接触式的全双 工数据通信，以实现对实物目标的自动识别。具有防水、 防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据 可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优 点0 3 - 1 4 l 。 物联网最早由美国麻省理工学院提出，经过多年的 研究，现在的物联网概念，更加宽泛。一切与物物相连， 有别于人与人的移动通信网和互联网的，统称为物联网。 物联网的类型是多种多样的，其中以产品电子代码 ( e l e ct r o n ic p r o d u ctco d e ，E P C ) 系统和互联网整合的物 联网也被称为“E P C 网络”( E P Cn e t w o r k ) 。在这个网络 中，物品( 商品) 能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。 其实质是利用R F I D 技术，通过物联网实现物品( 商品) 的自动识别和信息的互联与共享。 E P C 系统主要由6 个方面组成：E P C 编码、E P C 标 签、读写器、神经网络软件S a v a n t 、对象名解析服务( o b j e ct n a m in gs e r v ice ，O N S ) 和实体标记语言( p h y s ica lm a r k u p l a n g u a g e ，P M L ) 0 5 。其中S a v a n t 系统是R F I D 系统的神 经系统，负责传送和管理读写器识读的信息流；O N S 对 象名解析服务的功能类似于互联网域名服务，是对产品 信息的存储位置进行定位的服务器：P M L 实体标记语言， 它基于可扩展标记语言( e x t e n s ib l em a r k u pl a n g u a g e ， x M L ) 发展而来，提供描述物体、过程和环境的标准， 供R F I D 系统中的软件开发、数据存储和分析所用；P M L 服务器用于存储P M L 文件。系统构成如图1 所示。 实体标记语言 ( P M L ) 履务嚣 链接 更新实体标记 语言( P h 几) 服 务器数据 无线射频识别 ( R F I D ) 数据传递 l 一一 、 对纂缓存数据、建立链接N 一I I 数据库 气7 事务、对象类型数据、实例F ! = = = ! _ VI 化电子产品代码( E P c) 数据IV 提供数据yU 彳 数据库 l 数据过滤、厂 介据过一一本瀛库管理N _ = _ ：i3 1 J 爿k 无线射频识别v ( R F D ) 掳竺因无线射频识别 读写器：识别编码卜厂 一1 一 ( R F D ) 标- if 图1E P C 系统构成 F ig 1 E P Cs y s t e mco m p o n e n t s E P C 编码体系是E P C 网络的重要组成部分，它对实 体及实体的相关信息进行代码化，是物品在物联网中的 唯一代号，通过统一规范的编码作为通用的信息交换语 言。E P C 编码是由版本号加上另外3 段数据( 依次为域 名管理者、对象分类、序列号) 组成的一组数字。通常 情况下，根据标签存储信息的长度将E P C 编码分为3 个 版本：E P C 6 4 ，E P C 9 6 ，E P C 一2 5 6 ，其中E P C 9 6 是目前 使用最为广泛的一种编码。E P C 9 6 表示该编码长度为9 6 位( - - 进制) ，编码体系如图2 所示。 O I 0 2 0 3 D 2 A 9 1 6 E B B 0 7 1 9 B A E 0 3 C X X X X X X KX X X X X 标头E P C 管理者物品( 品种) 序列号 8 2 8b it s2 4 b it s -3 6h im 图2E P C 一9 6 编码结构图 F ig 2 E P C 一9 6C o d eS t r u ct u r e 2 基于R F I D 的肉品企业资源平台架构 传统制造企业资源平台是企业各种信息系统集成运 行的环境，包括企业资源计划( e n t e r p r is er e s o u r cep l a n ， E R P ) 、产品数据管理( p r o d u ctd a t am a n a g e m e n t ，P D M ) 、 计算机辅助制造( co m p u t e ra id e dm a n u f a ct u r e ，C A M ) 等， 其中P D M 是企业资源的核心。肉品生产企业作为流程性 制造企业，也需要构建一个统一的企业资源平台架构， 为各种信息系统提供可共享、可集成的信息。基于R F I D 的肉品企业资源平台架构如图3 所示，分为数据层、业 务层和客户层。其中数据层包括平台数据库和业务数据 库。平台数据库提供基础平台的运行数据，业务数据库 提供业务数据。业务层提供系统的主要功能，主要由R F I D 标签子系统、肉品生产子系统、肉品库存子系统、肉品 销售子系统和肉品跟踪追溯子系统五大子系统组成。客 户层提供用户采用不同方式使用系统的界面，主要分为 手机客户端、浏览器, l l 鼹务器( B r o w s e r S e r v e r ，B S ) 结 构下的浏览器客户端和客户机服务器( 1 ie n t S e r v e r ，C S ) 构下的定制软件客户端。用户分为消费者、管理者和监 管者3 大类。 堋围圜匿圈 蝴 致据层 圄圄 l 平台 l 业务 I L 鍪塑壁一J【墼塑! J 图3 基于R F I D 的肉品企业资源平台架构 F ig 3M e a t - p r o d u ct se n t e r p d s er e s o u r cep l a t f o r ma r ch it e ct u r e b a s e d o n R F I D E P C 系统主要负责各子系统节点R F I D 数据的采集、 过滤，通过网络传输到各自的远程P M L 数据库进行保存 和查询等处理。 肉品的生命周期，从屠宰到消费者手中，可分为几 第1 0 期任守纲等：基于R F I D G I S 物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现 2 3 1 个阶段：屠宰、加工、库存、运输、销售和消费。要实 现肉品的跟踪追溯，就是要把这几个阶段的信息进行识 别、记录管理和跟踪，形成一个完整的肉品生命周期信 息链。其中，屠宰、加工阶段的肉品信息跟踪追溯，本 课题组已有论文予以论述【1 1 。本文主要针对肉品销售阶段 的信息进行跟踪追溯处理。 3 基于R F I D 的肉品销售跟踪追溯体系分析 肉品在销售阶段的跟踪体系是依照肉品的销售网络 为基础建立的，对产品的流通信息进行采集以完成产品 的跟踪。跟踪体系以产品销售网络的每个节点D P ( d is t r ib u t io np o in t ) 作为数据采集点，在各数据采集点布 置安装一套E P C 系统，由E P C 系统对流入流出各个销售 网络节点的产品进行数据采集并将其保存到各节点P M L 数据库中。肉品追溯体系是跟踪体系的逆过程，从产品 零售商开始追溯到上级经销商直至生产厂商的每一个产 品流通节点获取产品流通数据，将其与各节点的地理信 息结合起来在G I S 平台中提供给用户。以上两者构成一 个完整的肉品跟踪追溯体系。下面将从这两方面进行详 细讨论。 3 1 肉品销售跟踪系统分析 3 1 1 销售阶段肉品数据采集 肉品销售信息跟踪是对肉品在销售网络流通过程数 据的管理。肉品销售跟踪系统以肉品出厂信息作为信息 跟踪源头。肉品在出厂时给其包装箱上附上R F I D 标签， 标签中含有E P C 编码，实例如图4 所示，该E P C 码是作 为产品流通过程中产品的唯一编号，由肉品生产厂商写 入标签，在肉品流通过程中不能被修改，各节点R F I D 阅 读器只能对其进行读取。 8 6 0 2 5 7 A 0 8 1 0 0 1 6 7 2 0 1 0 0 6 0 8 4 3 2 中国雨润集团冷鲜牛肉序列号 图4 内品E P C 编码实例 F ig 4M e a t - p r o d u ct sE P C co d ein s t a n ce 肉品销售网络的产品销售结构如图5 所示，肉品通 过这个销售网络，由生产厂家销售到消费者手中。销售 阶段信息的采集主要通过在各销售节点D P 上布置E P C 系统。肉品节点数据采集布局如图6 所示。 R n D 标签( E P C ) L 1 X 产X ! 、 一 L肉品有限公司 堪兰竺! ：夕 产：二蕊；晶产品 南京路商店II 浦东商店lI 北京路商店ll 南昌商店Il 九江商店I I 抚州商店 图5 产品销售示意图 F ig 5 S ch e m a t icd ia g r m no fm e a t p r o d u ct io n sm a r k e t in g d is t r ib u t io n 徽II 巍嚣主蹬僦 I 耥篙II 本赢匿垂言 I 竺罂竺竺! I 【+ ；蔷；茹5 1l - 1 电子产品Il 实体标记语言( P M L ) T I代码( E P c) l服务器口地址 数I I 要k 一燃H 燮竺兰! f 过陌；羽! ! 型墨竺l L = ! = J 霉l 代码( E P C ) 图6 节点数据采集布局 F ig 6 D a t aca p t u r eo f d is t r ib u t io np o in _ t 下面结合某企业业务应用实例，详细介绍如图4 所 示的肉品数据采集步骤。 1 ) 在肉品进入节点的时候，R F I D 读写器会根据到 货检验、装卸搬运、入库等物流作业快速读取R F I D 标签 中的原始数据：8 6 0 2 5 7 A 0 8 1 0 0 1 6 7 2 0 1 0 0 6 0 8 4 3 2 ，该数 据经过数据过滤程序之后传递给本地S a v a n t 系统。 2 ) 本地S a v a n t 系统将肉品E P C 编码传送给本地 O N S ，转换成E P C 域名，然后将E P C 域名传递给O N S 基 远程实体标记语言 ( P M L ) 数据库 础构架，请求与E P C 域名相匹配的远程P M L 服务器I P 地址。 3 ) 本地服务器通过获得的I P 地址与远程P M L 服务 器建立连接，请求肉品相关信息，生产厂商的P M L 服务 器返回肉品的质量管理文件及相关交易记录、物流纪录。 4 ) 本地服务器将远程P M L 服务器返回的肉品信息 ( 肉品名称、类型、生产日期、有效期) 与入库质检识 读器收集到的生产厂商、购进数量、购货日期等项内容， 据 一目 唇髓l于 一辛一 回虱虱 囝图圈 圈圈圈图 豳譬豳 2 3 2农业工程学报2 0 1 0 短 生成验收记录，存入本地P M L 服务器，同时记录肉品生的复杂事件进行处理。 产厂商P M L 服务器的I P 地址。 下面以肉品库存节点的R F I D 数据分析为例，对采用 在肉品销售过程中，肉品物联网的每个节点在肉品 流通过程中根据以上步骤完成肉品数据采集，不断在各 节点生成肉品跟踪的P M L 文件并保存，为追溯系统提供 产品追溯数据。 3 1 2R F I D 数据过滤 通过R F I D 读写器采集到的标签数据量十分巨大，而 真正对用户有意义的数据却不多【l6 】。如不将冗余的数据 过滤掉，会带来3 方面的负担：一是传输大量的标签数 据带来的网络负担；二是处理大量的标签数据带来的数 据处理器负担；三是存储大量额外的标签数据带来的存 储负担。 因此本系统在R F I D 数据传递给S a v a n t 系统之前对 标签数据进行过滤( 如图6 所示) 以减少系统的负担。 假定R F I D 读写器采集到的标签数据可以表示成 尺，O ， p ，其中R 表示读写器标识号；D 表示产品的标识码， 即E P C ；T 表示标签的读取时间。结合如图4 所示的肉品 实例，过滤算法如下： 1 ) 将肉品标签数据放入一个哈希表( h a s ht a b l e ) 中， 将产品标识码8 6 0 2 5 7 A 0 8 1 0 0 1 6 7 2 0 1 0 0 6 0 8 4 3 2 作为哈希 表的关键字。2 ) 定义一个时间间隔f I n 删，如6 0S 。3 ) 当读取到一个新的标签数据时，检查在哈希表中是否存 在相同的标签，若存在且两者的读取时间差小于州， 则认为该标签数据是重复读到的标签数据，过滤掉，同 时更新哈希表中该标签的读取时间。若存在且两者的读 取时间差大于则认为该标签是新的标签，输出该标 签同时更新哈希表中该标签的读取时间。若不存在，则 将其插入到哈希表中同时输出该标签。 3 1 3R F I D 数据处理 在基于R F I D 技术的信息系统环境中，信息量规模巨 大，依靠现有数据库技术和数据管理技术难以实现高效 的R F I D 事件检测和处理。本系统采用复杂事件处理技术 中的独立同步设备( s t a n da l o n es y n ch r o n iz a t io ne q u ip m e n t ， S A S E ) 事件语言对由过滤后的数据形成的基本事件进行 处理。 复杂事件处理( co m p l e xe v e n t sp r o ce s s in g ，C E P ) 是 一项用于构建和管理信息系统的新兴技术。复杂事件处 理技术把需要进行处理的基本信息定义为事件，用户可 以根据自己的需要对事件进行自定义，如将企业应用系 统中的操作作为一个事件或者将网络上的数据传输作为 一个事件，不同的事件定义取决于用户所处的角色和观 察点。在简单事件与简单事件之间存在着各种各样的关 系，可以由多个简单事件组合成一个复杂事件，又可以 用多个复杂事件组合成“更”复杂的事件。C E P 技术能 够通过检测事件之间的关系，满足用户的不同需求、挖 掘不同的事件意义【1 7 1 。 采用C E P 分析数据的流程如下：首先，在设计肉品 流通的各个节点需求基础上，对其R F I D 读写器的布局进 行设计；其次，根据R F I D 读写器的布局对采集的基本事 件进行定义；最后，使用S A S E 事件语言【1 8 1 对需要处理 C E P 的R F I D 数据分析过程进行说明。 1 ) 肉品地区销售中心是肉品流通的主要环节，需要的 功能有：销售肉品信息、在库肉品信息、过期产品信息等。 根据肉品地区销售中心需要的功能分析可知，需采集 的信息有：销售中心仓库存有的肉品，销售中心销售的肉 品，销售中心仓库中过期的肉品。因此需要在仓库内部、 仓库出口、仓库结算点布置R F I D 读写器，如图7 所示。 图例茬猫糍裂嬲 注；R l 、R 2 、R 3 、黜为仓库内部无线射频识别( R F I D ) 读写器； R ch e e k _ _ o u t 为仓库出货结账点无线射频识别( R H D ) 读写器；R o u t 为仓库 出口处无线射频识别( R H D ) 读写器 图7 销售中心仓库R F I D 读写器布局 F ig 7 R F I DR e a d e rl a y o u to f s a l e sce n t e r 2 ) 在销售中心库存节点上定义的3 种基本事件有： W A R E H O U S E - R E A D I N G ，C H E C K O U T - R E A D I N G ， E X I T - R E A D I N G ，其中W A R E H O U S E R E A D I N G 表示的 是仓库内部的R F I D 读写器( 如图7 中的R 】，R 2 ，R 3 ， P - 4 ) 对仓库中肉品信息的读取事件；C H E C KO U T - R E A D I N G 表示的是肉品出货时结账点读写器( 如图7 中 的R ch e cko u t ) 对标签的读取事件。E X I T - R E A D I N G 表 示的是肉品离开仓库时仓库出口读写器( 如图7 中的 R o u t ) 对标签的读取事件。 3 ) 销售中心库存节点上复杂事件的处理，下面以肉 品销售为例说明S A S E 事件语言处理的方法。 肉品销售作为一个复杂事件在销售中心节点模型中 表现为：肉品到达出货结账点，再到达仓库门口，在基 本事件集上表现为同一件产品的C H E C KO U T R E A D I N G 和E X I T - R E A D I N G2 个基本事件的顺序发生， 并且在规定的时间范围内完成。在出现这一复杂事件后， 将返回它的E P C 码和出库时间，并将这些信息存入事件 数据库的产品出库表中。 结合如图4 所示的肉品实例，该肉品销售的复杂事 件处理，即为检查该肉品标签E P C 码8 6 0 2 5 7 A 0 8 1 0 0 1 6 7 2 010 0 6 0 8 4 3 2 ，是否顺序出现在C H E C KO U T - R E A D I N G 和E X I T - R E A D I N G2 个基本事件中，且时间间隔f 咖l 小于lh ，若为真，则认为该肉品完成销售出库。 第1 0 期任守纲等：基于R F I D G I S 物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现 2 3 3 3 2 肉品销售追溯系统分析 国际食品法典委员会( co d e xa l im e n t a r iu sco m m is s io n ， C A C ) 与国际标准化组织( in t e r n a t io n a ls t a n d a r d s o r g a n iz a t io n ，I S O ) 把可追溯性定义为“通过记录的标识， 对某个实体的历史、用途或位置予以追踪的能力”，也 就是利用已记录的标识( 这种标识应该是唯一的，与被 追溯对象一一对应) 追溯产品的历史、应用情况、所在 位置或类似产品、活动的能力。因此就本文而言，肉品 销售追溯系统是根据肉品物联网各节点采集的产品流通 数据对肉品的流通进行溯源操作。 肉品追溯步骤如下：1 ) 由用户在追溯系统终端( 如 图3 所示的B S 系统客户端、C S 系统客户端、手机客户 端等) 输入所要追溯产品的E P C 码，追溯系统将该E P C 码发送到O N S 服务器；2 ) O N S 服务器查找存有该E P C 码对应产品信息的E P CI S ( E P CI n f o r m a t io nS e r v ice ) 的 I P 地址( P M L 服务器的I P 地址) ；3 ) 追溯系统分别与各 节点P M L 服务器进行连接并获得该产品相关流通信息； 4 ) 将所获得的信息与各个节点的地理信息结合起来，在 G I S 系统中表现出来，给用户直观、便利的产品追溯体验。 本肉品追溯系统用户包括普通消费者和行业监管部 门，二者的需求是存在差别的。就普通消费者而言，其 对肉品追溯系统的要求是获得基本的产品生产信息、产 品流通信息及其相关单位信息；而监管部门对追溯功能 的要求是在普通消费者功能的基础上增加了某件产品的 同批次产品的流向查询，这样是为了对问题产品的同批 次产品能及时进行召回。 4 基于R F I D G I S 的肉品销售跟踪追溯系统的实现 综上分析，基于R F I D G I S 的肉品销售跟踪追溯系统， 是肉品企业资源平台架构下的一个子系统，需要与其他 子系统进行集成，以共享信息。基于R F I D G I S 平台的肉 品销售追溯子系统如图8 所示，采用统一的肉品企业资 监管部门h = ” 一用户接口 IC 、 消费者L： 生产厂商 一业备层 - 数据库 、- 生产厂商L _地理信息 ，。 、 、 ， 一 ， 、 系统( G I s ) 节点1 ，、 销售企业L ： 数据库 肉品跟踪追 产品销售网络 溯业务处理 节点地理信息 ， 。、 数据库 ： h 、_ _ _ 一 E P C 系统 节点n 数据库 t I 、 ， 上上 上上 二信息跟踪采集生 销销 销 产 售 售 售 厂 节 节 节 点点点 商 l2 一 图8 基于R F I D G I S 跟踪追溯系统 F ig 8M e a t - p r o d u ct io n st r a ck in ga n dt r a ce a b il it ys y s t e m s t r u ct u r eb a s eo nl 玎I Da n dG I S 源平台三层架构。本项目采用V is ioS t u d io2 0 0 5 工具软件 进行开发，部署环节W e b 应用服务器采用T o m ca t ，应用 服务器采用J B o s s ，数据库系统采用S Q LS e r v e r2 0 0 5 。系 统在实验室模拟环境下，工作良好，与采用条形码的系 统相比，数据采集过程自动化程度高，识别率更高，数 据采集速度提高l 倍以上。随着肉品数量的增加，优势 更加明显。 普通消费者的肉品追溯功能实现如图9 所示：用户 输入其购买肉品的E P C 码，通过追溯终端的读写器输入 到系统，点击产品追溯，即可获得产品从生产厂商到零 售商所经历的产品流通路径，同时在G I S 系统上可以获 得各产品流通节点的相关信息和产品信息。 图9 基于G I S 肉品追溯系统普通用户查询 F ig 9M e a t p r o d u ct io n st r a ce a b il it ys y s t e mb a s e do nG I Sf o r n o r m a lu s e r 监管部门的产品追溯功能实现如图1 0 所示：首先， 监管部门通过身份验证，系统进入监管部门产品追溯模 式；其次，监管部门输入要查询产品的E P C 码；最后， 得到该产品的流通路径、同批次的产品的E P C 码、同批 次产品的流向，同时可以在G I S 系统上得到各节点信息 以及该节点所包含的要追查的产品的E P C 码。 图1 0 基于G I S 肉品追溯系统监管部门查询 F ig 1 0M e a t - p r o d u ct io n st r a ce a b il it ys y s t e mb a s e do nG I Sf o r r e g u l a t o r 2 3 4农业工程学报2 0 1 0 焦 5 结论和讨论 5 1 结论 肉品企业资源平台是一个包含客户层、业务层和数 据层的层次式体系架构，本文的设计与实现表明： 1 ) 采用统一的肉品企业资源平台层次式体系架构， 开发肉品销售跟踪追溯系统，是可行的。 2 ) 在肉品销售环节，主要涉及仓储、运输、销售等 过程，肉品本身不需再进行分割组合等活动，特别适合 使用无线射频识别标签进行标识，本文的系统设计与实 现，对此进行了验证。 3 ) 与基于条形码的肉品跟踪追溯系统对比，结果表 明基于R F I D G I S 的肉品销售跟踪追溯系统具有数据采集 过程更加自动化、采集速度更快、识别率更高、信息显 示更直观等特点。 5 2 讨论 无线射频识别标签具有高效、便利的特点，而当前 制约R F I D 标签大范围使用的原因是它的高价格，随着 科技的进步，使用规模的扩大，R F I D 标签价格将不断下 降，应用范围也将不断扩大。肉品企业可以将系统与企 业的决策管理、企业资源计划等功能结合在一起，提高 企业资源利用率和竞争力。 但尚须进一步研究的工作还有： 1 ) R F I D 数据采集与处理 在肉品全生命周期管理中，基于销售业务过程关键 节点( k e yp o in t ，K P ) 的R F I D 数据采集与处理，通过产 品电子代码系统，实现了物联网环境下的肉品信息跟踪 与追溯。但系统需要确保数据流的有效性，业务过程上 的每一个K P 必须与肉品生产企业的实体标记语言服务 器连接，获取相应的信息，若一个环节数据无法更新， 则无法保证跟踪追溯的信息完整性。而无线射频识别标 签与读写器需要在一定的电磁环境下，设计相应的性能 和技术参数，才能满足工作要求。本项目主要采用高频 超高频无线射频识别技术，并通过流程优化和数据库后 台控制来确保信息l E 确的采集和过滤。如何确保设备稳 定运行，快速准确的采集和处理数据，具有很高的工程 挑战性，需要进一步研究探讨。 2 ) R F I D 数据安全 R F I D 数据采集采用无线射频的方式，虽然具有无源、 非接触、快速等特点，但同样受制于电磁通信的不足， 如易受电磁干扰；无源R F I D 标签中的数据难以加密；在 同一R F I D 无线射频识别读写器有效作用范围内，若出现 多个标签，则读写内容难以确定顺序，难以对其中特定 标签进行写入。本项目主要采用流程优化、数据库后台 数据控制等措施来确保数据安全可靠。但最佳方式还是 基于前端解决方案来确保肉品R F I D 标签中的信息安全， 这也是R F I D 系统应用必须解决的难题，需要进一步研究。 3 ) 多用户多终端设备的可视化平台 本文的肉品跟踪追溯信息可视化平台是基于G I S 实 现的，同时在三层架构下，需要支持多用户、多终端设 备的可视化显示，这就要求在不同终端都要安装相应的 G I S 软件。不同终端设备软硬件环境差别很大，如何根据 终端的特点，定制合适的G I S 软件功能，需进一步探讨 和研究。 参考文献】 【1 1 徐焕良，陆荣和，彭增起，等基于产品生命周期管理的 肉品车间生产跟踪及追溯体系研究叨农业工程学报， 2 0 0 7 ，2 3 ( 1 2 ) 1 6 1 1 6 6 X uH u a n l ia n g ，L uR o n g h e ，P e n gZ e n g q i，e ta 1 M e a t p r o d u ct io nch a int r a ck in ga n dt r a ce a b il it ys y s t e mb a s e do n p r o d u ctl if e cy cl em a n a g e m e n t J T r a n s a ct io n so ft h eC S A E ， 2 0 0 7 ，2 3 ( 1 2 ) ：1 6 1 1 6 6 ( inC h in e s ew it hE n g l is ha b s t r a ct ) 【2 】L h o m m eJP ， C h e h b o u n iA C o m m e n t so nd u a l s o u r ce v e g e t a t io n - a t - m o s p h e r e t r a n s f e r m o d e l s J A g il e F o r M e t e r o r d ，1 9 9 9 ，9 ( 4 ) ：1 1 1 1 1 5 【3 】 S 6 b a s t ie nP o u l io t ，D a n ie lA S u m n e r T r a ce a b il it y , l ia b il i饥 a n din ce n t iv e sf o rf o o ds a f e t ya n dq u a l it y J A m e r ica n J o u r n a lo f A g r icu l t u r a lE co n o m ics 。2 0 0 8 。9 0 ( 1 ) ：1 5 - - 2 7 【4 】R e g a t t ie r iAG a m b e r iM ，M a n z in iR T r a ce a b il it yo ff o o d p r o d u ct s ：G e n e r a lf r a m e w o r ka n de x p e r im e n t a le v id e n ce J J o u r n a lo f F o o dE n g in e e r in g ，2 0 0 7 ，8 1 ( 2 ) ：3 4 7 - - 3 5 6 【5 】5Q uX ia o h u i，Z h u a n gD a f a n g ，Q iuD o n g s h e n g S t u d ie so n G I Sb a s e dt r a cin ga n dt r a ce a b il it yo fs a f ecr o pp r o d u ctin C h in a J A g r icu l t u r a lS cie n ce sinC h in a ( E n g l is h ) ，2 0 0 7 ，6 ( 6 ) ： 7 2 4 7 3 1 【6 】 R e n S h o u g a n g ，X uH u a n l ia n g ，Z h o ug u a n g h o n g R e s e a r cho n w e bs e r v ice sb a s e dm e a tp r o d u ct io nt r a cka n dt r a ce a b il it y s y s t e m C P r o ce e d in g s - 2 n dI n t e r n a t io n a lS y m p o s iu mo n I n t e l l ig e n tI n f o r m a t io nT e ch n o l o g ya n dS e cu r it yI n f o r m a t ics ， I I T S I2 0 0 9 ，M o s co w , l t U S S I 2 0 0 9 ：2 5 - - 3 0 【7 】 卢红科，赵林度基于虹膜识别与编码技术的肉类食品可 追溯系统研究 J 物流技术，2 0 0 9 ，2 9 ( 1 0 ) ：1 0 3 1 0 6 L uH o n g k e ，Z h a oL in d u R e s e a r cho nt h em e a t f o o d t r a ce a b il it ys y s t e mb a s e do nir isid e n t if ica t io na n db a r co d e t e ch n o l o g y J L o g is t icsT e ch n o l o g y , 2 0 0 9 2 9 ( 1 0 ) ：1 0 3 1 0 6 ( inC h in e s ew it hE n g l is ha b s t r a ct ) 【8 】P e t t it t RGT r a ce a b il it yint h ef o o da n im a lin d u s t r ya n d s u p e r m a r - k e t e h a in s J R e vS ciT e cho f I n tE p iz ，2 0 0 1 ，2 0 ( 2 ) ： 5 8 4 - - 5 9 7 9 】9 S t a n f o r dK S t iaJ ，K e l l a rJ 气e ta 1 T r a ce a b il it yine a r l ea n d s m a l l r u m in a n t sin C a n a d a j R e vS ci T cch0 fI n tE p iz , 2 0 0 1 ，2 0 ( 2 ) ：5 1 0 - - 5 2 2 【1 0 】王虎虎，徐幸莲畜禽及产品可追溯技术研究进展及应用 明食品工业科技，2 0 1 0 ，3 l ( 8 ) ：4 1 3 - - 4 1 6 W a n gH u h u ，X uX in g l ia n R e s e a r chp r o g r e s so ft r a ce a b il it y t e ch n o l o g yo fl iv e s t o cka n dp o u l t r ya n dit sa p p l ica t io n s J S cie n cea n dT e ch n o l o g yo fF o o dI n d u s t r y , 2 0 1 0 ，3 1 ( 8 ) ：4 1 3 - - 4 1 6 ( inC h in e s ew it hE n g l is ha b s t r a ct ) 【1 1 】王立方，陆昌华，谢菊芳，等家畜和畜产品可追溯系统 研究进展【J 】农业工程学报，2 0 0 5 ，2 1 ( 7 ) ：1 6 8 1 7 4 W a n gL if a n g , L uC h a n g h n a , X ieJ u f a n g cta 1 R e v ie wo f t r a ce a b il it ys y s t e m f o rd o m e s t ica n im a l sa n dl iv e s t o ck p r o d u ct s J T r a n s a ct io n so ft h eC S A E ，2 0 0 5 ，2 l ( 7 ) ：1 6 8 一 l7 4 ( inC h in e s ew it hE n g l is ha b s t r a ct ) 【1 2 】张可，柴毅，翁道磊，等猪肉生产加工信息追溯系统的 分析和设计【J 】农业工程学报，2 0 1 0 ，2 6 ( 4 ) ：3 3 2 - - 3 3 9 第l O 期 任守纲等：基于R F I D G I S 物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现 2 3 5 1 3 】 【1 4 g h a n gK e ，C h a iY i，W e n gD a o l e i，e ta 1 A n a l y s isa n dd e s ig n o fin f o r m a t io nt r a ce a b il it ys y s t e mf o rp o r kp r o d u ct io ns u p p l y ch a in J T r a n s a ct io n so ft h eC S A E ，2 0 1 0 ，2 6 ( 4 ) ：3 3 2 - 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