RFID技術在食品追溯中的應用

曲愛玲，劉紅梅，馬長路

（北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，北京 102442）

隨著生活水平的日益提高，人們更加重視健康與養(yǎng)生，綠色、有機、天然的食品越發(fā)吸引大眾的眼球。在全球大經(jīng)濟背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅猛，其在食品行業(yè)中的應用越發(fā)深入及普及。RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別） 是物聯(lián)網(wǎng)底層關鍵技術之一，是一種非接觸式自動識別技術，能夠通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息，可以在靜態(tài)或動態(tài)條件下準確識別運動物體。RFID技術是食品安全溯源的核心技術，RFID電子標簽是食品安全溯源的有效載體，該技術在食品行業(yè)中發(fā)揮著重要作用，并具有更大的市場應用潛能。

1 RFID技術

RFID技術是通過射頻無線信號進行數(shù)據(jù)傳遞的自動識別技術。RFID技術無須與被識別物體直接接觸，即可完成信息的輸入和處理，能快速、實時、準確地采集和處理信息。完整的RFID系統(tǒng)主要由讀寫器、電子標簽、系統(tǒng)高層3個部分組成。

讀寫器是讀取和寫入電子標簽內(nèi)存信息的設備，可以與計算機網(wǎng)絡進行連接，完成數(shù)據(jù)信息的存儲、管理和控制。讀寫器由射頻模塊、控制處理模塊和天線3個部分組成，讀寫器通過天線與電子標簽進行無線通信，讀寫器也是電子標簽與計算機網(wǎng)絡的連接通道。電子標簽又稱為射頻標簽、應答器或射頻卡，電子標簽附著在待識別的物品上，每個電子標簽具有唯一的電子編碼，是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體；電子標簽由標簽專用芯片和標簽天線組成，芯片用來存儲物品的數(shù)據(jù)，天線用來收發(fā)無線電波。系統(tǒng)高層由計算機網(wǎng)絡構成，系統(tǒng)高層完成RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)傳輸和通信管理等功能。

RFID讀寫器按工作頻率一般分為低頻讀寫器（常用125 kHz）、高頻讀寫器（常用13.56 MHz）、超高頻讀寫器（常用900 MHz） 和微波讀寫器（常用2.45 GHz）；電子標簽按供電方式可分為無源電子標簽、有源電子標簽、半有源電子標簽。低頻系統(tǒng)主要用于距離短、數(shù)據(jù)量低的射頻識別系統(tǒng)中，高頻系統(tǒng)可以傳送較大的數(shù)據(jù)，是目前應用比較成熟、使用范圍較廣的系統(tǒng)。RFID技術能同時讀取多個標簽且對數(shù)據(jù)進行加密保護，具有實時追蹤、重復讀寫內(nèi)容和高速讀取等優(yōu)勢，其在食品行業(yè)的應用日益廣泛和深入。

2 RFID技術在食品追溯中的應用

RFID技術在食品追溯中的應用主要體現(xiàn)在食品原料生產(chǎn)、食品加工、食品流通、食品銷售4個環(huán)節(jié)，RFID技術在食品行業(yè)4個環(huán)節(jié)的有效應用，使食品的有效溯源成為可能。食品溯源可提供全程可視化的食品安全管理，并可通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)準確實時的報送，可快速高效評估食品中發(fā)生的安全隱患，為消費者提供食品溯源的完整信息[1]。

2.1 食品原料生產(chǎn)環(huán)節(jié)

食品原料的有效來源為養(yǎng)殖類和作物類。養(yǎng)殖類食品原料主要有肉、蛋、乳、水產(chǎn)等，作物類食品原料主要有谷類、蔬菜、水果及其他植物等。

2.1.1 養(yǎng)殖類

（1）肉原料。以肉原料產(chǎn)出為主的養(yǎng)殖場，對個體分配獨立的電子標簽。電子標簽需要記錄的信息有產(chǎn)出日期、質(zhì)量記錄、父母信息、產(chǎn)地、飼養(yǎng)者、廠名、品種信息、飼料信息、檢疫與免疫信息、疾病信息、用藥記錄、繁殖信息、出欄日期，出欄質(zhì)量等。

（2）蛋原料。以蛋原料產(chǎn)出為主的養(yǎng)殖場，首先需要為產(chǎn)蛋的主體分配獨立的電子標簽，電子標簽需要記錄的信息有產(chǎn)出日期、質(zhì)量記錄、產(chǎn)地、飼養(yǎng)者、廠名、品種信息、飼料信息、檢疫與免疫信息、疾病信息、用藥記錄、初產(chǎn)蛋日期，產(chǎn)蛋周期等；其次為每個蛋分配獨立的電子標簽，電子標簽需要記錄的信息有產(chǎn)出日期、產(chǎn)出者、產(chǎn)出地、品種信息、產(chǎn)出質(zhì)量、存放條件等。

（3）乳原料。以乳原料產(chǎn)出為主的養(yǎng)殖場，首先需要為產(chǎn)乳的主體分配獨立的電子標簽，電子標簽需要記錄的信息有產(chǎn)出日期、質(zhì)量記錄、父母信息、產(chǎn)地、飼養(yǎng)者、廠名、品種信息、飼料信息、檢疫與免疫信息、疾病信息、用藥記錄、繁殖信息、產(chǎn)乳信息等；其次為產(chǎn)乳個體產(chǎn)出乳（盛放容器）分配獨立的電子標簽，電子標簽需要記錄的信息有產(chǎn)出日期、產(chǎn)出者、產(chǎn)出地、品種信息、存放條件等。

（4）水產(chǎn)原料。以水產(chǎn)原料產(chǎn)出為主的養(yǎng)殖基地，按同一品種同批次進行電子標簽分配，電子標簽需要記錄的信息有養(yǎng)殖基地的水域區(qū)域、水域環(huán)境、品種、產(chǎn)地、飼養(yǎng)者、養(yǎng)殖時間、飼料信息、捕撈時間等[2-4]。RFID電子標簽在養(yǎng)殖場中的應用，可以監(jiān)控飼養(yǎng)個體的健康狀況，實現(xiàn)選育、繁殖、喂養(yǎng)的科學化管理，為食品溯源提供真實可靠的數(shù)據(jù)載體。

2.1.2 作物類

對于作物類原料，按指定區(qū)域同品種作物分配電子標簽，電子標簽中需要記錄的生長期信息包括品種信息、種植時間、施肥信息、用藥信息、土壤酸堿度信息、環(huán)境溫濕度信息、光照度信息、降雨量等；電子標簽中需要記錄的收獲期信息包括品名、品種、生產(chǎn)者、產(chǎn)地、等級、收獲期、農(nóng)田代碼、包裝日期等。作物類原料品種繁多，電子標簽的內(nèi)容和形式可以根據(jù)產(chǎn)品的具體情況確定。RFID電子標簽在作物類生產(chǎn)中的應用，為人們吃上放心糧、放心菜提供了保障。

2.2 食品加工環(huán)節(jié)

食品加工需要食品原料作為支撐，食品加工廠可以讀取食品原料RFID電子標簽的內(nèi)容，根據(jù)不同食品原料的特性制作不同加工食品，加工后的同批次食品按包裝分配獨立的電子標簽，電子標簽的內(nèi)容由食品原料電子標簽信息和食品加工后的電子標簽信息組成，食品加工后電子標簽信息有配料、制作方法、環(huán)境條件、食品添加劑成分、生產(chǎn)負責人、化驗項目、化驗結果、化驗員、儲存條件、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期限、包裝方式等。食品加工出廠后，可以溯源到食品原料和食品加工環(huán)節(jié)的信息，為食品安全提供全面信息支撐。

2.3 食品流通環(huán)節(jié)

食品流通環(huán)節(jié)RFID電子標簽主要記錄產(chǎn)品的庫存數(shù)量、存儲條件、出庫情況、裝貨時間、運輸公司、運輸方式（水運、陸運或空運）、運輸設備（駕駛員及車輛相關信息）、運輸條件（運輸載體環(huán)境溫濕度、氣體成分等情況）、運輸時段、卸貨時間等信息，實現(xiàn)了運輸過程對產(chǎn)品品質(zhì)安全的可追溯[2-4]。

2.4 食品銷售環(huán)節(jié)

銷售廠家可讀取食品電子標簽的信息，以獲取食品在原料生產(chǎn)環(huán)節(jié)、食品加工環(huán)節(jié)、流通環(huán)節(jié)的所有信息，在食品銷售環(huán)節(jié)前在電子標簽中寫入經(jīng)銷商名稱、有效期、存儲環(huán)境條件、銷售方式等信息，以完成食品溯源系統(tǒng)最后環(huán)節(jié)的相關信息[2-4]。RFID技術在食品行業(yè)中的應用，可以進一步保證食品質(zhì)量、提高銷售效率、降低損耗。食品全程的可追溯性，進一步保障了消費者的權益。

3 RFID技術在食品追溯中推廣存在的問題

RFID技術日趨成熟和完善，但RFID技術在食品行業(yè)大范圍推廣還存在諸多問題。主要體現(xiàn)在以下4個方面。

（1） RFID讀寫器方面。RFID讀寫器成本過高，具有追溯功能的RFID讀寫器要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x遠，數(shù)據(jù)傳輸過程中必須進行高度加密，不可被惡意讀取或破壞，且應具有高級穩(wěn)定的防碰撞算法，可同時準確獲取多個RFID電子標簽信息。以上諸多要求決定了RFID讀寫器應該選用超高頻或微波讀寫器，性能穩(wěn)定的超高頻或微波RFID讀寫器裸板價格在幾千元到幾萬元不等。

（2） RFID電子標簽方面。第一，RFID電子標簽成本過高，其在食品領域需求的數(shù)量過多，若為每個可單獨零售的食品粘貼RFID電子標簽，將是一筆很大的開銷，電子標簽成本過高將引發(fā)食品生產(chǎn)者和食品消費者之間利益矛盾；第二，RFID電子標簽反向反射性的特點決定了其在金屬包裝的食品或液體食品中應用的弊端或不可行性；第三，RFID電子標簽內(nèi)部存儲空間有限，且對RFID讀寫無法進行身份驗證，這就意味著RFID電子標簽內(nèi)存儲的信息內(nèi)容有限，且可被惡意獲取。

（3） RFID標準方面。RFID標準不統(tǒng)一，目前RFID標準分類很多，各國之間的RFID標準也不同，必然給食品追溯系統(tǒng)的編碼和頻段選擇帶來不便，在食品追溯信息讀寫、查詢、跟蹤、追溯等環(huán)節(jié)帶來技術難題[5]。

（4）信息鏈方面。解決好食品原料生產(chǎn)、食品加工、食品流通、食品銷售各環(huán)節(jié)之間信息鏈的銜接問題，是實施食品安全追蹤的前提[2]；信息鏈由哪個環(huán)節(jié)負責銜接和完善，還有待商榷。

4 RFID技術在食品追溯應用中的發(fā)展趨勢

RFID技術在食品追溯應用中存在的問題，加速了RFID技術的快速發(fā)展。RFID讀寫器主要向多兼容性、接口多樣化、模塊化和標準化等方向發(fā)展，并不斷使用或開發(fā)新技術應用。RFID電子標簽主要向小體積、低成本、遠距離高速移動讀寫、高級加密特性，以及具有殺死功能、集成傳感器功能等方向發(fā)展。RFID標準主要向統(tǒng)一化、國際化方向發(fā)展。

5 結語

RFID技術是食品追溯應用的核心技術，為食品質(zhì)量安全的科學化、透明化管理提供保障。RFID技術的快速發(fā)展會進一步為食品追溯體系的完善、穩(wěn)定、普及提供有力的技術支撐。食品追溯可以完善食品質(zhì)量安全管理體系，實現(xiàn)食品供應鏈的全程監(jiān)控，促進我國食品質(zhì)量安全的提高，進一步增強我國食品的國際競爭力[6]。