陳錦斌，林宇洪，邱榮祖

（福建農(nóng)林大學(xué)，福建 福州 350002）

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對農(nóng)產(chǎn)品需求量越來越大，對其品質(zhì)要求也越來越高。但是，長久以來，我國農(nóng)產(chǎn)品物流以常溫物流或自然物流形式為主，且存在運(yùn)輸周期長、效率低下、損耗率高和缺失監(jiān)管等問題，造成“豐產(chǎn)歉收”、“難賣”和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事故頻發(fā)的局面。因此，必須采取必要的技術(shù)手段對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和流通全過程進(jìn)行監(jiān)管，并實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的追溯，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

近些年，隨著物流技術(shù)不斷的發(fā)展，特別是信息技術(shù)的廣泛運(yùn)用，有效地推動了物流系統(tǒng)的變革與創(chuàng)新，不僅提高了物流企業(yè)的生產(chǎn)效率，同時(shí)保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)。RFID無線射頻識別技術(shù)作為20世紀(jì)90年代興起的一種自動識別技術(shù)，其可在非接觸狀態(tài)下，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并且獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，比目前市面上所采用的條形碼，具有信息存儲量大，可對多目標(biāo)和移動目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離讀取和識別以及數(shù)據(jù)可加密解密等優(yōu)點(diǎn)，且抗干擾性強(qiáng)、識別精度高，它被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一，受到了廣泛的關(guān)注。目前，RFID技術(shù)已在國外農(nóng)產(chǎn)品物流中得到廣泛的應(yīng)用，作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國的中國，雖然已經(jīng)逐步展開了RFID技術(shù)的相關(guān)研究和應(yīng)用開發(fā)工作，并且在一些領(lǐng)域開始運(yùn)用；但仍處于研究和應(yīng)用的初級階段。本文將通過總結(jié)RFID技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品物流系統(tǒng)中的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析存在的主要問題，并展望RFID技術(shù)的未來研究和應(yīng)用前景。

1 RFID技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品物流系統(tǒng)中應(yīng)用研究現(xiàn)狀

1.1 國外應(yīng)用現(xiàn)狀。在國外，RFID技術(shù)廣泛運(yùn)用于交通、車輛管理、生產(chǎn)線自動化控制、身份識別、物流配送管理以及倉儲管理等領(lǐng)域，其中物流配送管理領(lǐng)域是其研究的熱點(diǎn)之一。Tajima[1]通過收集大量資料，歸納出了RFID在物流配送應(yīng)用中包括降低成本、節(jié)約勞動時(shí)間、提高訂單完成率、減少庫存成本等15項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，如圖1所示。

作為科技強(qiáng)國的日本，早在2004年就在千葉縣制定了政府運(yùn)營重點(diǎn)舉措“千葉2004行動計(jì)劃”，成功地將RFID技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品物流系統(tǒng)中。農(nóng)產(chǎn)品在系統(tǒng)各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)間的每次移動均寫入相應(yīng)的RFID標(biāo)簽，在生產(chǎn)、流通環(huán)節(jié)所生成的數(shù)據(jù)信息經(jīng)Internet傳輸?shù)街醒敕?wù)器，進(jìn)行綜合管理。該次試驗(yàn)的成功表明，運(yùn)用RFID技術(shù)能夠讓農(nóng)產(chǎn)品在物流配送中的速率有很大程度的提高，而且通過配送中反映出來的問題也為之后的再生產(chǎn)提供了客觀的參考依據(jù)[2]。此后美國則在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，將RFID技術(shù)與傳感應(yīng)技術(shù)相結(jié)合。2005年夏，Ballantine果品公司利用了一種主動式RFID物流配送系統(tǒng)，利用電池驅(qū)動RFID標(biāo)簽與溫度傳感應(yīng)相連接，準(zhǔn)確記錄了葡萄從被采摘到運(yùn)送至零售商的過程中的溫度數(shù)據(jù)[3]。在歐洲，一些公司將全球定位系統(tǒng)（GPS）與RFID技術(shù)結(jié)合在一起，有效地監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸車輛的位置及其工作狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對路徑進(jìn)行走向分析決策，從而提高了交通運(yùn)輸?shù)男剩瑴p少能量的損耗，保證農(nóng)產(chǎn)品的新鮮和品質(zhì)[4]。

1.2 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀。我國在RFID領(lǐng)域的應(yīng)用和研究起步要晚于西方國家，直到21世紀(jì)初葉，中國才開始對RFID技術(shù)進(jìn)行探索性的研究，并很快獲得了政府的關(guān)注和支持，至2004年我國RFID已經(jīng)擁有了13億元人民幣的市場規(guī)模，僅僅標(biāo)簽一項(xiàng)就達(dá)到9.33億元人民幣。信息產(chǎn)業(yè)部在2005年把基于RFID的電子標(biāo)簽產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品列為重大的招投標(biāo)項(xiàng)目，2006年6月9日發(fā)布的《中國RFID技術(shù)政策白皮書》，標(biāo)志著我國將RFID技術(shù)提高到國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的層面[5]。截止2010年底，中國生產(chǎn)RFID的企業(yè)就達(dá)數(shù)百家，已經(jīng)大體形成了一條從標(biāo)簽及設(shè)備制造到軟件開發(fā)集成較為完整的RFID產(chǎn)業(yè)鏈，并將在未來5～10年保持較快速度的發(fā)展。而且，國內(nèi)科研單位對于RFID的應(yīng)用研究也取得了很大的進(jìn)展，極大地促進(jìn)了RFID技術(shù)在我國物流中的發(fā)展[6]。

1.2.1 在物流追溯的應(yīng)用。近些年來，老百姓在生活中最為關(guān)心的是農(nóng)產(chǎn)品安全問題，而確保農(nóng)產(chǎn)品安全的重要手段之一就是實(shí)施農(nóng)產(chǎn)品追溯機(jī)制，由于RFID技術(shù)的上述優(yōu)點(diǎn)，上海在2005年正式投入使用的基于RFID技術(shù)的“安全豬肉監(jiān)控追溯系統(tǒng)”，能夠?qū)崟r(shí)獲得的生豬的飼養(yǎng)、過往病例、喂藥、轉(zhuǎn)欄、檢疫等信息[7]；孫旭東等以構(gòu)建柑桔安全可追溯信息系統(tǒng)目的，以贛南臍橙為研究對象，借助RFID技術(shù)，解決每個(gè)贛南臍橙信息的可完整性、追溯性以及贛南臍橙在種植、流通、交易等環(huán)節(jié)的信息交換所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)該農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全信息可追溯[8]；施亮等基于RFID技術(shù)構(gòu)建肉牛養(yǎng)殖的可追溯系統(tǒng)，通過使用RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對每個(gè)個(gè)體養(yǎng)殖信息的自動采集，同時(shí)針對每頭肉牛形成了可在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行在線查詢的質(zhì)量追溯檔案，從而解決了在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)上進(jìn)行以個(gè)體為單位實(shí)施質(zhì)量監(jiān)管和實(shí)現(xiàn)可追溯的問題[9]。

1.2.2 在物流運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用。傳統(tǒng)物流過程存在信息不及時(shí)、不對稱等弊端，難以達(dá)到實(shí)時(shí)協(xié)同與動態(tài)調(diào)配的需求，已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)代物流行業(yè)的需求。隨著貨物調(diào)配量的急劇增加，物流全過程各環(huán)節(jié)的信息通暢變得日益迫切，實(shí)時(shí)物流跟蹤和精細(xì)任務(wù)調(diào)度已經(jīng)成為物流企業(yè)的核心競爭力。RFID技術(shù)可有效地解決物流協(xié)同調(diào)度、物流跟蹤和路徑優(yōu)化的問題。目前國內(nèi)專家學(xué)者在吸取外國先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相關(guān)研究。王亞東基于RFID技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)以及Web技術(shù)設(shè)計(jì)的化工物品物流安全監(jiān)控系統(tǒng)，對危險(xiǎn)品的使用、運(yùn)輸、跟蹤和溯源實(shí)時(shí)地、全方位地進(jìn)行自動化管理。極大地提高了危險(xiǎn)品的管理水平，降低了對環(huán)境和生命安全的危害及相關(guān)物流鏈的成本，縮短了事故應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間[10]。宿曉利采用RFID技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)分別以制造商和回收處理中心為核心的正逆向物流系統(tǒng)模型，該仿真能夠有效地處理物流過程中產(chǎn)生的大量信息，提高資源利用效率[11]。周曉光等主張?jiān)谵r(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸時(shí)將RFID技術(shù)與GPS（全球定位系統(tǒng)）結(jié)合起來，不僅為物流公司提供實(shí)時(shí)監(jiān)控和跟蹤服務(wù)，對于業(yè)主而言，則可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查詢自己的貨物所處的位置。在經(jīng)過一些道口接受檢查時(shí)，執(zhí)法單位也無需打開農(nóng)產(chǎn)品包裝，只需通過電子標(biāo)簽閱讀終端就可以知道包裝的具體內(nèi)容，大大提高了道口檢查速度和通關(guān)能力[12]。

1.2.3 在物流倉儲的應(yīng)用。RFID技術(shù)具有批次管理、動態(tài)盤點(diǎn)和快速出入庫功能，大幅度減少了現(xiàn)行模式下查找貨位信息花費(fèi)的時(shí)間，提高了查詢和盤庫精度，大幅度提高了倉儲管理效率。杜曉明等構(gòu)建了一個(gè)基于RFID和條碼技術(shù)的系統(tǒng)模型，該系統(tǒng)具有操作性強(qiáng)、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)[13]；李雯等針對目前管理中存在的問題和不足，提出了將RFID技術(shù)引入到木材倉儲管理中，指出了木材倉儲中應(yīng)用RFID技術(shù)的注意事項(xiàng)[14]。在農(nóng)產(chǎn)品倉儲管理方面，段翠芳等基于51單片機(jī)和RFID技術(shù)開發(fā)的硬件，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品倉儲數(shù)據(jù)管理的部分功能模塊[15]。王麗芳等利用RFID技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，通過在嵌入式讀寫器上控制RFID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)通過Internet傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管[16]。此外，宋豫曉等利用RFID技術(shù)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和藍(lán)牙，構(gòu)成由服務(wù)器和工作站所組成的農(nóng)產(chǎn)品智能存儲系統(tǒng)。通過該智能系統(tǒng)，倉庫管理人員和其他相關(guān)人員（如農(nóng)戶、零售商、已經(jīng)廣大客戶）都可以通過Internet查詢相關(guān)商品的庫存信息[17]。

2 存在的主要問題

2.1 安全風(fēng)險(xiǎn)高，技術(shù)應(yīng)用受阻。安全問題將是影響RFID在物流領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙，目前主要集中在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和隱私安全兩個(gè)方面。

首先，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，RFID系統(tǒng)大部分使用的是被動式標(biāo)簽，在工作的時(shí)候，可能會出現(xiàn)1個(gè)以上的應(yīng)答器同時(shí)處于閱讀器的作用范圍內(nèi)，此時(shí)當(dāng)有2個(gè)或2個(gè)以上的應(yīng)答器同時(shí)發(fā)出數(shù)據(jù)給閱讀器的時(shí)候就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)上的干擾，即碰撞問題（collision），其結(jié)果將會導(dǎo)致一次傳輸?shù)氖　Ｍㄟ^實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，RFID的系統(tǒng)誤讀和漏讀率總和高達(dá)20%～50%，可見其技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)之高。為此，胡建赟等在研究RFID的系統(tǒng)碰撞問題時(shí)引進(jìn)馬爾可夫鏈來為時(shí)隙ALOHA法建模，并根據(jù)此模型對時(shí)隙ALOHA法的性能進(jìn)行分析，得到時(shí)隙數(shù)、RFID系統(tǒng)中所含的應(yīng)答器數(shù)與識別成功率的關(guān)系，從而對實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)[18]。王雪等在基于二叉樹的RFID防碰撞算法的研究中指出，BLBO防碰撞算法與其他二叉樹算法相比性能有明顯提高，更適用于RFID防碰撞協(xié)議[19]。雖然，防碰撞算法的研究可降低碰撞的概率，但并不能從根本上解決碰撞問題，應(yīng)該從技術(shù)設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，如采用多通道技術(shù)或數(shù)據(jù)排隊(duì)技術(shù)，方能根本解決碰撞問題。

其次，隱私安全，由于RFID標(biāo)簽的體積可以小于1mm2，在現(xiàn)實(shí)生活中有可能被不法商家利用，將其黏貼于商品之上，通過RFID標(biāo)簽固定的標(biāo)識符來惡意的追蹤該商品。不僅如此，RFID標(biāo)簽內(nèi)攜帶的產(chǎn)品信息或者私人數(shù)據(jù)一旦遭到黑客攻擊，則很有可能造成商業(yè)泄密，給企業(yè)的發(fā)展帶來不利的影響。另外，不法份子也有可能通過技術(shù)手段截獲RFID標(biāo)簽與讀寫器直接的敏感信息來重構(gòu)RFID標(biāo)簽，達(dá)到偽造標(biāo)簽的目的。

2.2 無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)發(fā)展受限。我國在RFID標(biāo)準(zhǔn)制定上主要有三大難題。

（1）RFID標(biāo)簽的使用頻率還沒有開放。目前國際上在UHF頻段的RFID技術(shù)多使用860～960MHz或430MHz左右的頻率。而在我國，860～960MHz頻段主要運(yùn)用于固定或移動通訊業(yè)務(wù)，430MHz則屬于專用頻段，目前開放此頻段的RFID業(yè)務(wù)條件還不夠成熟。（2）RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展的滯后嚴(yán)重影響了標(biāo)準(zhǔn)的制定，而標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一又反過來制約RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（3）應(yīng)用的落后。由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致廠家在研制的過程中只能制造兼容多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，嚴(yán)重地影響未來應(yīng)用的發(fā)展。

2.3 技術(shù)成本高，技術(shù)普及困難。成本因素是制約任何一項(xiàng)新技術(shù)普及的重要因素，RFID技術(shù)也不例外。由于條碼具備簡便快捷、價(jià)格低廉等優(yōu)勢，在我國農(nóng)產(chǎn)品物流領(lǐng)域受到極大的青睞。相比之下，RFID技術(shù)要發(fā)揮作用，就必須從產(chǎn)地開始，對農(nóng)產(chǎn)品的采摘、加工、運(yùn)輸、倉儲各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，增設(shè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)自動采集設(shè)備，并且為每個(gè)/批農(nóng)產(chǎn)品增貼RFID標(biāo)簽，由此帶來的高昂成本不是所有企業(yè)都能承擔(dān)的。此外，農(nóng)產(chǎn)品的利潤額度有限。從目前的發(fā)展?fàn)顩r看，雖然RFID技術(shù)對提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的管理具有巨大優(yōu)勢，但是高技術(shù)成本仍是其推廣普及的巨大障礙。

3 RFID技術(shù)未來的應(yīng)用研究展望

當(dāng)前RFID技術(shù)在研究和實(shí)際應(yīng)用之間仍存在巨大的鴻溝，尤其是我國，RFID技術(shù)研究大多停留在技術(shù)本身或應(yīng)用領(lǐng)域的介紹方面，可見RFID技術(shù)具有較大的發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿?，現(xiàn)今亟待關(guān)注的問題如下。

3.1 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定。迄今為止仍未正式形成一個(gè)統(tǒng)一的RFID國際標(biāo)準(zhǔn)，成為制約RFID技術(shù)發(fā)展的重要因素，而數(shù)據(jù)格式問題又涉及到國家的自身使用和安全[20]。促進(jìn)國家和地域之間RFID標(biāo)準(zhǔn)的兼容或統(tǒng)一，是有效降低RFID技術(shù)成本，推動其在全球農(nóng)產(chǎn)品物流配送系統(tǒng)快速成長的主要動力。

3.2 技術(shù)的進(jìn)一步完善。RFID標(biāo)簽的單項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，但其在許多方面的應(yīng)用仍處于不斷發(fā)展和完善之中，如一個(gè)讀寫器同時(shí)識別多個(gè)RFID電子標(biāo)簽或高速運(yùn)動的RFID電子標(biāo)簽時(shí)，就難免出現(xiàn)多個(gè)電子標(biāo)簽和閱讀器之間通訊碰撞問題，而碰撞問題是RFID在應(yīng)用中必須解決的核心問題之一。為解決此類問題，需要在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)尋求最佳的防碰撞算法。從而合理地劃分信道，以實(shí)現(xiàn)多路徑無沖突存儲信道。

3.3 與新技術(shù)相結(jié)合。RFID技術(shù)可以與許多新技術(shù)相結(jié)合，從而衍射出許多功能強(qiáng)大的新產(chǎn)品。當(dāng)容易腐敗的農(nóng)產(chǎn)品在接觸陽光或者高溫時(shí)間過長時(shí)，溫度傳感器會向RFID標(biāo)簽發(fā)送信息同時(shí)改變自身的顏色，相關(guān)人員收到RFID的傳輸過來的指令后，能立即采取有效措施，避免其他農(nóng)產(chǎn)品因?yàn)榇祟愒蚨l(fā)生變質(zhì)。

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