馬世軍 李小平 張曉康

摘要 采用RFID技術(shù)建立了農(nóng)業(yè)種子質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)，了解種子在育種、運(yùn)輸、銷售、種植等各環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息。根據(jù)RFID標(biāo)簽，可對(duì)種子質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行總體描述，并建立種子跟蹤系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)到種子質(zhì)量問題時(shí)，即可快速定位出問題環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)種子質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控。

關(guān)鍵詞 RFID；種子質(zhì)量；跟蹤系統(tǒng)

中圖分類號(hào) S126文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2018）15-0180-05

Abstract Agricultural seed quality tracking system was established based on RFID technology to understand the breeding，transportation，sale，planting and other information of seeds.According to RFID tag，the seed quality tracking system was described and seed tracking system was established.When seed quality problem was found，the problem link could be quickly located，so as to realize the monitoring of seed quality.

Key words RFID； Seed quality； Tracking system

農(nóng)業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。在許多發(fā)展中國家，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)都是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，而種子是農(nóng)業(yè)的第一資源[1]。種子質(zhì)量直接影響農(nóng)民收入。近年來，農(nóng)民經(jīng)常遇到假冒偽劣種子的問題。在我國，類似事件每年給國家和農(nóng)民造成上億元人民幣的經(jīng)濟(jì)損失，并呈逐步上升趨勢(shì)。推進(jìn)農(nóng)業(yè)種子質(zhì)量管理，為農(nóng)民提供優(yōu)質(zhì)種子，是政府的責(zé)任和義務(wù)[2]。質(zhì)量管理貫穿于種子生產(chǎn)的各個(gè)階段，包括栽培、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售和執(zhí)法監(jiān)督[3]。

傳統(tǒng)的種子質(zhì)量管理主要依靠各部門的自覺性，再加上相關(guān)管理部門的法律監(jiān)督。種子管理監(jiān)督部門分析樣品質(zhì)量來自種子倉庫、制造商、運(yùn)輸商或經(jīng)銷商。若是他們中有人生產(chǎn)或銷售劣質(zhì)種子，他們將受到相應(yīng)處罰。這種方法效率低下，嚴(yán)重滯后。此外，一旦發(fā)生種子質(zhì)量事故，很難進(jìn)行質(zhì)量追溯[4]。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，利用條形碼、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代信息技術(shù)，將大大提高種子管理效率。條碼存在存儲(chǔ)信息量小、容易損壞等缺點(diǎn)，這會(huì)導(dǎo)致制造、倉儲(chǔ)、物流、銷售和監(jiān)督信息系統(tǒng)的條形碼是相互隔離的。

由于信息孤島問題，種子質(zhì)量管理很難貫穿生產(chǎn)、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售、監(jiān)督等全過程，難以進(jìn)行質(zhì)量追溯。然而，無線射頻識(shí)別[5]（RFID）作為21世紀(jì)的重要項(xiàng)目，具有非接觸、高識(shí)別率（每秒可以識(shí)別200～300個(gè)標(biāo)簽）、存儲(chǔ)容量大、信息可以加密、易于授權(quán)、防污等特點(diǎn)，并且接入距離可達(dá)到10 m，容易整合現(xiàn)有的信息，因此特別適于物流和生產(chǎn)質(zhì)量跟蹤體系。

使用RFID電子標(biāo)簽與現(xiàn)在的種子質(zhì)量管理體系不同，各個(gè)信息體系不再孤立存在[6-8]。筆者采用RFID技術(shù)建立農(nóng)業(yè)種子質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)，了解種子在育種、運(yùn)輸、銷售、種植等各環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息，以便于檢測(cè)種子質(zhì)量問題，實(shí)現(xiàn)種子質(zhì)量實(shí)施監(jiān)控。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

種子從培育生產(chǎn)、貯藏、物流運(yùn)輸?shù)浇?jīng)銷商銷售環(huán)節(jié)中都使用RFID標(biāo)簽標(biāo)識(shí)，整個(gè)過程利用射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行跟蹤與監(jiān)控，相關(guān)質(zhì)量信息均寫入RFID標(biāo)簽并存儲(chǔ)到服務(wù)器中，方便查詢相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)種子質(zhì)量跟蹤。種子質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

1.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) 基于RFID的種子質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)可分為種子生產(chǎn)過程質(zhì)量管理系統(tǒng)、物流過程中種子質(zhì)量管理系統(tǒng)、種子管理監(jiān)督系統(tǒng)和種子種植服務(wù)系統(tǒng)4個(gè)子系統(tǒng)。系統(tǒng)功能模塊如圖2所示。

（1）種子生產(chǎn)過程質(zhì)量管理系統(tǒng)。在生產(chǎn)過程中，人們可以設(shè)置一個(gè)測(cè)試種子土地的RFID標(biāo)簽，以幫助手機(jī)記錄相關(guān)信息，如澆水、施肥、病害蟲防治時(shí)間、開花時(shí)間和結(jié)實(shí)時(shí)間的RFID標(biāo)簽的種子。這些信息對(duì)于育種工作者提高種子質(zhì)量非常重要。在收獲后，制造商可以記錄一些RFID標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)，如種子質(zhì)量等級(jí)、制造時(shí)間、收獲時(shí)間、包裝時(shí)間、預(yù)期過期時(shí)間、儲(chǔ)存條件和運(yùn)輸條件等。這些數(shù)據(jù)信息是質(zhì)量跟蹤的原始數(shù)據(jù)，是后續(xù)過程中質(zhì)量管理的重要基礎(chǔ)。

①生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)：毛籽信息管理、加工信息管理、追溯信息管理。

②毛籽信息管理：種植信息、地塊信息、收購信息、人員信息。

③加工信息管理：品種信息、批次信息、質(zhì)檢信息。

④追溯信息管理：服務(wù)器維護(hù)、事件管理、種子流向跟蹤。

（2）物流過程中的種子質(zhì)量管理系統(tǒng)。

在種子物流過程中，RFID標(biāo)簽可以存儲(chǔ)一些運(yùn)輸數(shù)據(jù)、運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸批次、起始位置、到達(dá)地點(diǎn)、運(yùn)輸公司、商店環(huán)境參數(shù)、營銷目標(biāo)、銷售時(shí)間等數(shù)據(jù)。這些是在質(zhì)量事故發(fā)生時(shí)跟蹤問題的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

運(yùn)輸子系統(tǒng)包括企業(yè)信息管理、追溯信息管理。企業(yè)信息管理：企業(yè)名稱、企業(yè)性質(zhì)、運(yùn)輸車輛、運(yùn)輸負(fù)責(zé)人。

追溯信息管理：服務(wù)器維護(hù)、EPCIS時(shí)間管理、種子流向跟蹤。

（3）種子管理和監(jiān)督系統(tǒng)。

種子包裝上的RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)是不能被否認(rèn)的，由于數(shù)據(jù)是加密的，而且只能由授權(quán)的部門所修改，修改記錄也將會(huì)被記錄在標(biāo)簽中，監(jiān)督委員會(huì)通過RFID閱讀器讀取RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)好與差，確定種子的質(zhì)量。監(jiān)督委員會(huì)還可以采用相同的方法測(cè)試和驗(yàn)證制造廠生產(chǎn)種子的實(shí)際指標(biāo)是否與RFID標(biāo)簽所記錄信息相一致。隨著RFID技術(shù)的發(fā)展，種子監(jiān)管方式不再繁瑣。

查詢監(jiān)管功能包括基礎(chǔ)信息管理、種子信息、反饋信息處理?；A(chǔ)信息管理主要管理企業(yè)的基本信息。 種子信息管理：通過EPC編碼查詢種子信息。反饋信息管理：查看和處理農(nóng)民投訴建議。

（4）種子種植服務(wù)系統(tǒng)。

RFID標(biāo)簽包含各種數(shù)據(jù)庫，并且監(jiān)管部門可以通過標(biāo)簽制造更新應(yīng)用程序，農(nóng)民就很容易確定購買種子質(zhì)量、存儲(chǔ)要求、種植引導(dǎo)、廠家服務(wù)電話和專家熱線聯(lián)系方法等。

種植服務(wù)系統(tǒng)包括基礎(chǔ)信息管理、種植信息管理。

基礎(chǔ)信息管理：種子基礎(chǔ)信息。

種植信息管理：種植環(huán)境、地域。

服務(wù)信息管理：種植指導(dǎo)、廠家服務(wù)、專家咨詢。

1.2 系統(tǒng)安全體系設(shè)計(jì)

1.2.1 用戶身份認(rèn)證。為了使整個(gè)系統(tǒng)可以正常并且安全地使用，用戶身份認(rèn)證特別重要，用戶的信息需要加密儲(chǔ)存，針對(duì)不同等級(jí)的用戶，需要設(shè)置不同的權(quán)限，從而使各個(gè)模塊可以正常有序地運(yùn)行。

1.2.2 授權(quán)管理。為了更好地對(duì)用戶系統(tǒng)進(jìn)行管理，該系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行了分組，每個(gè)小組都具有自己的權(quán)限，不同小組的權(quán)限不同，基于不同用戶分配不同權(quán)限，可使系統(tǒng)更好地運(yùn)行，同時(shí)可將較為復(fù)雜的權(quán)限交由更高邏輯層處理解決，大大降低了授權(quán)管理的復(fù)雜性。

1.2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全對(duì)于數(shù)據(jù)系統(tǒng)而言較為重要，但系統(tǒng)數(shù)據(jù)也會(huì)經(jīng)常因?yàn)橛?jì)算機(jī)病毒、系統(tǒng)故障或者自然災(zāi)害導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，常規(guī)的數(shù)據(jù)庫維護(hù)方式有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存，根據(jù)不同類型選擇不同的恢復(fù)方式，并定期對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

2 系統(tǒng)總體開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

2.1 質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 通過對(duì)種子質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)的分析，運(yùn)用軟件工程思想，采用C#開發(fā)語言、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫選用Microsoft SQLServer 2008，Window XP中配置BIND9.6.0來實(shí)現(xiàn)ONS功能、Web Service作為EPCIS服務(wù)器對(duì)外接口，最后在Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)平臺(tái)下，結(jié)合ASP.NET技術(shù)和SQL語句開發(fā)了棉種供應(yīng)鏈追溯平臺(tái)。

2.2 質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)硬件的搭建

質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)需要的設(shè)備有RFID標(biāo)簽、RFID讀寫器、服務(wù)器；RFID標(biāo)簽用于存儲(chǔ)種子信息；RFID讀寫器配置在各個(gè)環(huán)節(jié)中，當(dāng)種子流通時(shí)讀寫器可以讀取種子信息，最后將信息傳遞給服務(wù)器。

2.3 系統(tǒng)主要模塊實(shí)現(xiàn)

2.3.1 種子生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊。種子生產(chǎn)過程中，在土地區(qū)域附上RFID標(biāo)簽，記錄種子地塊信息、種子品種類型、收購人員信息等，并通過系統(tǒng)進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)種子生產(chǎn)過程中質(zhì)量監(jiān)控。

地塊信息維護(hù)界面如圖3所示。通過對(duì)種植單位不同地塊進(jìn)行基礎(chǔ)信息管理，對(duì)不同土地類型、面積區(qū)域和品種實(shí)施監(jiān)控。

種植統(tǒng)計(jì)界面如圖4所示。記錄播種時(shí)間、收貨時(shí)間和單位面積產(chǎn)量，為后期質(zhì)量控制提供種植依據(jù)。

種子培育界面如圖5所示。種子培育過程中，對(duì)自交系、雜交種的信息及其親本信息通過RFID標(biāo)簽進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，方便后續(xù)對(duì)種子培育過程進(jìn)行研究。

當(dāng)種子完成培育包裝完畢后，附上RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽附有種子品種基礎(chǔ)信息后，通過掃描完成入庫管理，方便后續(xù)運(yùn)輸。種子庫存統(tǒng)計(jì)界面如圖6所示。

2.3.2 種子物流質(zhì)量管理模塊。準(zhǔn)備運(yùn)輸時(shí)，通過掃描種子包裝的RFID標(biāo)簽，并記錄運(yùn)輸公司、運(yùn)輸車輛與運(yùn)輸負(fù)責(zé)人信息，運(yùn)輸過程中可方便查詢種子運(yùn)輸路徑和運(yùn)輸情況，運(yùn)輸?shù)浇?jīng)銷商后掃描RFID標(biāo)簽，記錄商店環(huán)境參數(shù)，從而完成種子運(yùn)輸情況管理。種子運(yùn)輸管理界面如圖7所示。

2.3.3 種子管理和監(jiān)督模塊。管理員實(shí)時(shí)查詢種子情況，如種植培育時(shí)農(nóng)民信息、何時(shí)種植與何時(shí)收割；運(yùn)輸管理中的運(yùn)輸人員信息、何時(shí)運(yùn)輸?shù)胶螘r(shí)送到經(jīng)銷商；經(jīng)銷商經(jīng)銷信息、何時(shí)銷售。管理員也可以通過系統(tǒng)增加、刪除、修改簽訂種植協(xié)議農(nóng)戶的基礎(chǔ)信息管理、運(yùn)輸人員信息、經(jīng)銷商人員信息。 農(nóng)戶信息管理界面如圖8所示。

2.3.4 種子種植服務(wù)模塊。農(nóng)民購買種子種植前，可以掃描種子包裝的RFID標(biāo)簽，獲取種子育種時(shí)的基礎(chǔ)信息（圖9），并查詢適合種子種植的種植環(huán)境；在種植過程中，可以掃描RFID標(biāo)簽，查詢種植指導(dǎo)，也可咨詢專家詢問種植信息。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 測(cè)試環(huán)境 為方便測(cè)試，使用1臺(tái)PC機(jī)運(yùn)行質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)，環(huán)境參數(shù)配置如下：操作系統(tǒng)為Windows 7，CPU為2.0 GHz，內(nèi)存為2 GB，RFID閱讀器QBG20R。

3.2 測(cè)試內(nèi)容

為了檢測(cè)基于RFID標(biāo)簽的種子跟蹤系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，以倉庫出庫為基礎(chǔ)，測(cè)試閱讀器在讀取標(biāo)簽、數(shù)據(jù)處理方面的能力。

（1）閱讀器標(biāo)簽讀取測(cè)試。

將閱讀器設(shè)為循環(huán)閱讀，以接近1次/s的速率讀取標(biāo)簽，觀察讀取效果；將閱讀器設(shè)為單次讀取，同樣接近1次/s的速率讀取標(biāo)簽。讀取效果測(cè)試結(jié)果如表1所示。

（2）基于標(biāo)簽碼的過濾測(cè)試。

設(shè)定過濾掩碼為FFFFFFFF1111，過濾值為201708081111，觀察過濾結(jié)果。由表2可知，經(jīng)測(cè)試證實(shí)該系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)處理能力，能夠過濾指定時(shí)間間隔內(nèi)重復(fù)的標(biāo)簽。

4 結(jié)語

利用RFID技術(shù)建立農(nóng)業(yè)種子質(zhì)量跟蹤體系，實(shí)現(xiàn)種子生產(chǎn)過程、種子物流到監(jiān)督管理的全程質(zhì)量管理，農(nóng)民和管理人員可以通過該系統(tǒng)對(duì)種子進(jìn)行全程質(zhì)量跟蹤。種子信息在整個(gè)流動(dòng)過程中被詳細(xì)記錄在RFID電子標(biāo)簽中，一旦種子質(zhì)量發(fā)生問題，就可以快速查出問題環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)種子質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控，農(nóng)民的種植服務(wù)也可以通過它實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)不僅提高了種子質(zhì)量管理效率，而且也跟蹤了種子質(zhì)量，保證種子質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)品質(zhì)。

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