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摘 要:RFID技術潛力無窮，其應用的范圍遍及安全、制造、物流、醫(yī)療、運輸、零售、國防等等。隨著實施RFID技術的深入展開，其應用環(huán)境復雜度的加劇，將面對越來越多的挑戰(zhàn)。RFID中間件的出現(xiàn)可以幫助解決RFID技術所面臨的挑戰(zhàn)，本文根據(jù)食品安全監(jiān)控的特點，提出了從生產源頭到最終消費者的全程監(jiān)控用RFID技術保證食品安全的解決方案，設計了一個基于RFID中間件的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)，并介紹了系統(tǒng)的邏輯架構、業(yè)務流程等等。
關鍵詞: 射頻識別技術;中間件;食品安全監(jiān)控.
Abstract: The technology of RFID, was applied on many different areas, for example, security, manufacture, flow of substance, medical treatment, transportation, retail and national defence. With this technology going deep, it faces more and more challenges. The RFID middleware helps to solve these problems. According to characteristic of food security supervising system, this paper brings forward a scheme which provides security supervision in the process from the producer to the customer based on RFID. In this paper, the RFID middleware was researched, and a food security supervising system based on the RFID middleware was introduced.
Key words: RFID; middleware; food security supervision
1引言
近年來，由于食品安全危機頻繁發(fā)生，嚴重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關注，歐盟、美國等發(fā)達國家和地區(qū)要求對出口到當?shù)氐氖称肪仨毮軌蜻M行跟蹤和追溯。而在國內，諸如非典、禽流感、食物中毒等事件的大量發(fā)生在嚴重影響人們生活的同時，食品安全問題也已引起國家的高度重視。確保食品安全，關鍵是針對食品涉及的生產、加工、運輸、貯藏、包裝、檢測和衛(wèi)生等各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)控和追溯[1]。但由于食品的生產與消費日益分離，供給體系的復雜化，所涉及的環(huán)節(jié)眾多。采用何種技術和方法來實現(xiàn)食品的全程監(jiān)控和可追溯能力，是一個非常重要的課題。
眾所周知，RFID技術將為世界帶來一個革命性的變革。RFID技術可以突破條形碼須人工掃瞄、一次讀一個的限制；也可以在惡劣的環(huán)境下作業(yè)、長距離的讀�。煌瑫r能讀取多個卷標，另外還具有實時追蹤、重復讀寫內容及高速讀取等優(yōu)勢。RFID技術的這種特性使其應用于食品安全管理具有很好特性，并通過相應的后臺信息系統(tǒng)，可以實現(xiàn)食品從生產源頭到最終消費者的監(jiān)控，從而強化對食品的安全管理，以及更全面的業(yè)務透視能力。
同時，隨著實施RFID技術的深入展開，其應用環(huán)境復雜度的加劇，將面對越來越多的挑戰(zhàn)：（1）兼容性問題：如何兼容不同應用環(huán)境下的不同RFID硬件配置，實現(xiàn)與RFID硬件之間的屏蔽。（2）大數(shù)據(jù)量采集過程中的數(shù)據(jù)過濾，數(shù)據(jù)合并等問題。（3）如何解決在RFID數(shù)據(jù)采集點和其他硬件設備（譬如條形碼掃描工具，傳感器，顯示屏等工業(yè)設備）進行交互以及如何滿足眾多業(yè)務系統(tǒng)的集成要求。（4）如何管理和維護RFID數(shù)據(jù)，如何提供標準化接口用于第三方系統(tǒng)的集成和信息安全共享，如何納入到現(xiàn)有或靈活擴展的IT框架中去，如何提供企業(yè)級中間件的相關軟件素質（譬如可靠性、擴展性、適應性、性能要求、安全性等）等。
針對上述問題，本文在利用RFID技術實現(xiàn)食品安全監(jiān)控的過程中，采用了BEA的RFID中間件集成解決方案。通過RFID中間件，實現(xiàn)對下屏蔽RFID設備的硬件差異，對上屏蔽應用系統(tǒng)功能的開發(fā)復雜性與差異，在中能同時支撐食品安全業(yè)務服務和業(yè)務流程，從而使利用RFID技術構建食品安全監(jiān)控系統(tǒng)時無需刻意考慮RFID設備的具體開發(fā)要求，實現(xiàn)食品從生產源頭到最終消費者的全程監(jiān)控。
2 RFID中間件
BEA的RFID中間件包括RFID數(shù)據(jù)采集中間件和RFID數(shù)據(jù)管理中間件兩大部分。RFID數(shù)據(jù)采集中間件的主要功能包括：（1）操縱控制RFID讀寫設備按照預定的方式工作，保證不同讀寫設備之間很好地配合協(xié)調；（2）按照一定的規(guī)則過濾數(shù)據(jù)，篩除絕大部分冗余數(shù)據(jù)，將真正有效的數(shù)據(jù)傳送給后臺的信息系統(tǒng)。RFID數(shù)據(jù)管理中間件完成RFID數(shù)據(jù)的存儲，維護，訪問和聚合。其主要功能包括：第一，通過RFID數(shù)據(jù)采集中間件的橋梁作用，能兼容各種符合EPC標準的RFID硬件設備；第二，用戶可以圍繞RFID進行業(yè)務流程的創(chuàng)新，開發(fā)新的應用；第三，與各種現(xiàn)有應用系統(tǒng)進行集成。
在RFID中間件應用的層次架構，由下列4層組成：閱讀器、RFID數(shù)據(jù)采集中間件、RFID數(shù)據(jù)管理中間件和應用層。
（1）在最底層，閱讀器經常由觸發(fā)器控制，每秒讀取標簽120-400次。無論何時，可設定IP地址的閱讀器都由一個且只能由一個RFID數(shù)據(jù)采集中間件控制，以避免出現(xiàn)與網絡分區(qū)相關的問題。
（2）RFID數(shù)據(jù)采集中間件定期輪詢閱讀器(例如，每秒兩次)，以消除重復操作，并執(zhí)行過濾和設備管理。RFID數(shù)據(jù)采集中間件還產生ALE事件并將事件發(fā)送到RFID數(shù)據(jù)管理中間件。在發(fā)送消息時，通常需要“一次成功”的消息語義。
（3）RFID數(shù)據(jù)管理中間件接收多個ALE事件，并將它們合并到工作流中，工作流會作為更大業(yè)務流程的一部分與多個不同系統(tǒng)和人員接觸。RFID數(shù)據(jù)管理中間件使用基于標準的JCA適配器與打包應用（如倉庫或產品信息管理系統(tǒng)）交互。該中間件還通過控件與系統(tǒng)協(xié)作�？丶且环N開放源框架，它提供抽象層，將后端組件表示為可重用組件。
（4）RFID數(shù)據(jù)管理中間件也可能通過Web服務接口與ONS (對象命名服務)通信。與DNS服務器相似，ONS也可用于查找惟一的RFID標記ID，并識別其他產品信息。RFID數(shù)據(jù)管理中間件必須不斷從EPC-IS（電子產品碼信息服務）儲存庫查詢數(shù)據(jù)，EPC-IS為ALE事件提供業(yè)務背景。例如，通過供應鏈跟蹤和追蹤產品。EPC-IS的標準目前正在制定。RFID數(shù)據(jù)管理中間件還可以用B2B消息（如查詢EPC-IS儲存庫的EDI或Web服務請求），通過防火墻中的網關與外部系統(tǒng)通信。
（5）將RFID數(shù)據(jù)采集中間件和RFID數(shù)據(jù)管理中間件分開可以提高伸縮性，并為客戶降低成本。應用服務器和數(shù)據(jù)庫連接池在互聯(lián)網數(shù)據(jù)庫連接中的使用越來越廣，這個行業(yè)正由互聯(lián)網通信變?yōu)镽FID通信，這就需要一個RFID中間件來過濾信息，一個RFID中間件來完成連接。
（6）控制消息通過管理門戶流入系統(tǒng)，RFID數(shù)據(jù)管理中間件，然后流入RFID數(shù)據(jù)采集中間件，最后流入閱讀器。供應和配置都順著這個鏈向下進行，而閱讀器的數(shù)據(jù)則在過濾后順著這個鏈上向傳送。
3 RFID中間件在食品安全監(jiān)控中的應用
利用RFID中間件來構建RFID應用系統(tǒng)簡單而快速。因此本文借助上述RFID中間件，通過在食品的生產、加工、加工、運輸、檢疫、銷售等環(huán)節(jié)進行信息跟蹤，研發(fā)一套基于RFID中間件的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)。
3.1系統(tǒng)的邏輯架構
通過建設基于RFID中間件的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)供應鏈上的各個企業(yè)和監(jiān)管部門之間的信息交互，加速供應鏈效率，降低整體的物流成本。在食品安全監(jiān)控系統(tǒng)選擇RFID數(shù)據(jù)管理中間件，支持海量數(shù)據(jù)的存儲和維護，提供一致、高效的數(shù)據(jù)查詢機制，實現(xiàn)對歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)的查詢和分析。在生產、加工、批發(fā)、零售等環(huán)節(jié)部署RFID數(shù)據(jù)采集中間件和RFID數(shù)據(jù)管理中間件，可以很好的支持RFID數(shù)據(jù)的快速、及時、高效的采集，并通過結合簡單明了的用戶反饋設施（譬如聲光設備，液晶屏等），快速的反饋給業(yè)務操作人員，同時，支持企業(yè)對其業(yè)務環(huán)節(jié)的全程監(jiān)控，便于優(yōu)化其業(yè)務流程，改進業(yè)務操作環(huán)節(jié)，提高企業(yè)業(yè)務競爭力。在食品運輸環(huán)節(jié)，RFID數(shù)據(jù)采集中間件，支持RFID數(shù)據(jù)的快速、及時、高效的采集，簡化人工操作流程或自動化業(yè)務流程，加快業(yè)務運作效率。其具體的層次架構如圖1所示。
圖 1 基于RFID中間件的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)層次架構
Fig 1 Hiberarchy of Food Security Supervising System Based on the RFID Middleware
3.2食品生產、加工企業(yè)
食品RFID標簽由標簽供應廠家定制，標簽數(shù)據(jù)格式由食品生產企業(yè)自定義或遵循國家有關食品生產的相關標準。在生產部門部署RFID打印機，實現(xiàn)標簽初始寫入功能。如果采用標簽廠家惟一號或讓廠家在生產標簽過程中遵循企業(yè)要求的數(shù)據(jù)格式，則RFID打印機可以不用部署。
在食品的出入口部署固定式RFID閱讀器，采集食品相關的標簽信息。把簡單標簽信息轉化成有價值的業(yè)務信息（譬如食品何時、何地完成生產），把相關業(yè)務信息通過RFID數(shù)據(jù)采集中間件發(fā)生給RFID數(shù)據(jù)管理中間件進行業(yè)務數(shù)據(jù)存儲和管理。
提供多個手持式RFID閱讀器，以便在業(yè)務操作異常環(huán)節(jié)或特定業(yè)務環(huán)節(jié)（衛(wèi)生檢疫檢驗環(huán)節(jié)或其他需要單體識別的環(huán)節(jié)），手工的完成業(yè)務操作。
通過RFID數(shù)據(jù)管理中間件集成現(xiàn)有生產管理系統(tǒng)，實現(xiàn)和行業(yè)主管部門的衛(wèi)生檢疫檢驗系統(tǒng)的信息交互，實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)間數(shù)據(jù)集成和業(yè)務集成。
3.3食品批發(fā)、零售市場
在批發(fā)市場和零售市場的出入口部署固定式RFID閱讀器。在食品入場環(huán)節(jié)，通過采集托盤標簽信息，透過食品監(jiān)管平臺獲取食品相關信息，核實后放行；食品批發(fā)市場出場環(huán)節(jié)，通過采集托盤標簽，獲取托盤上的完整食品條碼信息，將其狀態(tài)更新。
提供多個手持式RFID閱讀器，以便在業(yè)務操作異常環(huán)節(jié)或特定業(yè)務環(huán)節(jié)（在批發(fā)環(huán)節(jié)，需要進行托盤的拆卸和重新拼裝操作，需要重新進行食品條碼和托盤標簽關聯(lián)操作等），手工的完成業(yè)務操作。
托盤RFID標簽由標簽供應廠家定制，標簽數(shù)據(jù)格式由批發(fā)和零售企業(yè)自定義或遵循國家有關畜牧生產的相關標準。在批發(fā)和零售企業(yè)部署RFID打印機，實現(xiàn)標簽初始寫入功能。如果采用標簽廠家惟一號或讓廠家在生產標簽過程中遵循企業(yè)要求的數(shù)據(jù)格式，則RFID打印機可以不用部署。也可以使用手持式RFID讀寫器進行標簽寫入操作。零售企業(yè)部署RFID打印機主要是為了方便企業(yè)客戶的運輸和簡化這類食品的管理。
通過RFID 數(shù)據(jù)管理中間件集成現(xiàn)有的生產管理系統(tǒng)，實現(xiàn)和行業(yè)主管部門的衛(wèi)生檢疫檢驗系統(tǒng)的信息交互，并通過RFID 數(shù)據(jù)管理中間件存在的事件匯總功能定期把食品出入廠信息發(fā)送給食品管理平臺。
3.4食品監(jiān)管數(shù)據(jù)中心和道口監(jiān)控，檢驗檢疫環(huán)節(jié)
食品監(jiān)管平臺，部署RFID數(shù)據(jù)管理中間件，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的維護、查詢和管理�；赗FID 數(shù)據(jù)管理中間件進行業(yè)務邏輯開發(fā)，集成供應鏈上各個環(huán)節(jié)的業(yè)務系統(tǒng)（企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)和行業(yè)主管部門監(jiān)管系統(tǒng)），實現(xiàn)這些業(yè)務系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成和業(yè)務集成。
在道口部署固定式RFID閱讀器。在食品放行環(huán)節(jié)，通過采集食品標簽信息，透過食品監(jiān)管平臺獲取食品相關信息，核實后放行；食品放行環(huán)節(jié)，通過采集托盤標簽，獲取托盤上的完整食品條碼信息，透過食品監(jiān)管平臺獲取食品相關信息，核實后放行。
在檢疫環(huán)節(jié)（例行檢查或抽查操作），在場區(qū)出入口部署固定式RFID閱讀器。通過采集食品標簽信息或食品托盤標簽信息，獲取并核實相關食品或食品信息，如有問題，直接退回企業(yè)；進行衛(wèi)生檢疫，如有問題，退回企業(yè)，通過手持式RFID閱讀器設置其在檢疫檢驗系統(tǒng)的狀態(tài)為特定問題事項，同時該數(shù)據(jù)透過衛(wèi)生檢疫檢驗系統(tǒng)更新到肉類食品監(jiān)管平臺；如合格產品，通過手持式RFID閱讀器更新其在檢疫檢驗系統(tǒng)的狀態(tài)，同時該數(shù)據(jù)透過衛(wèi)生檢疫檢驗系統(tǒng)更新到肉類食品監(jiān)管平臺。
提供多個手持式RFID閱讀器，以便在業(yè)務操作異常環(huán)節(jié)或特定業(yè)務環(huán)節(jié)（檢疫后更新業(yè)務系統(tǒng)狀態(tài)等），手工的完成業(yè)務操作。
4 結論
本文作者的創(chuàng)新點是：充分利用射頻識別技術（RFID），結合信息化的智能網絡體系，實現(xiàn)對食品生產、包裝、運輸、庫存、配送、消費等各環(huán)節(jié)的監(jiān)控、管理和評估，同時對食品生產企業(yè)、進口企業(yè)、加工企業(yè)、物流公司、運輸車輛、消費點進行監(jiān)控、管理和評估，以達到保障食品安全最重要的兩個目標：徹底實現(xiàn)“源頭”食品追蹤解決方案和在食品供應鏈中提供完全透明度的能力。
在該系統(tǒng)中，RFID中間件主要扮演著RFID技術和應用程序之間的中介角色，它可實現(xiàn)快速部署、標準化、實現(xiàn)對下屏蔽RFID設備的硬件差異，對上屏蔽應用功能的開發(fā)復雜度和差異，在中能同時支撐信息化服務和業(yè)務流程，從而使用戶和開發(fā)商在構建RFID應用系統(tǒng)時無需刻意考慮RFID設備的具體開發(fā)要求，只需要在RFID中間件上按照常規(guī)的開發(fā)方式完成業(yè)務流程的開發(fā)，然后在該平臺上進行部署和配置，就可以實現(xiàn)基于企業(yè)需求的RFID應用系統(tǒng)。 | 
