發布日期：2022-05-20 點擊率：32
0 前言
無線射頻識別技術( Radio Frequency Identification RFID ) 是一種非接觸式的自動識別技術， 通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，無須人工干預。與傳統的條形碼、磁條、磁卡、IC卡等自動識別技術相比，RFID 技術具有自動化程度高、識別距離遠、儲存信息量大、環境適應性強等優點，而且RFID 技術實現了無源和免接觸操作，應用便利，無機械磨損，壽命長，能更好的保證器具的安全性。
“民以食為天， 食以安為先”食品的安全問題，越來越讓人們關心將來能否“ 放心的吃”。食品的安全性關系到人民的健康， 社會的穩定， 尤其是我國加入WTO 之后，食品的安全問題更是關系到我國的對外貿易。所以，在科技高度發達的今天，如何保證食品的安全性，該問題已經成為執法、公正、研究部門、執法部門、生產流通部門等方面關注的重要課題。而無線射頻識別技術是2 1 世紀的重要技術，它已逐漸成為優化食品生產、確保食品安全的重要手段，并在食品加工生產、跟蹤溯源、生產過程優化、防偽等方面得到了越來越廣泛的應用。
1 無線射頻識別技術及原理
RFID 系統必須需要具備2種關鍵能力，首先是自動識別、數據讀寫能力；其次是能滿足數據存儲和數據轉換的數據處理能力。一般RFID 系統的以下3個基本部件組成：
1. 1 電子標簽
一般由芯片以及耦合元器件組成， 主要功能是完成與讀/ 寫器的通信。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比， 射頻識別卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。
按照能量供給方式的不同，RFID 標簽可以分為被動標簽、半主動標簽和主動標簽，其中半主動標簽和主動標簽中芯片的能量由電子標簽所附的電池提供，主動標簽可以主動發出射頻信號。而按照工作頻率的不同，RFID 標簽可以分為微波、超高頻( UFH) 、高頻( HF ) 和低頻（LF）等不同種類。不同頻段的RFID 工作原理不同，微波和超高頻段的RFID 一般采用電磁發射原理，高頻和低頻段的RFID 電子標簽一般采用電磁耦合原理。
1. 2 讀寫器
讀寫器是用于讀取標簽信息的設備。RFID 讀寫器是控制射頻模塊向標簽發射讀取信號， 并接收標簽的應答， 對標簽的對象標識信息進行解碼，將對象標識信息連帶標簽上其他相關信息傳輸到主機以供處理。
在多數RFID 系統中，讀寫器在一個區域內發射電磁波( 區域大小取決于工作頻率和天線尺寸) 。卡片內有一個LC 串聯諧振電路，頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時，在電磁波的激勵下，LC 諧振電路產生共振， 從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端， 接有一個單向通道的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V 時，此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232 、RS422 、RS485 或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID 產品就是一種非接觸的IC 卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GP S 系統連接來跟蹤物體。
1. 3 數據交換與管理系統
讀寫器發送一定頻率的射頻信號， 當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流， 射頻卡獲得能量被激活，射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發送出去，系統接收天線接收到從射頻卡發送來的載波信號，經調節器傳送到讀寫器，讀寫器對接收的信號進行解調和解碼，然后送到后臺主系統進行相關處理，主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。
無線射頻識別技術是利用射頻信號和空間耦合的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。無線射頻識別系統由讀寫器( 閱讀器，讀頭，Reader ) 、電子標簽( Tag ) 和數據交換與管理系統三個部分組成。無線射頻識別技術的原理是：閱讀器在可閱讀的范圍內產生一個能量場以激勵電子標簽， 當附有電子標簽的食品進入這個距離范圍時，閱讀器將受控發射出微波查詢信號， 而電子標簽受到閱讀器的信號后，將信號與標簽中的數據信息合成一體反射回閱讀器，反射回的微波合成信號，已經攜帶有電子標簽上的數據信息，閱讀器接收到標簽反射回來的微波信號后，經閱讀器內部微處理器處理后即可將標簽內儲存的信息讀取出來。
2 無線射頻識別技術在食品中的應用
隨著人民食品安全意識的增強，政府部門對食品安全的重視，新聞媒體對安全事故的曝光，使食品安全問題變的日趨嚴峻。食品直接關系著人們的身體健康，除建立一系列國家標準和行業標準用以規范食品生產加工和銷售過程外，還需要采用高科技手段對食品安全進行管理。將RFID 技術應用于食品行業可以有效地確保信息采集的實時性和準確性，提高食品安全和監控管理的水平，協調食品鏈的各個環節，增加了人們對食品了解的透明度，確保了食品的安全行。RFID 技術在食品行業中的應用主要有一下幾個方面：
2. 1 RFID技術在食品防偽方面的應用
由于目前我國法制的不健全，市場不規范，國內外一些不法分子為牟取暴利，專門仿冒名優產品，以次充好，以假亂真，形成了一定的假冒偽劣商品市場，嚴重擾亂了社會市場經濟秩序，偽劣食品中以名酒、保健品、名優特產居多。利用RFID射頻識別技術防偽，與其他防偽技術如數字防偽、激光防偽等技術相比，RFID 的優點在于：每個標簽都有一個全球唯一的ID 號碼，且無法修改和仿造；無機械磨損，防磁性、防污損和防水；RFID的讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性；讀寫器與標簽之間存在相互認證的過程；且RFID能耐高溫，使用壽命長，存儲量也比較大；標簽容易集成進各種商品里，可大大提高偽造者造假的難度和成本。
在美國加州，Sea Smoke Cellars 葡萄酒廠把RFID 的標簽貼在酒桶上然后追尋酒的信息，防止竄貨等。
中國科學院自動化研究所RFID 研究中心研制出了針對酒類的RFID 防偽系統，該系統由特殊設計的瓶蓋和瓶體、通信網絡、RFID 讀寫器和防偽數據庫服務器組成。
2. 2 RFID技術用于食品的跟蹤和溯源
歐盟《通用食品法》界定的可溯源性概念為：在所有生產、加工和銷售階段溯源和跟蹤預期加進食品或飼料的食品、飼料、食品動物或物質的能力。食品安全追溯系統就是利用現代信息標識技術， 過對食品供應鏈全過程的每一個節點進行有效的標識，供應鏈中食品原料、加工、包裝、貯藏、運輸、銷售等環節進行全程的質量控制和跟蹤與溯源，信息流與實物流系統地結合起來，一旦發現危害健康問題，根據生產和銷售全過程各個環節所必須記載的信息，追蹤流向，采取食品召回或撤銷上市等食品安全應急反應措施。
食品的跟蹤和溯源是RFID 技術在食品行業中的主要應用方面。應用RFID 系統可確保食品供應鏈的高質量數據交流，徹底實施“源頭” 食品追蹤方案和在食品供應鏈中提供完全透明度的能力。RFID 系統可提供食品鏈中食品與來源之間的聯系，確保食品源的清晰， 以追蹤到具體的動物或植物及農場，從而實現“從農田到餐桌”的質量監控和追溯。
近年來，世界上相繼發生的諸多危及人身健康的畜禽及其產品的食品安全事件， 如英國的“瘋牛病事件”，比利時“二惡英事件”，日本的“O157暴發流行事件”、“ 口蹄疫事件”以及2003 年的“SARS 事件”和2004 年波及多個國家和地區的“禽流感事件”等。一系列大的肉與肉制品安全性事件，產生的損失相當巨大，造成的后果也十分嚴重。
美國政府規定食用牛必須配帶電子標簽。采用RFID 技術對畜禽進行跟蹤，獲得食品供應鏈中肉類食品與其動物來源之間的聯系， 可以追查到肉類食品的來源，達到為人們提供放心食品的目的。
北京市食品安全監督協調辦公室2006 年提出在重點養殖基地通過對動物產品佩帶耳標、腳標，在屠宰、生產和流通個環節運用RFID 技術、以實現畜產品養殖、收購、屠宰、分割、運輸、銷售的信息進行記錄， 形成追朔檔案，以便跟蹤。
上海市建立了基于RFID 技術的豬肉監控系統，在豬耳上打上電子射頻耳標記錄生豬的飼料、病歷、喂藥、轉群、檢疫等信息。在進入主要市境道口和屠宰場使用RFID卡進行“點對點”監管，確保生豬進入指定的屠宰場。在批發市場， 通過電子標簽，記錄進場交易的豬肉的來源地、交易時間、食用農產品安全檢測結果。
2. 3 RFID技術用于食品品質監控
在食品的加工和儲藏中，溫、濕度、時間等因素對食品品質影響很大，記錄分析這些因素就顯得十分重要。將RFID 技術與傳感器技術相結合，可以感知周圍物品和環境的溫度、濕度和光照等狀態信息， 可利用無線通信技術方便地把這些狀態信息及其變化傳遞出來。
Fresh alert 公司則將溫度傳感器和定時器內置于RFID 標簽中，從而能夠在食品腐爛無法食用時發出信號。
北美最大的食品服務營銷和分配組織SYSCO公司已經完成低溫儲運系統的無線射頻和傳感系統測試，表明RFID 技術在食品運輸過程中具有監控溫度和環境條件的能力。
日本NTT 公司開展了使用RFID 技術保持酒質新鮮的試驗， 通過監控運輸過程中的溫度變化來掌握米酒的品質變化。
2. 4 RFID技術用于食品的物流管理
為了保證食品在運輸流通中不會被誤送或丟失，或者為了降低物流成本，提高運輸的效率，需要對整個物流過程進行監控和管理。將RFID 技術應用到食品的物流管理系統中，可以充分發揮它遠距離識別、多標簽同時處理的特點，大大的提高食品的分揀能力、處理速度以及準確性， 降低因誤送或丟失而引起的巨額損失。此外，在進行重要物資或危險品跟蹤， 或者在許多物品中查找某件定物品時，應用RFID 技術也可以大大的提高工作的效率。運輸企業和銷售企業還可以通過無限射頻識別技術掌握貨物的最新位置， 并可防止盜竊、調包等問題。
加拿大阿特拉斯冷凍倉儲集團在其食品物流冷鏈在低溫環境中廣泛使用RFID 系統，不僅降低了工人的勞動強度，而且大幅度提高了效率，促進了食品冷庫和冷鏈經營管理的一體化。
澳大利亞Moraitis 公司已采用RFID系統替代條形碼管理其溶液培養番茄的運輸銷售，該系統能夠為公司提供精確的數據，包括包裝的時間、地點、包裝日期以及品質、類別及大小等
5年上海五豐上市公司投入運行了RFID屠宰實施上產監控管理系統，對生豬進行標識和相關數據的加載，實現屠宰上產全過程的數據采集和信息管理， 讓生產管理者及時掌握與了解產品的生產及質量狀況。
2. 5 RFID技術在其他方面的應用
此外，RFID 技術可用于加工對象和加工工位的控制，保證產品的精確配方精細控制，提高產品質量；RFID 技術還可以快速查明產品不合格的原因，及時改進產品質量；RFID 技術還可以用在飼養業上，可以用來標識動物、記錄和控制瘟疫等，主要有項圈電子標簽、鈕扣式電子耳標、耳部注射式電子標簽以及通過食道放置的瘤胃電子標簽等方式來記錄動物的信息。
3 RFID技術前景展望
RFID技術在國內外發展迅速，它可以應用到食品領域中的多個環節中，可確保的食品的安全， 有效控制食源性疾病的爆發，排除我國食品進出口一些法律法規的限制，為食品品行業的發展提供了技術保障。RFID是一項蓬勃發展的技術，有著巨大的市場潛力。我國射頻識別技術及應用還處于初級發展階段，但隨著技術提高，成本和價格下降，其發展潛力是巨大的，前景也是非常誘人的。
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