專利名稱：利用射頻識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)的食品安全管理系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品安全技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是通過射頻識別技術(shù)對食品安全管理系統(tǒng)實(shí)行質(zhì)量追溯與安全評估的方法。特別是一種利用射頻識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)的食品安全管理系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
近年來，諸如瘋牛病、禽流感、口蹄疫、豬鏈球傳染病、食物中毒等食品安全事件頻繁發(fā)生，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重地危害了人們的身體健康。因此，食品安全問題已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。
在目前的食品工業(yè)中，從食品的生產(chǎn)到最終被消費(fèi)，需要經(jīng)過一系列的加工、運(yùn)輸和儲存環(huán)節(jié)。如果任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏洞，就有可能使食品處于不安全的狀態(tài)，比如接觸到傳染源或儲存不當(dāng)導(dǎo)致食品變質(zhì)。
食品是一種易腐商品，它的流通過程包括一系列的運(yùn)輸和儲存環(huán)節(jié)。在流通過程中，食品變質(zhì)的程度不僅和時(shí)間有關(guān)，而且還和其在各個(gè)運(yùn)輸和儲存環(huán)節(jié)中的環(huán)境有關(guān)，如溫度、濕度、光照度、通風(fēng)條件等?；诋?dāng)前技術(shù)條件，很難對食品的流通過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行紀(jì)錄，因此，評判食品是否變質(zhì)的指標(biāo)主要是生產(chǎn)商提供的保質(zhì)期。由于缺少食品在流通過程中的環(huán)境參數(shù)，僅根據(jù)保質(zhì)期來對食品的變質(zhì)程度所做出的判定和實(shí)際情況會有一定的差距。
目前，對食品供應(yīng)鏈安全管理的手段還不是很多，傳統(tǒng)的方法無法實(shí)現(xiàn)追溯管理，某些食品行業(yè)中用到了條形碼技術(shù)進(jìn)行安全追溯，但這種方法一般均采用人工方法近距離讀取條碼，無法做到實(shí)時(shí)快速的獲得大批量食品的質(zhì)量信息，而且其在流通環(huán)節(jié)上也無法保證食品所處環(huán)境信息的實(shí)時(shí)記錄。
為了消除食品安全隱患、追查出現(xiàn)漏洞的加工、運(yùn)輸或儲存環(huán)節(jié)。就需要對這些過程進(jìn)行追溯。具體應(yīng)用中有兩種方法來實(shí)現(xiàn)食品安全管理一是從上往下進(jìn)行追蹤，即從農(nóng)場-食品原材料供應(yīng)商-加工商-運(yùn)輸商-銷售商-POS銷售點(diǎn)，這種方法主要用于查找造成質(zhì)量問題的原因，確定產(chǎn)品的原產(chǎn)地和特征；另一種是從下往上進(jìn)行追溯，也就是消費(fèi)者在POS銷售點(diǎn)購買的食品發(fā)現(xiàn)了安全問題，可以向上層層進(jìn)行追溯，最終確定問題所在，這種方法主要用于問題產(chǎn)品的召回。
無線射頻識別(RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它通過射頻信號自動(dòng)識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合有效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)體系，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品的跟蹤與信息的共享，降低流通成本。和條形碼技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防偽造、非人工干預(yù)、使用壽命長以及批量讀取等優(yōu)點(diǎn)，其將給食品安全與質(zhì)量追溯方面的應(yīng)用帶來革命性變革。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種利用射頻識別(RFID)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的食品安全管理系統(tǒng)和方法，一種食品安全管理系統(tǒng)，由電子標(biāo)簽、天線、電子標(biāo)簽讀寫器、檢測外界環(huán)境參數(shù)的傳感器、數(shù)據(jù)處理器芯片、食品安全數(shù)據(jù)庫、食品質(zhì)量評估模塊和相應(yīng)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)組成。其中電子標(biāo)簽嵌入在食品內(nèi)或包裝箱上，讀寫器與天線相連，傳感器與讀寫器集成，其讀取的數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)傳送到食品安全數(shù)據(jù)庫，通過質(zhì)量評估模塊進(jìn)行分析并提供相應(yīng)服務(wù)，質(zhì)量評估模塊連接于數(shù)據(jù)庫。
通過電子標(biāo)簽跟蹤食品，可以在流通過程中自動(dòng)獲取食品安全信息，減少人工勞動(dòng)；通過在讀寫器上集成溫度、濕度等環(huán)境狀況傳感器，可以大幅減少存儲在電子標(biāo)簽上的信息量，從而降低電子標(biāo)簽的成本；通過食品安全數(shù)據(jù)庫和食品安全評估算法，不僅能對食品在生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲存過程中的外界環(huán)境參數(shù)加以儲存，通過分析還能對食品的安全等級作出判定。
一種食品安全管理系統(tǒng)工作方法，其特征在于電子標(biāo)簽讀寫器開始工作后，向天線發(fā)出讀標(biāo)簽的指令，食品上的電子標(biāo)簽在接收到天線發(fā)出的無線電波能量后，向天線發(fā)出序號信息，天線接收此信號，并把此信號傳送給電子標(biāo)簽讀寫器，電子標(biāo)簽讀寫器對接收到的信號進(jìn)行相應(yīng)的處理后，再傳送給集成在讀寫器中的數(shù)據(jù)處理器芯片，與此同時(shí)，分布在本流通環(huán)節(jié)的各個(gè)傳感器分別把所測量的周圍環(huán)境信息也發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器芯片，數(shù)據(jù)處理器芯片對所接收到的信息進(jìn)行綜合處理，然后通過通信網(wǎng)絡(luò)把處理結(jié)果發(fā)送給食品安全數(shù)據(jù)庫，通過質(zhì)量評估模塊進(jìn)行分析并提供相應(yīng)服務(wù)。
一種食品安全評估方法，其中電子標(biāo)簽嵌入在食品內(nèi)或包裝箱上，在終端銷售商環(huán)節(jié)，食品安全數(shù)據(jù)庫將根據(jù)該食品的加工工藝、建議食用期以及其在流通過程中所記錄的環(huán)境參數(shù)和對應(yīng)時(shí)間，通過食品安全評估算法自動(dòng)對食品的安全等級和變質(zhì)程度做出科學(xué)判定，為銷售商提供供貨順序的咨詢建議，為消費(fèi)者提供食品質(zhì)量安全報(bào)告，為生產(chǎn)商提供銷路分析報(bào)告。
發(fā)明原理食品在生產(chǎn)及加工過程中，在其表面或包裝材料上嵌入RFID電子標(biāo)簽，標(biāo)簽具有唯一性，其編碼格式和位數(shù)由國家標(biāo)準(zhǔn)確定。生產(chǎn)商通過讀寫器對電子標(biāo)簽進(jìn)行操作，通過網(wǎng)絡(luò)向食品安全數(shù)據(jù)庫中寫入能夠影響該食品質(zhì)量的各種信息，如原材料來源、加工工藝、加工者姓名、建議食用期等。
在運(yùn)輸和倉儲環(huán)節(jié)中，物流供應(yīng)商通過安裝天線和讀寫器等無線射頻設(shè)備自動(dòng)讀取電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并且通過在讀寫器端集成傳感器，用來監(jiān)測如溫度、濕度、通風(fēng)度、透光度等周圍環(huán)境參量。讀寫器所讀取的電子標(biāo)簽信息和相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)按照特定方式形成關(guān)聯(lián)，打?yàn)橐粋€(gè)數(shù)據(jù)包，實(shí)時(shí)地寫入食品安全數(shù)據(jù)庫。
食品安全數(shù)據(jù)庫為每個(gè)電子標(biāo)簽所對應(yīng)的食品都建立一條數(shù)據(jù)記錄，用來描述其在各個(gè)流通環(huán)節(jié)的操作人員、環(huán)境參數(shù)和時(shí)間等信息。
其中電子標(biāo)簽嵌入在食品內(nèi)或包裝箱上，在終端銷售商環(huán)節(jié)，食品安全數(shù)據(jù)庫將根據(jù)該食品的加工工藝、建議食用期以及其在流通過程中所記錄的環(huán)境參數(shù)和對應(yīng)時(shí)間，通過食品質(zhì)量評估模塊自動(dòng)對食品的安全等級和變質(zhì)程度做出科學(xué)判定，為銷售商提供供貨順序的咨詢建議，為消費(fèi)者提供食品質(zhì)量安全報(bào)告，為生產(chǎn)商提供銷路分析報(bào)告。
技術(shù)方案本發(fā)明利用無線射頻識別(RFID)技術(shù)實(shí)現(xiàn)食品安全管理系統(tǒng)和方法，它的實(shí)施需要涉及電子標(biāo)簽、天線和標(biāo)簽閱讀器等無線射頻設(shè)備的選取、電子標(biāo)簽在食品包裝上的粘貼方式、通信網(wǎng)絡(luò)和食品安全數(shù)據(jù)庫的建設(shè)以及食品安全評估算法的設(shè)計(jì)等問題。
無線射頻設(shè)備的選取在本發(fā)明所論述的食品安全管理系統(tǒng)中，在每個(gè)流通環(huán)節(jié)所涉及的食品數(shù)量可能比較大，并且周圍環(huán)境的參量也可能隨時(shí)發(fā)生變化。本發(fā)明需要選用讀取距離遠(yuǎn)的HF頻段或UHF頻段電子標(biāo)簽，以及具有較好防碰撞性能的相應(yīng)頻段讀寫器等無線射頻設(shè)備。此外，由于本發(fā)明中的讀寫器需要和傳感器集成，因此讀寫器需要具有一定的擴(kuò)展性。
傳感器的選擇在流通過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)的周圍環(huán)境參數(shù)對食品的影響不盡相同。因此，可以根據(jù)食品的性質(zhì)和其對周圍環(huán)境的要求使用相應(yīng)的傳感器，測量對食品影響比較大的周圍環(huán)境參量。另外，傳感器所輸出信號的數(shù)據(jù)格式要和無線射頻設(shè)備的數(shù)據(jù)格式相容，以保證二者能用同一個(gè)數(shù)據(jù)包傳遞數(shù)據(jù)。
電子標(biāo)簽使用由于本發(fā)明中傳感器信息直接在讀寫器端打入數(shù)據(jù)包，因此電子標(biāo)簽中所儲存的信息量無需很大，只需存儲由國家標(biāo)準(zhǔn)確定的唯一代碼，因此可以選擇低成本低存儲量的電子標(biāo)簽。根據(jù)實(shí)際情況，不適宜在每件單件食品上嵌入電子標(biāo)簽，因此選擇在一個(gè)比較大的包裝單位上粘貼一個(gè)標(biāo)簽，如一頭牛、一箱牛奶、一筐海產(chǎn)品等。不同的包裝形狀和材質(zhì)有很大的區(qū)別，具體的粘貼方式和粘貼部位需要根據(jù)具體的包裝而定，其原則是標(biāo)簽不易損壞、容易對標(biāo)簽進(jìn)行讀取。
通信網(wǎng)絡(luò)和食品安全數(shù)據(jù)庫的建立為了使食品在各個(gè)流通環(huán)節(jié)的信息能夠及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行傳遞，需要建立完善的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫既可以由食品生產(chǎn)商或食品銷售商運(yùn)營，也可以由得到認(rèn)可的第三方運(yùn)營。本發(fā)明所涉及的食品安全數(shù)據(jù)庫為每個(gè)電子標(biāo)簽所對應(yīng)的食品都建立一條數(shù)據(jù)記錄，用來描述其在各個(gè)流通環(huán)節(jié)的操作人員、環(huán)境參數(shù)和時(shí)間等信息。
食品質(zhì)量評估模塊的設(shè)計(jì)食品質(zhì)量評估模塊是根據(jù)食品生產(chǎn)及加工特點(diǎn)，自動(dòng)對其保存質(zhì)量進(jìn)行分析的系統(tǒng)，可以是獨(dú)立于食品安全數(shù)據(jù)庫的軟件算法，也可以在嵌入式系統(tǒng)或數(shù)字信號處理器中編程實(shí)現(xiàn)。對食品安全數(shù)據(jù)庫中的記錄，評估模塊將根據(jù)生產(chǎn)商提供的該食品的加工工藝、建議食用期信息，以及運(yùn)輸、銷售商在其流通過程中所記錄的環(huán)境參數(shù)和對應(yīng)時(shí)間，自動(dòng)對食品的安全等級和變質(zhì)程度做出科學(xué)判定，使銷售商了解哪些食品應(yīng)該優(yōu)先上架，哪些食品需要處理，以及哪些食品需要進(jìn)貨等咨詢建議，并為消費(fèi)者提供食品質(zhì)量安全報(bào)告，為生產(chǎn)商提供銷路分析報(bào)告。由于各種食品的加工工藝和食用期信息不盡相同，因此評估算法也需要根據(jù)食品具體參數(shù)和專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置，并且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。


圖1是本發(fā)明的食品安全管理系統(tǒng)流通環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)處理示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明在某一流通環(huán)節(jié)的工作過程如圖1所示，電子標(biāo)簽讀寫器1開始工作后，向天線2發(fā)出讀標(biāo)簽3的指令，食品4上的電子標(biāo)簽3在接收到天線2發(fā)出的無線電波能量后，向天線2發(fā)出序號信息，天線2接收此信號，并把此信號傳送給電子標(biāo)簽讀寫器1。電子標(biāo)簽讀寫器對接收到的信號進(jìn)行相應(yīng)的處理后，再傳送給集成在讀寫器中的信號處理器芯片5；與此同時(shí)，分布在本流通環(huán)節(jié)的各個(gè)傳感器6分別把所測量的周圍環(huán)境信息也發(fā)送給信號處理器芯片5。接下來，信號處理器芯片5對所接收到的信息進(jìn)行綜合處理，然后通過通信網(wǎng)絡(luò)7把處理結(jié)果發(fā)送給食品安全數(shù)據(jù)庫8，通過質(zhì)量評估模塊9進(jìn)行分析并提供相應(yīng)服務(wù)。
所述的食品安全評估方法，評估算法根據(jù)食品種類不同而有所不同，需要根據(jù)食品具體參數(shù)和專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置，并且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種食品安全管理系統(tǒng)，由電子標(biāo)簽(3)、天線(2)、電子標(biāo)簽讀寫器(1)、檢測外界環(huán)境參數(shù)的傳感器(6)、數(shù)據(jù)處理器芯片(5)、食品安全數(shù)據(jù)庫(8)、食品質(zhì)量評估模塊(9)和相應(yīng)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)(7)組成，其特征在于電子標(biāo)簽(3)嵌入在食品(4)內(nèi)或包裝箱上，讀寫器(1)與天線(2)相連，傳感器(6)與讀寫器(1)集成，其讀取的數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)傳送到食品安全數(shù)據(jù)庫(8)，通過質(zhì)量評估模塊(9)進(jìn)行分析并提供相應(yīng)服務(wù)，質(zhì)量評估模塊(9)連接于數(shù)據(jù)庫(8)。
2.一種食品安全管理系統(tǒng)工作方法，其特征在于電子標(biāo)簽讀寫器(1)開始工作后，向天線(2)發(fā)出讀標(biāo)簽(3)的指令，食品(4)上的電子標(biāo)簽(3)在接收到天線(2)發(fā)出的無線電波能量后，向天線(2)發(fā)出序號信息，天線(2)接收此信號，并把此信號傳送給電子標(biāo)簽讀寫器(1)，電子標(biāo)簽讀寫器對接收到的信號進(jìn)行相應(yīng)的處理后，再傳送給集成在讀寫器中的數(shù)據(jù)處理器芯片(5)，與此同時(shí)，分布在本流通環(huán)節(jié)的各個(gè)傳感器(6)分別把所測量的周圍環(huán)境信息也發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器芯片(5)，數(shù)據(jù)處理器芯片(5)對所接收到的信息進(jìn)行綜合處理，然后通過通信網(wǎng)絡(luò)(7)把處理結(jié)果發(fā)送給食品安全數(shù)據(jù)庫(8)，通過質(zhì)量評估模塊(9)進(jìn)行分析并提供相應(yīng)服務(wù)。
3.一種食品安全評估方法，其特征在于其中電子標(biāo)簽嵌入在食品內(nèi)或包裝箱上，在終端銷售商環(huán)節(jié)，食品安全數(shù)據(jù)庫將根據(jù)該食品的加工工藝、建議食用期以及其在流通過程中所記錄的環(huán)境參數(shù)和對應(yīng)時(shí)間，通過食品安全評估算法自動(dòng)對食品的安全等級和變質(zhì)程度做出科學(xué)判定，為銷售商提供供貨順序的咨詢建議，為消費(fèi)者提供食品質(zhì)量安全報(bào)告，為生產(chǎn)商提供銷路分析報(bào)告。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的食品安全評估方法，其特征在于食品在生產(chǎn)及加工過程中，在其表面或包裝材料上嵌入具有唯一性的RFID電子標(biāo)簽，生產(chǎn)商通過讀寫器對電子標(biāo)簽進(jìn)行操作，通過網(wǎng)絡(luò)向食品安全數(shù)據(jù)庫中寫入能夠影響該食品質(zhì)量的各種信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的食品安全評估方法，其特征在于在運(yùn)輸和倉儲環(huán)節(jié)中，物流供應(yīng)商通過安裝天線和讀寫器等無線射頻設(shè)備自動(dòng)讀取電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并且通過在讀寫器端集成傳感器，用來監(jiān)測如溫度、濕度、通風(fēng)度、透光度等周圍環(huán)境參量，讀寫器所讀取的電子標(biāo)簽信息和相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，打?yàn)橐粋€(gè)數(shù)據(jù)包，實(shí)時(shí)地寫入食品安全數(shù)據(jù)庫。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的食品安全評估方法，其特征在于食品安全數(shù)據(jù)庫為每個(gè)電子標(biāo)簽所對應(yīng)的食品都建立一條數(shù)據(jù)記錄，用來描述其在各個(gè)流通環(huán)節(jié)的操作人員、環(huán)境參數(shù)和時(shí)間等信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的食品安全評估方法，其特征在于評估算法根據(jù)食品種類不同而有所不同，需要根據(jù)食品具體參數(shù)和專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置，并且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明屬于信息電子領(lǐng)域，利用射頻識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)的食品安全管理系統(tǒng)與方法。本發(fā)明由電子標(biāo)簽、天線、電子標(biāo)簽讀寫器、檢測外界環(huán)境參數(shù)的傳感器、食品安全數(shù)據(jù)庫、食品質(zhì)量評估模塊和相應(yīng)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)組成。通過電子標(biāo)簽跟蹤食品，可以在流通過程中自動(dòng)獲取食品安全信息，減少人工勞動(dòng)；通過在讀寫器上集成溫度、濕度等環(huán)境狀況傳感器，可以大幅減少存儲在電子標(biāo)簽上的信息量，從而降低電子標(biāo)簽的成本；通過食品安全數(shù)據(jù)庫和食品質(zhì)量評估模塊，不僅能對食品在生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲存過程中的外界環(huán)境參數(shù)加以儲存，通過分析還能對食品的安全等級作出判定。
文檔編號G06Q50/00GK1952951SQ20051008664
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者劉禹, 田利梅, 柳貴東 申請人:中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所