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基于RFID/GIS物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现

作者:任守纲 徐焕良 黎安 周光宏 来源:RFID世界网 2011-06-24 15:55:32

摘要:本文以RFID技术和物联网为基础,提出基于RFID的物联网架构下肉品销售阶段跟踪追溯系统的基本原理,对其结构和功能进行了分析,利用RFID标签来实现肉品的跟踪追溯,并基于GIS技术实现了跟踪追溯信息的可视化,大大提高了产品信息采集的准确性和便利性。

关键词:物联网[250篇]  GIS[4篇]  肉品跟踪[0篇]  追溯[16篇]  


    3.1.3 RFID数据处理

    在基于RFID技术的信息系统环境中,信息量规模巨大,依靠现有数据库技术和数据管理技术难以实现高效的RFID事件检测和处理。本系统采用复杂事件处理技术中的独立同步设备(stand alone synchronization equipment,SASE)事件语言对由过滤后的数据形成的基本事件进行处理。

    复杂事件处理(complex events processing,CEP)是一项用于构建和管理信息系统的新兴技术。复杂事件处理技术把需要进行处理的基本信息定义为事件,用户可以根据自己的需要对事件进行自定义,如将企业应用系统中的操作作为一个事件或者将网络上的数据传输作为一个事件,不同的事件定义取决于用户所处的角色和观察点。在简单事件与简单事件之间存在着各种各样的关系,可以由多个简单事件组合成一个复杂事件,又可以用多个复杂事件组合成“更”复杂的事件。CEP技术能够通过检测事件之间的关系,满足用户的不同需求、挖掘不同的事件意义[17]。

    采用CEP分析数据的流程如下:首先,在设计肉品流通的各个节点需求基础上,对其RFID读写器的布局进行设计;其次,根据RFID读写器的布局对采集的基本事件进行定义;最后,使用SASE事件语言[18]对需要处理的复杂事件进行处理。

    下面以肉品库存节点的RFID数据分析为例,对采用CEP的RFID数据分析过程进行说明。

    1)肉品地区销售中心是肉品流通的主要环节,需要的功能有:销售肉品信息、在库肉品信息、过期产品信息等。
    根据肉品地区销售中心需要的功能分析可知,需采集的信息有:销售中心仓库存有的肉品,销售中心销售的肉品,销售中心仓库中过期的肉品。因此需要在仓库内部、仓库出口、仓库结算点布置RFID读写器,如图7所示。

    2)在销售中心库存节点上定义的3种基本事件有:WAREHOUSE-READING,CHECK—OUT-READING,EXIT-READING,其中WAREHOUSE.READING表示的是仓库内部的RFID读写器(如图7中的R1,R2,R3,R4)对仓库中肉品信息的读取事件;CHECK OUTREADING表示的是肉品出货时结账点读写器(如图7中的Rcheck out)对标签的读取事件。EXIT-READING表示的是肉品离开仓库时仓库出口读写器(如图7中的Rout)对标签的读取事件。
    3)销售中心库存节点上复杂事件的处理,下面以肉品销售为例说明SASE事件语言处理的方法。

    肉品销售作为一个复杂事件在销售中心节点模型中表现为:肉品到达出货结账点,再到达仓库门口,在基本事件集上表现为同一件产品的CHECK OUT.READING和EXIT-READING 2个基本事件的顺序发生,并且在规定的时间范围内完成。在出现这一复杂事件后,将返回它的EPC码和出库时间,并将这些信息存入事件数据库的产品出库表中。

    结合如图4所示的肉品实例,该肉品销售的复杂事件处理,即为检查该肉品标签EPC码86.0257A08.100167.20 100608432,是否顺序出现在CHECK OUT-READING和EXIT-READING 2个基本事件中,且时间间隔tinterval小于1 h,若为真,则认为该肉品完成销售出库。

    3.2肉品销售追溯系统分析

    国际食品法典委员会(codex alimentarius commission,CAC)与国际标准化组织(international standardsorganization,ISO)把可追溯性定义为“通过记录的标识,对某个实体的历史、用途或位置予以追踪的能力”,也就是利用已记录的标识(这种标识应该是唯一的,与被追溯对象一一对应)追溯产品的历史、应用情况、所在位置或类似产品、活动的能力。因此就本文而言,肉品销售追溯系统是根据肉品物联网各节点采集的产品流通数据对肉品的流通进行溯源操作。

    肉品追溯步骤如下:1)由用户在追溯系统终端(如图3所示的B/S系统客户端、C/S系统客户端、手机客户端等)输入所要追溯产品的EPC码,追溯系统将该EPC码发送到ONS服务器;2)ONS服务器查找存有该EPC码对应产品信息的EPC IS(EPC Information Service)的IP地址(PML服务器的IP地址);3)追溯系统分别与各节点PML服务器进行连接并获得该产品相关流通信息;4)将所获得的信息与各个节点的地理信息结合起来,在GIS系统中表现出来,给用户直观、便利的产品追溯体验。

    本肉品追溯系统用户包括普通消费者和行业监管部门,二者的需求是存在差别的。就普通消费者而言,其对肉品追溯系统的要求是获得基本的产品生产信息、产品流通信息及其相关单位信息;而监管部门对追溯功能的要求是在普通消费者功能的基础上增加了某件产品的同批次产品的流向查询,这样是为了对问题产品的同批次产品能及时进行召回。

    4基于RFID/GIS的肉品销售跟踪追溯系统的实现

    综上分析,基于RFID/GIS的肉品销售跟踪追溯系统,是肉品企业资源平台架构下的一个子系统,需要与其他子系统进行集成,以共享信息。基于RFID/GIS平台的肉品销售追溯子系统如图8所示,采用统一的肉品企业资源平台三层架构。本项目采用Visio Studio 2005工具软件进行开发,部署环节Web应用服务器采用Tomcat,应用服务器采用JBoss,数据库系统采用SQL Server 2005。系统在实验室模拟环境下,工作良好,与采用条形码的系统相比,数据采集过程自动化程度高,识别率更高,数据采集速度提高l倍以上。随着肉品数量的增加,优势更加明显。

    普通消费者的肉品追溯功能实现如图9所示:用户输入其购买肉品的EPC码,通过追溯终端的读写器输入到系统,点击产品追溯,即可获得产品从生产厂商到零售商所经历的产品流通路径,同时在GIS系统上可以获得各产品流通节点的相关信息和产品信息。

监管部门的产品追溯功能实现如图10所示:首先,监管部门通过身份验证,系统进入监管部门产品追溯模式;其次,监管部门输入要查询产品的EPC码;最后,得到该产品的流通路径、同批次的产品的EPC码、同批次产品的流向,同时可以在GIS系统上得到各节点信息以及该节点所包含的要追查的产品的EPC码。

    5 结论和讨论

    5.1结论

    肉品企业资源平台是一个包含客户层、业务层和数据层的层次式体系架构,本文的设计与实现表明:
    1)采用统一的肉品企业资源平台层次式体系架构,开发肉品销售跟踪追溯系统,是可行的。
    2)在肉品销售环节,主要涉及仓储、运输、销售等过程,肉品本身不需再进行分割组合等活动,特别适合使用无线射频识别标签进行标识,本文的系统设计与实现,对此进行了验证。
    3)与基于条形码的肉品跟踪追溯系统对比,结果表明基于RFID/GIS的肉品销售跟踪追溯系统具有数据采集过程更加自动化、采集速度更快、识别率更高、信息显示更直观等特点。

    5.2讨论

    无线射频识别标签具有高效、便利的特点,而当前制约RFID标签大范围使用的原因是它的高价格,随着科技的进步,使用规模的扩大,RFID标签价格将不断下降,应用范围也将不断扩大。肉品企业可以将系统与企业的决策管理、企业资源计划等功能结合在一起,提高企业资源利用率和竞争力。但尚须进一步研究的工作还有:

    1)RFID数据采集与处理:在肉品全生命周期管理中,基于销售业务过程关键节点(key point,KP)的RFID数据采集与处理,通过产品电子代码系统,实现了物联网环境下的肉品信息跟踪与追溯。但系统需要确保数据流的有效性,业务过程上的每一个KP必须与肉品生产企业的实体标记语言服务器连接,获取相应的信息,若一个环节数据无法更新,则无法保证跟踪追溯的信息完整性。而无线射频识别标签与读写器需要在一定的电磁环境下,设计相应的性能和技术参数,才能满足工作要求。本项目主要采用高频/超高频无线射频识别技术,并通过流程优化和数据库后台控制来确保信息lE确的采集和过滤。如何确保设备稳定运行,快速准确的采集和处理数据,具有很高的工程挑战性,需要进一步研究探讨。

    2)RFID数据安全:RFID数据采集采用无线射频的方式,虽然具有无源、非接触、快速等特点,但同样受制于电磁通信的不足,如易受电磁干扰;无源RFID标签中的数据难以加密;在同一RFID无线射频识别读写器有效作用范围内,若出现多个标签,则读写内容难以确定顺序,难以对其中特定标签进行写入。本项目主要采用流程优化、数据库后台数据控制等措施来确保数据安全可靠。但最佳方式还是基于前端解决方案来确保肉品RFID标签中的信息安全,这也是RFID系统应用必须解决的难题,需要进一步研究。

    3)多用户多终端设备的可视化平台:本文的肉品跟踪追溯信息可视化平台是基于GIS实现的,同时在三层架构下,需要支持多用户、多终端设备的可视化显示,这就要求在不同终端都要安装相应的GIS软件。不同终端设备软硬件环境差别很大,如何根据终端的特点,定制合适的GIS软件功能,需进一步探讨和研究。

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