摘  要:RFID技術(shù)潛力無窮，其應(yīng)用的范圍遍及安全、制造、物流、醫(yī)療、運(yùn)輸、零售、國防等等。隨著實施RFID技術(shù)的深入展開，其應(yīng)用環(huán)境復(fù)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(shù)所面臨的挑戰(zhàn)，本文根據(jù)食品安全監(jiān)控的特點(diǎn)，提出了從生產(chǎn)源頭到最終消費(fèi)者的全程監(jiān)控用RFID技術(shù)保證食品安全的解決方案，設(shè)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(gòu)、業(yè)務(wù)流程等等。

關(guān)鍵詞:    射頻識別技術(shù);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(jī)頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關(guān)注，歐盟、美國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)要求對出口到當(dāng)?shù)氐氖称肪�必須能夠進(jìn)行跟蹤和追溯。而在國內(nèi)，諸如非典、禽流感、食物中毒等事件的大量發(fā)生在嚴(yán)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(guān)鍵是針對食品涉及的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、貯藏、包裝、檢測和衛(wèi)生等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和追溯[1]。但由于食品的生產(chǎn)與消費(fèi)日益分離，供給體系的復(fù)雜化，所涉及的環(huán)節(jié)眾多。采用何種技術(shù)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(shù)將為世界帶來一個革命性的變革。RFID技術(shù)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(biāo)，另外還具有實時追蹤、重復(fù)讀寫內(nèi)容及高速讀取等優(yōu)勢。RFID技術(shù)的這種特性使其應(yīng)用于食品安全管理具有很好特性，并通過相應(yīng)的后臺信息系統(tǒng)，可以實現(xiàn)食品從生產(chǎn)源頭到最終消費(fèi)者的監(jiān)控，從而強(qiáng)化對食品的安全管理，以及更全面的業(yè)務(wù)透視能力。

同時，隨著實施RFID技術(shù)的深入展開，其應(yīng)用環(huán)境復(fù)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(yīng)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(diǎn)和其他硬件設(shè)備（譬如條形碼掃描工具，傳感器，顯示屏等工業(yè)設(shè)備）進(jìn)行交互以及如何滿足眾多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成要求。（4）如何管理和維護(hù)RFID數(shù)據(jù)，如何提供標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展的IT框架中去，如何提供企業(yè)級中間件的相關(guān)軟件素質(zhì)（譬如可靠性、擴(kuò)展性、適應(yīng)性、性能要求、安全性等）等。

針對上述問題，本文在利用RFID技術(shù)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(shè)備的硬件差異，對上屏蔽應(yīng)用系統(tǒng)功能的開發(fā)復(fù)雜性與差異，在中能同時支撐食品安全業(yè)務(wù)服務(wù)和業(yè)務(wù)流程，從而使利用RFID技術(shù)構(gòu)建食品安全監(jiān)控系統(tǒng)時無需刻意考慮RFID設(shè)備的具體開發(fā)要求，實現(xiàn)食品從生產(chǎn)源頭到最終消費(fèi)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(shè)備按照預(yù)定的方式工作，保證不同讀寫設(shè)備之間很好地配合協(xié)調(diào)；（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(hù)，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(biāo)準(zhǔn)的RFID硬件設(shè)備；第二，用戶可以圍繞RFID進(jìn)行業(yè)務(wù)流程的創(chuàng)新，開發(fā)新的應(yīng)用；第三，與各種現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成。

在RFID中間件應(yīng)用的層次架構(gòu)，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(yīng)用層。

（1）在最底層，閱讀器經(jīng)常由觸發(fā)器控制，每秒讀取標(biāo)簽120-400次。無論何時，可設(shè)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(wǎng)絡(luò)分區(qū)相關(guān)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(fù)操作，并執(zhí)行過濾和設(shè)備管理。RFID數(shù)據(jù)采集中間件還產(chǎn)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(wù)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(biāo)準(zhǔn)的JCA適配器與打包應(yīng)用（如倉庫或產(chǎn)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�是一種開放源框架，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(wù)接口與ONS (對象命名服務(wù))通信。與DNS服務(wù)器相似，ONS也可用于查找惟一的RFID標(biāo)記ID，并識別其他產(chǎn)品信息。RFID數(shù)據(jù)管理中間件必須不斷從EPC-IS（電子產(chǎn)品碼信息服務(wù)）儲存庫查詢數(shù)據(jù)，EPC-IS為ALE事件提供業(yè)務(wù)背景。例如，通過供應(yīng)鏈跟蹤和追蹤產(chǎn)品。EPC-IS的標(biāo)準(zhǔn)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(wù)請求），通過防火墻中的網(wǎng)關(guān)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(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫連接池在互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(yīng)和配置都順著這個鏈向下進(jìn)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(yīng)用
利用RFID中間件來構(gòu)建RFID應(yīng)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(chǎn)、加工、加工、運(yùn)輸、檢疫、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)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(gòu)
通過建設(shè)基于RFID中間件的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)供應(yīng)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(yīng)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(hù)，提供一致、高效的數(shù)據(jù)查詢機(jī)制，實現(xiàn)對歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)的查詢和分析。在生產(chǎn)、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(jié)合簡單明了的用戶反饋設(shè)施（譬如聲光設(shè)備，液晶屏等），快速的反饋給業(yè)務(wù)操作人員，同時，支持企業(yè)對其業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的全程監(jiān)控，便于優(yōu)化其業(yè)務(wù)流程，改進(jìn)業(yè)務(wù)操作環(huán)節(jié)，提高企業(yè)業(yè)務(wù)競爭力。在食品運(yùn)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(wù)流程，加快業(yè)務(wù)運(yùn)作效率。其具體的層次架構(gòu)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(gòu)

Fig 1 Hiberarchy of Food Security Supervising System Based on the RFID Middleware

3.2食品生產(chǎn)、加工企業(yè)
食品RFID標(biāo)簽由標(biāo)簽供應(yīng)廠家定制，標(biāo)簽數(shù)據(jù)格式由食品生產(chǎn)企業(yè)自定義或遵循國家有關(guān)食品生產(chǎn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)部門部署RFID打印機(jī)，實現(xiàn)標(biāo)簽初始寫入功能。如果采用標(biāo)簽廠家惟一號或讓廠家在生產(chǎn)標(biāo)簽過程中遵循企業(yè)要求的數(shù)據(jù)格式，則RFID打印機(jī)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(guān)的標(biāo)簽信息。把簡單標(biāo)簽信息轉(zhuǎn)化成有價值的業(yè)務(wù)信息（譬如食品何時、何地完成生產(chǎn)），把相關(guān)業(yè)務(wù)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(jìn)行業(yè)務(wù)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(wù)操作異常環(huán)節(jié)或特定業(yè)務(wù)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(wù)操作。

通過RFID數(shù)據(jù)管理中間件集成現(xiàn)有生產(chǎn)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(wù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)集成和業(yè)務(wù)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(biāo)簽信息，透過食品監(jiān)管平臺獲取食品相關(guān)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(biāo)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(wù)操作異常環(huán)節(jié)或特定業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)（在批發(fā)環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行托盤的拆卸和重新拼裝操作，需要重新進(jìn)行食品條碼和托盤標(biāo)簽關(guān)聯(lián)操作等），手工的完成業(yè)務(wù)操作。

托盤RFID標(biāo)簽由標(biāo)簽供應(yīng)廠家定制，標(biāo)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(guān)畜牧生產(chǎn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在批發(fā)和零售企業(yè)部署RFID打印機(jī)，實現(xiàn)標(biāo)簽初始寫入功能。如果采用標(biāo)簽廠家惟一號或讓廠家在生產(chǎn)標(biāo)簽過程中遵循企業(yè)要求的數(shù)據(jù)格式，則RFID打印機(jī)可以不用部署。也可以使用手持式RFID讀寫器進(jìn)行標(biāo)簽寫入操作。零售企業(yè)部署RFID打印機(jī)主要是為了方便企業(yè)客戶的運(yùn)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(chǎn)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(hù)、查詢和管理�；�于RFID 數(shù)據(jù)管理中間件進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)，集成供應(yīng)鏈上各個環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)（企業(yè)業(yè)務(wù)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(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成和業(yè)務(wù)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(biāo)簽信息，透過食品監(jiān)管平臺獲取食品相關(guān)信息，核實后放行；食品放行環(huán)節(jié)，通過采集托盤標(biāo)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(guān)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(biāo)簽信息或食品托盤標(biāo)簽信息，獲取并核實相關(guān)食品或食品信息，如有問題，直接退回企業(yè)；進(jìn)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(shè)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(chǎn)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(wù)操作異常環(huán)節(jié)或特定業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)（檢疫后更新業(yè)務(wù)系統(tǒng)狀態(tài)等），手工的完成業(yè)務(wù)操作。

4 結(jié)論
本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)是：充分利用射頻識別技術(shù)（RFID），結(jié)合信息化的智能網(wǎng)絡(luò)體系，實現(xiàn)對食品生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、庫存、配送、消費(fèi)等各環(huán)節(jié)的監(jiān)控、管理和評估，同時對食品生產(chǎn)企業(yè)、進(jìn)口企業(yè)、加工企業(yè)、物流公司、運(yùn)輸車輛、消費(fèi)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控、管理和評估，以達(dá)到保障食品安全最重要的兩個目標(biāo)：徹底實現(xiàn)“源頭”食品追蹤解決方案和在食品供應(yīng)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(shù)和應(yīng)用程序之間的中介角色，它可實現(xiàn)快速部署、標(biāo)準(zhǔn)化、實現(xiàn)對下屏蔽RFID設(shè)備的硬件差異，對上屏蔽應(yīng)用功能的開發(fā)復(fù)雜度和差異，在中能同時支撐信息化服務(wù)和業(yè)務(wù)流程，從而使用戶和開發(fā)商在構(gòu)建RFID應(yīng)用系統(tǒng)時無需刻意考慮RFID設(shè)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(wù)流程的開發(fā)，然后在該平臺上進(jìn)行部署和配置，就可以實現(xiàn)基于企業(yè)需求的RFID應(yīng)用系統(tǒng)。