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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，其應用環境復雜度的加劇，將面對越來越多的挑戰。RFID中間件的出現可以幫助解決RFID技術所面臨的挑戰，本文根據食品安全監控的特點，提出了從生產源頭到最終消費者的全程監控用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控系統，并介紹了系統的邏輯架構、業務流程等等。
關鍵詞: 射頻識別技術;中間件;食品安全監控.
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、美國等發達國家和地區要求對出口到當地的食品均必須能夠進行跟蹤和追溯。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、檢測和衛生等各個環節進行監控和追溯[1]。但由于食品的生產與消費日益分離，供給體系的復雜化，所涉及的環節眾多。采用何種技術和方法來實現食品的全程監控和可追溯能力，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；也可以在惡劣的環境下作業、長距離的讀��；同時能讀取多個卷標，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，可以實現食品從生產源頭到最終消費者的監控，從而強化對食品的安全管理，以及更全面的業務透視能力。
同時，隨著實施RFID技術的深入展開，其應用環境復雜度的加劇，將面對越來越多的挑戰：（1）兼容性問題：如何兼容不同應用環境下的不同RFID硬件配置，實現與RFID硬件之間的屏蔽。（2）大數據量采集過程中的數據過濾，數據合并等問題。（3）如何解決在RFID數據采集點和其他硬件設備（譬如條形碼掃描工具，傳感器，顯示屏等工業設備）進行交互以及如何滿足眾多業務系統的集成要求。（4）如何管理和維護RFID數據，如何提供標準化接口用于第三方系統的集成和信息安全共享，如何納入到現有或靈活擴展的IT框架中去，如何提供企業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技術實現食品安全監控的過程中，采用了BEA的RFID中間件集成解決方案。通過RFID中間件，實現對下屏蔽RFID設備的硬件差異，對上屏蔽應用系統功能的開發復雜性與差異，在中能同時支撐食品安全業務服務和業務流程，從而使利用RFID技術構建食品安全監控系統時無需刻意考慮RFID設備的具體開發要求，實現食品從生產源頭到最終消費者的全程監控。
2 RFID中間件
BEA的RFID中間件包括RFID數據采集中間件和RFID數據管理中間件兩大部分。RFID數據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調；（2）按照一定的規則過濾數據，篩除絕大部分冗余數據，將真正有效的數據傳送給后臺的信息系統。RFID數據管理中間件完成RFID數據的存儲，維護，訪問和聚合。其主要功能包括：第一，通過RFID數據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進行業務流程的創新，開發新的應用；第三，與各種現有應用系統進行集成。
在RFID中間件應用的層次架構，由下列4層組成：閱讀器、RFID數據采集中間件、RFID數據管理中間件和應用層。
（1）在最底層，閱讀器經常由觸發器控制，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數據采集中間件控制，以避免出現與網絡分區相關的問題。
（2）RFID數據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，并執行過濾和設備管理。RFID數據采集中間件還產生ALE事件并將事件發送到RFID數據管理中間件。在發送消息時，通常需要“一次成功”的消息語義。
（3）RFID數據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務流程的一部分與多個不同系統和人員接觸。RFID數據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）交互。該中間件還通過控件與系統協作�？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數據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數據管理中間件必須不斷從EPC-IS（電子產品碼信息服務）儲存庫查詢數據，EPC-IS為ALE事件提供業務背景。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數據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通信。
（5）將RFID數據采集中間件和RFID數據管理中間件分開可以提高伸縮性，并為客戶降低成本。應用服務器和數據庫連接池在互聯網數據庫連接中的使用越來越廣，這個行業正由互聯網通信變為RFID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，RFID數據管理中間件，然后流入RFID數據采集中間件，最后流入閱讀器。供應和配置都順著這個鏈向下進行，而閱讀器的數據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控中的應用
利用RFID中間件來構建RFID應用系統簡單而快速。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、銷售等環節進行信息跟蹤，研發一套基于RFID中間件的食品安全監控系統。
3.1系統的邏輯架構
通過建設基于RFID中間件的食品安全監控系統，實現供應鏈上的各個企業和監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。在食品安全監控系統選擇RFID數據管理中間件，支持海量數據的存儲和維護，提供一致、高效的數據查詢機制，實現對歷史監控數據的查詢和分析。在生產、加工、批發、零售等環節部署RFID數據采集中間件和RFID數據管理中間件，可以很好的支持RFID數據的快速、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），快速的反饋給業務操作人員，同時，支持企業對其業務環節的全程監控，便于優化其業務流程，改進業務操作環節，提高企業業務競爭力。在食品運輸環節，RFID數據采集中間件，支持RFID數據的快速、及時、高效的采集，簡化人工操作流程或自動化業務流程，加快業務運作效率。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控系統層次架構
Fig 1 Hiberarchy of Food Security Supervising System Based on the RFID Middleware
3.2食品生產、加工企業
食品RFID標簽由標簽供應廠家定制，標簽數據格式由食品生產企業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要求的數據格式，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務信息（譬如食品何時、何地完成生產），把相關業務信息通過RFID數據采集中間件發生給RFID數據管理中間件進行業務數據存儲和管理。
提供多個手持式RFID閱讀器，以便在業務操作異常環節或特定業務環節（衛生檢疫檢驗環節或其他需要單體識別的環節），手工的完成業務操作。
通過RFID數據管理中間件集成現有生產管理系統，實現和行業主管部門的衛生檢疫檢驗系統的信息交互，實現業務系統間數據集成和業務集成。
3.3食品批發、零售市場
在批發市場和零售市場的出入口部署固定式RFID閱讀器。在食品入場環節，通過采集托盤標簽信息，透過食品監管平臺獲取食品相關信息，核實后放行；食品批發市場出場環節，通過采集托盤標簽，獲取托盤上的完整食品條碼信息，將其狀態更新。
提供多個手持式RFID閱讀器，以便在業務操作異常環節或特定業務環節（在批發環節，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操作等），手工的完成業務操作。
托盤RFID標簽由標簽供應廠家定制，標簽數據格式由批發和零售企業自定義或遵循國家有關畜牧生產的相關標準。在批發和零售企業部署RFID打印機，實現標簽初始寫入功能。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要求的數據格式，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。零售企業部署RFID打印機主要是為了方便企業客戶的運輸和簡化這類食品的管理。
通過RFID 數據管理中間件集成現有的生產管理系統，實現和行業主管部門的衛生檢疫檢驗系統的信息交互，并通過RFID 數據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送給食品管理平臺。
3.4食品監管數據中心和道口監控，檢驗檢疫環節
食品監管平臺，部署RFID數據管理中間件，實現海量數據的維護、查詢和管理�；赗FID 數據管理中間件進行業務邏輯開發，集成供應鏈上各個環節的業務系統（企業業務系統和行業主管部門監管系統），實現這些業務系統間的數據集成和業務集成。
在道口部署固定式RFID閱讀器。在食品放行環節，通過采集食品標簽信息，透過食品監管平臺獲取食品相關信息，核實后放行；食品放行環節，通過采集托盤標簽，獲取托盤上的完整食品條碼信息，透過食品監管平臺獲取食品相關信息，核實后放行。
在檢疫環節（例行檢查或抽查操作），在場區出入口部署固定式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；進行衛生檢疫，如有問題，退回企業，通過手持式RFID閱讀器設置其在檢疫檢驗系統的狀態為特定問題事項，同時該數據透過衛生檢疫檢驗系統更新到肉類食品監管平臺；如合格產品，通過手持式RFID閱讀器更新其在檢疫檢驗系統的狀態，同時該數據透過衛生檢疫檢驗系統更新到肉類食品監管平臺。
提供多個手持式RFID閱讀器，以便在業務操作異常環節或特定業務環節（檢疫后更新業務系統狀態等），手工的完成業務操作。
4 結論
本文作者的創新點是：充分利用射頻識別技術（RFID），結合信息化的智能網絡體系，實現對食品生產、包裝、運輸、庫存、配送、消費等各環節的監控、管理和評估，同時對食品生產企業、進口企業、加工企業、物流公司、運輸車輛、消費點進行監控、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“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，它可實現快速部署、標準化、實現對下屏蔽RFID設備的硬件差異，對上屏蔽應用功能的開發復雜度和差異，在中能同時支撐信息化服務和業務流程，從而使用戶和開發商在構建RFID應用系統時無需刻意考慮RFID設備的具體開發要求，只需要在RFID中間件上按照常規的開發方式完成業務流程的開發，然后在該平臺上進行部署和配置，就可以實現基于企業需求的RFID應用系統。 | 
