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RFID射頻識別在種子資源庫管理中的應用方案
作者：深圳市萬全智能技術有限公司
來源：RFID世界網
日期：2010-08-02 10:57:29
摘要：隨著近幾年RFID無線射頻識別技術的快速發展與應用，國內外種子資源公司開始應用RFID技術管理種子資源庫，美國孟山都、法國利瑪格蘭以及國內的萬向德農、登海種業等國內外大型種子公司開始采用RFID無線射頻識別技術對種子的生產、加工、運輸、貯藏、包裝、檢和衛生等各個環節實施全程監控與可追溯。
前言
面對全球氣候惡劣的變化以及未來戰爭的威脅，各國都在著力建設自己國家的種子資源庫用以本國農業物種的延續，如泰國建立的“大米基因銀行”種子庫，保存著2.4萬種水稻種子，挪威興建的“全球種子庫”有人類農業的諾亞方舟之稱，中國最大的種子資源庫在昆明建成；種子是重要的農業生產資料，它具有生命力，是一種特殊商品。是農業發展的核心推動力，是穩定糧食生產、發展現代農業的“制高點”良種有力推動糧食增產。
強化種子信息化管理措施提高優良品種的利用率，管理單位應該對種子的生產、加工、包裝、檢驗、存儲一系列程序的質量監督規范化，堅決杜絕假、劣種子進入市場。在信息化技術高速發展的今天，如何利用先進的信息化技術提高種子資源管理水平已經成為極為迫切的需求。隨著近幾年RFID無線射頻識別技術的快速發展與應用，國內外種子資源公司開始應用RFID技術管理種子資源庫，美國孟山都、法國利瑪格蘭以及國內的萬向德農、登海種業等國內外大型種子公司開始采用RFID無線射頻識別技術對種子的生產、加工、運輸、貯藏、包裝、檢和衛生等各個環節實施全程監控與可追溯。
1、我國種子行業發展
從2000年底《種子法》頒布至今，種子行業開始真正進入市場化的階段。國家取消了對主要作物種子的管制，打破了原國有種子公司一統天下的局面，各類民營種子企業紛紛成立、外資種子公司進入我國，拉開了中國種業激烈競爭的序幕。種子按照經營品種劃分，可以分為糧食作物種子（玉米、水稻、大豆、小麥等）、經濟作物種子、蔬菜瓜果種子和花卉種子等。玉米種子、水稻種子商品化高。我國種子市場價值從2001年200億元增長到目前的500多億元，我國已成為僅次于美國的第二大種業市場。
2、種子資源庫設計要求
2.1、種子庫分類：
種子庫是用于儲藏重要的物種資源特殊倉庫，貯藏環境（主要指溫度和濕度）對種子的壽命影響很大。根據庫內溫、濕度環境的不同，傳統型種子貯藏建筑可分為4類:
種子壽命指種子在一定環境條件下所能保持生活力的期限。遺傳性、發育環境決定了種子固有壽命的長短；收獲、干燥、加工情況、貯藏條件決定了種子的老化速度。依貯藏行為，農作物種子分為傳統型（orthodox seed）、 頑拗型（recalcitrant seed） 和中間型（middle seed）種子。對于傳統型種子的貯藏，關鍵在于控制種子水分和貯藏溫度，只要其中有一項是低的，就能夠能夠延長種子的貯藏壽命。Harrington提出如下準則：
1）種子含水量在 5~14%范圍內，每降低1%，種子壽命延長1倍；
2）貯藏溫度在 1~50℃ 范圍內，每降低 5.6℃（100F），種子壽命也延長1倍。貯藏時，不同種子間的差異可以忽略，因此大多數種類的種子可以被貯存在標準條件下。
3）首先，入庫之前必須對種子進行干燥，降低種子含水率。干燥溫度過高會損傷種子，而且濕種子耐高溫能力低于干燥種子。
IBPGR咨詢委員會（IBPGR Advisory Committee）推薦種子貯藏的干燥條件為：溫度15℃（59°F）、相對濕度10~15%。對于不用長期儲存的種子，丹麥森林研究中心（The DANIDA Forest Research Centre）推薦最高干燥溫度為30~35℃，使得種子含水量降到10~12%。
4）其次，貯藏過程中應當保證適當的貯藏溫度和相對濕度。水分和溫度這兩個關鍵因素是相輔相成的，低溫保存種子必須結合較低的含水量和空氣相對濕度；高溫條件下，即使在安全含水量的種子也會老化較快。Harrington認為種子安全貯藏（<5年）指標是：RH%+?F ≤100。
5）生產中要對種子壽命特別是長壽命種子進行測定，要經歷極長時間，常需要預測。目前對古老種子壽命的估算，是利用14C同位素進行；對種子未來壽命的預測，常用數理統計進行推測。
6）成功的種子儲藏需要關注儲藏的全過程，即種子從母株成熟開始到播種為止的全過程。
2.3、RFID在種子資源庫應用注意的問題：
1）溫度，RFID電子標簽應用在種子資源庫中，保存溫度在-20℃～+60℃，工作溫度在-20℃～+60℃，如應用在特殊超低溫環境下，RFID電子標簽需要特殊設計。
2）RFID讀寫設備的工作溫度, 保存溫度在-20℃～+80℃，工作溫度在-10℃～+60℃，如應用在特殊超低溫環境下，RFID讀寫設備需要特殊設計。
3）RFID工作環境要求盡量避免,金屬物體、液體對RFID信號有衰減甚至阻隔。所以在項目方案實施中對標簽、天線的選擇布置正確與否關系到項目最終實施效果。
2.4、種子包裝袋的要求：
市面上常見的種子包裝袋有塑料袋、鋁箔袋、紙塑復合袋、編織袋、牛皮紙袋等，由于金屬材料對RFID信號有屏蔽，在制作帶有RFID標簽的種子包裝袋時盡可能的選擇非金屬材料的包裝袋，如特別需要采用金屬材料的包裝袋，在RFID標簽選擇上，必須采用抗金屬的RFID標簽。
2.5、種子資源庫貨架的設計
可以根據種子資源庫種子管理擺放陳列要求，以及便于RFID技術在種子資源庫發揮更好的無線射頻讀取的優勢特性。可以采用定制的金屬貨架以及種子資源管理密集架。
2.5.1、貨架型式設計
需要更大的庫房滿足種子資源的存貯，對庫房占用面積大。
優點是便于RFID系統實施，對RFID天線的布置以及標簽的讀取更具優勢。
采用密集架形式的貨架方式，可以節省倉庫占用面積，種子資源庫更加規范整潔。便于查找，可以一定程度的防止種子錯拿錯放位置。對于RFID技術的實施要求及成本更高。
對RFID標簽的讀取要求更高，讀取量的增加、讀取環境更高，為了保證讀取效果，沒有漏讀的情況發生，在密集架中布置RFID天線數量增加，安裝難度加大，實施成本也會增加。深圳萬全智能技術有限公司針對在檔案管理、種子資源庫等需要大量密集布置讀寫器、天線的應用環境中，開發了先進的UHF多天線分支器，可以大大降低項目實施成本。
3.1、采用RFID技術必要性及優點
RFID(Radio Frequency Identification) 技術具有使用簡便、識別工作無須人工干預、批量遠距離讀取、對環境要求低、使用壽命長、數據可加密、存儲信息可更改等優點, 結合有效的應用管理系統，可以幫助實現種子從生產源頭到最終消費者的監控。本項目將RFID射頻識別技術應用到農作物種子的管理中，對種子生產、存儲和銷售全過程進行跟蹤，極大地提高了種子的可追溯性，有效提高種子知識產權的保護，提高防假冒偽劣種子能力，保護消費者利益，增進食品安全。
實現種子資源的全程監控和可追溯能力，這對于作為農業生產最基本生產資料的種子尤為重要。有效地開展好種子管理工作，杜絕偽劣種子坑農害農現象發生，確保糧食生產安全，是一個非常重要的課題。
提高種子資源庫管理庫效率，保證種子資源信息管理正確、共享。
提高對種子資源的入、出庫，庫存盤點、核銷的工作效率。
對種子資源的銷售流通可以實現監控與溯源。
通過RFID種子資源庫管理，易于實現庫存種子資源信息化管理。
3.2、RFID技術在種子資源管理全過程中的應用
將RFID應用到種子管理中，最主要的是應用RFID標簽的特性來保證實現“源頭”種子追蹤解決方案和在種子供應鏈中提供完全透明度的能力。為了達到這一目的，不同的階段、不同的物流過程中選擇不同的標簽形式和標簽閱讀形式。
3.2.1、生產環節：
3.2.2、加工環節：
對于從生產基地直接運送來的種子，加工企業在讀取農產品上的RFID 信息后，將這些信息保留在計算機中，并且將農產品的加工信息進一步添加到加工后的農產品電子標簽中，農產品電子標簽的使用和生產環節一樣，在價值較高，對環境要求比較嚴格的農產品上應用單個的RFID 電子標簽，而在價值較低的產品上，運輸的托盤和大包裝上應用標簽，而對單個農產品應用條形碼技術。
3.2.3、倉儲環節：
3.2.4、銷售環節：
在種子流通環節中，由于其包裝上均采用RFID標簽，通過在銷售環節配置RFID手持讀寫器和相應軟件，企業可以高效獲取種子的流向和銷售情況，銷售工作中出現的問題可以及時反饋。同時，基層農戶使用種子的情況通過該系統返回公司，便于公司更好地為各地農戶提供針對性較強的售后服務，為農業增產服務。同時，由于每個種子包裝上都有RFID標簽，農戶可以通過標簽鑒定種子來源，從而起到防偽的作用，有效的防偽功能對于公司種子產品的知識產權保護提供了基礎條件。在銷售階段，商家利用RFID標簽了解購入商品的狀況，幫助商家對產品實行準入管理。商家可以把銷售商的名稱、銷售時間、銷售人員等信息寫入RFID標簽中，在顧客退貨和商品召回時，對商品進行確認。當產品出現問題時，由于產品的生產、加工、運輸、存儲、銷售等環節的信息都存儲在RFID標簽中，根據RFID標簽的內容可以追溯全過程，幫助確定出現問題的環節和問題產品的范圍。利用讀寫器在倉庫中迅速找到尚未銷售的問題產品，消費者也能利用RFID技術，確認購買的產品是否是問題產品及是否在召回的范圍內。另外，在把信息加入RFID標簽的同時，通過網絡把信息傳送到公共的數據庫中，普通消費者或購買產品的單位，通過把商品的RFID標簽內容和數據庫中的記錄進行比對，能夠有效地幫助識別假冒產品。
3.3、種子資源庫RFID管理系統功能模塊構架
3.4、種子資源庫入庫流程
面對全球氣候惡劣的變化以及未來戰爭的威脅，各國都在著力建設自己國家的種子資源庫用以本國農業物種的延續，如泰國建立的“大米基因銀行”種子庫，保存著2.4萬種水稻種子，挪威興建的“全球種子庫”有人類農業的諾亞方舟之稱，中國最大的種子資源庫在昆明建成；種子是重要的農業生產資料，它具有生命力，是一種特殊商品。是農業發展的核心推動力，是穩定糧食生產、發展現代農業的“制高點”良種有力推動糧食增產。
強化種子信息化管理措施提高優良品種的利用率，管理單位應該對種子的生產、加工、包裝、檢驗、存儲一系列程序的質量監督規范化，堅決杜絕假、劣種子進入市場。在信息化技術高速發展的今天，如何利用先進的信息化技術提高種子資源管理水平已經成為極為迫切的需求。隨著近幾年RFID無線射頻識別技術的快速發展與應用，國內外種子資源公司開始應用RFID技術管理種子資源庫，美國孟山都、法國利瑪格蘭以及國內的萬向德農、登海種業等國內外大型種子公司開始采用RFID無線射頻識別技術對種子的生產、加工、運輸、貯藏、包裝、檢和衛生等各個環節實施全程監控與可追溯。
1、我國種子行業發展
從2000年底《種子法》頒布至今，種子行業開始真正進入市場化的階段。國家取消了對主要作物種子的管制，打破了原國有種子公司一統天下的局面，各類民營種子企業紛紛成立、外資種子公司進入我國，拉開了中國種業激烈競爭的序幕。種子按照經營品種劃分，可以分為糧食作物種子（玉米、水稻、大豆、小麥等）、經濟作物種子、蔬菜瓜果種子和花卉種子等。玉米種子、水稻種子商品化高。我國種子市場價值從2001年200億元增長到目前的500多億元，我國已成為僅次于美國的第二大種業市場。
2、種子資源庫設計要求
2.1、種子庫分類：
種子庫是用于儲藏重要的物種資源特殊倉庫，貯藏環境（主要指溫度和濕度）對種子的壽命影響很大。根據庫內溫、濕度環境的不同，傳統型種子貯藏建筑可分為4類:
種子壽命指種子在一定環境條件下所能保持生活力的期限。遺傳性、發育環境決定了種子固有壽命的長短；收獲、干燥、加工情況、貯藏條件決定了種子的老化速度。依貯藏行為，農作物種子分為傳統型（orthodox seed）、 頑拗型（recalcitrant seed） 和中間型（middle seed）種子。對于傳統型種子的貯藏，關鍵在于控制種子水分和貯藏溫度，只要其中有一項是低的，就能夠能夠延長種子的貯藏壽命。Harrington提出如下準則：
1）種子含水量在 5~14%范圍內，每降低1%，種子壽命延長1倍；
2）貯藏溫度在 1~50℃ 范圍內，每降低 5.6℃（100F），種子壽命也延長1倍。貯藏時，不同種子間的差異可以忽略，因此大多數種類的種子可以被貯存在標準條件下。
3）首先，入庫之前必須對種子進行干燥，降低種子含水率。干燥溫度過高會損傷種子，而且濕種子耐高溫能力低于干燥種子。
IBPGR咨詢委員會（IBPGR Advisory Committee）推薦種子貯藏的干燥條件為：溫度15℃（59°F）、相對濕度10~15%。對于不用長期儲存的種子，丹麥森林研究中心（The DANIDA Forest Research Centre）推薦最高干燥溫度為30~35℃，使得種子含水量降到10~12%。
4）其次，貯藏過程中應當保證適當的貯藏溫度和相對濕度。水分和溫度這兩個關鍵因素是相輔相成的，低溫保存種子必須結合較低的含水量和空氣相對濕度；高溫條件下，即使在安全含水量的種子也會老化較快。Harrington認為種子安全貯藏（<5年）指標是：RH%+?F ≤100。
5）生產中要對種子壽命特別是長壽命種子進行測定，要經歷極長時間，常需要預測。目前對古老種子壽命的估算，是利用14C同位素進行；對種子未來壽命的預測，常用數理統計進行推測。
6）成功的種子儲藏需要關注儲藏的全過程，即種子從母株成熟開始到播種為止的全過程。
2.3、RFID在種子資源庫應用注意的問題：
1）溫度，RFID電子標簽應用在種子資源庫中，保存溫度在-20℃～+60℃，工作溫度在-20℃～+60℃，如應用在特殊超低溫環境下，RFID電子標簽需要特殊設計。
2）RFID讀寫設備的工作溫度, 保存溫度在-20℃～+80℃，工作溫度在-10℃～+60℃，如應用在特殊超低溫環境下，RFID讀寫設備需要特殊設計。
3）RFID工作環境要求盡量避免,金屬物體、液體對RFID信號有衰減甚至阻隔。所以在項目方案實施中對標簽、天線的選擇布置正確與否關系到項目最終實施效果。
2.4、種子包裝袋的要求：
市面上常見的種子包裝袋有塑料袋、鋁箔袋、紙塑復合袋、編織袋、牛皮紙袋等，由于金屬材料對RFID信號有屏蔽，在制作帶有RFID標簽的種子包裝袋時盡可能的選擇非金屬材料的包裝袋，如特別需要采用金屬材料的包裝袋，在RFID標簽選擇上，必須采用抗金屬的RFID標簽。
2.5、種子資源庫貨架的設計
可以根據種子資源庫種子管理擺放陳列要求，以及便于RFID技術在種子資源庫發揮更好的無線射頻讀取的優勢特性。可以采用定制的金屬貨架以及種子資源管理密集架。
2.5.1、貨架型式設計
需要更大的庫房滿足種子資源的存貯，對庫房占用面積大。
優點是便于RFID系統實施，對RFID天線的布置以及標簽的讀取更具優勢。
采用密集架形式的貨架方式，可以節省倉庫占用面積，種子資源庫更加規范整潔。便于查找，可以一定程度的防止種子錯拿錯放位置。對于RFID技術的實施要求及成本更高。
對RFID標簽的讀取要求更高，讀取量的增加、讀取環境更高，為了保證讀取效果，沒有漏讀的情況發生，在密集架中布置RFID天線數量增加，安裝難度加大，實施成本也會增加。深圳萬全智能技術有限公司針對在檔案管理、種子資源庫等需要大量密集布置讀寫器、天線的應用環境中，開發了先進的UHF多天線分支器，可以大大降低項目實施成本。
3.1、采用RFID技術必要性及優點
RFID(Radio Frequency Identification) 技術具有使用簡便、識別工作無須人工干預、批量遠距離讀取、對環境要求低、使用壽命長、數據可加密、存儲信息可更改等優點, 結合有效的應用管理系統，可以幫助實現種子從生產源頭到最終消費者的監控。本項目將RFID射頻識別技術應用到農作物種子的管理中，對種子生產、存儲和銷售全過程進行跟蹤，極大地提高了種子的可追溯性，有效提高種子知識產權的保護，提高防假冒偽劣種子能力，保護消費者利益，增進食品安全。
實現種子資源的全程監控和可追溯能力，這對于作為農業生產最基本生產資料的種子尤為重要。有效地開展好種子管理工作，杜絕偽劣種子坑農害農現象發生，確保糧食生產安全，是一個非常重要的課題。
提高種子資源庫管理庫效率，保證種子資源信息管理正確、共享。
提高對種子資源的入、出庫，庫存盤點、核銷的工作效率。
對種子資源的銷售流通可以實現監控與溯源。
通過RFID種子資源庫管理，易于實現庫存種子資源信息化管理。
3.2、RFID技術在種子資源管理全過程中的應用
將RFID應用到種子管理中，最主要的是應用RFID標簽的特性來保證實現“源頭”種子追蹤解決方案和在種子供應鏈中提供完全透明度的能力。為了達到這一目的，不同的階段、不同的物流過程中選擇不同的標簽形式和標簽閱讀形式。
3.2.1、生產環節：
3.2.2、加工環節：
對于從生產基地直接運送來的種子，加工企業在讀取農產品上的RFID 信息后，將這些信息保留在計算機中，并且將農產品的加工信息進一步添加到加工后的農產品電子標簽中，農產品電子標簽的使用和生產環節一樣，在價值較高，對環境要求比較嚴格的農產品上應用單個的RFID 電子標簽，而在價值較低的產品上，運輸的托盤和大包裝上應用標簽，而對單個農產品應用條形碼技術。
3.2.3、倉儲環節：
{$page$}
3.2.4、銷售環節：
在種子流通環節中，由于其包裝上均采用RFID標簽，通過在銷售環節配置RFID手持讀寫器和相應軟件，企業可以高效獲取種子的流向和銷售情況，銷售工作中出現的問題可以及時反饋。同時，基層農戶使用種子的情況通過該系統返回公司，便于公司更好地為各地農戶提供針對性較強的售后服務，為農業增產服務。同時，由于每個種子包裝上都有RFID標簽，農戶可以通過標簽鑒定種子來源，從而起到防偽的作用，有效的防偽功能對于公司種子產品的知識產權保護提供了基礎條件。在銷售階段，商家利用RFID標簽了解購入商品的狀況，幫助商家對產品實行準入管理。商家可以把銷售商的名稱、銷售時間、銷售人員等信息寫入RFID標簽中，在顧客退貨和商品召回時，對商品進行確認。當產品出現問題時，由于產品的生產、加工、運輸、存儲、銷售等環節的信息都存儲在RFID標簽中，根據RFID標簽的內容可以追溯全過程，幫助確定出現問題的環節和問題產品的范圍。利用讀寫器在倉庫中迅速找到尚未銷售的問題產品，消費者也能利用RFID技術，確認購買的產品是否是問題產品及是否在召回的范圍內。另外，在把信息加入RFID標簽的同時，通過網絡把信息傳送到公共的數據庫中，普通消費者或購買產品的單位，通過把商品的RFID標簽內容和數據庫中的記錄進行比對，能夠有效地幫助識別假冒產品。
3.3、種子資源庫RFID管理系統功能模塊構架
圖1 基于RFID的種子資源庫自動化管理系統功能模塊構架
3.4、種子資源庫入庫流程
3.5、種子資源查詢及出庫流程
4、RFID種子資源庫系統主要設備選擇介紹
RFID種子資源庫系統集成，硬件選擇關鍵是讀寫器及匹配天線，他們是決定到項目成本的關鍵。根據目前種子資源庫的實際應用需求，如果采用傳統的方式以固定式讀寫器配置天線，必將導致項目成本過高，投入與經濟回報不合理，對項目的實施產生阻力。深圳市萬全智能技術有限公司，采用國外最新的射頻路由技術研發的UHF多天線分支器應用于圖書館、檔案館資料密集管理、倉庫物資實時盤點管理環境下，通過多天線分支器延伸擴展讀寫器端口數量，從而大大節省項目中讀寫器配置數量，達到實現降低項目成本造價。
(1)、固定式讀寫器：防沖突性能好、低功耗，識讀速度快且穩定。
(2)、多天線分支器：對射頻信號衰減小、傳輸速度快穩定，射頻端口聯接穩固方便，數據傳輸采用TCP/IP網絡接口
(3)、臺面式讀寫器：用于電子標簽數據錄入和采集。
(4)、天線：適合安裝于貨架及密集架中，美觀、節省空間，便于工程施工
(5)、手持式讀寫器：WinCE5.0操作系統，3.5英寸彩屏、具有識讀RFID標簽1米以上以及一維條碼識別，具有WiFi、GPRS多種無線通訊方式等。
（6）、標簽：符合EPC Class1 Gen2協議,標簽可打印粘貼于種子袋封口處，起到防偽拆封。
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