专利名称：利用射频识别技术实现的食品安全管理系统与方法
技术领域：
本发明属于食品安全技术领域，具体地说，是通过射频识别技术对食品安全管理系统实行质量追溯与安全评估的方法。特别是一种利用射频识别技术实现的食品安全管理系统与方法。
背景技术：
近年来，诸如疯牛病、禽流感、口蹄疫、猪链球传染病、食物中毒等食品安全事件频繁发生，不仅造成了巨大的经济损失，而且严重地危害了人们的身体健康。因此，食品安全问题已经引起了广泛的关注。
在目前的食品工业中，从食品的生产到最终被消费，需要经过一系列的加工、运输和储存环节。如果任何一个环节出现漏洞，就有可能使食品处于不安全的状态，比如接触到传染源或储存不当导致食品变质。
食品是一种易腐商品，它的流通过程包括一系列的运输和储存环节。在流通过程中，食品变质的程度不仅和时间有关，而且还和其在各个运输和储存环节中的环境有关，如温度、湿度、光照度、通风条件等。基于当前技术条件，很难对食品的流通过程中各个环节的环境参数进行纪录，因此，评判食品是否变质的指标主要是生产商提供的保质期。由于缺少食品在流通过程中的环境参数，仅根据保质期来对食品的变质程度所做出的判定和实际情况会有一定的差距。
目前，对食品供应链安全管理的手段还不是很多，传统的方法无法实现追溯管理，某些食品行业中用到了条形码技术进行安全追溯，但这种方法一般均采用人工方法近距离读取条码，无法做到实时快速的获得大批量食品的质量信息，而且其在流通环节上也无法保证食品所处环境信息的实时记录。
为了消除食品安全隐患、追查出现漏洞的加工、运输或储存环节。就需要对这些过程进行追溯。具体应用中有两种方法来实现食品安全管理一是从上往下进行追踪，即从农场-食品原材料供应商-加工商-运输商-销售商-POS销售点，这种方法主要用于查找造成质量问题的原因，确定产品的原产地和特征；另一种是从下往上进行追溯，也就是消费者在POS销售点购买的食品发现了安全问题，可以向上层层进行追溯，最终确定问题所在，这种方法主要用于问题产品的召回。
无线射频识别(RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，结合有效的数据库系统及网络体系，可以实现全球范围内物品的跟踪与信息的共享，降低流通成本。和条形码技术相比，RFID技术具有条形码所不具备的防伪造、非人工干预、使用寿命长以及批量读取等优点，其将给食品安全与质量追溯方面的应用带来革命性变革。
发明内容
本发明提出一种利用射频识别(RFID)技术实现的食品安全管理系统和方法，一种食品安全管理系统，由电子标签、天线、电子标签读写器、检测外界环境参数的传感器、数据处理器芯片、食品安全数据库、食品质量评估模块和相应的服务网络组成。其中电子标签嵌入在食品内或包装箱上，读写器与天线相连，传感器与读写器集成，其读取的数据包通过网络传送到食品安全数据库，通过质量评估模块进行分析并提供相应服务，质量评估模块连接于数据库。
通过电子标签跟踪食品，可以在流通过程中自动获取食品安全信息，减少人工劳动；通过在读写器上集成温度、湿度等环境状况传感器，可以大幅减少存储在电子标签上的信息量，从而降低电子标签的成本；通过食品安全数据库和食品安全评估算法，不仅能对食品在生产、运输和储存过程中的外界环境参数加以储存，通过分析还能对食品的安全等级作出判定。
一种食品安全管理系统工作方法，其特征在于电子标签读写器开始工作后，向天线发出读标签的指令，食品上的电子标签在接收到天线发出的无线电波能量后，向天线发出序号信息，天线接收此信号，并把此信号传送给电子标签读写器，电子标签读写器对接收到的信号进行相应的处理后，再传送给集成在读写器中的数据处理器芯片，与此同时，分布在本流通环节的各个传感器分别把所测量的周围环境信息也发送给数据处理器芯片，数据处理器芯片对所接收到的信息进行综合处理，然后通过通信网络把处理结果发送给食品安全数据库，通过质量评估模块进行分析并提供相应服务。
一种食品安全评估方法，其中电子标签嵌入在食品内或包装箱上，在终端销售商环节，食品安全数据库将根据该食品的加工工艺、建议食用期以及其在流通过程中所记录的环境参数和对应时间，通过食品安全评估算法自动对食品的安全等级和变质程度做出科学判定，为销售商提供供货顺序的咨询建议，为消费者提供食品质量安全报告，为生产商提供销路分析报告。
发明原理食品在生产及加工过程中，在其表面或包装材料上嵌入RFID电子标签，标签具有唯一性，其编码格式和位数由国家标准确定。生产商通过读写器对电子标签进行操作，通过网络向食品安全数据库中写入能够影响该食品质量的各种信息，如原材料来源、加工工艺、加工者姓名、建议食用期等。
在运输和仓储环节中，物流供应商通过安装天线和读写器等无线射频设备自动读取电子标签数据，并且通过在读写器端集成传感器，用来监测如温度、湿度、通风度、透光度等周围环境参量。读写器所读取的电子标签信息和相关传感器数据按照特定方式形成关联，打为一个数据包，实时地写入食品安全数据库。
食品安全数据库为每个电子标签所对应的食品都建立一条数据记录，用来描述其在各个流通环节的操作人员、环境参数和时间等信息。
其中电子标签嵌入在食品内或包装箱上，在终端销售商环节，食品安全数据库将根据该食品的加工工艺、建议食用期以及其在流通过程中所记录的环境参数和对应时间，通过食品质量评估模块自动对食品的安全等级和变质程度做出科学判定，为销售商提供供货顺序的咨询建议，为消费者提供食品质量安全报告，为生产商提供销路分析报告。
技术方案本发明利用无线射频识别(RFID)技术实现食品安全管理系统和方法，它的实施需要涉及电子标签、天线和标签阅读器等无线射频设备的选取、电子标签在食品包装上的粘贴方式、通信网络和食品安全数据库的建设以及食品安全评估算法的设计等问题。
无线射频设备的选取在本发明所论述的食品安全管理系统中，在每个流通环节所涉及的食品数量可能比较大，并且周围环境的参量也可能随时发生变化。本发明需要选用读取距离远的HF频段或UHF频段电子标签，以及具有较好防碰撞性能的相应频段读写器等无线射频设备。此外，由于本发明中的读写器需要和传感器集成，因此读写器需要具有一定的扩展性。
传感器的选择在流通过程中，各个环节的周围环境参数对食品的影响不尽相同。因此，可以根据食品的性质和其对周围环境的要求使用相应的传感器，测量对食品影响比较大的周围环境参量。另外，传感器所输出信号的数据格式要和无线射频设备的数据格式相容，以保证二者能用同一个数据包传递数据。
电子标签使用由于本发明中传感器信息直接在读写器端打入数据包，因此电子标签中所储存的信息量无需很大，只需存储由国家标准确定的唯一代码，因此可以选择低成本低存储量的电子标签。根据实际情况，不适宜在每件单件食品上嵌入电子标签，因此选择在一个比较大的包装单位上粘贴一个标签，如一头牛、一箱牛奶、一筐海产品等。不同的包装形状和材质有很大的区别，具体的粘贴方式和粘贴部位需要根据具体的包装而定，其原则是标签不易损坏、容易对标签进行读取。
通信网络和食品安全数据库的建立为了使食品在各个流通环节的信息能够及时准确地进行传递，需要建立完善的服务网络，这个网络和数据库既可以由食品生产商或食品销售商运营，也可以由得到认可的第三方运营。本发明所涉及的食品安全数据库为每个电子标签所对应的食品都建立一条数据记录，用来描述其在各个流通环节的操作人员、环境参数和时间等信息。
食品质量评估模块的设计食品质量评估模块是根据食品生产及加工特点，自动对其保存质量进行分析的系统，可以是独立于食品安全数据库的软件算法，也可以在嵌入式系统或数字信号处理器中编程实现。对食品安全数据库中的记录，评估模块将根据生产商提供的该食品的加工工艺、建议食用期信息，以及运输、销售商在其流通过程中所记录的环境参数和对应时间，自动对食品的安全等级和变质程度做出科学判定，使销售商了解哪些食品应该优先上架，哪些食品需要处理，以及哪些食品需要进货等咨询建议，并为消费者提供食品质量安全报告，为生产商提供销路分析报告。由于各种食品的加工工艺和食用期信息不尽相同，因此评估算法也需要根据食品具体参数和专家经验进行设置，并且可以根据实际情况进行调整。
图1是本发明的食品安全管理系统流通环节数据处理示意图。
具体实施例方式
本发明在某一流通环节的工作过程如图1所示，电子标签读写器1开始工作后，向天线2发出读标签3的指令，食品4上的电子标签3在接收到天线2发出的无线电波能量后，向天线2发出序号信息，天线2接收此信号，并把此信号传送给电子标签读写器1。电子标签读写器对接收到的信号进行相应的处理后，再传送给集成在读写器中的信号处理器芯片5；与此同时，分布在本流通环节的各个传感器6分别把所测量的周围环境信息也发送给信号处理器芯片5。接下来，信号处理器芯片5对所接收到的信息进行综合处理，然后通过通信网络7把处理结果发送给食品安全数据库8，通过质量评估模块9进行分析并提供相应服务。
所述的食品安全评估方法，评估算法根据食品种类不同而有所不同，需要根据食品具体参数和专家经验进行设置，并且可以根据实际情况进行调整。
权利要求
1.一种食品安全管理系统，由电子标签(3)、天线(2)、电子标签读写器(1)、检测外界环境参数的传感器(6)、数据处理器芯片(5)、食品安全数据库(8)、食品质量评估模块(9)和相应的服务网络(7)组成，其特征在于电子标签(3)嵌入在食品(4)内或包装箱上，读写器(1)与天线(2)相连，传感器(6)与读写器(1)集成，其读取的数据包通过网络传送到食品安全数据库(8)，通过质量评估模块(9)进行分析并提供相应服务，质量评估模块(9)连接于数据库(8)。
2.一种食品安全管理系统工作方法，其特征在于电子标签读写器(1)开始工作后，向天线(2)发出读标签(3)的指令，食品(4)上的电子标签(3)在接收到天线(2)发出的无线电波能量后，向天线(2)发出序号信息，天线(2)接收此信号，并把此信号传送给电子标签读写器(1)，电子标签读写器对接收到的信号进行相应的处理后，再传送给集成在读写器中的数据处理器芯片(5)，与此同时，分布在本流通环节的各个传感器(6)分别把所测量的周围环境信息也发送给数据处理器芯片(5)，数据处理器芯片(5)对所接收到的信息进行综合处理，然后通过通信网络(7)把处理结果发送给食品安全数据库(8)，通过质量评估模块(9)进行分析并提供相应服务。
3.一种食品安全评估方法，其特征在于其中电子标签嵌入在食品内或包装箱上，在终端销售商环节，食品安全数据库将根据该食品的加工工艺、建议食用期以及其在流通过程中所记录的环境参数和对应时间，通过食品安全评估算法自动对食品的安全等级和变质程度做出科学判定，为销售商提供供货顺序的咨询建议，为消费者提供食品质量安全报告，为生产商提供销路分析报告。
4.根据权利要求3所述的食品安全评估方法，其特征在于食品在生产及加工过程中，在其表面或包装材料上嵌入具有唯一性的RFID电子标签，生产商通过读写器对电子标签进行操作，通过网络向食品安全数据库中写入能够影响该食品质量的各种信息。
5.根据权利要求3所述的食品安全评估方法，其特征在于在运输和仓储环节中，物流供应商通过安装天线和读写器等无线射频设备自动读取电子标签数据，并且通过在读写器端集成传感器，用来监测如温度、湿度、通风度、透光度等周围环境参量，读写器所读取的电子标签信息和相关传感器数据关联，打为一个数据包，实时地写入食品安全数据库。
6.根据权利要求3所述的食品安全评估方法，其特征在于食品安全数据库为每个电子标签所对应的食品都建立一条数据记录，用来描述其在各个流通环节的操作人员、环境参数和时间等信息。
7.根据权利要求3所述的食品安全评估方法，其特征在于评估算法根据食品种类不同而有所不同，需要根据食品具体参数和专家经验进行设置，并且可以根据实际情况进行调整。
全文摘要
本发明属于信息电子领域，利用射频识别技术实现的食品安全管理系统与方法。本发明由电子标签、天线、电子标签读写器、检测外界环境参数的传感器、食品安全数据库、食品质量评估模块和相应的服务网络组成。通过电子标签跟踪食品，可以在流通过程中自动获取食品安全信息，减少人工劳动；通过在读写器上集成温度、湿度等环境状况传感器，可以大幅减少存储在电子标签上的信息量，从而降低电子标签的成本；通过食品安全数据库和食品质量评估模块，不仅能对食品在生产、运输和储存过程中的外界环境参数加以储存，通过分析还能对食品的安全等级作出判定。
文档编号G06Q50/00GK1952951SQ20051008664
公开日2007年4月25日 申请日期2005年10月20日 优先权日2005年10月20日
发明者刘禹, 田利梅, 柳贵东 申请人:中国科学院自动化研究所