基于面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)的糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)

1、電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金項目可行性報告項目名稱：基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的糧食 品質(zhì)可追溯系統(tǒng)申報單位： 地址及郵編： 項目負(fù)責(zé)人： 財務(wù)負(fù)責(zé)人： 法定代表人： 單位傳真： 聯(lián)系人及手機： 填報日期：2009年4月24日 中華人民共和國工業(yè)和信息化部印制一、市場分析（一）市場前景（1）當(dāng)前市場規(guī)模我國是一個農(nóng)業(yè)大國，糧食（大米、小麥、玉米和大豆）的生產(chǎn)和消費皆位居世界前列。隨著工業(yè)化的發(fā)展和市場范圍的擴(kuò)大，現(xiàn)在有越來越多的糧食是通過漫長而復(fù)雜的供應(yīng)鏈到達(dá)消費者手中。由于多層次的加工和多渠道的流通涉及不同地點和擁有不同技術(shù)的許多糧食企業(yè)，消費者通常很難了解糧食種植、加工、流通、存儲、銷售等各個過程

2、的具體情況。因此，一旦發(fā)生糧食品質(zhì)問題，政府監(jiān)管部門、糧食企業(yè)、消費者很難高效快捷地追溯糧食品質(zhì)問題的源頭。解決糧食品質(zhì)安全問題的最行之有效的方法就是將糧食種植、加工、流通、存儲、銷售過程中與糧食品質(zhì)有關(guān)的信息記錄下來，讓監(jiān)管部門可對糧食品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，糧食企業(yè)可對糧食品質(zhì)進(jìn)行跟蹤，消費者可隨時查詢、追溯糧食品質(zhì)問題的源頭。糧食可追溯系統(tǒng)正是這樣一種能夠連接糧食種植與消費，讓監(jiān)管部門、糧食企業(yè)和消費者對糧食種植、加工、流通、存儲、銷售各環(huán)節(jié)可以進(jìn)行監(jiān)管、跟蹤和追溯的平臺。本項目采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）技術(shù)研發(fā)糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)，該系統(tǒng)的目標(biāo)用戶可分為以下幾類：糧食監(jiān)管部門各級糧食行政管理部門：

3、糧食部門；生產(chǎn)領(lǐng)域的監(jiān)管部門：質(zhì)檢行業(yè)；流通領(lǐng)域的監(jiān)管部門：工商行業(yè)。糧食加工企業(yè)據(jù)中國糧食行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，全國目前有規(guī)模以上糧食加工企業(yè)接近11000家，其中7700多家規(guī)模以上大米加工企業(yè)，3100多家規(guī)模以上面粉加工企業(yè)，90家大型大豆加工企業(yè)。農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場根據(jù)中國工程院信息與電子工程學(xué)部發(fā)布的中國信息化持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究的報告顯示：全國農(nóng)產(chǎn)品集貿(mào)市場已發(fā)展到2.8萬多個，批發(fā)市場有4500多個，其中有100家重點大型農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場。農(nóng)產(chǎn)品流通經(jīng)濟(jì)合作組織根據(jù)商務(wù)部農(nóng)村市場體系建設(shè)“十一五”規(guī)劃顯示：農(nóng)產(chǎn)品流通經(jīng)濟(jì)合作組織現(xiàn)有2萬，在“十一五”期間發(fā)展到4萬個，其中100家大型農(nóng)產(chǎn)品流通企

4、業(yè)。從以上4類目標(biāo)用戶，可以估算出糧食可追溯系統(tǒng)的當(dāng)前市場規(guī)模。糧食監(jiān)管部門可以考慮到縣（或縣級市）以上糧食管理部門，目前全國有2372個縣（或縣級市）以上行政區(qū)（除臺灣省、兩個特別行政區(qū)外），相應(yīng)的糧食監(jiān)管部門有3*2372=7116個，100%的需求，需7116個點；規(guī)模以上糧食加工企業(yè)11000家，60%的需求，需6600個點；4500個批發(fā)市場，60%的需求，需2700個點；2萬個農(nóng)產(chǎn)品流通企業(yè)，60%的需求，需12000個點。共計需28416個點的軟件，按照每個點20萬元計算，市場規(guī)模約為56.8億元人民幣左右。（2）市場增長率基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)是依據(jù)糧食

5、種植、加工、流通、存儲、銷售全過程的特點，以糧食購銷調(diào)存為基礎(chǔ)，以糧食加工為核心，以條形碼（一維或二維）或電子標(biāo)簽為基本流動數(shù)據(jù)載體和基本信息單元，采用先進(jìn)的信息傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建設(shè)信息采集、整理、分析和查詢網(wǎng)絡(luò)體系，從而將糧食種植、加工、儲存、流通、銷售各個環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行有效整合，實現(xiàn)糧食品質(zhì)可追溯的目標(biāo)，為促進(jìn)糧食品質(zhì)監(jiān)管力度、提升糧食產(chǎn)業(yè)地位和維護(hù)消費者的合法權(quán)益提供技術(shù)支撐。近幾年，國內(nèi)外食品安全危機頻繁發(fā)生，不僅嚴(yán)重威脅了人類生命和影響了人們的身體健康，同時也給社會造成了危害，引發(fā)了人們對食品安全空前的擔(dān)憂和廣泛的關(guān)注，如何對食品有效跟蹤和追溯，已成為一個極為迫

6、切的全球性課題。在此背景下，政府越來越來重視包括糧食品質(zhì)安全在內(nèi)的食品安全問題，為此國家即將成立“食品安全委員會”，中華人民共和國食品安全法也即將在6月1日前夕實施。該項目基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA），集成先進(jìn)的信息采集技術(shù)，建設(shè)糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)，為糧食品質(zhì)監(jiān)管、追溯和查詢提供信息技術(shù)支撐，系統(tǒng)在技術(shù)方案上和應(yīng)用對象上都比較新穎，具有較大的市場潛力。據(jù)估計該系統(tǒng)在三年的研制、試點、推廣成功的基礎(chǔ)上，市場年增長率將達(dá)到100%以上。（3）技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢技術(shù)發(fā)展趨勢基于SOA（Services Oriented Architecture，SOA）的系統(tǒng)集成技術(shù)：SOA架構(gòu)即面向服務(wù)的架構(gòu)，ME

7、TA組織將SOA定義為：“一種以通用為目的、可擴(kuò)展、具有聯(lián)合協(xié)作性的架構(gòu)，所有流程都被定義為服務(wù)，服務(wù)通過基于類封裝的服務(wù)接口委托給服務(wù)提供者，服務(wù)接口根據(jù)可擴(kuò)展標(biāo)識符、格式和協(xié)議單獨描述”。軟件設(shè)計學(xué)中強調(diào)設(shè)計要擁抱變化，高內(nèi)聚，松耦合。SOA架構(gòu)這種具有中立的接口定義（沒有強制綁定到特定的實現(xiàn)上）的特征就是服務(wù)之間的松耦合。松耦合系統(tǒng)的好處有兩點，一點是它的靈活性；另一點是，當(dāng)組成整個應(yīng)用程序的每個服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)逐漸地發(fā)生改變時，它能夠繼續(xù)存在。而與此相對，緊耦合意味著應(yīng)用程序的不同組件之間的接口與其功能和結(jié)構(gòu)是緊密相連的，因而當(dāng)需要對部分或整個應(yīng)用程序進(jìn)行某種形式的更改時，它們就顯

8、得非常脆弱。對松耦合系統(tǒng)的需求來源于業(yè)務(wù)應(yīng)用程序需要根據(jù)業(yè)務(wù)的變動變得更加靈活，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，比如經(jīng)常改變的政策、業(yè)務(wù)級別、業(yè)務(wù)重點、合作伙伴關(guān)系、行業(yè)地位以及其他與業(yè)務(wù)有關(guān)的因素，這些因素甚至?xí)绊憳I(yè)務(wù)的性質(zhì)。我們稱能夠靈活地適應(yīng)環(huán)境變化的業(yè)務(wù)為按需（On Demand）業(yè)務(wù)，在按需業(yè)務(wù)中，一旦需要，就可以對完成或執(zhí)行任務(wù)的方式進(jìn)行必要的更改。SOA架構(gòu)是一種架構(gòu)模式，它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過服務(wù)之間定義的接口聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，這使得構(gòu)建在系統(tǒng)中的服務(wù)以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。SOA架構(gòu)具

9、有松散耦合、粗粒度服務(wù)接口、可重用服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)化的接口的特點。Web服務(wù)（Web Services）是SOA架構(gòu)的主要實現(xiàn)方式，它是通過一系列標(biāo)準(zhǔn)和議來保證應(yīng)用程序之間的動態(tài)松耦合連接。當(dāng)然Web服務(wù)并不是實現(xiàn)SOA的唯一方式。CORBA是另一種方式，另外還有面向消息的中間件（Message-Oriented Middleware）系統(tǒng)，如IBM的MQSeries，開源框架OpenJMS等。本項目采用Web服務(wù)的實現(xiàn)方式?；赟OA，采用Web Services輕量級服務(wù)的系統(tǒng)集成技術(shù)，國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)采用基于SOA的RFID中間件集成在糧食品質(zhì)跟蹤與追溯系統(tǒng)上的應(yīng)用，國外關(guān)于這類應(yīng)用的報道也不多見

10、。射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)：RFID技術(shù)是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)（以下通稱RFID技術(shù)）。一般完整的RFID系統(tǒng)包含三個部分：天線、讀寫器、RFID標(biāo)簽（射頻卡），通常的做法是把天線集成在讀寫器中，天線發(fā)射電磁波激活射頻卡上的感應(yīng)標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽上有存儲器可以讀寫數(shù)據(jù)。RFID標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復(fù)使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別 多目標(biāo)識別定位及長期跟蹤管理。RFID標(biāo)簽可以分為有源和無源兩種。有源標(biāo)簽內(nèi)嵌一個電池，它的數(shù)據(jù)可以被重寫和修改，存儲量可以達(dá)到1M字節(jié)，使用壽命可以

11、達(dá)到10年。無源標(biāo)簽沒有獨立的外部電源，它通過接收天線發(fā)出的電磁波獲取能量，但是其體積比有源標(biāo)簽小成本更加低廉，使用時間幾乎沒有限制。RFID技術(shù)作為一種快速、適時、準(zhǔn)確處理信息的高新技術(shù)和信息標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)，被列為21世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。信息采集技術(shù)：在國內(nèi)外食品安全管理和追溯系統(tǒng)中，最常用的信息采集技術(shù)是條碼技術(shù)和射頻識別（RFID）技術(shù)，RFID技術(shù)相對于傳統(tǒng)的條碼技術(shù)而言，技術(shù)優(yōu)勢在于更加快速和自動化。通過信息技術(shù)確保糧食品質(zhì)的途徑就是將糧食種植、加工、存儲和運輸過程中的各種信息進(jìn)行完整地收集和保存，在任何一個環(huán)節(jié)如發(fā)現(xiàn)可能造成大面積危害的問題的時候，就能夠通過這些信息迅速定位所涉及的

12、環(huán)節(jié)并加以控制，以免造成嚴(yán)重的社會問題。正因為涉及到整個產(chǎn)業(yè)鏈的所有環(huán)節(jié)，所涉及的采集環(huán)節(jié)和信息量也非常大，而與此同時，糧食對于時效性的要求又非常高，因此，沒有適當(dāng)?shù)淖詣幼R別技術(shù)的支持難以實現(xiàn)，RFID的技術(shù)優(yōu)勢表明，它無疑是最合適的。基于SOA的RFID中間件集成技術(shù)：如何將RFD前端硬件設(shè)備和后臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行有效連接是RFID軟件體系考慮的核心問題。這個問題的本質(zhì)是企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)與硬件接口的問題。因此，通透性是整個應(yīng)用的關(guān)鍵，正確抓取數(shù)據(jù)、確保數(shù)據(jù)讀取的可靠性、以及有效地將數(shù)據(jù)傳送到后端系統(tǒng)都是必須考慮的問題。傳統(tǒng)應(yīng)用程序與應(yīng)用程序之間（Application to Application）

13、數(shù)據(jù)通透是通過中間件架構(gòu)解決，并發(fā)展出各種Application Server應(yīng)用軟件；同理，中間件的架構(gòu)設(shè)計解決方案便成為RFID應(yīng)用的一項極為重要的核心技術(shù)。RFID中間件扮演RFID標(biāo)簽和應(yīng)用程序之間的中介角色，從應(yīng)用程序端使用中間件所提供一組通用的應(yīng)用程序接口（API），即能連到RFID讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。這樣一來，即使存儲RFID標(biāo)簽情報的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其他軟件取代，或者讀寫RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時，應(yīng)用端不需修改也能處理，省去多對多連接的維護(hù)復(fù)雜性問題。RFID中間件是一種面向消息的中間件，信息是以消息的形式，從一個程序傳送到另一個或多個程序

14、。信息可以以異步的方式傳送，所以傳送者不必等待回應(yīng)。面向消息的中間件包含的功能不僅是傳遞信息，還必須包括解譯數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯誤恢復(fù)、定位網(wǎng)絡(luò)資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序等服務(wù)。RFID中間件可以從架構(gòu)上分為三種：以應(yīng)用程序為中心、以架構(gòu)為中心、基于SOA的RFID中間件。本項目采用基于SOA的RFID中間件集成方式。產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢全球RFID產(chǎn)業(yè)市場增長巨大：近年來，發(fā)達(dá)國家RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于社會、經(jīng)濟(jì)、國防等眾多領(lǐng)域，在制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ钪卸硷@示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間，并將對整個社會信息化水平的提高以及加強國防安全等方面產(chǎn)生

15、廣泛的影響。2006年全球RFID市場規(guī)模27.1億美元，2001-2006年的年復(fù)合增長率為31.7%。全球著名的市場調(diào)查企業(yè)IDTechEx公司對RFID產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了廣泛的研究，據(jù)其預(yù)測，2016年整個RFID市場的價值將從2006年的27.1億美元攀升到262.3億美元，年復(fù)合平均增長率仍維持在25.5%左右的水平。中國是RFID產(chǎn)業(yè)的主戰(zhàn)場：高科技行業(yè)研究機構(gòu)馳昂咨詢（Sinotes）近期發(fā)布的2008-2009年RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究年度報告顯示，在政府支持和企業(yè)的推動下，RFID產(chǎn)業(yè)近幾年得到飛速發(fā)展，2008年，中國RFID產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模已達(dá)80.4億元，比上年增長45.9%。

16、0;圖1 2005-2008年中國RFID市場規(guī)模及增長率（按銷售額）2008年，RFID產(chǎn)業(yè)務(wù)實推進(jìn)，在食品藥品安全監(jiān)管、商品防偽、電子門票、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、智能交通及現(xiàn)代物流等諸多領(lǐng)域開始得到實際應(yīng)用。目前，RFID已經(jīng)滲透到社會的很多領(lǐng)域，對改善人們生活質(zhì)量、提高企業(yè)效益、加強公共安全產(chǎn)生著重要影響。種種跡象表明中國RFID市場的發(fā)展從2005年末起開始提速，政府部門、食品安全、物流、零售、工業(yè)、保健、中小企業(yè)及消費行業(yè)都是頗具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢：條碼技術(shù)和RFID技術(shù)是實現(xiàn)糧食品質(zhì)高效、快捷、準(zhǔn)確追溯的前提，這兩種技術(shù)主要用于糧食信息采集，比較而言條碼技術(shù)

17、具有價格便宜、應(yīng)用成熟的優(yōu)點，但隨著RFID產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，RFID標(biāo)簽的成本和價格也會越來越低，加上RFID卡具有非接觸、閱讀速度快、無磨、不受環(huán)境影響、壽命長的特點，采用RFID技術(shù)的可追溯系統(tǒng)會越來越來普遍的用于糧食品質(zhì)的監(jiān)管、追溯和查詢，具有廣闊的市場空間。（二）市場競爭食品安全可追溯研究階段報告（中國連鎖經(jīng)營協(xié)會，2007年）中總結(jié)了我國在食品可追溯系統(tǒng)中的發(fā)展現(xiàn)狀。在國家有關(guān)部門的推動下，在水果、蔬菜、牛肉、水產(chǎn)品等方面開展實施可追溯系統(tǒng)試點，取得了很好的效果。為確保奧運食品安全，北京市2008年啟動了奧運食品安全追溯系統(tǒng)建設(shè)，該系統(tǒng)包括果蔬追溯子系統(tǒng)、動物產(chǎn)品追溯子系統(tǒng)、預(yù)包裝食

18、品追溯子系統(tǒng)和奧運食品追溯子系統(tǒng)。射頻識別（RFID）技術(shù)在食品安全管理的應(yīng)用及發(fā)展對策（中國科技論壇，2007年11月）一文對射頻技術(shù)（RFID）在食品安全管理的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析、總結(jié)，從文章中可以看出，國內(nèi)外RFID技術(shù)主要應(yīng)用于水果、蔬菜、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品等食品的質(zhì)量和安全追溯管理。再結(jié)合網(wǎng)上搜索、其它文獻(xiàn)的分析，可以看到國內(nèi)外幾乎都針對畜禽類、果蔬類和水產(chǎn)品建立追溯系統(tǒng)，鮮有糧食品質(zhì)追溯系統(tǒng)的報道，只有日本農(nóng)林水產(chǎn)省（MAFF）于2008年12月22日發(fā)布通報，擬建立大米的可追溯系統(tǒng)。該項目基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的集成RFID中間件技術(shù)建立糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)，國內(nèi)目前還未見采用

19、該技術(shù)方案應(yīng)用于糧食品質(zhì)跟蹤與追溯的公開報道。因此，本項目在采用的技術(shù)方案上和應(yīng)用的對象上都比較新穎，面臨的市場競爭風(fēng)險較小。（三）市場定位在目標(biāo)客戶方面，該項目的目標(biāo)客戶主要為糧食監(jiān)管部門、國內(nèi)大型糧食加工企業(yè)、國內(nèi)重點大型農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場和大型連鎖超市等糧食品質(zhì)監(jiān)管、跟蹤和追溯部門。在市場策略方面，首先以省市一級糧食監(jiān)管部門和大型糧食加工企業(yè)為試點，實現(xiàn)以糧食加工環(huán)節(jié)為核心的監(jiān)管和追溯，然后再向糧食流通的其它環(huán)節(jié)擴(kuò)展、推廣，逐步實現(xiàn)糧食流通的全過程跟蹤與追溯。二、現(xiàn)有條件分析（略）三、項目分析（一）項目實施目標(biāo)、主要內(nèi)容、技術(shù)方案和重點解決的問題（1）項目實施目標(biāo)該項目借鑒國內(nèi)外產(chǎn)品質(zhì)量追溯

20、管理經(jīng)驗，按照生產(chǎn)可記錄、信息可查詢、流向可跟蹤、責(zé)任可追溯的基本要求，建設(shè)糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)，從而完善糧食管理制度和運行機制。系統(tǒng)采用基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的集成RFID中間件技術(shù)方案，以RFID電子標(biāo)簽為基本流動數(shù)據(jù)載體和基本信息單元，采用先進(jìn)的信息傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建設(shè)信息采集、整理、分析和查詢網(wǎng)絡(luò)體系，穩(wěn)步推進(jìn)糧食跟蹤與追溯實施進(jìn)程，逐步擴(kuò)大可追溯糧食品種與規(guī)模，建立具有開放式、動態(tài)化、全過程管理特點的糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)，為構(gòu)建我國糧食追溯制度發(fā)揮示范帶動作用。（2）主要內(nèi)容1、糧食品質(zhì)跟蹤與追溯業(yè)務(wù)流國際食品法典委員會（CAC）與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）把可追

21、溯性定義為“通過記錄的標(biāo)識，對某個實體的歷史、用途或位置予以追蹤的能力”， 也就是利用已記錄的標(biāo)識（這種標(biāo)識應(yīng)該是唯一的，與被追溯對象一一對應(yīng)）追溯產(chǎn)品的歷史、應(yīng)用情況、所在位置或類似產(chǎn)品、活動的能力。糧食品質(zhì)跟蹤與追溯業(yè)務(wù)由糧食種植、糧食加工/倉儲、糧食運輸、糧食銷售等四大環(huán)節(jié)組成，可追溯包括跟蹤（Tracking）和追溯（Tracing）兩個方面，如圖2所示。跟蹤是指從供應(yīng)鏈的上游至下游，跟隨一個特定的單元或一批糧食運行路徑的能力；而追溯是指從供應(yīng)鏈下游至上游識別的一個特定的單元或一批糧食來源的能力，即通過記錄標(biāo)識的方法回溯某個實體的來歷、用途和位置的能力。圖2 糧食品質(zhì)跟蹤與追溯業(yè)務(wù)流2

22、、糧食品質(zhì)跟蹤與追溯信息流要實施糧食的跟蹤與追溯，需要在糧食供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)上對糧食信息進(jìn)行標(biāo)識、采集、傳遞和關(guān)聯(lián)管理。其實質(zhì)就是要形成一條完整的信息鏈，使糧食的信息流、物流聯(lián)系起來，根據(jù)糧食的信息追查糧食的實體，它主要包括：對糧食進(jìn)行有效的信息標(biāo)識；建立信息系統(tǒng)，對信息進(jìn)行收集和處理；有效的信息傳遞、交換與集成。然而糧食供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)較多，管理困難，依靠人工控制糧食種植、加工、流通的每一過程不切實際，必須借助信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、分析和處理。RFID技術(shù)正是這一問題的有效解決方案，將RFID電子標(biāo)簽作為糧食的信息載體，能夠有效地實施跟蹤與追溯，提高糧食安全和監(jiān)控的水平。圖3為糧食品質(zhì)跟蹤與追溯

23、信息流。將RFID應(yīng)用到糧食品質(zhì)跟蹤與追溯中，最主要的是應(yīng)用RFID標(biāo)簽的特性來保證實現(xiàn)“源頭”糧食追蹤解決方案和在糧食供應(yīng)鏈中提供完全透明度的能力。為了達(dá)到這一目的，針對不同階段的特點及需求，不同的物流過程中選擇不同的標(biāo)簽形式和標(biāo)簽閱讀形式。 圖3 糧食品質(zhì)跟蹤與追溯信息流在種植階段，采用RFID無源電子標(biāo)簽，因為這種標(biāo)簽成本比較低，所以較容易應(yīng)用到種植環(huán)節(jié)中去。RFID電子標(biāo)簽上主要記錄糧食種植的相關(guān)信息，如田間編號、產(chǎn)地、品種、施用農(nóng)藥、生產(chǎn)者信息、運出時間、運送批次等，而且這些信息要和糧食種植企業(yè)自身的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相聯(lián)系，以便查詢糧食種植過程的細(xì)節(jié)信息。在加工環(huán)節(jié)，糧食加工企業(yè)在讀取

24、糧食單元上的RFID信息后，將這些信息保留在標(biāo)簽中，并且將糧食加工信息（如加工企業(yè)編號、加工批次、加工方法、加工日期、產(chǎn)品等級、保質(zhì)期、存儲條件等）進(jìn)一步添加到加工后的糧食單元電子標(biāo)簽中，這時的RFID電子標(biāo)簽內(nèi)含有糧食在種植過程的相關(guān)數(shù)據(jù)和加工環(huán)節(jié)中添加的信息。這些信息和企業(yè)當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)，便于糧食管理中心查詢。糧食標(biāo)簽的使用和種植環(huán)節(jié)一樣，在價值較高，對環(huán)境要求比較嚴(yán)格的糧食產(chǎn)品應(yīng)用單個的RFID電子標(biāo)簽，而在價值較低的糧食產(chǎn)品上，對運輸?shù)耐斜P和大包裝上應(yīng)用RFID電子標(biāo)簽，而對單個糧食產(chǎn)品應(yīng)用條形碼技術(shù)。在運輸環(huán)節(jié)，物流公司將配送車輛相關(guān)注冊信息發(fā)送給管理中心，管理中心對其進(jìn)行資格審查

25、和管理，以便運送過程中對車輛進(jìn)行核對。在糧食運輸過程中，只有經(jīng)過糧食管理中心認(rèn)證的物流企業(yè)才能從事糧食的運輸。因為安全的需要，在運輸過程中采用集裝箱運輸，所以在運輸環(huán)節(jié)對RFID電子標(biāo)簽的安裝有嚴(yán)格的要求。首先要求對每一次運輸?shù)募Z食信息做讀取，然后在集裝箱上安裝的RFID電子標(biāo)簽上詳細(xì)記錄，封條一般安裝在集裝箱門把手上，或者安裝在車廂壁上，這樣可以防止在運輸過程中糧食發(fā)生意外。對于集裝箱運輸采用的RFID電子標(biāo)簽，可采用900MHz或者2.45GHz有源電子標(biāo)簽，這樣可以保證記錄數(shù)據(jù)的信息量大，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括集裝箱內(nèi)糧食信息，糧食溫度信息、車輛位置信息、運送車輛信息和運送時間等。在銷售環(huán)節(jié)，對于

26、RFID的應(yīng)用主要集中在消費點配備的RFID讀寫機具對于倉庫運送過來的糧食進(jìn)行信息驗證，對于驗證合格的糧食信息，消費點可以進(jìn)行銷售，如果信息不吻合，就要向管理中心報告貨物異常，同時拒絕這些貨物進(jìn)入消費點。在消費點售賣糧食時，用RFID讀寫器對每一件售賣糧食信息進(jìn)行記錄。所以在這個環(huán)節(jié)，RFID的應(yīng)用主要就是信息的確認(rèn)。各環(huán)節(jié)采集的數(shù)據(jù)都要上傳到糧食可追溯數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)糧食數(shù)據(jù)的共享，用于糧食品質(zhì)管理、糧食品質(zhì)追溯、匯總統(tǒng)計分析等。當(dāng)糧食出現(xiàn)問題時，由于糧食的種植、加工/儲存、運輸、銷售等環(huán)節(jié)的信息都存在RFID標(biāo)簽中，根據(jù)RFID標(biāo)簽的內(nèi)容可以追溯全過程，在幫助確定出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)和問題糧

27、食的范圍。利用RFID讀寫器在倉庫中迅速找到尚未銷售的問題產(chǎn)品，消費者也能利用RFID技術(shù)，確認(rèn)購買的糧食是否是問題糧食及是否在召回的范圍內(nèi)。另外，在把信息加入RFID標(biāo)簽的同時，通過網(wǎng)絡(luò)把信息傳送到糧食可追溯數(shù)據(jù)庫中，普通消費者或購買糧食的單位，通過把糧食的RFID標(biāo)簽內(nèi)容和糧食可追溯數(shù)據(jù)庫中的記錄進(jìn)行比對，能夠有效地幫助識別假冒產(chǎn)品。3、RFID技術(shù)在糧食追溯應(yīng)用的具體方式RFID技術(shù)的使用就像給糧食制作一個戶口本。糧食戶口本記錄的內(nèi)容包括糧食的種植、加工、運輸、倉儲、銷售等糧食供應(yīng)鏈的各個階段，針對原材料的來源或食品制造商或銷售商作加工、倉儲及銷售的紀(jì)錄，通過RFID標(biāo)簽?zāi)軐Z食及其情報

28、資訊追究根源，從而實現(xiàn)糧食品質(zhì)追溯系統(tǒng)的建立。具體流程如下：在糧食種植源頭由種植者加入RFID標(biāo)簽，寫入糧食種植的基本信息；通過倉儲、運輸環(huán)節(jié)到達(dá)糧食加工廠，標(biāo)簽中添加倉儲和運輸環(huán)節(jié)的信息；加工廠完成糧食加工，將原料和輔料的原始記錄以及加工過程、質(zhì)量檢測的信息寫入RFID標(biāo)簽；到批發(fā)市場、大型超市，再將這一層信息寫入實現(xiàn)跟蹤鏈的最后環(huán)節(jié)。4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于糧食品質(zhì)跟蹤與追溯業(yè)務(wù)流和信息流的分析，參考國家電子政務(wù)總體框架要求，按層次化設(shè)計思路，系統(tǒng)總體架構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4 總體架構(gòu)由圖4可見系統(tǒng)總體架構(gòu)由訪問界面層、系統(tǒng)應(yīng)用層、應(yīng)用支撐層、信息資源層、系統(tǒng)設(shè)施層、網(wǎng)絡(luò)通信層和支撐體系七個

29、部分構(gòu)成。其中界面層根據(jù)服務(wù)對象的不同分為糧食監(jiān)管部門、糧食加工企業(yè)、糧食批發(fā)市場等；應(yīng)用層是指為糧食跟蹤與追溯而定制開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)，在該項目中包括糧食品質(zhì)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)和糧食可追溯信息系統(tǒng)；應(yīng)用支撐層是為構(gòu)建應(yīng)用層所需要的各種組件，是基于組件化設(shè)計思想和重用的要求提出并設(shè)計的，也包括采購的第三方工具軟件；信息資源層是整個應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息的存儲和規(guī)劃，包括了信息資源層的規(guī)劃和數(shù)據(jù)流程的定義；系統(tǒng)設(shè)施層是指為整個系統(tǒng)的支持所需要的底層支撐，包括硬件和系統(tǒng)軟件；網(wǎng)絡(luò)通信層是該系統(tǒng)所涉及的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；支撐體系包含標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全保障體系和運維管理體系。數(shù)據(jù)資源層數(shù)據(jù)資源層由RFID數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

30、、糧食品質(zhì)共享數(shù)據(jù)庫三個數(shù)據(jù)庫組成。RFID數(shù)據(jù)庫：包括糧食品質(zhì)跟蹤與追溯過程中采集的RFID電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫：包括糧食分類庫及樣品庫、糧食生產(chǎn)單位屬性數(shù)據(jù)庫、糧食加工企業(yè)屬性數(shù)據(jù)庫、糧食流通企業(yè)屬性數(shù)據(jù)庫、糧食安全標(biāo)準(zhǔn)與安全指標(biāo)、糧食安全監(jiān)測與檢測數(shù)據(jù)等。糧食品質(zhì)共享數(shù)據(jù)庫：對RFID數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整合、集成形成的數(shù)據(jù)庫。糧食品質(zhì)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯總：可以按時間、品種、狀態(tài)等進(jìn)行各種統(tǒng)計匯總。即時統(tǒng)計產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、個數(shù)、品種等信息，并可以按照時間序列或品種序列等要求進(jìn)行排列。統(tǒng)計產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售的流通環(huán)節(jié)信息，按照關(guān)鍵點進(jìn)行歸納匯總。為食品安全技術(shù)的研究分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。綜合查詢：查詢

31、服務(wù)提供對糧食以及與糧食相關(guān)的信息全方位的查詢，實現(xiàn)對鏈條上各個主體和環(huán)節(jié)點的信息查詢。跟蹤查詢：是指實現(xiàn)對糧食全流程的信息跟蹤。從糧食的種植、到糧食的收割、運輸以及檢驗、到糧食的再加工/包裝及儲藏、到糧食的運輸及流通全過程必須做到關(guān)鍵信息的跟蹤，以便對關(guān)鍵環(huán)節(jié)、重點糧食進(jìn)行有效監(jiān)控。追溯查詢：是通過輸入糧食的基本信息,如追溯碼、種植批號等可以查詢到糧食的種植環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、運輸環(huán)節(jié)的所有信息。通過追溯，實現(xiàn)由下至上的信息追溯，使糧食種植、加工、流通的每個環(huán)節(jié)的責(zé)任主體可以明確界定。品質(zhì)預(yù)警：預(yù)警是系統(tǒng)將提示用戶將預(yù)警信息按指定的格式，通過手機短信、語音的方式發(fā)送到指定用戶，實現(xiàn)預(yù)警信息的實時

32、通知。預(yù)警信息包括針對追溯系統(tǒng)的糧食品質(zhì)預(yù)警情況以及相關(guān)企業(yè)的檢測抽查情況、退市下架情況等等。 糧食可追溯管理系統(tǒng)該系統(tǒng)包括糧食種植管理、糧食加工管理、糧食運輸管理、糧食銷售管理、糧食品質(zhì)檢驗管理和糧食品質(zhì)信息發(fā)布等六個功能模塊，對糧食品質(zhì)跟蹤與追溯的業(yè)務(wù)流的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行基于RFID電子標(biāo)簽信息的全流程管理。應(yīng)用服務(wù)應(yīng)用支撐層的應(yīng)用服務(wù)包括，田間種植信息組件、糧食去想信息組件、糧食來源信息組件、糧食入庫信息組件、糧食出庫信息組件、糧食運輸信息組件、糧食檢測信息組件、糧食加工信息組件和糧食連接信息組件。這些組件在面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）中被封裝成Web服務(wù)，注冊到服務(wù)注冊中心，服務(wù)的請求者（如糧食

33、加工管理）可在服務(wù)注冊中心查找到該服務(wù)，供其使用。（3）技術(shù)方案系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖5所示，采用基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA，Service Oriented Architecture)的集成RFID中間件技術(shù)方案。RFID電子標(biāo)簽是糧食信息的載體，RFID終端讀寫RFID電子標(biāo)簽，通過RFID中間件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析轉(zhuǎn)換。經(jīng)局部調(diào)整，該系統(tǒng)同樣適用于以條碼技術(shù)作為信息采集手段的應(yīng)用環(huán)境。SOA是一種抽象的模式，代表了一種不面向具體實現(xiàn)的軟件體系架構(gòu)，它直接面向服務(wù)，可以實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)邏輯以較低的成本進(jìn)行快速重構(gòu)。糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)的開發(fā)，采用SOA設(shè)計理念，將糧食種植、加工/儲存、運輸、銷售分為多個

34、相對獨立（松偶合）的服務(wù)，并以糧食批次碼/追溯碼作為服務(wù)之間的接口定義或契約聯(lián)系，進(jìn)行靈活連接。糧食企業(yè)根據(jù)糧食種植、流通流程，直接定義服務(wù)內(nèi)容，確定每個服務(wù)承接信息、傳遞信息的具體內(nèi)容形成追溯鏈條。本項目依據(jù)實際需要設(shè)計以下九類信息服務(wù)組件，根據(jù)各環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)邏輯封裝成Web服務(wù)，注冊到UDDI服務(wù)注冊中心，服務(wù)的請求者可以在服務(wù)注冊中心找到該服務(wù)。圖5 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)種植組件：糧食種植時信息記錄（確定糧食初次身份識別）去向組件：發(fā)出糧食時信息記錄來源組件：接受糧食時信息記錄入庫組件：糧食入庫時信息處理出庫組件：糧食出庫時信息處理連接組件：糧食物流單元標(biāo)識碼發(fā)生變化時信息處理檢測組件：糧食檢測時

35、信息記錄加工組件：糧食加工時信息處理運輸組件：糧食運輸時組件處理糧食種植、加工、購銷調(diào)存的每個環(huán)節(jié)對組件進(jìn)行授權(quán)使用，提高可操作性，每個環(huán)節(jié)之間可以通過IC卡、網(wǎng)絡(luò)、紙制表格傳遞信息，每個環(huán)節(jié)必須及時上報RFID數(shù)據(jù)庫。（4）重點解決的問題1、建立糧食可追溯信息指標(biāo)體系要實現(xiàn)糧食的可追溯性，需要在糧食供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)上對糧食信息進(jìn)行標(biāo)識、采集、傳遞和關(guān)聯(lián)管理，其實質(zhì)就是要形成一條完整的信息鏈，使糧食的信息流、物流聯(lián)系起來，根據(jù)糧食的信息跟蹤與追溯糧食的實體。為此，需要建立一套糧食可追溯信息指標(biāo)體系。2、對跟蹤與追溯鏈條上每個參與對象進(jìn)行編碼保證可追溯性及其完整性追溯鏈條上每個參與對象都是追溯系

36、統(tǒng)的關(guān)鍵點，一旦糧食出現(xiàn)問題，是否能夠查找到具體的問題來源和正確實施糧食回收取決于參與對象的記錄是否健全。為確保追溯的完整性，跟蹤與追溯鏈條上每個參與對象都進(jìn)行了唯一編碼。在田間種植階段，對種植者與地塊都進(jìn)行編碼，地塊編碼以兩位基地數(shù)字加兩位地塊號組成，如農(nóng)墾基地第18個地塊用0318表示；為每一位種植者發(fā)放一個RFID卡，每張RFID卡唯一對應(yīng)1位種植者及其管理的地塊：RFID卡能快速準(zhǔn)確地為手持機提供自動識別功能，操作快捷方便；在糧食加工階段，對糧食加工企業(yè)、加工生產(chǎn)線、加工人員、包裝人員都進(jìn)行編碼。采用全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)EAN.UCC來實施糧食信息的標(biāo)識、采集和傳遞。3、糧食信息的快速采集

37、、處理、交換和共享采用基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的集成RFID中間件技術(shù)方案，可以快速采集、處理糧食種植、加工、倉儲、流通、銷售各環(huán)節(jié)的信息，實現(xiàn)糧食從種植到消費要的多層次加工和多渠道流通的信息交換與共享，從而達(dá)到糧食品質(zhì)可追溯性的目的。（二）主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）主要技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)為：系統(tǒng)同時在線人數(shù)：2000人系統(tǒng)并發(fā)量：50人糧食品質(zhì)可追溯指標(biāo)體系：1套Web服務(wù)：9類（2）主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)按照項目計劃順利完成項目期開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推廣后，第三年結(jié)束就可以實現(xiàn)600萬元的銷售收入，預(yù)計可以收回投資。項目完成期內(nèi)的銷售收入、成本、費用和利潤的預(yù)測如下：累計銷售收入：*萬元投資成本總額：5

38、00萬元累計凈利潤：30萬元銷售凈利潤率：5%（三）項目完成期限、年度計劃及考核指標(biāo)（1）項目完成期限項目完成期限為2.75年。（2）年度計劃及考核指標(biāo)基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)的開發(fā)分三個階段完成，起止年限由2009年4月到2011年12月。1、2009年04月2010年03月年度計劃：項目立項，確定系統(tǒng)平臺軟件架構(gòu)，制定項目計劃，完成基礎(chǔ)信息層組件設(shè)計，進(jìn)行核心組件設(shè)計開發(fā)，完成組件進(jìn)行測試。考核指標(biāo)：核心組件。2、2010年04月-2010年12月年度計劃：集成各個功能組件，實現(xiàn)完整系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)平臺完善、試點。考核指標(biāo)：完成系統(tǒng)研制，并試點。3、2011年01月-2

39、011年12月年度計劃：系統(tǒng)服務(wù)及系統(tǒng)全面推廣。（四）項目預(yù)算、資金來源及基金支持方式項目預(yù)算：*萬元，其中基金資助*萬元，企業(yè)自籌*萬元。基金資助以現(xiàn)金撥付的支持方式。四、效益分析（一）盈利分析從市場方面看，基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的糧食品質(zhì)可追溯系統(tǒng)可用于糧食監(jiān)管部門、農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場、農(nóng)產(chǎn)品流通經(jīng)濟(jì)合作組織。我們選擇*家糧食監(jiān)管部門和*家規(guī)模大、效益好的糧食加工企業(yè)作為我們試點、推廣的目標(biāo)用戶。根據(jù)行業(yè)的盈利水平、項目投入及售后服務(wù)，按每點的*萬元計算，共*個點，三年后可收回項目的成本。（二）經(jīng)濟(jì)效益分析（1）投資回收期在市場策略方面，首先以省市一級糧食監(jiān)管部門和大型糧食加工企業(yè)為試點，

40、實現(xiàn)以糧食加工環(huán)節(jié)為核心的監(jiān)管和追溯，然后再向糧食流通的其它環(huán)節(jié)擴(kuò)展、推廣，逐步實現(xiàn)糧食流通的全過程跟蹤與追溯。因此項目的試點、推廣以糧食監(jiān)管部門和大型糧食加工企業(yè)作為的目標(biāo)用戶，本項目完成時，預(yù)計將銷售*萬元左右。2010-2011兩年實施推廣計劃如下：銷售預(yù)測表 單位：萬元2010年2011年加工企業(yè)監(jiān)管部門加工企業(yè)監(jiān)管部門預(yù)計單價預(yù)計售量（點）預(yù)計銷售收入年度銷售量（點）年度銷售收入預(yù)計銷售總收入根據(jù)上表所示，預(yù)計第三年可以收回投資。（2）盈虧平衡點分析盈虧平衡統(tǒng)計分析法是通過盈虧平衡點分析生產(chǎn)經(jīng)營中成本與收益平衡關(guān)系的一種方法，這里采用線性盈虧平衡分析計算方法。盈虧平衡點是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營

41、盈利與虧損的分界點，它標(biāo)志著企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營不盈不虧的臨界水平，反映了企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營達(dá)到一定規(guī)模、水平時收益與成本的平衡關(guān)系，圖6中可直觀看到盈虧平衡點與其它數(shù)量的關(guān)系。盈虧平衡點通常用產(chǎn)品產(chǎn)量來表示，當(dāng)用、分別表示銷售數(shù)量產(chǎn)品時的收益與成本時，滿足的即為盈虧平衡點，記為。當(dāng)表示固定成本，表示單位產(chǎn)品價格，表示單位產(chǎn)品銷售稅金及附加合并稅率，表示單位產(chǎn)品可變成本時，的計算公式為：圖6 線性盈虧平衡圖銷售模式有2種，1種按套銷售，每套軟件預(yù)計價格100萬元；另1種按點銷售，每個點的軟件預(yù)計價格20萬元。為了便于評估盈虧平衡點，以下按照點銷售模式進(jìn)行分析和計算。在項目的三年實施期里，第一年進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)、完善和集成，后兩年進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣。其中項目推廣我們選擇糧食監(jiān)管部門和大型糧食加工企業(yè)，第二年試點、推廣5個點，第三年試點、推廣25個點，每個點按20萬元的軟件銷售收入計算。第二年的推廣收入為 5 × 20萬 約為 100萬元，第三年的推廣收入為 25 × 20萬 約為 500萬元。預(yù)計到項目第三年即可收回成本，并開始盈利。 （三）社會效益分析系統(tǒng)應(yīng)用基于SOA架構(gòu)的RFID中間件集成技術(shù)方案建立糧食可追溯信息管理平臺，以信息化帶動傳統(tǒng)糧食企業(yè)的改造，可以帶來如下的社會效益：（1）可以為相關(guān)政府部門提供決策支持服務(wù)借助本系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息