關鍵詞：食品安全與溯源，RFID無線射頻識別，RFID在水果、蔬菜跟蹤與溯源，RFID生豬管理供應鏈，食品安全供應鏈信息平臺,RFID電子標簽、UHF手持式閱讀器
摘 要：近年來，諸多的食品安全事件的頻繁發生，嚴重威脅消費者的身體健康，引起了世界性的廣泛關注，也影響了食品行業的健康、持續、穩定的發展。如何保證食品供應鏈的安全，已成為一個迫切需要解決的全球性課題。傳統的對食品品質檢驗方法存在管理滯后、效率低下和較高的出錯率等問題。利用RFID技術建立安全食品供應鏈體系可以有效解決以上問題。RFID系統可提供食品供應鏈中食品與來源之間的可靠聯系，確保到達超市貨架及廚房的食品的來源是清晰的，并可追蹤到生產企業甚至是動物、植物個體及具體的加工操作人員。
“民以食為天，食以安為先。”RFID技術在安全食品供應鏈的應用，對企業來說，有助于食品企業加強食品安全方面的管理，穩定和擴大消費群，提升市場競爭力；從食品供應鏈角度看，為消費者營造了放心消費的環境，樹立了良好的形象，切實提高了整條供應鏈的服務水平。雖然RFID在應用中還有一些問題需要解決，但是其應用前景是十分廣闊的。
一、食品安全中的問題
近年來，我國進入食品安全事件頻發期。食品安全問題被列為2009年中國商業十大熱點問題之一。禽流感、口蹄疫、劣質奶粉、日本毒餃子事件以及近期發生的海南毒豇豆事件……“問題食品”之多、涉及范圍之廣、造成惡果之重，已到了令人談“食”色變的地步。食品安全仍存在超標、法律法規缺失、檢測及環保體系、監管追溯信息平臺不健全等問題。消費者對任何一類食品安全性的信任度均較低。接二連三的食品安全問題，正在沉重地打擊人們的飲食信心……中國的食品怎么了？明天我們還能吃什么？如何找到有效的跟蹤、管理、追溯與評估方法保證安全，是中國目前在食品安全問題上急待解決的重要課題。
1、食品安全問題造成的后果
影響國際貿易 食品安全是國與國進行食品貿易的重要條件,也是引起貿易糾紛的重要原因。據報道，我國每年都有大量的出口食品因食品污染、農藥殘留、添加劑不符合衛生要求等問題而被查扣。
影響企業的生存與發展 食品工業在我國國民經濟中占有重要地位，食品安全是食品品牌的安身立命之本，是食品企業的生命，保證食品安全是食品企業生存與發展的第一位的永恒主題。一旦發生食品安全問題，企業便會立即陷入困境，難以為繼。
影響食品安全的公共衛生因素，食品自身攜帶，自然界中的動植物，有的天然成分就是有毒、有害的物質，人們吃進的各種食品在生產、加工、包裝、儲存、運輸、銷售等環節被有毒有害物質污染，人工添加一方面為改善食品品質、色、香、味以及防腐和加工工藝的需要而加入食品中的添加劑，其種類和數量繁多，存在濫用現象。一些不法之徒利益熏心，為牟取暴利，惡意摻雜使假。造成嚴重的食品安全問題。非法生產經營造成食品安全問題的重要隱患。
在目前的食品工業中，食品從生產到最終消費，需要經過一些列的加工，運輸和儲存環節，如果任何一個環節出現漏洞，就可能使食品處于不安全的狀態，如接觸到傳染源或儲存不當導致食品變質。RFID技術為解決這一問題提供了有效的技術途徑，利用它可以實現食品安全管理、追溯和評估。
RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，結合有效的數據庫系統及網絡體系，可以實現全球范圍內物品的跟蹤與信息共享。RFID技術具有識別工作無需人工干預、批量遠距離讀取、對環境要求低、使用壽命長、數據可加密、存儲信息科更改等優點，其應用將給食品安全追溯管理帶來本質的變化。
2、RFID技術在國內外食品安全管理中的應用
很多發達國家都極其重視食品安全，除建立相關法律制度外，還采取高科技手段對食品安全進行管理，比如日本就建立了“食品身份證制度”產品履歷和跟蹤監視制度，要求生產、流通等各部門廣泛采用RFID電子標簽技術、條碼技術用來詳細記載產品生產和流通過程中的數據。
在歐洲已經建立了對牛的跟蹤系統，1998年9月，英國宣布了牛的跟蹤系統計劃，到1999年底，歐共體各成員國都實施了這個系統計劃，英國政府規定，2000年7月1日以后出生或者進口的牛必須采用識別系統，牛出生20天內必須安裝RFID電子標簽，記載每一頭牛的出生、進口、活動、疫苗、疾病與死亡的全部情況。伴隨著RFID技術在歐洲食品安全管理的應用所產生的經濟效益，相繼在2001年6月，歐洲客戶開始強調生鮮農產品物流運輸和可追溯的便利性，要求在包裝上使用EAN/UCC-128條碼，于2005年1月歐洲食品安全法令頒布，對生鮮食品提出可追溯性要求生效。新西蘭獼猴桃獲準于2005年在歐洲超市貨架進行銷售。2003年，英國實施對豬的識別標準。2008年1月1日歐洲規定強制性對綿羊進行電子識別。
3、我國在食品安全管理中RFID技術的應用
在我國，RFID技術也被應用于食品安全跟蹤管理，并得到了眾多地方政府的大力支持，2002年5月農業部發布“動物免疫標示管理辦法”規定豬、牛、羊必須佩戴免疫耳標，建立免疫檔案管理制度。在深港實施的《供港食品安全預警與產地全程溯源控制系統》，為確保供港食品安全，系統采用了RFID無線射頻識別技術應用于供港食品養殖、生產、加工、運輸、批發、口岸查驗、零售等各環節。在食品的外包裝上加貼RFID電子標簽包含食品檢測信息、食品生長、生產信息、儲運封裝信息，香港市民可通過電子標簽閱讀器，即可追溯到食品的源頭等信息，購買食品時將更放心。在山東壽光蔬菜，在全省范圍內，借助山東省質監系統的金質工程網絡平臺，建立全省食品安全質量數據庫，為消費者提供動態、權威的食品質量追溯信息。四川生豬養殖、浙江水產品出口等都相繼建立對食品安全管理的RFID溯源系統，有力地保證了當地食品安全監管。這些試點工程在很大的程度上促進了我國食品安全可追溯哦體系的建立。二、食品安全實行質量追溯分析
目前，對食品供應鏈安全管理的手段還不是很多，傳統的方法無法實現追溯管理，某些食品行業中用到了條形碼技術以進行安全追溯。但這種方法一般均采用人工方法近距離讀取條碼，無法做到實時快速地獲得大批食品的質量信息，而且在流通環節上也無法提供食品所處環境信息的實時記錄。
為了消除食品安全隱患，追查出現漏洞的加工、運輸或儲存環節，需要對這些過程進行追溯。在具體應用中有兩種實現食品安全管理的方法：
◎從上往下進行追溯
這種方法主要用于查找造成質量問題的原因，確定產品的原產地和特征；
◎從下往上進行追溯
消費者在POS銷售點購買的食品發現了安全問題，可以向上層層，最終確定問題所在，這種方法主要用于問題產品的召回。
1、食品安全質量追溯的業務流程
1)在食品生產的源頭，不管是畜類飼養過程中的飼料信息，還是蔬菜種植過程中的肥料信息，均可通過電子標簽記錄到食品安全數據庫中，作為將來質量追溯的原始數據。
2)食品加工環節的廠家、操作員、加工方式和時間等信息也會記錄到數據庫的相應字段中。
3)在食品的流通過程中，每個環節都布置了集成多種傳感器的讀寫器設備，可以試試記錄該批食品的環境信息。
4)在運輸過程中，安裝在車門后的讀寫器每隔一段時間就會讀取車內食品貨箱的電子標簽信息，連同傳感器信息一起發送至食品安全管理系統中記錄，由于車廂內的環境信息基本一致，因此在讀寫器而不是在電子標簽上集成傳感器有助于大幅度降低系統成本。
5)食品在運輸到物流倉庫時，也將被讀取信息和記錄入庫時間，并有系統自動分配存貨區。倉庫中也布置有集成傳感器的讀寫器，同樣按照一定時間間隔讀取標簽信息和記錄環境信息。
6)根據記錄的環境信息，物流倉庫的質量評估系統將發揮作用，自動對庫存食品進行評估方法，而是根據環境信息綜合判斷，更有變質可能的食品應該先發貨。7)經過嚴格的流通過程，安全的食品將被運送到消費者手中，這樣，不論是在餐桌旁還是在貨架上，消費者不僅可以了解到自己所選購食品的原料產地、生產者、生產日期等信息，還可以根據食品安全評估系統對該食品進行認證，“享受放心食品”。
8)食品一旦變質，評估系統也會實時改變評估結果，提示消費者不要食用，或者通知零售商盡快將其撤下貨架。
9)一旦發生緊急情況，不僅可以根據食品安全追溯系統找到每件食品的最終銷售者，還可以找到流通或生產加工過程出現問題的環節，形成有政府統一管理、協調、高效運作的架構。這也是國際上食品安全追溯管理模式的發展趨勢。
2、系統技術方案
2.1、工作原理
電子標簽閱讀器1開始工作后，向天線2發出讀標簽3的指令，食品4上的電子標簽3在接收到天線2發出的無線電波能量后，向天線2發出序號信息，天線2接收此信號，并把此信號傳送給閱讀器1，閱讀器對接收到得信號進行相應的處理后埋在傳送給集成在閱讀器中的數據處理芯片5，于此同時，分布在本流通環節中的各個傳感器6分別把測量的周圍環境信息業發送給數據處理芯片5，數據處理芯片5對接收到得信息進行綜合處理，然后通過通信網絡7把處理結果發給食品安全數據庫8.
2.2、系統架構
系統由電子標簽、天線、閱讀器、檢測外界環境參數的傳感器、食品安全數據庫、食品安全評估算法和相應的服務網絡組成，其突出特征是，粘貼于食品包裝上的電子標簽；溫度、濕度、關照度等傳感器；利用RFID公共服務體系構成食品安全管理系統，基于食品質量信息和環境數據的質量評估系統和追溯系統。
RFID食品安全管理系統架構示意圖。電子標簽粘貼在食品或食品包裝箱上，閱讀器與天線相連，傳感器與閱讀器集成，其讀取的數據包通過網絡傳送到食品安全管理數據庫中，而食品供應鏈中各環節的廠商及產品信息注冊到RFID公共服務體系中，基于食品安全管理數據庫，通過供應鏈信息整合，系統提供食品信息服務，食品安全追溯、食品質量評估等多種應用服務。
食品在原料生產過程中，牧場飼養畜類記錄飼料、疫苗等信息，農場種農產品記錄品種、施肥等信息，這些信息均通過網絡傳送到食品安全管理系統中，寫入數據庫。
食品在生產及加工過程中，在其表面或包裝材料上嵌入具有唯一性的RFID電子標簽，其編碼格式和位數有國家食品安全標準確定，生產商通過閱讀器對電子標簽進行讀取，通過網絡向食品安全數據庫中寫入能夠影響該食品質量的各種信息，如原材料來源、加工工藝、加工者姓名、產品質量信息、建議食用期、食用方法等。
2.3、應用服務
基于食品安全管理數據庫和食品供應鏈信息的整合，系統可以提供以下多種服務。
（1）食品信息服務
用戶通過查詢可以享受到食品信息服務。餐桌上，可以獲得每道菜的原料產地、生產（加工）者、生產日期、廚師、烹飪方式等信息；超市購物，可以獲得所購食品的流動信息和安全信息
（2）食品安全追溯
一旦爆發疫情，通過食品安全管理系統可以迅速查找到產品銷售地、責任人和產品原產地等信息，不僅可以根據食品安全追溯系統找到每件食品的最終的消費者，還可以找到流通或生產加工過程中出現問題的環節，采取相應措施。
（3）終端查詢系統
超市作為消費者購買食品的主渠道，消費者可以在超市或廠家提供的RFID電子標簽查詢終端上，查看所購買食品的信息。
三、RFID在蔬菜供應鏈中的應用
1、蔬菜供應鏈中各環節
蔬菜供應鏈和大多數農產品供應鏈一樣，也包括生產、加工、倉儲、運輸和銷售等幾個環節，提交新鮮蔬菜供應鏈效率的關鍵也是如何協調幾個環節及如何提高每個環節的效率。目前國內新鮮蔬菜供應量示意圖如圖
1.1、生產環節
生產環節主要指較具規模和規范的蔬菜種植基地，此類生產基地一般實行規模化種植、集約化經營，具有采用RFID技術的條件。
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品名 |
洋蔥 |
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編號 |
NO.4325466 |
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產地 |
福建 |
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電話 |
0591-9894523 |
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化肥明細 |
尿素 |
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農藥明細 |
吡啶堿 |
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種植時間 |
2010年1月15日 |
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收割時間 |
2010年3月10日 |
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特征描述 |
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其他 |
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1.2、加工環節
由于電子標簽可以方便地添加信息，因此在加工環節中，可以首先讀得電子標簽包含的信息，加工企業可以根據本身需要和相關主管部門的要求添加必要的信息，如加工單位、加工日期、加工過程使用的添加劑、包裝重量等。經過加工企業的數據充實后，產地信息和加工環節信息都已經存儲在該電子標簽中，終端消費者在零售或批發市場通過查詢終端查詢該產品信息時，便可以對其相關信息一纜無余，對于事故后追溯哦也變得容易可行。 
1.3、倉儲環節
蔬菜作為一種時令產品，其對倉庫環境要求高，尤其是在倉庫環境欠佳的情況下，更應該減少蔬菜在倉庫的存放時間，對于需要入庫保存的蔬菜，在入庫前通過電子標簽數據讀取，其包裝規格、包裝重量扥自動讀入計算機，由計算機處理后根據倉庫特點形成庫存信息，并輸出入庫區位、貨架、貨位的指令。盤點時，終端讀取蔬菜包裝上的電子標簽，并實時記錄盤點的數量。現場清點完畢后，盤點人員確認清點的數量并上傳至后臺數據庫中。后臺數據庫根據實時上傳的資料與系統中的資料進行比較，數量若有詫異，則系統將自動生成盤點清單差異表，然后將數據提交上級或指示終端重復盤點，出庫時也無須過多的人工參與就可以對庫存數據自動更改。RFID技術的使用，在大大加快出入庫及倉庫盤點速度、降低錯誤率的同時，也為使用計算機進行庫存管理、提高倉庫管理的自動化程度提供了方便。
1.4、運輸環節
RFID技術在新鮮蔬菜運輸環節中的應用主要體現為在途貨物的監控、跟蹤及口岸檢查。把RFID技術和GPS結合起來，可以為物流公司提供實時監控和跟蹤服務，同時對業主而言也可以通過計算機網絡方便地知道自己的貨物到達了什么位置，在經過口岸接受檢查時，檢查單位無需拆開蔬菜包裝，只要通過手持式閱讀器就可以知道包裝產品的具體內容，大大提高了口岸檢查速度并緩解口岸擁擠壓力。
1.5、銷售環節
RFID技術在零售環節中的應用體現為零售商店或超市內單位包裝蔬菜防盜、蔬菜有效期監控和臨時銷售等。RFID防竊技術就是將電子標簽置入商品包裝，由計算機系統通過現場的閱讀器等配套設施實時監控商店中各種商品的標簽。這樣，零售商就能放心地開架銷售，RFID電子標簽能夠對某些具有時效性的商品的有效期進行監控，如對某食品進行跟蹤，一旦超過了有效期，標簽就會發出報警。
RFID技術在新鮮蔬菜供應鏈中的應用不但可以確保該供應鏈的高質量數據交流，而且還能實現食品“源頭”跟蹤以及蔬菜供應鏈的萬全透明。這是因為RFID系統通過為每件蔬菜產品提供單獨的識別身份及儲運歷史記錄，從而提供了一個詳盡而具有獨特視角的供應鏈，確保到達超市貨架及餐館廚房的蔬菜產品的來源是清晰的。
3、系統主要設備介紹
3.1、RFID閱讀器
VF-447N是一款高性能閱讀器，采用ARM雙核處理器，集成TCP/IP網絡通訊接口，可以外接最多4個天線，可方便的組成RFID讀取識別網絡。
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規格描述 |
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產品型號(訂購代碼) |
VF-447N |
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物理特性 |
尺寸 |
110(長)*185(寬)*40(高)mm |
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重量 |
1KG |
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環境 |
工作溫度 |
-10°Cto 55°C |
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存儲溫度 |
-20°Cto 80°C |
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濕度 |
10% to 95% |
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防護等級 |
IP-40 |
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天線數量 |
2 SMA (VT-447N))/ 4 SMA (VT-447N)) |
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電源 |
外接110 - 240 VAC 電源適配器 |
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頻率范圍 |
902 - 928 MHz (可根據需要定制) |
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射頻輸出功率 |
20-30dBm |
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空中接口協議 |
EPC Class 1 Gen 2 |
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通訊接口 |
RJ45/RS232 |
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VH-70可以實現移動閱讀，產品性能穩定工業級設計，可以滿足室內外全天候工作，可應用于對產品的抽檢、信息采集等環節。該產品自帶WinDowsCE操作系統，并集成藍牙、WIFI、GPS、一維條碼等多種模塊。
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規格描述 |
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產品型號(訂購代碼) |
VH-70 |
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物理特性 |
尺寸 |
190(長)*80(寬)*25(厚)mm |
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重量 |
400g |
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環境 |
工作溫度 |
-15°Cto 50°C |
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存儲溫度 |
-20°Cto 60°C |
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濕度 |
5% to 95% |
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防護等級 |
IP-54 |
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跌落規格 |
可承受1.2m |
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內置可選模塊 |
HF高頻、UHF超高頻、一維、二維條碼 |
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內置 |
支持藍牙、WiFi、GSM/GPRS通訊 |
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讀寫距離 |
與天線有關(讀距離:>0. 5m;寫距離:>0.2m) |
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頻率范圍 |
902 - 928 MHz (可根據需要定制) |
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射頻輸出功率 |
20-30dBm |
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空中接口協議 |
EPC Class 1 Gen 2 |
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通訊接口 |
RS232;藍牙Class2 V1.1;無線網符合IEEE802.11b/g標準; GSM/GPRS通信模塊 |
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電源 |
3.7V 3200mAh鋰離子電池 |
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操作系統 |
Windows CE 5.0 操作系統(多語言) |
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微處理器 |
SAMNSUNG 400 MHz CPU |
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存儲器 |
Flash 64/128MB; RAM 64/128MB |
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SD插槽 |
最大支持1GB FLASH RAM |
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顯示屏 |
3.5inQVGA (240*320像素)64K色 |
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鍵盤 |
25+1子母數字背光鍵盤/支持手寫輸入 |
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其他 |
集成測溫、測振傳感器，可用于工業巡檢/點檢 |
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配件 |
USB數據線;車載充電線;皮革背包;屏幕保護膜 |
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VMID-1000是一款工業級電腦，可以作為RFID信息顯示、查詢操作終端。
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產品外形 |
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操作系統： |
Microsoft Windows CE.NET4.2 |
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處理器： |
Intel PXA255,400MHz |
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SDRAM： |
128MB On Board |
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顯示屏： |
8.4" TFT,SVGA 800*600 |
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外接I/O界面： |
CF Type Ⅱ插槽；SD/MMC插槽（記憶卡）；USB Host Ports（2個）； USB 1.1Client/RS232 接口；紅外端口； |
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內置I/O界面： |
內置UART接口，可使用長距離射頻模塊及藍牙模塊 |
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電池： |
可充電鋰電池4400mAh（7.4V） |
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充電器： |
輸入AC90V—265V，47——63Hz，輸出12V |
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重量： |
1.6kg（含電池） |
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工業標準： |
IP54，1.2米防摔 |
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認證： |
CE，FCC |
最近10多年以來，全世界的動物疫情不斷爆發，如瘋牛病、口蹄疫、禽流感等，給人們的身體健康和生命帶來了嚴重危害，沉重地打擊了全世界的畜牧業，從而引起了世界各國的高度重視，對動物的RFID的識別與跟蹤成為重大措施之一。動物識別與跟蹤是指利用特定的標簽，以某種技術手段與擬識別的動物相對應，并能隨時對動物的相關屬性進行跟蹤管理的一種技術。
在動物身上安裝RFID電子標簽，并寫入代表該動物的ID代碼。當動物進入RFID固定式閱讀器的識別范圍，或者工作人員拿手持式閱讀器靠近動物時，閱讀器就會自動將動物的數據信息識別出來。將閱讀器的數據傳輸到動物管理信息系統中，就可以實現對動物的跟蹤。養殖場不僅可以監控養殖產品的健康狀況，追查養殖產品患病或死亡原因，還可以利用RFID實現養殖產品的選育、繁殖、喂養等過程的科學化管理。
1、動物安裝電子標簽的基本方法
動物安裝電子標簽的基本方法包括頸圈式、耳牌式、注射式和藥丸式電子標簽。
2、RFID生豬管理解決方案
隨著市場的開放，生豬和豬肉市場也不可避免地產生了一些列問題，如市場混亂、缺乏統一管理、衛生問題嚴重。這些問題的存在嚴重阻礙了豬肉市場的健康發展。動物跟蹤與識別時利用特定的標簽，以某種技術手段與要識別的動物相對應，可以隨時對動物的相關屬性進行跟蹤與管理的一種技術。生豬管理系統式動物跟蹤與識別的一個應用，它為加強牲畜的飼養，定期檢查牲畜的健康提供了絕佳的條件。
3、系統組成
系統主要由硬件設備、系統軟件和其他設備組成，硬件設備包括耳標、數據采集器、數據傳輸器；系統軟件包括數據采集、信息發布、數據庫、其他設備包括計算機、打印機等
4、系統簡介
生豬管理系統工作原理如圖所示，它有飼養場、屠宰場和銷售三個部分 。方案按照現代化管理要求設計，實現對牲畜的來源、日常飼養、接種免疫等相關方面的全方位的計算機管理。它的目標在于提高牲畜的管理作業效率，提高牲畜的質量。
（1）飼養場管理模塊負責牲畜的健康管理和日常管理。
它的主要功能如下。
指定條件（牲畜編號、飼養員編號、出生時間、畜養時間、出欄時間）瀏覽查詢。
指定條件（牲畜編號、飼養員編號、出生時間、畜養時間、出欄時間）打印相關的數據統計報表。
支持規模不同的飼養場。
支持牲畜的日常管理。
可進行牲畜的日常查詢和健康咨詢等。
（2）屠宰場管理模塊主要負責對生豬屠宰之后的管理操作。
強調以衛生安全為主的管理模式。
生豬出場之后，每一步操作要求有詳細的記錄。
生豬豬肉的等級管理。
（3）銷售管理模塊提供銷售時間查詢、銷售的豬肉等級、重量查詢，生產日期查詢，出場時間查詢等。
