CN103679465A - 一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置，包括进行跟踪监管与追溯管理方法，建立统一的食品安全管理编码体系，运用RFID技术、无线传感器节点、无线路由节点与无线收发技术在食物生产、加工与运输供应链上，对食品安全状况进行实时监控和安全预警、追溯以及实施相关惩处，对食品信息不对称逆向选择的一系列规则的编制，以政府机关的公信力来解决与物联网技术应用中的诚信危机，使用网络通道与芯片加密技术以及采用人工指令与机器随机模数映射结合解码技术，对RFID与网络通道加密加权，组成食品安全生产与运输监管无线传感网，由此保证食品安全。

Description

一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置

食品安全问题事关国计民生的重大题，食品安全生产与运输属于食品与物流领域，物流随商品生产的出现而出现，特别是在国际贸易中，由于物流效率一直是整体国际贸易效率提升的瓶颈，为此，推广物联网技术(特别是RFID技术)的应用将极大的提升国际贸易流通效率。而且可以减少人力成本、货物装卸、仓储等物流成本。

目前，我国多数食品的生产经营采用单户经营形式，难以实现规模效应，另一方面，在食品供应链上各环节的企业之间联系松散，这都为RFID技术在食品安全管理的应用造成了阻碍。

食品安全问题的本质是信息不对称下的逆向选择。因为信用品的质量安全属性没有参与交易，即消费者购买使用农产品时不能了解其质量信息，如农药残留、重金属污染等，所以面临严重的信息不对称，从而导致逆向选择而造成市场失灵，优质不能优价。

本发明的目的：解决省级各大中型食品企业的物联网食品安全运输监管系统实际建设的问题，确保上市和出口产品的新鲜和安全，建立省级范围的食品安全运输监管应用系统，提高省级乃至全国食品安全无线传感网的实际技术水平与应用水平。

本发明目标：实现食品物联网技术商品化，建设省级范围的食品安全生产与运输监管网络系统，使其实用化，商品化和产业化，打造世界顶端技术，争创世界领先，引领全球市场。

本发明是一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置，主要内容是，由RFID等软件技术和移动手持设备等硬件设备组成物联网后，基于感知的货物数据便可建立全球范围内食品原料、加工与运输的状态监控系统，利用物联网技术和各种传感器对食品原料、加工与运输进行跟踪，并记录整个过程，将其质检和运输信息传送至相关设备，并进行有效，可识别的存储和管理，提供全面的跨境贸易信息，货物信息和物流信息跟踪，提供给国内制造商、进出口商、货代等贸易参与方实时的货物及航运信息，以及对国际贸易风险的反馈控制。

本发明之系统是由普通传感器与RFID、无线传输及现行互联网之间连接组成的，利用物联网实现食品生产运输过程监管的智能化。

本发明之系统包括进行跟踪监管与追溯管理方法，建立统一的食品安全管理编码体系，运用RFID技术、无线传感器节点、无线路由节点与无线收发技术在食物生产、加工与运输供应链上，对食品安全状况进行实时监控和安全预警、追溯以及实施相关惩处，对食品信息不对称逆向选择的一系列规则的编制，以政府机关的公信力来解决与物联网技术应用中的诚信危机，使用网络通道与芯片加密技术以及采用人工指令与机器随机模数映射结合解码技术，对RFID与网络通道加密加权，组成食品安全生产与运输监管无线传感网，由此保证食品安全。

本发明具体内容：

1.食品安全生产与运输监管无线传感网方法

1)食品安全生产与运输进行跟踪监管与追溯管理方法

制定行业标准和规范，建立统一的食品安全管理编码体系，保证录入信息的完整统一。以肉类蔬菜食品为切入点，推广到其它食品的应用，利用RFID为食品配置“第二代食品身份证”，运用RFID技术在食物生产、加工与运输供应链上，标识所有食品，记录食品由原料种植，采集，食品生产，组成成分，产品存储，运输等；食品供应链上各环节企业录入产品信息的编码体系或使用的频段统一，最终消费者读取信息完整，同时适应下游企业对统一编码体系的RFID标签阅读器的需求，使得食品安全管理项目信息的录入和读取便利准确。

2)搭建中间应用平台解决诚信危机方法

建立完善的食品安全管理中间应用服务平台，辅助政府组织相关部委和行业领头企业共同搭建，提供的服务包括：对养殖/种植、加工、运输、销售各个环节的食品安全状况进行实时监控和安全预警；对食品供应链各环节的信息进行采集，并确保企业录入信息的可靠性；对食品安全问题执行追溯以及制定相关惩处措施等，以政府机关的公信力来解决RFID技术应用中可能存在的诚信危机，使食品安全管理更安全。

3)对于“食品安全问题中信息不对称”问题的解决方法

是对食品信息不对称逆向选择的一系列规则的安排，并建立食品在运输过程中个方位的监管机制，包括各级监管部门的检验结果和实物所处的环境等，对整个运输链和监管过程完全由物联网完成，有两种路径选择，一种路径就是将外部交易变成内部交易，利用无线网络自动记录信息；另一种路径就是建立声誉机制和透明供应，提高监管绩效和降低交易成本。

4)数据隐私安全的保护方法

使用网络通道与芯片加密技术，对RFID标签的内容加密，对网络通道加密加权，只有被授权用户才能对RFID标签内容进行传输与读写操作，还采用人工指令与机器随机模数映射结合解码技术，防止黑客非法截取通信数据与非法用户通过发射干扰信号来堵塞通信链路，防止利用假冒伪劣标签来向阅读器发送虚假的数据。

2.食品安全生产与运输监管无线传感网装置

1)低功耗食品运输传感网设备

低功耗高效的无线传感器网络设备，主要由无线传感器节点、无线路由节点、无线收发机及防控中心组成；每个无线传感器节点配置多个传感器，采用RFID模块无线传输，监控采集监测数据，同时跟踪食品位置及情况，最终实现对食品质量的保证。

低功耗无线传感器网络设备包括：

①.无线传感器节点，将传感器集成在无线传输模块上，形成底层节点。

②.无线路由节点，中继数据，采用电源转换器技术。

③.协调器节点，是无线路由节点分区连接与控制的中上层节点。

④移动节点，驾驶员或押运员携带，由无线传感网管控。

⑤无线传感网适配器，用于食品配送车与食品安全无线网匹配。

具体的，提供低功耗和高效的食品检测无线传感器网络，它由无线传感器节点、无线路由节点、无限收发机组成；无线传感器节点配备多个传感器并用电池作为电源(结合太阳能电池供电)，同时，传感器节点采用RFID模块来实现无线通信，食品运输车辆上安装无线传感器和食品监测站的RFID解读器合作共同建立一个强大的网络，满足食品运输过程中环境数据采集，提供适用于应急响应的环境信息及反馈控制。

2)无线传感网络

制定并利用领先的无线传感网标准，统一接口与传输协议，编辑制作系统智能软件及硬件设备，将前述无线传感器网络设备组建为集成网络，建立的一个终端人机交互系统，使消费者能够查询任何食品在运输过程中的信息和数据；此外，该集成网络应具有实时性和保密性，能够显示各种食品运输过程的监测数据和画面，能够发指令有远程控制阻止违规操作，除了相应的管理者，不允许任何人或机关部门对数据进行改动，由此保证食品安全；最终，建立智能化，网络化，信息化和自动化为一体的食品生产运输监管网络系统。

3)低成本器件

RFID的成本不仅包括标签、阅读器和中间件等，还包括管理软件的升级费用等；一方面，进一步推广RFID标签的使用，随着使用量的增加，使成本降低，采用RFID与条码技术相结合的办法，即在托盘、包装箱或者集装箱上使用RFID标签，以实现大量商品的快速进出库及库存管理，而在单品上使用条形码以满足销售的需求，以此降低使用成本，还有就是要有供应链各成员利益共享、成本分摊的合理方案。

本发明的特征在如下：

食品安全生产与运输监管无线传感网方法，包括进行跟踪监管与追溯管理方法，建立统一的食品安全管理编码体系，利用RFID为食品配置“第二代食品身份证”，运用RFID技术在食物生产、加工与运输供应链上，标识记录所有食品，包括：养殖、种植、原料、成分、采集、食品生产、加工、存储、运输及销售各个环节，对食品安全状况进行实时监控和安全预警、追溯以及实施相关惩处。

搭建中间应用平台解决诚信危机方法，辅助政府组织相关部门和企业共同搭建完善的食品安全管理中间应用服务平台，以政府机关的公信力来解决RFID与物联网技术应用中的诚信危机，使食品安全管理更安全。

对于“食品安全问题中信息不对称”问题的解决方法，是对食品信息不对称逆向选择的一系列规则的编制，通过两种路径，一种路径就是将外部交易变成内部交易；另一种路径就是建立声誉机制和透明供应，提高监管绩效和降低交易成本，并建立食品的全方位的监管机构，由物联网完成全部监管过程。

保护数据隐私安全的方法，使用网络通道与芯片加密技术，对RFID标签的内容加密，采用人工指令与机器随机模数映射结合解码技术，对网络通道加密加权，只有被授权用户才能对系统进行传输与读写操作，防止黑客非法截取通信数据与非法用户通过发射干扰信号来堵塞通信链路，防止利用假冒伪劣标签来向阅读器发送虚假的数据，该集成网络应具有实时性和保密性，能够显示各种食品运输过程的监测数据和画面，能够发指令有远程控制阻止违规操作，由此保证食品安全。

食品安全生产与运输监管无线传感网装置，包括：低功耗高效的无线传感器网络设备，无线传感器节点、无线路由节点、无线收发机及防控中心，移动节点由驾驶员或押运员携带，由无线传感网管控，无线传感网适配器，用于食品配送车与食品安全无线网匹配，提供适用于应急响应的环境信息及反馈控制。

制定并利用领先的无线传感网标准，统一接口与传输协议，编辑制作系统智能软件及硬件设备，建立的一个终端人机交互系统。

本发明全部组成为，供应商与原料(农田、养殖场等)设置的原料底层传感器，原料底层RFID标签，运输前管理节点，为物流运输移动节点一(运输车)，物流运输管理节点，食品加工节点，原料与加工控制决策指挥中心，中间无线路由器节点，食品加工层节点(加工工人)，食品加工企业管理节点，管理与配送中心，物流运输移动节点二(运输车)，零售商场节点，饭店与食堂节点，客户确认节点。

附图为本发明即一种省级范围的食品安全运输监管无线传感网方法与装置结构图，以下依据附图说明系统方案与工作过程。

附图洗明：

1为供应商与原料(农田、养殖场等)，2为原料底层传感器，3为原料底层RFID标签，4为运输前管理节点，5为物流运输移动节点一(运输车)，6物流运输管理节点，7食品加工节点，8为原料与加工控制决策指挥中心，9为中间无线路由器节点，10为食品加工层节点(加工工人)，11为食品加工企业管理节点，12为管理与配送中心，13为物流运输移动节点二(运输车)，14为零售商场节点，15为饭店与食堂节点，16为客户确认节点。

从原料供应商1开始，设置原料底层传感器2，设置原料底层RFID标签3，经过运输前管理节点4无线接收传感器2与原料底层RFID标签3的信息，并由运输前管理节点4登记保存并记录整个过程，并且按照需求指挥调度物流运输移动节点一(运输车)5，由5运输到指定地点，这个过程中，由物流运输管理节点6无线跟踪指挥监控5对食品运输进行跟踪，4将其质检和运输信息传送至6，由6通知食品加工节点7，指挥7做好接收原料的准备，原料与加工控制决策指挥中心8指导监督7的加工过程，1～8都通过中间无线路由器节点9无线连接，食品加工节点7无线连接指挥监控食品加工层节点(加工工人)10，10还反馈2、3的实际情况，食品加工企业管理节点11直接管理2、3、7与10，11还联通配送中心12，11一方面根据12指挥监督7生产，另一方面11还根据零售商场节点14、饭店与食堂节点15，客户确认节点16，订单指挥监督1、7，配送中心12还指挥调度物流运输移动节点二(运输车)13，由13将食品分送到14、15、16，另一方面，14、15与16还向12、8、7与1发指令，订购专用食品反馈食品质量信息，1～16构成了一种省级范围的食品安全运输监管无线传感网。

其中包含冷藏链监控系统，它由1、2、3、4、5、6、9、12与13组成，从原料供应商(农田)1到14、15与16两天的运输途中，原料底层RFID标签3每15分钟记录一次温度传感器2传出的数据，并将这个数据存储起来，到达零售商14的销售中心时，安装14的读写器就会自动接收每个标签3沿途生成的历史温度数据，并将该数据及时传送到无线路由器节点9，发送到负责冷链监控的物流运输管理节点6上，6的检测器会编辑这些感知的温度变化数据，及时提供给14、15、16的用户，供用户14、15与16参考决择与反馈，实现冷链物流监控，。

还有，3为第三代有源RFID标签，黏在1中包括的水果篮子上，6可实时检测运输中的水果的温度，利用RFID标签3的1MB的内存，基于时间和温度测量得出不同的数值，对应1中包括的水果和蔬菜不同的保鲜期，6、6、7与12会合理安排安排那些不宜久存的水果上市出售时机或过保质期的食物退架。

另外，3的RFID检测系统特征在于：它配合6对高度敏感的软水果1的动态运输和监控，而且能够把两个不同地区9都整合到12里进行集成和读取，最终，实现节省果农1损失和提高食品质量保证的效果。

Claims (6)

1.一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置，特征在于：食品安全生产与运输监管无线传感网方法，包括进行跟踪监管与追溯管理方法，建立统一的食品安全管理编码体系，利用RFID为食品配置“第二代食品身份证”，运用RFID技术在食物生产、加工与运输供应链上，标识记录所有食品，包括：养殖、种植、原料、成分、采集、食品生产、加工、存储、运输及销售各个环节，对食品安全状况进行实时监控和安全预警、追溯以及实施相关惩处。

2.根据专利要求一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置，其特征是：搭建中间应用平台解决诚信危机方法，辅助政府组织相关部门和企业共同搭建完善的食品安全管理中间应用服务平台，以政府机关的公信力来解决RFID与物联网技术应用中的诚信危机，使食品安全管理更安全。

3.根据专利要求一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置，其特征是：对于“食品安全问题中信息不对称”问题的解决方法，是对食品信息不对称逆向选择的一系列规则的编制，通过两种路径，一种路径就是将外部交易变成内部交易；另一种路径就是建立声誉机制和透明供应，提高监管绩效和降低交易成本，并建立食品的全方位的监管机构，由物联网完成全部监管过程。

4.根据专利要求一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置，其特征是：保护数据隐私安全的方法，使用网络通道与芯片加密技术，对RFID标签的内容加密，采用人工指令与机器随机模数映射结合解码技术，对网络通道加密加权，只有被授权用户才能对系统进行传输与读写操作，防止黑客非法截取通信数据与非法用户通过发射干扰信号来堵塞通信链路，防止利用假冒伪劣标签来向阅读器发送虚假的数据，该集成网络应具有实时性和保密性，能够显示各种食品运输过程的监测数据和画面，能够发指令有远程控制阻止违规操作，由此保证食品安全。

5.根据专利要求一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置，其特征是：食品安全生产与运输监管无线传感网装置，包括：低功耗高效的无线传感器网络设备，无线传感器节点、无线路由节点、无线收发机及防控中心，移动节点由驾驶员或押运员携带，由无线传感网管控，无线传感网适配器，用于食品配送车与食品安全无线网匹配，提供适用于应急响应的环境信息及反馈控制。

6.根据专利要求一种省级范围的食品安全生产与运输监管无线传感网方法与装置，其特征是：全部组成为，供应商与原料(农田、养殖场等)设置的原料底层传感器，原料底层RFID标签，运输前管理节点，为物流运输移动节点一(运输车)，物流运输管理节点，食品加工节点，原料与加工控制决策指挥中心，中间无线路由器节点，食品加工层节点(加工工人)，食品加工企业管理节点，管理与配送中心，物流运输移动节点二(运输车)，零售商场节点，饭店与食堂节点，客户确认节点。