淺析射頻識別技術(shù)在酒類防偽中的應用

一、酒類防偽現(xiàn)狀以及存在的問題

我國大小酒制品企業(yè)30000多家，但是真正獲取生產(chǎn)許可的只有不到1萬家，而在2005年的酒類生產(chǎn)資格調(diào)查中顯示通過率僅為百分之15%，這說明中小企業(yè)假冒偽劣侵權(quán)行為嚴重，并潛在食品安全性問題。此現(xiàn)象發(fā)生的原因是因為行業(yè)經(jīng)營比較集中，傳統(tǒng)名優(yōu)酒類品牌知名度高，但行業(yè)防偽手段落后，使得不法分子選擇對高端酒類造假成為其快速謀取暴利的手段。據(jù)《北京晨報》2010年12月23日報道，河北昌黎縣周邊少數(shù)葡萄酒廠家生產(chǎn)假冒偽劣葡萄酒，傍名牌一條龍造假行為尤為猖獗，給當?shù)氐闹咸丫破髽I(yè)造成了嚴重的影響，一瓶成本幾塊錢的酒經(jīng)過灌裝，貼牌，包裝后就成了知名品牌的酒，價格也翻了十幾倍。

盡管各知名酒商不斷進行防偽措施的更新?lián)Q代，但歸根結(jié)底造成此類原因的問題在于以下三方面：一是大酒廠防偽手段落后；二是標簽貼裝工藝簡單容易造假(通過標簽生產(chǎn)商，回收等)；三是標簽可識別性差，消費者不能判斷標簽真?zhèn)巍，F(xiàn)有酒類商品防偽手段主要分為：數(shù)碼防偽(短信防偽)，光學防偽，化學油墨防偽，條形碼防偽，包裝防偽等。這些防偽手段在制作商具備一定的科技含量，但都存在相似的缺點即；防偽信息肉眼可見。包裝和防偽標簽可被回收再利用或被仿制。而且仿制的產(chǎn)品其外觀特征與原包裝幾乎相同，消費者能難辨別真?zhèn)?。所以需要研發(fā)一種新型防偽技術(shù)改善這些存在的問題，提高企業(yè)的防偽管理水平。

二、國內(nèi)外酒類RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應用情況

(一)RFID射頻識別技術(shù)及工作原理：

RFID(RadioFrequencyIdentification)是一種無線射頻識別技術(shù)，它是自動識別技術(shù)的一種。從概念上來講，RFID類似于條碼掃描，對于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID標簽，利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器。

RFID系統(tǒng)組成如下圖所示。標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(PassiveTag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(ActiveTag，有源標簽或主動標簽)；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。

(二)國外RFID發(fā)展現(xiàn)狀

美國早在1970年酒開始了RFID的民用化推廣，1980年末美國與歐洲的很多家公司開始生產(chǎn)RFID電子標簽，如今RFID技術(shù)已被光放應用到各個領域，如門禁管理，城市一卡通，物流管理追溯等。

2006年初美國的EJGallo葡萄酒公司率先應用了RFID標簽，他的主要目的是進行大范圍的倉儲盤點以及貨物運輸，但隨著市場的不斷發(fā)展擴大，這種技術(shù)逐漸被運用于酒類的溯源防偽領域。近年來德國的伏特加假酒案，印度假酒案致143人甲醇中毒死亡案等不斷涌現(xiàn)，在這種情況之下大部分國外知名酒商紛紛采用了RFID射頻監(jiān)測手段來進行有效的監(jiān)管。直至2010年初RFID酒類溯源技術(shù)已經(jīng)推廣到了歐洲9個國家以及美國，印度等國。知名酒商如JebsonCo，WolfBlassYellowLabelCabernetSauvignon等都率先采用這種技術(shù)。

(三)國內(nèi)RFID發(fā)展現(xiàn)狀

RFID技術(shù)在國內(nèi)的應用還不是很廣泛，只有部分領域使用了這種技術(shù)，如公交一卡通，郵政包裹，二代身份證等，并且功能及作用范圍十分有限。2006年科技部等15部委發(fā)布《中國射頻識別技術(shù)政策白皮書》指出RFID產(chǎn)業(yè)將成為國民經(jīng)濟的新增長點，并在重大項目尅申請指南中強調(diào)：在“十一五”期間大力發(fā)展射頻識別技術(shù)。

我國酒類制品造假由來已久，早在1994年山西溯州假酒案造成十幾人中毒死亡，使與本案無關的中國四大名酒之首山西汾酒從行業(yè)第一(“汾老大”)跌落20名以外，十余年不能恢復元氣。當今假煙假酒盛行已是公開的事實。市場盛傳茅臺真假比例為1：9，五糧液真假比例為1：3，洋河真假比例為1：1，等等。這些是無法統(tǒng)計無法驗證的。2009年末為響應國家對于食品安全朔源的管理要求和提升行業(yè)品牌形象，五糧液、茅臺、雙鉤、瀘州老窖紛紛開始嘗試應用RFID技術(shù)進行防偽管理，但由于方案設計不夠成熟成本以及成本過高等原因，其實無法大力推廣使用。

三、RFID酒類防偽追溯管理解決方案

(一)防偽需求分析

1.產(chǎn)品假冒：今年來各個知名白，紅酒廠家均被假冒偽劣產(chǎn)品所困擾，年損失幾千萬，使用的防偽技術(shù)老舊無法從源頭解決根本問題。

2.消費者對商品信息的需求：消費者需要了解酒的質(zhì)量，是否假冒，以及產(chǎn)地，生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)日期，品種，等級是否與實務相符以及酒的原料成分，生長環(huán)境，制作工藝，文化內(nèi)涵等。

3.生產(chǎn)企業(yè)對防偽信息的需求：需要做到高度可靠，難以偽造，保證物流過程產(chǎn)品安全等。

4.流通企業(yè)對產(chǎn)品信息的需求：做到使用方便，操作簡單，防偽及產(chǎn)品質(zhì)量安全信息能夠快速查詢，投入的設施和費用企業(yè)能夠承擔。

5.政府監(jiān)管部門對信息的需求：酒類流通監(jiān)管，結(jié)合管理制度建立產(chǎn)品履歷管理體系，產(chǎn)品檢驗及鑒定信息等。

(二)項目可行性分析

選擇有市場基礎和雄厚實力并且迫切需要此類技術(shù)進行產(chǎn)品完善工作的昌黎葡萄酒公司為試點，建立基于RFID技術(shù)的酒類防偽綜合示范的標準化基地，從酒的整個生產(chǎn)流程推行基于RFID技術(shù)的酒類防偽示范工程，開展酒類防偽綜合應用試點，項目運營成熟后在逐漸推廣到其他酒類企業(yè)。

目前，酒類防偽系統(tǒng)在國內(nèi)市場還處于導入期，需要廣泛的宣傳以及政府的支持。通過研究RFID在酒類防偽溯源中的應用，提出低成本合理化的RFID技術(shù)解決方案，實現(xiàn)RFID技術(shù)在酒類行業(yè)的推廣，形成行業(yè)應用標準，帶動我國RFID技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，同時也宣傳了酒類防偽溯源的離你那，推動了傳統(tǒng)名優(yōu)白酒產(chǎn)業(yè)在“十一五”的健康發(fā)展，有利于出盡白酒產(chǎn)業(yè)向名優(yōu)白酒方向的發(fā)展。

在技術(shù)方面，傳統(tǒng)的酒類防偽溯源技術(shù)存在著很多缺陷，如記載信息量太小，不能完整的記錄涉及的所有信息，信息只讀不支持寫入，識讀范圍小，容易損壞，不能適應潮濕的環(huán)境等。而RFID則基于無線射頻技術(shù)，可以完成對于標簽內(nèi)容的識讀與數(shù)據(jù)集成，可以記載大量的商品物流信息等，并且可讀可寫式的記錄方式可以有效的做到產(chǎn)品的追溯工作能夠及時發(fā)現(xiàn)存在的問題。此外，RFID標簽具有使用壽命長，安全性高，對環(huán)境要求低等優(yōu)點，擁有條形碼不具備的防水，防磁，耐高溫等性能。近年來RFID技術(shù)發(fā)展迅速，我國的鐵路，公交，郵政，物流，煙草，醫(yī)藥，公安等諸多行業(yè)都已經(jīng)使用了RFID技術(shù)。由于其技術(shù)給人帶來極大地方便，并且隨著價格的下降技術(shù)的完善，RFID技術(shù)正向日常生活工作的各個方面快速滲透。RFID的普及為基于RFID技術(shù)的酒類防偽系統(tǒng)研究提供了基礎，通過研究RFID在酒類防偽系統(tǒng)中的技術(shù)應用，有助于探索酒類防偽標準中的關鍵技術(shù)標準規(guī)范，加快創(chuàng)新，推動RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

企業(yè)方面，基于RFID技術(shù)的酒類防偽追溯系統(tǒng)可以幫助企業(yè)實現(xiàn)標準化的防偽規(guī)范和防偽操作流程，能夠利用RFID技術(shù)優(yōu)勢實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)采集提高工作效率，幫助企業(yè)提高監(jiān)管生產(chǎn)能力，擴展品牌質(zhì)量優(yōu)勢。我國是酒制品生產(chǎn)大國，酒類企業(yè)眾多，基于RFID的防偽溯源技術(shù)擁有廣闊的市場前景。

消費者方面，消費者對于酒類的質(zhì)量，衛(wèi)生情況有著越來越高的要求。RFID酒類溯源防偽能夠提供給消費者一系列的酒類信息并且保證酒品的安全，并能消費者對于酒的知情權(quán)和選擇權(quán)，使消費者購買的更放心。

(三)總體方案

1.方案概述

在競爭日益加劇的今天，產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)關乎到企業(yè)的生死，是每個企業(yè)都不能忽視的問題，企業(yè)必須加快技術(shù)革新，采用先進的工藝技術(shù)，加強產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管，增強國內(nèi)外市場競爭力，減少投入，不斷提高經(jīng)濟效益。質(zhì)量管理對于企業(yè)是非?，F(xiàn)實的需求，在實現(xiàn)質(zhì)量的過程中，質(zhì)量追蹤起著重要的作用。

系統(tǒng)覆蓋了從生產(chǎn)至出入庫至市場查詢等流通環(huán)節(jié)，具有很高的完整性和靈活性。其與物流系統(tǒng)結(jié)合后，將具有強大的防偽防竄和全方位的追蹤溯源功能。該系統(tǒng)采用自動化技術(shù)，自動識別技術(shù)以及信息加密技術(shù)，給每件產(chǎn)品賦予唯一的身份標簽，通過在生產(chǎn)過程中進行產(chǎn)品賦碼及對流通銷售信息的監(jiān)管，實現(xiàn)對每件酒類產(chǎn)品的物流，信息流進行監(jiān)督管理和控制。

方案以RFID技術(shù)為數(shù)據(jù)管理手段，對企業(yè)生產(chǎn)分銷等環(huán)節(jié)的作業(yè)過程進行自動識別實現(xiàn)信息化管理，以確保業(yè)務過程中對各種對象管理的正確性，準確性。信息化建設主要針對防偽，溯源管理，倉庫管理，分銷管理，流向追溯無方面開實施。

在商品防偽領域內(nèi)，防偽技術(shù)是保護消費者權(quán)益和企業(yè)利益的重要技術(shù)。然而目前市場上的防偽產(chǎn)品采用的防偽技術(shù)絕大部分仍然是紙質(zhì)材料，這些材料和技術(shù)容易被復制和替換不能起到其應有的作用，而RFID芯片內(nèi)容無法被仿制。

在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中提前將RFID標簽標簽初始化并關聯(lián)到相應的生產(chǎn)任務中，生產(chǎn)時將RFID標簽縫制在紅酒內(nèi)，為以后的業(yè)務過程打下數(shù)據(jù)基礎。生產(chǎn)環(huán)節(jié)根據(jù)企業(yè)需要還應對圓臉的采購，加工，生產(chǎn)的工序，公式等進行相應的管理。

倉庫管理除了基本的入庫，盤點管理外，還應明確貨區(qū)貨位，對產(chǎn)品的銷售周期，庫存成本，庫齡周期，庫存屬性，庫內(nèi)業(yè)務效率等做相應的分析管理。

分銷環(huán)節(jié)中使用定制的線體對大型倉庫的出入庫數(shù)據(jù)進行采集，門店應用無線終端進行收發(fā)貨操作。以此來實現(xiàn)總公司到分公司到代理商，加盟店店的數(shù)據(jù)共享。

當企業(yè)的管理平臺搭建成功后，就可以對從生產(chǎn)到銷售終端的質(zhì)量追溯，防偽防串，渠道優(yōu)化整合等出具管理依據(jù)。

2．整體技術(shù)方案

由上圖所示該系統(tǒng)架構(gòu)分為五部分組成：接入層；數(shù)據(jù)層；服務層；應用層；表示層。

(1)接入層：主要的作用是通過讀寫器，傳感器，無線網(wǎng)絡等設備采集相關射頻信號數(shù)據(jù)并發(fā)送這些數(shù)據(jù)層進行下一步操作。

(2)數(shù)據(jù)層：包括單位信息，產(chǎn)品數(shù)據(jù)，容器信息，事件信息等，并把這些信息發(fā)送到服務層進行解碼轉(zhuǎn)換等工作。

(3)服務層：包括注冊編碼解析，RFID信息服務，RFID發(fā)現(xiàn)服務，異常處理服務等，其作用是通過特定的編碼解析把射頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)并儲存到中心服務器中以備后續(xù)調(diào)用；此外通過數(shù)據(jù)的交互可對RFID設備的運行請款進行管理，并能處理發(fā)生的問題。

(4)應用層：包括采購管理，生產(chǎn)管理，物流管理，質(zhì)量管理，跟蹤追溯等應用系統(tǒng)。這些管理系統(tǒng)跟服務層的中央數(shù)據(jù)庫相連并調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，了解事實儲存的信息進行生產(chǎn)，物流倉儲等方面的管理。

(5)表示層：是企業(yè)網(wǎng)站和相關部門的網(wǎng)站入口，現(xiàn)有的企業(yè)ERP或信息系統(tǒng)可以在應用層通過接口集成。使各個監(jiān)管部門可以有效的進行管理并執(zhí)行檢查的工作。

此整體技術(shù)方案目的是通過RFID電子標簽的特性把酒類防偽應用中遇到的防偽技術(shù)仿造問題解決，徹底解決防偽標簽防偽碼被再利用的問題通過防止回收使用的電子標簽封轉(zhuǎn)技術(shù)解決，解決電子標簽在酒類瓶裝封裝環(huán)境下的自動寫入，可識讀適應性問題，解決酒類產(chǎn)品全程追蹤溯源問題。在產(chǎn)品出現(xiàn)問題的情況下可以快速找到出問題的環(huán)節(jié)。

3.流程設計思路

系統(tǒng)在一臺服務器的平臺上運行，其功能主要由五個模塊組成：單件酒類防偽管理模塊；酒類跟蹤管理模塊；自動化生產(chǎn)管理模塊；酒類倉庫管理模塊；酒類物流管理模塊。

追溯體系包含如下環(huán)節(jié)：

(1)原料儲存環(huán)節(jié)：原料庫RFID分類管理，先進先出，原料等級分區(qū)。

(2)生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)：生產(chǎn)線賦予每瓶酒RFID標簽并進行生產(chǎn)工位計件。

(3)成品中心庫管理環(huán)節(jié)：生產(chǎn)完的酒入通過RFID自動感應上傳入庫信息；并實現(xiàn)庫存酒RFID手持機快速盤點

(4)異地庫管理環(huán)節(jié)：異地庫可通過RFID手持PDA進行收貨，確認貨物是否完整被調(diào)換過，從何處發(fā)貨等。

(5)經(jīng)銷商管理環(huán)節(jié)：經(jīng)銷商通過RFID手持PDA可查到此貨物的發(fā)貨運輸信息。

(6)終端用戶管理環(huán)節(jié)：終端客戶通過RFID終端查詢機可以查到每瓶酒的原料生產(chǎn)過程，倉儲，物流，經(jīng)銷商所有信息，起到全程追溯的作用。

4.應用方案

(1)防偽瓶蓋的設計：瓶蓋的內(nèi)嵌RFID電子標簽與瓶蓋的熱塑膜封口相連，當撕開熱塑膜封口后機械結(jié)構(gòu)會把RFID芯片破壞從而達到開蓋即損，無法回收的效果。

(2)電子標簽數(shù)據(jù)信息

EPC編碼結(jié)構(gòu)標準包括：EPC-64，EPC-96，EPC-256。考慮到酒類產(chǎn)品出貨量為中等，選擇64b進行EPCID編碼。現(xiàn)有條形碼的主要數(shù)據(jù)信息為商品身份，其他包括生產(chǎn)廠家、產(chǎn)地、規(guī)格、生產(chǎn)日期等。EPC標簽存儲的信息要遠大于條形碼，但數(shù)據(jù)信息影響標簽的讀取速度，用RFID防偽是根據(jù)EPCID碼進行數(shù)據(jù)庫的檢索操作，射頻標簽的數(shù)據(jù)格式關鍵在數(shù)據(jù)庫的檢索碼DSC(DataSearchedCode)。出于上述考慮，酒類EPC標簽數(shù)據(jù)信息設計為APC+PTC+ATC+UID，每塊分配16b數(shù)據(jù)，也可根據(jù)需要分配。其中，APC為生產(chǎn)廠家代碼，PTC為產(chǎn)品類型代碼，ATC為產(chǎn)地、生產(chǎn)日期，UID為單個產(chǎn)品的惟一序列標識碼。

主要技術(shù)指標：

工作頻率：925MHZ

適用溫度：-40°至150°

通信速率：≥260kbps

存儲容量：≥512kbits

康液體環(huán)境

(3)防偽識別器

防偽識別器是檢測產(chǎn)品真?zhèn)蔚慕K端設備，可以通過視頻顯示消費者需要的真?zhèn)涡畔ⅰＦ渲饕植荚诟鞔缶祁愪N售場所，超市街頭等，消費者可以很容易找到。

(4)防偽識別器硬件架構(gòu)：

讀寫器，用來讀取酒類EPC標簽信息并傳送到處理平臺。

工業(yè)計算機(IndustryComputer，IC)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、傳送、查詢、顯示。

中間件，轉(zhuǎn)換不同標準讀寫器和防偽識別器的連接

圖6.防偽識別器硬件架構(gòu)

(5)防偽識別器軟件架構(gòu)：

讀寫器控制模塊：發(fā)送讀寫器控制指令實現(xiàn)射頻標簽的數(shù)據(jù)讀取與傳輸。

用戶操作平臺的搭建：提供完善直觀的界面，操作簡單，可快速查詢酒類信息。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫：管理酒類產(chǎn)品的信息查新，更新，刪除。

數(shù)據(jù)傳輸：負責與監(jiān)管中心進行數(shù)據(jù)交換。

(6)主要技術(shù)指標：

工作頻率：925MHZ

通信協(xié)議：ISO180006C

輸出功率：+20dBm-+30dbm

調(diào)制方式：100%ASK調(diào)制

最遠讀取距離：3米，

最遠寫入距離：0.5米

多標簽讀取速率：≥300個每秒

工作溫度：-20°至60°

酒類產(chǎn)品生命周期流程追蹤設計

(1)黏貼射頻電子標簽：通過自動化的方法在產(chǎn)品的相應位置放置RFID防偽射頻標簽。

(2)生產(chǎn)線上安裝固定式讀寫設備，向標簽內(nèi)寫入數(shù)據(jù)，并自動記錄該信息酒類在包裝生產(chǎn)線的末端放置有讀寫設備，電子標簽通過讀寫區(qū)域時，讀寫器自動讀出標簽ID號，并寫入酒類的EPC代碼，同時在用戶數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)寫入其他信息如產(chǎn)品下線時間等；同時，讀寫器可以根據(jù)一定的算法為每一個標簽設定不同的訪問密碼，防止有人企圖修改標簽內(nèi)部的數(shù)據(jù)。另外，服務器記錄該標簽信息，為每瓶酒建立檔案以便查詢。完成數(shù)據(jù)寫入工作后將酒類裝入包裝箱準備入庫。

(3)倉儲管理:在每瓶出產(chǎn)的酒的瓶頸上運用EPC的電子標簽，記錄擺放位置、產(chǎn)品類別、日期等數(shù)據(jù)；而透過在酒瓶上的標簽，則可根據(jù)每個產(chǎn)品特有的編碼，隨時掌握貨品狀態(tài)、包括溫度是否適合、酒的質(zhì)量情況等，以便倉儲管理，也能立即了解需要補貨的項目，方便于缺貨管理。而且在退換貨的情況時只要倒入系統(tǒng)里，便可以對數(shù)據(jù)進行修改。

(4)配送物流管理：通過RFID讀取包裝箱上的標簽標簽數(shù)據(jù)進行快色貨物盤點，了解貨物種類并進一步錄入數(shù)據(jù)，如配送地點配送時間及配送的酒類數(shù)量等。

(5)經(jīng)銷商、零售商配備手持機檢驗酒的真?zhèn)危涸谙M者購買酒類產(chǎn)品時零售商用手持機當場檢驗酒類的真?zhèn)?，如果可以順利讀到數(shù)據(jù)，表明該瓶酒是真酒，如果不能讀出標簽內(nèi)數(shù)據(jù)，消費者可以拒絕購買。以此方式可以從源頭上杜絕假酒的產(chǎn)生。電子標簽不可能做到重復利用，可以排除不法分子回收舊酒盒后，將電子標簽拆下再次使用冒充真酒的可能；此外，假酒生產(chǎn)廠商偽造仿冒RFID系統(tǒng)的代價太過于高昂基本不可能實現(xiàn)。

四、結(jié)語

基于RFID技術(shù)的酒類溯源系統(tǒng)從根本上杜絕了假酒的產(chǎn)生，通過從原料，裝配，倉儲盤點，出貨，到零售商一體化監(jiān)控記錄信息的方式保護了消費者和酒類企業(yè)的利益。本文介紹了于酒類的EPC標簽設計標準，設計出標簽的數(shù)據(jù)格式，提出防偽識別器的概念，搭建了貼有EPC標簽的酒類產(chǎn)品流通過程構(gòu)架。并且該理論數(shù)據(jù)現(xiàn)已在寧夏的西夏王葡萄酒和河北越千年葡萄酒上所使用和驗證和示范。為了挽救前年昌黎葡萄酒的大范圍造假案所帶來的損失，增加社會公眾信任度，迎接新十二五規(guī)劃對地方經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。實施RFID技術(shù)勢在必行，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對葡萄的種植源頭、生產(chǎn)灌裝、倉儲環(huán)節(jié)、物流環(huán)節(jié)、經(jīng)銷商環(huán)節(jié)、消費者環(huán)節(jié)的供應鏈全程質(zhì)量安全追溯加強管理，打造政府有效監(jiān)管，消費者可信的公共服務平臺，為建設智慧河北貢獻力量，也是可快速落地的項目。最后隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進步和產(chǎn)品的推廣，RFID技術(shù)必將從源頭解決酒類現(xiàn)存的主要問題，RFID酒類防偽溯源技術(shù)前景無限。