中藥溯源物聯(lián)網(wǎng)防碰撞技術(shù)研究

孫毅+陶虹妃

摘要：中藥溯源是保障中藥材質(zhì)量的手段之一，隨著國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)讀寫技術(shù)的中藥可追溯技術(shù)初步發(fā)展。將RFID防碰撞技術(shù)應(yīng)用于中藥溯源體系中，提高和增強(qiáng)中藥溯源電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫能力，保障中藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：中藥溯源；物聯(lián)網(wǎng)；RFID防碰撞；讀寫能力；

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）15-0049-02

Abstract：Origin of Chinese medicine is one of the means to protect the quality of Chinese herbal medicines.With the rapid development of the domestic things radio frequency identification technology， literacy based networking technology， traditional Chinese medicine can be traced back Preliminary development. The RFID anti-collision technology in medicine traceability system， will improve and enhance the literacy of Chinese electronic tag data traceability， and guarantee the accuracy of the quality of Chinese herbal medicines standardized data.

Key words：origin of Chinese medicine；things；RFID anti-collision；literacy

隨著國家對(duì)中醫(yī)藥的重視度增加以及人們對(duì)中醫(yī)認(rèn)可度的提高，中藥的需求量隨之攀升。為了保障中藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，促進(jìn)中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，需要運(yùn)用新一代的讀寫防碰撞技術(shù)手段，提高和增強(qiáng)中藥溯源電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫能力，加強(qiáng)中藥質(zhì)量控制，建立和完善中藥種植（養(yǎng)殖）、研究開發(fā)、生產(chǎn)、銷售的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。[1-3]因此，對(duì)中藥溯源物聯(lián)網(wǎng)防碰撞技術(shù)研究是一個(gè)值得研究的課題。

1中藥溯源的概況

1.1中藥溯源的發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)成都市食品監(jiān)督管理局了解，從2011年開始，成都市啟動(dòng)了中藥材溯源工作，并成為成都市委、市政府民生工程。成都中藥溯源工作在技術(shù)上已能實(shí)現(xiàn)中藥種植、流通、飲片生產(chǎn)、醫(yī)院使用四環(huán)節(jié)全程貫通追溯。目前已銷售的可溯源中藥飲片已超過50萬包、中藥材3萬多噸。目前，成都的21個(gè)中藥品種，都可以通過自己的“身份證”讓消費(fèi)者一目了然。該“身份證”的產(chǎn)生是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，在市場(chǎng)流通的道地中藥材貼上二維條碼或RFID標(biāo)簽，記錄種植、加工、檢測(cè)乃至物流、配送等各個(gè)環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息等如實(shí)反映在監(jiān)管平臺(tái)的網(wǎng)站上，消費(fèi)者通過手機(jī)、信息查詢?cè)O(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)就能了解中藥材產(chǎn)品的種養(yǎng)殖、加工、流通全過程。

1.2中藥溯源過程中存在的問題

中藥溯源在RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的過程中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾允潜ＷC整個(gè)識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信性能的關(guān)鍵技術(shù)[4]。在中藥溯源體系中，會(huì)存在一個(gè)以上的中藥材電子標(biāo)簽同時(shí)處在閱讀器的作用范圍內(nèi)，這樣如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，就會(huì)出現(xiàn)通信沖突，數(shù)據(jù)相互干擾；同樣有時(shí)也有可能多個(gè)標(biāo)簽處在多個(gè)閱讀器的工作范圍之內(nèi)，他們之間的數(shù)據(jù)通信也會(huì)引起數(shù)據(jù)干擾[5]。在記錄種植、加工、檢測(cè)乃至物流、配送等各個(gè)環(huán)節(jié)中，中藥材的溯源數(shù)據(jù)會(huì)因此受到影響。

1.3中藥溯源物聯(lián)網(wǎng)防碰撞技術(shù)研究的必要性

中藥溯源體系是通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)中藥的種植、加工、流通、使用等全過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。鏈接中藥產(chǎn)業(yè)各質(zhì)量控制環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量保證尤為重要。而中藥溯源過程中的碰撞問題，會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)通信質(zhì)量。基于此，提出對(duì)中藥溯源物聯(lián)網(wǎng)防碰撞技術(shù)研究，對(duì)于保障中藥材和中藥產(chǎn)品質(zhì)量，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將起到重要的作用。

2 RFID防碰撞與中藥溯源結(jié)合的優(yōu)勢(shì)

RFID射頻技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中藥溯源通信沖突是長(zhǎng)久以來存在的問題，RFID防碰撞技術(shù)的研究和應(yīng)用，能夠解決在多個(gè)標(biāo)簽讀寫時(shí)發(fā)生的碰撞，提高中藥溯源電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫能力[6]。RFID的防碰撞算法主要有[7]：空分多路SDMA法，頻分多路FDMA法，碼分多路CDMA法和時(shí)分多路TDMA法。在原有的中藥溯源體系中，引入射頻識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的防碰撞技術(shù)，可以解決中藥在溯源過程中的數(shù)據(jù)讀寫碰撞問題。防碰撞機(jī)制的引入，使得中藥的流通從形成來源可追溯、去向可查證、責(zé)任可追究的追溯鏈條信息更具有權(quán)威性和可信度，進(jìn)而破解中藥材流通的難題。

3中藥溯源物聯(lián)網(wǎng)防碰撞研究方案

3.1防碰撞架構(gòu)及說明

一個(gè)完整的中藥溯源體系包括物聯(lián)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理（數(shù)據(jù)添加、修改、刪除和讀?。?、數(shù)據(jù)發(fā)布五個(gè)部分[7]。本次研究主要針對(duì)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理兩個(gè)方面。中藥材的流通環(huán)節(jié)復(fù)雜，在種植、加工、應(yīng)用等過程中，環(huán)境差異大，中藥數(shù)據(jù)在采集錄入過程中的環(huán)境也不能達(dá)到統(tǒng)一。因此，為從源頭解決中藥在溯源過程中數(shù)據(jù)讀寫的碰撞問題，在種植環(huán)、生產(chǎn)加工企業(yè)、醫(yī)院等各個(gè)部門，采用引入防碰撞機(jī)制的RFID系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。

3.2應(yīng)用方案

為了防止沖突的產(chǎn)生，射頻識(shí)別系統(tǒng)中需要設(shè)置一定的相關(guān)命令，解決沖突問題，這些命令被稱為防沖突命令或算法Canti-coIlision algorithms）[8]。在本次研究中，對(duì)種植環(huán)、生產(chǎn)加工企業(yè)、醫(yī)院等各個(gè)部門的RFID通信系統(tǒng)進(jìn)行改善。

1）空分多路SDMA法應(yīng)用方案[9]

在中藥的種植環(huán)節(jié)中，采用空分多路SDMA法來解決碰撞問題。在種植環(huán)節(jié)中，將閱讀器和天線的覆蓋面積進(jìn)行陣列排放，使得中藥材在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，距離單獨(dú)的閱讀器范圍減少。當(dāng)藥材標(biāo)簽經(jīng)過這個(gè)陣列時(shí)會(huì)與最近的閱讀器進(jìn)行通信。而在相鄰的閱讀器區(qū)域內(nèi)，由于每個(gè)天線的覆蓋面積小，不會(huì)干擾其他標(biāo)簽相互交換信息。這樣許多標(biāo)簽在這個(gè)陣列中，由于空間分布可以同時(shí)被識(shí)別而不會(huì)相互影響。

在企業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)院流通中，可以將天線的方向直接對(duì)準(zhǔn)某個(gè)藥材標(biāo)簽標(biāo)簽。不同的藥材標(biāo)簽可以根據(jù)它在閱讀器作用范圍內(nèi)的角度位置區(qū)分開來。為了啟動(dòng)某一個(gè)標(biāo)簽，使定向天線掃描閱讀器周圍的空間，直至此標(biāo)簽被閱讀器的“搜索波束”檢測(cè)到為止。

2）時(shí)分多路（TDMA）法應(yīng)用方案[10]

在中藥流通經(jīng)過的各個(gè)部門中，對(duì)RFID系統(tǒng)采用時(shí)分多路法解決中藥溯源數(shù)據(jù)讀寫的碰撞問題。所有中藥材標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫通過閱讀器進(jìn)行控制和檢測(cè)。通過一定的算法，在閱讀器的作用范圍內(nèi)，從所有藥材標(biāo)簽中選擇其中一個(gè)標(biāo)簽，然后進(jìn)行相互通信（如鑒別、讀出和寫入數(shù)據(jù)）。當(dāng)要選擇另外一個(gè)藥材標(biāo)簽進(jìn)行讀寫時(shí)，解除之前標(biāo)簽的通信關(guān)系。這樣在某一時(shí)間內(nèi)只能建立起單個(gè)標(biāo)簽占用信道通信，避免碰撞產(chǎn)生。

3）頻分多路（FDMA）法應(yīng)用方案

在中藥流通過程中，對(duì)藥材標(biāo)簽的能量供應(yīng)以及控制信號(hào)的傳輸設(shè)置不同的傳輸頻率，藥材標(biāo)簽使用若干個(gè)供選用的應(yīng)答頻率來回應(yīng)不同的閱讀器，從而避免碰撞的發(fā)生。

4中藥溯源物聯(lián)網(wǎng)碰撞研究的創(chuàng)新點(diǎn)

1）本研究為提高流通主體的安全責(zé)任意識(shí)，強(qiáng)化防范措施，形成溯源追責(zé)機(jī)制，創(chuàng)造“放心藥”民生工程渠道品牌提供保障

2）中藥溯源物聯(lián)網(wǎng)碰撞的研究應(yīng)用到中藥種養(yǎng)殖、生產(chǎn)、流通、使用等各環(huán)節(jié)，為政府中藥產(chǎn)業(yè)化提供分析、決策和定價(jià)依據(jù)，增強(qiáng)政府部門對(duì)問題藥品的發(fā)現(xiàn)和處理能力，打擊制售假冒偽劣中藥行為，提高中藥安全監(jiān)管和公共服務(wù)水平。

3）為中藥溯源發(fā)展提供新的內(nèi)容和研究領(lǐng)域

本實(shí)現(xiàn)了中藥材標(biāo)準(zhǔn)化與物聯(lián)信息技術(shù)的對(duì)接，基于中藥標(biāo)準(zhǔn)化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交叉，它不僅為中醫(yī)藥信息學(xué)豐富了學(xué)科內(nèi)容，同時(shí)提供了一個(gè)新的研究方向。

4）建立和完善中藥種植（養(yǎng)殖）、研究開發(fā)、生產(chǎn)、銷售的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

中藥溯源涉及多個(gè)復(fù)雜的環(huán)節(jié)，該項(xiàng)研究的成功將使中藥溯源的質(zhì)量保障體系環(huán)節(jié)連接起來，形成整體的合力，具備更好的操作性。同時(shí)溯源系統(tǒng)也將成為道地藥材質(zhì)量保障體系的重要組成部分，完善中藥種植（養(yǎng)殖）、研究開發(fā)、生產(chǎn)、銷售的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

5結(jié)束語

本文這對(duì)于RFID在中藥溯源中的應(yīng)用，對(duì)RFID工作中的沖突問題進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)通過多路機(jī)制如SDMA（空分多路法）、FDMA（頻分多路法）、TDMA法等，可以解決RFlD系統(tǒng)中的閱讀器沖突問題，使得中藥材電子標(biāo)簽在中藥溯源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)確性和有效性[13]。

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