基于RFID的亳白芍飲片質(zhì)量溯源電子編碼方案設(shè)計(jì)

圣光磊,賈 爽,胡秀建

(亳州學(xué)院,安徽 亳州 236800)

亳白芍是載入中國(guó)藥典的道地藥材,亳白芍飲片不僅是中醫(yī)臨床的處方藥,也是生產(chǎn)中成藥的原料藥。目前,國(guó)內(nèi)的中藥飲片生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷完善,但是中藥飲片生產(chǎn)質(zhì)量追溯還比較滯后。安徽亳州白芍飲片的數(shù)據(jù)采集、處理、分析、存儲(chǔ)及質(zhì)量溯源目前還不能實(shí)現(xiàn)全程的追蹤,需要對(duì)亳白芍飲片產(chǎn)品設(shè)計(jì)EPC電子編碼及RFID射頻卡,并研發(fā)質(zhì)量溯源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

1 EPC編碼及RFID技術(shù)的應(yīng)用

EPC編碼技術(shù)是RFID射頻識(shí)別標(biāo)簽技術(shù)的基礎(chǔ),EPC編碼的結(jié)構(gòu)是由標(biāo)頭以及一些其他字段組成,所以標(biāo)頭決定了編碼的長(zhǎng)度和功能結(jié)構(gòu)。常用的EPC電子標(biāo)簽由64位、96位、256位的編碼結(jié)構(gòu)。由于64位預(yù)留空間較小,雖然256位編碼結(jié)構(gòu)預(yù)留空間大,但是商業(yè)運(yùn)作成本高,故采用96位編碼的方案(通用標(biāo)識(shí)GID-96)。

RFID技術(shù)是利用電磁耦合或感應(yīng)耦合,通過(guò)各種調(diào)制和編碼方案與RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信,并讀取RFID標(biāo)簽的自動(dòng)化讀取識(shí)別技術(shù)。RFID標(biāo)簽由電偶元件及芯片IC組成,具有唯一性,是RFID技術(shù)中傳遞信息的載體,是不可或缺的一部分,在溯源系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用。在各種物聯(lián)網(wǎng)溯源系統(tǒng)中普遍采用的是EPC-class-1-GEN-2超高頻標(biāo)簽,它的特點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)、通信傳輸距離遠(yuǎn)等[1]。RFID的主要結(jié)構(gòu)塊,從邏輯上分為Reserved塊、EPC塊、TID和User塊。這四塊之中,Reserved塊為保留區(qū),主要存儲(chǔ)滅活口令和訪問(wèn)口令等;EPC塊為電子產(chǎn)品代碼區(qū),主要存儲(chǔ)被標(biāo)識(shí)物品的EPC編碼信息;TID為標(biāo)簽識(shí)別區(qū),為RFID標(biāo)簽的生產(chǎn)信息標(biāo)識(shí)碼,具有全球唯一性;User為用戶區(qū),存儲(chǔ)用戶的自定義數(shù)據(jù)。

2 白芍飲片EPC編碼的設(shè)計(jì)

2.1 白芍飲片的質(zhì)量分類

白芍屬于毛茛科植物,種植周期為3～5 a,主要取其根部切片干燥用藥。白芍飲片產(chǎn)品主要有生白芍、炒白芍、酒白芍等。根據(jù)安徽省中藥飲片規(guī)格等級(jí)手冊(cè)分類,按飲片平均最窄中徑(cm)分,有大片(2.4以上)、一A(2.4～2.0)、一B(2.0～1.8)、二A(1.8～1.6)、二B(1.6～1.4)、三A(1.4～1.2)、三B(1.2～1.0)、四A(1.0～0.8)、四B(0.8以下);按平均厚度分為稍薄片(1.5～2.0 mm)、薄片(1.0～1.5 mm);按照過(guò)眼篩細(xì)分,分為統(tǒng)貨、2毫篩、4毫篩、6毫篩[2]。目前尚無(wú)根據(jù)其內(nèi)含有效成分測(cè)定的分類,有待相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)一步研究。

2.2 編碼設(shè)計(jì)原則

亳白芍飲片編碼設(shè)計(jì)以現(xiàn)行RFID的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和EPC編碼標(biāo)準(zhǔn)以及《藥品電子監(jiān)管碼印刷規(guī)范》為出發(fā)點(diǎn),充分考慮到白芍種植周期、采收、炮制、倉(cāng)儲(chǔ)和銷售等環(huán)節(jié)的情況,采用96位通用標(biāo)識(shí)符編碼方案,對(duì)白芍飲片進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)。編碼具有唯一性、可擴(kuò)展性和兼容性。根據(jù)實(shí)際情況,我們還對(duì)用戶自定義區(qū)域進(jìn)行了擴(kuò)充,增加了存儲(chǔ)容量。

2.3 編碼方案

采用通用標(biāo)識(shí)GID-96標(biāo)準(zhǔn),其EPC編碼由四部分組成,標(biāo)頭字段、通用管理者字段、對(duì)象分類字段和序列號(hào)字段[3]。設(shè)置其標(biāo)頭字段為8位,其值為0011 0101。通用管理者字段為28位,由保留字段(4位)、白芍原產(chǎn)地區(qū)域代碼(8位)和飲片廠商代碼(16位)組成,可以滿足28(64個(gè))產(chǎn)地進(jìn)行編碼?，F(xiàn)對(duì)部分白芍原產(chǎn)地安徽亳州、山東菏澤、四川中江與浙江磐安進(jìn)行編碼，如表1所示。

表1 部分白芍產(chǎn)地編碼Table 1 Partial coding of paeonia lactiflora origin

飲片廠商代碼為16位,可以標(biāo)識(shí)216(32768個(gè))廠商,足以標(biāo)識(shí)當(dāng)?shù)仫嬈瑥S商。列出部分飲片廠商編碼表如表2所示。

表2 部分飲片廠商編碼表Table 2 Partial coding table for decoction pieces manufacturers

根據(jù)安徽省中藥飲片規(guī)格等級(jí)手冊(cè)分類,對(duì)白芍飲片等級(jí)質(zhì)量規(guī)格進(jìn)行編碼如表3所示。

表3 白芍飲片質(zhì)量規(guī)格等級(jí)編碼表Table 3 Quality grade specification coding table of radix paeoniae decoction pieces

對(duì)象分類代碼(白芍飲片標(biāo)識(shí))由24位構(gòu)成[4],參考《基于射頻識(shí)別技術(shù)的中藥飲片行業(yè)產(chǎn)品電子代碼編碼方案研究》,對(duì)白芍飲片進(jìn)行標(biāo)識(shí)編碼。首先,白芍為種植類藥材,編碼位數(shù)為1位0;其次,白芍屬植物類藥材,編碼位數(shù)為2位01;第三,白芍飲片分為8個(gè)等級(jí)類型如表3所示,編碼為4位,如一A類編碼為0000;第四,白芍飲片標(biāo)識(shí)碼的設(shè)計(jì),按照中國(guó)藥典收錄的白芍飲片的位置建立唯一編碼,白芍飲片標(biāo)識(shí)在中國(guó)藥典——一部—藥材和飲片——筆畫(huà)5——頁(yè)碼105,定其編號(hào)為DYYB5Y105(D:藥典,Y:一部,Y:藥材和飲片,B5:筆畫(huà)5,Y105:頁(yè)碼105),占14位,設(shè)計(jì)編碼為14個(gè)0。第五,炮制方法分兩種,其編碼位數(shù)為三位,滿足七種白芍飲片產(chǎn)品的編碼要求,酒白芍編碼為000,炒白芍編碼為001。

序列號(hào)代碼段共36位,主要存儲(chǔ)生產(chǎn)產(chǎn)品的批次編號(hào),編號(hào)具有唯一性[5]。例如某藥廠生產(chǎn)的白芍飲片是2018年11月22日,則生產(chǎn)日期編碼可以為10010 1011 10110,占用14位即可,剩余22位用于標(biāo)識(shí)白芍飲片產(chǎn)品生產(chǎn)批次,可以標(biāo)識(shí)222(4194304)個(gè)產(chǎn)品批次。這個(gè)數(shù)字完全可以滿足1 d的生產(chǎn)產(chǎn)品的批次的編碼要求。

2.4 編碼具體示例

以北京同仁堂亳州分公司飲片廠2018年11月22日生產(chǎn)的第一批次炒白芍(一A級(jí))產(chǎn)品為例,其編碼為:0011 0101(標(biāo)頭)+0000 0001(產(chǎn)地)+0000 0000 0000 0001(飲片廠商)+001(植物類種植)+0000(一A類)+111111111111111111+001(炒白芍)+10010(18年) 1011(11月) 10110(22日)(生產(chǎn)日期)+0000000000000000000001(產(chǎn)品批次)。這種編碼可以唯一確定某一產(chǎn)品,有利于后續(xù)的RFID產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 編碼示例Fig.1 Coding example

3 RFID射頻卡的應(yīng)用

使用以上設(shè)計(jì)的EPC編碼的RFID卡,我們以.NET為開(kāi)發(fā)平臺(tái),以C#為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,運(yùn)用SQL SERVER 2012數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),研究設(shè)計(jì)亳白芍飲片質(zhì)量溯源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[6]。在本系統(tǒng)中,RFID卡通過(guò)和后臺(tái)的SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)連接,在用戶自定義區(qū)存儲(chǔ)亳白芍飲片生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)視頻編碼,可以查看亳白芍的種植規(guī)范操作視頻、生產(chǎn)炮制流程監(jiān)控視頻以及流通環(huán)節(jié)點(diǎn)寫入保存的整個(gè)物流信息,從而為亳白芍飲片的質(zhì)量追溯提供完整的查詢追溯功能。對(duì)于EPC編碼在亳白芍飲片質(zhì)量溯源系統(tǒng)中的管理,我們?cè)O(shè)計(jì)了合理的界面如圖2所示。

圖2 RFID卡管理界面Fig.2 RFID Card management interface

我們可以完成對(duì)產(chǎn)品編號(hào)、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家、地址等信息的寫入和修改。修改之后的信息會(huì)及時(shí)寫入RFID卡和后臺(tái)SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行永久保存。

4 結(jié)論

基于RFID的亳白芍飲片溯源的電子編碼研究解決了亳白芍飲片質(zhì)量溯源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的EPC編碼問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一套合理的編碼方案。其在亳白芍飲片質(zhì)量溯源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用說(shuō)明了編碼是可行的,而且具有推廣價(jià)值,可擴(kuò)展應(yīng)用于其他中藥養(yǎng)生產(chǎn)品溯源,如花果茶等保健產(chǎn)品;還可以擴(kuò)展應(yīng)用于道地藥材原料的追蹤溯源,對(duì)亳州中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。