動(dòng)物食品安全可溯源系統(tǒng)有源電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)

1、基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃子課題（編號(hào)：2006BAD14B04—4）作者簡(jiǎn)介：趙金燕(1979)，女講師碩士研究生研究方向RFID技術(shù)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用.Email：zhjy29502@通訊作者，張曦（1960），男，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向飼料加工與安全評(píng)價(jià).Email：zhangxi_km@動(dòng)物食品安全可溯源系統(tǒng)有源電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)動(dòng)物食品安全可溯源系統(tǒng)有源電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)趙金燕1，2，陶琳麗2，張曦2（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)與信息工程

2、學(xué)院，云南昆明650201；2.云南省動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650201）摘要摘要:電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)是動(dòng)物食品安全可溯源系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一。本文介紹了基于RFID技術(shù)的動(dòng)物食品安全可溯源系統(tǒng)構(gòu)建方法，并提出基于2.4GHz微波芯片的動(dòng)物食品安全可溯源系統(tǒng)可溯源系統(tǒng)有源電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)方案。使用該有源電子標(biāo)簽，可以提高動(dòng)物食品安全可溯源系統(tǒng)的安全性。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:RFID；可溯源系統(tǒng)；有源電子標(biāo)簽DesignofActi

3、veTagonAnimalFoodSafetyTraceabilitySystemZhAOJinyan12TAOLinli2ZhANGXi2(1.CollegeofFoundationInfmationEngineeringYunnanAgriculturalUniversityKunming650201China2.YunnanAnimalNutritionFeedKeylabKunming650201China）Abstract:T

4、hedesignftagishardwarefoundationoneofkeytechnologyinanimalfoodsafetytraceabilitysystem.TheestablishingmethodwasintroducedaboutthesystembasedonRFIDtechnology.Thedesignofactivetagwasproposedinanimalfoodsafetytraceabilitysy

5、stembasedonthe2.4GHzmicrowavechip.Thesecuritywouldbeenhancedinanimalfoodsafetytraceabilitybyusingthisactivetag.Keywds:RFID；traceabilitySystem；activetag近年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提高，食品安全問(wèn)題成為了國(guó)家、新聞媒體、群眾關(guān)注的熱點(diǎn)。例如“瘦肉精”、“蘇丹紅”等社會(huì)公共事件，受到社會(huì)各

6、界的高度關(guān)注。2007年7月26日，國(guó)務(wù)院頒布實(shí)施了《關(guān)于加強(qiáng)食品等產(chǎn)品安全監(jiān)督管理的特別規(guī)定》，表明了我國(guó)加強(qiáng)食品安全監(jiān)督管理的決心和態(tài)度[1]。從動(dòng)物食品產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，動(dòng)物的養(yǎng)殖過(guò)程是動(dòng)物食品監(jiān)管的源頭，如何有效地對(duì)動(dòng)物進(jìn)行識(shí)別和跟蹤管理，加強(qiáng)動(dòng)物性食品安全的監(jiān)督管理工作，解決動(dòng)物性食品安全中存在的問(wèn)題，已成為當(dāng)前一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。目前國(guó)內(nèi)外一般采用的是低頻無(wú)源標(biāo)簽系統(tǒng)來(lái)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行識(shí)別和跟蹤管理，主要是因?yàn)闊o(wú)源標(biāo)簽的成本較低，技術(shù)簡(jiǎn)

7、單，但該系統(tǒng)最主要的缺點(diǎn)是通信速率低、工作距離短（小于10cm）、天線尺寸大；而且無(wú)源標(biāo)簽芯片本身只有一個(gè)唯一ID號(hào)碼[2]，動(dòng)物飼養(yǎng)管理的基本信息還依賴于人工錄入，所以在監(jiān)督食品安全方面可能存在隱瞞部分疾病信息的可能，使整個(gè)系統(tǒng)提供的信息可信度有所降低。相比較而言，高頻有源標(biāo)簽系統(tǒng)由于傳輸距離遠(yuǎn)，比較適合動(dòng)物追蹤，它的通信速率快，標(biāo)簽的信息存儲(chǔ)量大，可以每天定時(shí)自動(dòng)更新數(shù)據(jù)，最大限度的降低人為因素的干預(yù)，提高整個(gè)系統(tǒng)信息的可信度。而且

8、有源標(biāo)簽系統(tǒng)采用分布式管理，即使系統(tǒng)中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，也不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，提高了系統(tǒng)的安全性。因此越來(lái)越受到大家的關(guān)注，在動(dòng)物食品安全監(jiān)管中使用高頻有源電子標(biāo)簽也成為一種發(fā)展趨勢(shì)。ADC轉(zhuǎn)換ADCtransfer頻率合成器frequencysynthesizer混頻器mixer相位轉(zhuǎn)換phasetransfer調(diào)制解調(diào)器ModemFEC校準(zhǔn)FECcalibration信息處理infmationprocessingMCU數(shù)據(jù)接口MC

9、Udatainterface接收receive發(fā)送transmitRF信號(hào)單元RFsignalunitLNAPARFPRFN圖2.無(wú)線射頻結(jié)構(gòu)圖Fig2.Thediagramofradiofrequencystructure有源電子標(biāo)簽與無(wú)源電子標(biāo)簽的主要區(qū)別是對(duì)RF信號(hào)的處理，也就是射頻收發(fā)模塊部分[5、6]。有源電子標(biāo)簽的射頻收發(fā)功能模塊比較復(fù)雜，其無(wú)線射頻收發(fā)原理為：把接收到的RF信號(hào)通過(guò)低噪聲放大器（LNA）和功率放大器（PA）

10、，進(jìn)行積分轉(zhuǎn)換，輸入到混頻器中，再經(jīng)過(guò)頻率合成器和90度的相位轉(zhuǎn)換，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC），調(diào)制解調(diào)（Modem）和同步信號(hào)校準(zhǔn)（FEC）、信息包處理，然后送入RXTX中，再通過(guò)嵌入式的微控制單元（MCU）進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。具體無(wú)線射頻收發(fā)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。2.2有源電子標(biāo)簽原理圖無(wú)源電子標(biāo)簽本身沒(méi)有電池，利用耦合的讀寫器發(fā)射電磁場(chǎng)能量最為自己的能量。有源電子標(biāo)簽使用標(biāo)簽內(nèi)電池的能量，識(shí)別距離較遠(yuǎn)。根據(jù)選用芯片的特性，其主要電路原理圖如圖

11、3所示。圖3.有源電子標(biāo)簽原理圖Fig3.Theschematicofactivetags有源電子標(biāo)簽的外圍元件功能：偏置電阻R1用于設(shè)置一個(gè)精確的偏置電流；去藕電容C1用于提供PCB板精確的功率供給；C5、C6和C7、C8分別為晶體X3和X4的負(fù)載電容。RF端口由C4、C8、L1和L2共同組成不平衡變壓器，用于芯片不同RF端口信號(hào)轉(zhuǎn)換成單個(gè)RF信號(hào)，再通過(guò)一個(gè)型LC濾?波器（C9、C10、L3）的作用，最終輸出50歐姆的RF信號(hào)，和天