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1、基于RFID技术的林木种质资源管理信息系统的开发构想1引言林木种质资源又称森林植物遗传资源，是指在选育林木优良品种工作中可能利用的一切繁殖材料。林木种质资源管理与保护是（种子法）的重要内容之一，也是国家林业局（全国林木种苗发展“十一五及中长期规划）中的主要工作。林木种质资源是物种多样性和生态系统多样性的基础，是林业生产力发展的基础性、战略性资源。林木种质资源管理与保护工作关系到国家的生态安全和可持续发展，是当前及今后林业的一项迫切任务。射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID技术与互联网、通讯等技
2、术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。二十世纪九十年代以来，RFID技术得到了快速的发展。RFID技术在中国有着广阔的应用市场，已经在社会众多领域开始应用，对于改善人们的生活质量、提高企业经济效益、加强公共安全以及提高社会信息化水平产生了重要影响。根据ARC顾问集团的预测，RFID标签技术将在未来25年逐渐开始大规模应用，到2008年RFID标签仅在全球供应链领域的市场需求将达到40亿美元。2RFID技术简介最简单的RFID系统由三部分组成，在实际应用中，还需要其他硬件和软件的支持。标签(Tag)，也叫智能标签、tag或SmartLabel，其核心是采用了无线射频识别(RF1D)技术，
3、具有一定存储容量的芯片，具有智能读写及加密通信的能力，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器(Reader)的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)，在标签和读取器间传递射频信号。RFID标签根据应用场合、形状、工作频率和工作距离等因素的不同采用不同类型的天线。当附有RFID电子标签的物体接近阅读器时，阅读器将受控发射出微波查询信号，而电子标签收到阅读器的查询信号后，将此信号与标签中的数据信息合成一体反射回阅读器，反射回
4、的微波合成信号，已经携带有电子标签上的数据信息。阅读器接收到标签反射回来的微波信号后，经阅读器内部微处理器处理后即可将标签内储存的信息读取出来。下图为一个简单的RFID系统的工作图。620)this.style.width=620;border=0图1RFID系统工作图与条形码、卡等其他识别技术相比，RFID技术具有众多优势。主要是防水、防磁、耐高温，抗金属性好，使用寿命长，读取距离大，标签上数据可以加密，存储数据容量大，存储信息能更改自如，能提供更细致、更细微、更精确的标签对应物品信息。目前RFID技术在我国林业领域的使用基本上属于空白，如果将RFID技术用于林木种质资源的管理，实现林木种质
5、资源数据的自动读写、系统管理以及科学分析与处理，对于我们保护和合理利用林木资源，创造更大的经济价值和社会价值都具有重要意义。3RFID技术国内外研究现状31RFID技术在国外的应用RFID技术在国外的发展较早也较快。尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID系统。在未来的510年中，RFID的应用领域会从商业、零售业、安全管理、移动跟踪延伸到供应链管理、物流运营、国防、医疗医药等领域。下表1为RFID的主要应用领域。32RFID技术在国内的应用我国政府在1993年制定的金卡工程实施计划，是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程，由此各种自动
6、识别技术的发展及应用十分迅猛。进入2l世纪，RFID产业受到了政府部门和研究机构的重视，各项支持政策逐步出台，支持力度逐步加大；同时政府也大力推动了RFID在行业中的应用。2004年RFID在中国开始有了实际的应用。在RFID技术研究及产品开发方面，国内已具有了自主开发低频、高频与微波RFID电子标签与读写器的技术能力及系统集成能力。与国外RFID先进技术之间的差距主要体现在RFID芯片技术方面。目前RFID在中国的应用主要集中在低频范围，尤其是13.56MHz的RFID，已在国内得到广泛的应用，主要集中于身份识别、公共交通管理、物流管理、车辆管理、票证管理、门禁管理等领域。目前，中国RFID
7、产品应用存在很多问题，RFID市场的发展受相当多的因素影响，其中，价格(Price)、性能(Performance)、协议(Protocol)、政策(Policy)、先导者(Pioneer)、隐私(Privacy)这六个方面，是诸多因素中最关键的部分，它们决定了RFID在中国应用的深度、广度等各个层面，是RFID中国应用的关键：“6P。620)this.style.width=620;border=04RFID技术在林业领域的应用41国外林业部门应用RFID技术主要用来对贵重资产进行管理和跟踪，以实现数据的自动读写、系统管理和科学分析与处理。目前国外林业领域已有很多项目应用了RFID技术。41
8、1纸卷使用跟踪英国的Mondi包装公司是一家波纹纸生产企业，为跟踪和监管生产过程中的用纸消耗，该企业在英国March城的生产厂区配置了一个RFID系统，用来跟踪纸卷使用状况。把RF1D标签粘贴在纸卷柱体中心，该系统就可以对生产用纸进行更为密切的监督，从而节省产品生产过程中的纸张浪费量。这样可以大幅度地降低Mondi企业March厂的年度成本，估计可以在24个月内回收投资。412伐木产业链中的应用德国新生森林公司是一家提供伐木、清洗木材及木材运输等业务的公司。在传统管理模式下，由于管理控制不利和信息沟通错误而引起的木材失窃、存放变质和运输失误等造成的经济损失巨大。现在应用RFID技术，该公司在从
9、木材砍伐一直到将木材运输到指定地点的工作流程中，能够做到适时地，准确地，可掌控地和可追溯地对木材进行监控，解决了原先的问题，节约了成本，提高了效益。413贵重资产的管理与跟踪BalanceBourbeau公司是加拿大东部的一家最大的卡车称重作业以及自动化软件供应商，为林业部门提供报表软件有35年历史。经过两年多的现场测试与鉴定，决定选用IDENTECSOLUTIONS公司的专利RFID技术，用于原木管理、加工厂资产管理、木材加工废弃物管理、有轨车辆称重管理以及成品管理等。这样可以满足林业部门对贵重资产的管理和跟踪要求，符合政府部门对林业企业提出的报表要求。42国内我国林业领域中应用RFID技术
10、的企事业单位为数甚少。中国林业科学研究院木材工业研究所硕士研究生张亚勇，及其导师周玉成在2006年12月l5日出版的杂志（微计算机信息）上发表的文章（REID技术在人造板库存管理中的应用）中，首次将RFID技术运用到人造板行业，提出了基于RFID技术的仓库管理系统的构成，以及进行管理中的具体操作。不仅能帮助企业进行有效地仓储物流管理，同时为现代木材加工企业在实际应用中寻求一个突破口，为企业整体信息化管理打下基础，大大提高人造板行业的商业价值。2006年12月19日，中国林业技术经济专业委员会在京委员召开工作会议。会议就2006年中国林业技术经济专业委员会开展的主要工作以及今后的发展方向作了回顾
11、和展望。并指出今后林业技术经济委员会关注的热点问题应集中在中国森林资源市场化问题和RFID技术在林业中应用的问题等方面。应该说，RFID技术是一项较为成熟的技术，已经在各个领域中得到了广泛应用，但在我国林业领域方面的应用基本上是空白，上面提到的RFID技术在人造板库存管理中的应用，属于企业信息化管理中物流仓储管理方面的应用，与我们将要建立的林木种质资源信息系统还是有很大程度的区别的。这正是本文的创新所在。5RFID技术支持的林木种质资源管理信息系统的开发设计构想51林木种质资源信息管理的发展早期的林木种质资源管理系统，由登记卡片按统一的编号排列而成，查询管理都不方便，随着计算机在信息管理领域上
12、的应用，越来越多的机构将计算机技术应用于林木种质资源信息管理上。8O年代后期开始，第4代数据库开发工具平台的成熟和推广使得越来越多的研究机构将这一类软件应用于林木种质资源信息管理上，该类软件可以提供丰富的数据管理功能。1991年我国建成了中国农作物林木种质资源信息系统(CGRIS)。该系统是由中国农业科学院作物品种资源研究所开发，是国家科技攻关的研究课题。而国家林木种质资源信息库及其管理系统的研究和开发是“八五国家科技攻关“林木种质资源收集、保存和利用研究的一个重要内容。当时采用FOXBASE、BASIC汇编语言等混合编程，实现了信息管理和评价一体的功能。“九五期间建成了“林木种质资源信息管理
13、评价系统ForWindows版。在林木种质资源信息管理领域内，多种技术也被发展和应用，诸如电子地图技术、地理信息管理系统、网络技术中的局域网和国际互联网技术、多媒体技术等。近两年还有应用一些新技术，诸如JSP技术进行林木种质资源管理信息系统的设计和实现。52林木种质资源信息管理存在的问题在我国，林业信息化建设水平相对来说还比较低，林木种质资源的信息管理还存在很多问题。这大致可以从以下几个方面看出来。(1)积累了相当丰富的森林资源信息，但大多数仅仅作为孤立的信息存在，没能实现网络共享，发挥其应有的作用。(2)林业领域利用先进技术帮助政府和管理部门进行辅助管理和决策的还比较少，成熟的先进技术不能被
14、转化成生产力。(3)现有的林木种质资源管理系统针对的是静态数据的存储和管理，建立数据库时要进行资料的准备和数据的组织，之后进行数据信息的输入、检验和编辑处理。主要是用键盘将属性数据输入，用扫描仪输入图片等等。由于林木种质资源信息的特点，决定了工作量庞大，繁杂，手工操作效率比较低下，而且容易出错。(4)应用现有林木的种质资源管理信息系统能够实现数据的统计汇总、图形的操作、资源分析或专题制作等功能，主要是实现了资源共享这方面的要求，却无法辅助实现数据的系统管理，以及资源追踪管理和保护方面的功能。由于现有信息不具备可追溯性，对后期的统计管理造成不便，如果出现损坏或丢失的种质资源，会造成无据可查的现象
15、。此外，资源清查校验的工作也不具备智能化，需要花费大量人工进行清查，工作量极其巨大。这对于林业领域很多贵重资源的保护管理是没有帮助的。53解决方案为了解决林木种质资源信息管理落后的问题，我们采用一种新型管理系统，利用RFID技术，采用具有唯一电子编码的电子标签，将种质资源信息写入电子标签中，电子标签与种质资源一一对应，信息随资源永久存在，通过手持检测设备进行无线识别、实现智能化管理。531系统设计目标在对系统调查和分析的基础上，确定林木种质资源管理信息系统的具体目标如下。(1)建立林木种质资源信息系统，用于对野生、地方、选育、引进的林木种质资源和遗传材料的信息进行管理，实现信息共享，为社会公众
16、提供林木品种及生物多样性方面的科普信息。(2)利用先进的RFID技术，实现林木种质资源数据的自动读写和系统管理，实现数据的科学分析与处理，节约人力，提高管理效率。(3)为林业部门进行林木种质资源保护、持续开发利用等提供决策信息。532系统结构设计5321登记林木种质资源流程对于现有的林木种质资源进行登记处理，首先将种质信息写入“林木种质资源电子标签中，标签信息可根据林业管理部门的实际要求进行修改，将存储有林木种质资源信息的“电子标签附着于对应的种质资源上，其附着形式可选择悬挂、粘贴、嵌入等多种方式。标签附着上就不能取下，如果人为的取下，则标签会自动损坏。5322清查盘点流程种质资源信息“登记入
17、册后，林木种质资源电子标签携带着信息与林木种质一一对应，通过“种质资源管理手持器进行具体资源的查找、清查、追踪管理。为林木种质资源使用责任部门的管理人员配置“种质资源管理手持器，定期进行种质资源的清查管理，对于不属于管理范围内的种质资可以快速识别，并找到其归属部门；对于损坏的种质资源可追溯其管理信息，对于损坏原因提供可靠的判断信息；每次的检测信息可定期上传到管理中心的服务器，通过软件进行备案、统计处理。此外，管理部门还可以利用手持器进行不定期的巡检，如果发现未按照正规流程私自进行借用、使用等情况则可快速查出。5233贵重林木种质资源使用权限设置对于珍贵的林木种质资源，其使用应与RFID技术结合
18、在一起。可在贵重林木种质资源附近加装“射频卡读写控制器，管理部门将具备使用贵重资源使用权限的工作人员的信息写入“射频卡读写控制器，工作人员使用种质资源之前需刷自己的卡片，由读写控制器来判断该人员的使用权限。如确定，控制器将使用人员的信息上传数据库，存档，为资源使用情况、损害原因的查询提供依据；若使用人员不具备使用权限，“射频卡读写控制器同样将使用人员的信息记录并上传数据库，作为非法使用的判断依据。对于贵重资源较为集中的楼群可加装“射频卡读写控制器，当种质资源在非法情况下移出该楼时系统自动报警。54应用RFID技术进行林木种质资源信息管理可以达到的效果(1)能够实现林木种质资源数据的快速读写和自
19、动读写，极大降低了手工劳动的工作量，减少人为失误，节约时间，提高工作效率。(2)由于RFID技术支持非可视识别，移动识别和多目标识别，在种质资源信息登记和清查的过程中可以极大提高管理效率，减轻管理者的工作量，提高林业部门的工作效率。(3)可以实现林木种质资源的定位和长期跟踪管理功能，方便查找和保护资源，出现问题及时追溯，可以尽早尽快查出问题的原因或者弥补损失，对于珍贵林木种质资源此功能极为重要，这也是现有的管理信息系统不可能做到的。(4)通过RFID技术与数据库技术的结合，可以实现数据的系统管理，在此基础上对数据进行科学的分析与处理，实现优化管理，最大程度的为育种专家和林业管理部门提供资源信息和决策信息，加快实现林业信息化。6结束语无论从林业的角度，还是从管理的角度来看，应用RFID技术进行林木种质资源管理系统的研究与开发都具有实际意义。该系统具有结构简单、信息容量大、响应速度快、操作简单等诸多优点，将会大大提高林业部门的管理效率，降低管理人员手工劳动的工作量，为林业部门整体信息化打下基础。（北京林业大学经济管理学院刘姗姗，张绍文）1