中药溯源物联网防碰撞技术研究
摘要：中药溯源是保障中药材质量的手段之一，随着国内物联网射频识别技术的快速发展，基于物联网读写技术的中药可追溯技术初步发展。将RFID防碰撞技术应用于中药溯源体系中，提高和增强中药溯源电子标签数据的读写能力，保障中药材质量标准化数据的准确性。
关键词：中药溯源；物联网；RFID防碰撞；读写能力；
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：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
随着国家对中医药的重视度增加以及人们对中医认可度的提高，中药的需求量随之攀升。为了保障中药材质量标准化数据的准确性，促进中医药产业进一步发展，需要运用新一代的读写防碰撞技术手段，提高和增强中药溯源电子标签数据的读写能力，加强中药质量控制，建立和完善中药种植（养殖）、研究开发、生产、销售的标准和规范。[1-3]因此，对中药溯源物联网防碰撞技术研究是一个值得研究的课题。
1中药溯源的概况
1.1中药溯源的发展现状
据成都市食品监督管理局了解，从2011年开始，成都市启动了中药材溯源工作，并成为成都市委、市政府民生工程。成都中药溯源工作在技术上已能实现中药种植、流通、饮片生产、医院使用四环节全程贯通追溯。目前已销售的可溯源中药饮片已超过50万包、中药材3万多吨。目前，成都的21个中药品种，都可以通过自己的“身份证”让消费者一目了然。该“身份证”的产生是运用物联网传感技术，在市场流通的道地中药材贴上二维条码或RFID标签，记录种植、加工、检测乃至物流、配送等各个环节的详细信息等如实反映在监管平台的网站上，消费者通过手机、信息查询设备、互联网就能了解中药材产品的种养殖、加工、流通全过程。
1.2中药溯源过程中存在的问题
中药溯源在RFID射频识别系统数据通信的过程中，数据传输的完整性是保证整个识别系统数据通信性能的关键技术[4]。在中药溯源体系中，会存在一个以上的中药材电子标签同时处在阅读器的作用范围内，这样如果有两个或两个以上的标签同时发送数据，就会出现通信冲突，数据相互干扰；同样有时也有可能多个标签处在多个阅读器的工作范围之内，他们之间的数据通信也会引起数据干扰[5]。在记录种植、加工、检测乃至物流、配送等各个环节中，中药材的溯源数据会因此受到影响。
1.3中药溯源物联网防碰撞技术研究的必要性
中药溯源体系是通过网络平台对中药的种植、加工、流通、使用等全过程进行质量监控。链接中药产业各质量控制环节中，数据通信的质量保证尤为重要。而中药溯源过程中的碰撞问题，会严重影响数据通信质量。基于此，提出对中药溯源物联网防碰撞技术研究，对于保障中药材和中药产品质量，提高市场竞争力将起到重要的作用。
2 RFID防碰撞与中药溯源结合的优势
RFID射频技术在物联网中药溯源通信冲突是长久以来存在的问题，RFID防碰撞技术的研究和应用，能够解决在多个标签读写时发生的碰撞，提高中药溯源电子标签数据的读写能力[6]。RFID的防碰撞算法主要有[7]：空分多路SDMA法，频分多路FDMA法，码分多路CDMA法和时分多路TDMA法。在原有的中药溯源体系中，引入射频识别系统设计出相应的防碰撞技术，可以解决中药在溯源过程中的数据读写碰撞问题。防碰撞机制的引入，使得中药的流通从形成来源可追溯、去向可查证、责任可追究的追溯链条信息更具有权威性和可信度，进而破解中药材流通的难题。
3中药溯源物联网防碰撞研究方案
3.1防碰撞架构及说明
一个完整的中药溯源体系包括物联技术标准、数据管理平台、数据采集、数据管理（数据添加、修改、删除和读取）、数据发布五个部分[7]。本次研究主要针对数据采集和数据管理两个方面。中药材的流通环节复杂，在种植、加工、应用等过程中，环境差异大，中药数据在采集录入过程中的环境也不能达到统一。因此，为从源头解决中药在溯源过程中数据读写的碰撞问题，在种植环、生产加工企业、医院等各个部门，采用引入防碰撞机制的RFID系统进行数据的读写。
3.2应用方案
为了防止冲突的产生，射频识别系统中需要设置一定的相关命令，解决冲突问题，这些命令被称为防冲突命令或算法Canti-coIlision algorithms）[8]。在本次研究中，对种植环、生产加工企业、医院等各个部门的RFID通信系统进行改善。
1）空分多路SDMA法应用方案[9]
在中药的种植环节中，采用空分多路SDMA法来解决碰撞问题。在种植环节中，将阅读器和天线的覆盖面积进行阵列排放，使得中药材在进行数据采集时，距离单独的阅读器范围减少。当药材标签经过这个阵列时会与最近的阅读器进行通信。而在相邻的阅读器区域内，由于每个天线的覆盖面积小，不会干扰其他标签相互交换信息。这样许多标签在这个阵列中，由于空间分布可以同时被识别而不会相互影响。
在企业生产和医院流通中，可以将天线的方向直接对准某个药材标签标签。不同的药材标签可以根据它在阅读器作用范围内的角度位置区分开来。为了启动某一个标签，使定向天线扫描阅读器周围的空间，直至此标签被阅读器的“搜索波束”检测到为止。
2）时分多路（TDMA）法应用方案[10]
在中药流通经过的各个部门中，对RFID系统采用时分多路法解决中药溯源数据读写的碰撞问题。所有中药材标签数据的读写通过阅读器进行控制和检测。通过一定的算法，在阅读器的作用范围内，从所有药材标签中选择其中一个标签，然后进行相互通信（如鉴别、读出和写入数据）。当要选择另外一个药材标签进行读写时，解除之前标签的通信关系。这样在某一时间内只能建立起单个标签占用信道通信，避免碰撞产生。
3）频分多路（FDMA）法应用方案
在中药流通过程中，对药材标签的能量供应以及控制信号的传输设置不同的传输频率，药材标签使用若干个供选用的应答频率来回应不同的阅读器，从而避免碰撞的发生。
4中药溯源物联网碰撞研究的创新点
1）本研究为提高流通主体的安全责任意识，强化防范措施，形成溯源追责机制，创造“放心药”民生工程渠道品牌提供保障
2）中药溯源物联网碰撞的研究应用到中药种养殖、生产、流通、使用等各环节，为政府中药产业化提供分析、决策和定价依据，增强政府部门对问题药品的发现和处理能力，打击制售假冒伪劣中药行为，提高中药安全监管和公共服务水平。
3）为中药溯源发展提供新的内容和研究领域
本实现了中药材标准化与物联信息技术的对接，基于中药标准化和物联网技术的交叉，它不仅为中医药信息学丰富了学科内容，同时提供了一个新的研究方向。
4）建立和完善中药种植（养殖）、研究开发、生产、销售的标准和规范
中药溯源涉及多个复杂的环节，该项研究的成功将使中药溯源的质量保障体系环节连接起来，形成整体的合力，具备更好的操作性。同时溯源系统也将成为道地药材质量保障体系的重要组成部分，完善中药种植（养殖）、研究开发、生产、销售的标准和规范。
5结束语
本文这对于RFID在中药溯源中的应用，对RFID工作中的冲突问题进行分析研究，发现通过多路机制如SDMA（空分多路法）、FDMA（频分多路法）、TDMA法等，可以解决RFlD系统中的阅读器冲突问题，使得中药材电子标签在中药溯源质量标准化的准确性和有效性[13]。
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