1 引言

　　林木種質(zhì)資源又稱森林植物遺傳資源，是指在選育林木優(yōu)良品種工作中可能利用的一切繁殖材料。林木種質(zhì)資源管理與保護是《種子法》的重要內(nèi)容之一，也是國家林業(yè)局《全國林木種苗發(fā)展“十一五”及中長期規(guī)劃》中的主要工作。林木種質(zhì)資源是物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)，是林業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源。林木種質(zhì)資源管理與保護工作關(guān)系到國家的生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展，是當前及今后林業(yè)的一項迫切任務(wù)。

　　射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)，是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。二十世紀九十年代以來，RFID技術(shù)得到了快速的發(fā)展。RFID技術(shù)在中國有著廣闊的應(yīng)用市場，已經(jīng)在社會眾多領(lǐng)域開始應(yīng)用，對于改善人們的生活質(zhì)量、提高企業(yè)經(jīng)濟效益、加強公共安全以及提高社會信息化水平產(chǎn)生了重要影響。根據(jù)ARC顧問集團的預測，RFID標簽技術(shù)將在未來2—5年逐漸開始大規(guī)模應(yīng)用，到2008年RFID標簽僅在全球供應(yīng)鏈領(lǐng)域的市場需求將達到40億美元 。

2 RFID技術(shù)簡介

　　最簡單的RFID系統(tǒng)由三部分組成，在實際應(yīng)用中，還需要其他硬件和軟件的支持。標簽(Tag)，也叫智能標簽、tag或Smart Label，其核心是采用了無線射頻識別(RF1D)技術(shù)，具有一定存儲容量的芯片，具有智能讀寫及加密通信的能力，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；閱讀器(Reader)的主要任務(wù)是控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號，并接收標簽的應(yīng)答，對標簽的對象標識信息進行解碼，將對象標識信息連帶標簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C以供處理，可設(shè)計為手持式或固定式；天線(Antenna)，在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。RFID標簽根據(jù)應(yīng)用場合、形狀、工作頻率和工作距離等因素的不同采用不同類型的天線。當附有RFID電子標簽的物體接近閱讀器時，閱讀器將受控發(fā)射出微波查詢信號，而電子標簽收到閱讀器的查詢信號后，將此信號與標簽中的數(shù)據(jù)信息合成一體反射回閱讀器，反射回的微波合成信號，已經(jīng)攜帶有電子標簽上的數(shù)據(jù)信息。閱讀器接收到標簽反射回來的微波信號后，經(jīng)閱讀器內(nèi)部微處理器處理后即可將標簽內(nèi)儲存的信息讀取出來。

　　下圖為一個簡單的RFID系統(tǒng)的工作圖。

　
圖1 RFID系統(tǒng)工作圖

　　與條形碼、 卡等其他識別技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有眾多優(yōu)勢。主要是防水、防磁、耐高溫，抗金屬性好，使用壽命長，讀取距離大，標簽上數(shù)據(jù)可以加密，存儲數(shù)據(jù)容量大，存儲信息能更改自如，能提供更細致、更細微、更精確的標簽對應(yīng)物品信息。目前RFID技術(shù)在我國林業(yè)領(lǐng)域的使用基本上屬于空白，如果將RFID技術(shù)用于林木種質(zhì)資源的管理，實現(xiàn)林木種質(zhì)資源數(shù)據(jù)的自動讀寫、系統(tǒng)管理以及科學分析與處理，對于我們保護和合理利用林木資源，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值和社會價值都具有重要意義。

3 RFID技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

3．1 RFID技術(shù)在國外的應(yīng)用

　　RFID技術(shù)在國外的發(fā)展較早也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進的RFID系統(tǒng)。在未來的5—10年中，RFID的應(yīng)用領(lǐng)域會從商業(yè)、零售業(yè)、安全管理、移動跟蹤延伸到供應(yīng)鏈管理、物流運營、國防、醫(yī)療醫(yī)藥等領(lǐng)域。下表1為RFID的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

3．2 RFID技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用

　　我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經(jīng)濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅猛。進入2l世紀，RFID產(chǎn)業(yè)受到了政府部門和研究機構(gòu)的重視，各項支持政策逐步出臺，支持力度逐步加大；同時政府也大力推動了RFID在行業(yè)中的應(yīng)用。2004年RFID在中國開始有了實際的應(yīng)用。

　　在RFID技術(shù)研究及產(chǎn)品開發(fā)方面，國內(nèi)已具有了自主開發(fā)低頻、高頻與微波RFID電子標簽與讀寫器的技術(shù)能力及系統(tǒng)集成能力。與國外RFID先進技術(shù)之間的差距主要體現(xiàn)在RFID芯片技術(shù)方面。目前RFID在中國的應(yīng)用主要集中在低頻范圍，尤其是13.56MHz的RFID，已在國內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，主要集中于身份識別、公共交通管理、物流管理、車輛管理、票證管理、門禁管理等領(lǐng)域。

　　目前，中國RFID產(chǎn)品應(yīng)用存在很多問題，RFID市場的發(fā)展受相當多的因素影響，其中，價格(Price)、性能(Performance)、協(xié)議(Protocol)、政策(Policy)、先導者(Pioneer)、隱私(Privacy)這六個方面，是諸多因素中最關(guān)鍵的部分，它們決定了RFID在中國應(yīng)用的深度、廣度等各個層面，是RFID中國應(yīng)用的關(guān)鍵：“6P”。

4 RFID技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

4．1 國外

　　林業(yè)部門應(yīng)用RFID技術(shù)主要用來對貴重資產(chǎn)進行管理和跟蹤，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動讀寫、系統(tǒng)管理和科學分析與處理。目前國外林業(yè)領(lǐng)域已有很多項目應(yīng)用了RFID技術(shù)。

4．1．1 紙卷使用跟蹤

　　英國的Mondi包裝公司是一家波紋紙生產(chǎn)企業(yè)，為跟蹤和監(jiān)管生產(chǎn)過程中的用紙消耗，該企業(yè)在英國March城的生產(chǎn)廠區(qū)配置了一個RFID系統(tǒng)，用來跟蹤紙卷使用狀況。把RF1D標簽粘貼在紙卷柱體中心，該系統(tǒng)就可以對生產(chǎn)用紙進行更為密切的監(jiān)督，從而節(jié)省產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的紙張浪費量。這樣可以大幅度地降低Mondi企業(yè)March廠的年度成本，估計可以在24個月內(nèi)回收投資。

4．1．2 伐木產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用

　　德國新生森林公司是一家提供伐木、清洗木材及木材運輸?shù)葮I(yè)務(wù)的公司。在傳統(tǒng)管理模式下，由于管理控制不利和信息溝通錯誤而引起的木材失竊、存放變質(zhì)和運輸失誤等造成的經(jīng)濟損失巨大?，F(xiàn)在應(yīng)用RFID技術(shù)，該公司在從木材砍伐一直到將木材運輸?shù)街付ǖ攸c的工作流程中，能夠做到適時地，準確地，可掌控地和可追溯地對木材進行監(jiān)控，解決了原先的問題，節(jié)約了成本，提高了效益。

4．1．3 貴重資產(chǎn)的管理與跟蹤

　　Balance Bourbeau公司是加拿大東部的一家最大的卡車稱重作業(yè)以及自動化軟件供應(yīng)商，為林業(yè)部門提供報表軟件有35年歷史。經(jīng)過兩年多的現(xiàn)場測試與鑒定，決定選用IDENTEC SOLUTIONS公司的專利 RFID技術(shù)，用于原木管理、加工廠資產(chǎn)管理、木材加工廢棄物管理、有軌車輛稱重管理以及成品管理等。這樣可以滿足林業(yè)部門對貴重資產(chǎn)的管理和跟蹤要求，符合政府部門對林業(yè)企業(yè)提出的報表要求。

4．2 國內(nèi)

　　我國林業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用RFID技術(shù)的企事業(yè)單位為數(shù)甚少。中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所碩士研究生張亞勇，及其導師周玉成在2006年12月l5日出版的雜志《微計算機信息》上發(fā)表的文章《REID技術(shù)在人造板庫存管理中的應(yīng)用》中，首次將RFID技術(shù)運用到人造板行業(yè)，提出了基于RFID技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)的構(gòu)成，以及進行管理中的具體操作。不僅能幫助企業(yè)進行有效地倉儲物流管理，同時為現(xiàn)代木材加工企業(yè)在實際應(yīng)用中尋求一個突破口，為企業(yè)整體信息化管理打下基礎(chǔ)，大大提高人造板行業(yè)的商業(yè)價值。

　　2006年12月19日，中國林業(yè)技術(shù)經(jīng)濟專業(yè)委員會在京委員召開工作會議。會議就2006年中國林業(yè)技術(shù)經(jīng)濟專業(yè)委員會開展的主要工作以及今后的發(fā)展方向作了回顧和展望。并指出今后林業(yè)技術(shù)經(jīng)濟委員會關(guān)注的熱點問題應(yīng)集中在中國森林資源市場化問題和RFID技術(shù)在林業(yè)中應(yīng)用的問題等方面。應(yīng)該說，RFID技術(shù)是一項較為成熟的技術(shù)，已經(jīng)在各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，但在我國林業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用基本上是空白，上面提到的RFID技術(shù)在人造板庫存管理中的應(yīng)用，屬于企業(yè)信息化管理中物流倉儲管理方面的應(yīng)用，與我們將要建立的林木種質(zhì)資源信息系統(tǒng)還是有很大程度的區(qū)別的。這正是本文的創(chuàng)新所在。

5 RFID技術(shù)支持的林木種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計構(gòu)想

5．1 林木種質(zhì)資源信息管理的發(fā)展

　　早期的林木種質(zhì)資源管理系統(tǒng)，由登記卡片按統(tǒng)一的編號排列而成，查詢管理都不方便，隨著計算機在信息管理領(lǐng)域上的應(yīng)用，越來越多的機構(gòu)將計算機技術(shù)應(yīng)用于林木種質(zhì)資源信息管理上。

　　8O年代后期開始，第4代數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具平臺的成熟和推廣使得越來越多的研究機構(gòu)將這一類軟件應(yīng)用于林木種質(zhì)資源信息管理上，該類軟件可以提供豐富的數(shù)據(jù)管理功能。

　　1991年我國建成了中國農(nóng)作物林木種質(zhì)資源信息系統(tǒng)(CGRIS)。該系統(tǒng)是由中國農(nóng)業(yè)科學院作物品種資源研究所開發(fā)，是國家科技攻關(guān)的研究課題。而國家林木種質(zhì)資源信息庫及其管理系統(tǒng)的研究和開發(fā)是“八·五”國家科技攻關(guān)“林木種質(zhì)資源收集、保存和利用研究”的一個重要內(nèi)容。當時采用FOXBASE、BASIC匯編語言等混合編程，實現(xiàn)了信息管理和評價一體的功能?！熬盼濉逼陂g建成了“林木種質(zhì)資源信息管理評價系統(tǒng)For Windows版”。在林木種質(zhì)資源信息管理領(lǐng)域內(nèi)，多種技術(shù)也被發(fā)展和應(yīng)用，諸如電子地圖技術(shù)、地理信息管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的局域網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)等。近兩年還有應(yīng)用一些新技術(shù)，諸如JSP技術(shù)進行林木種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。

5．2 林木種質(zhì)資源信息管理存在的問題

　　在我國，林業(yè)信息化建設(shè)水平相對來說還比較低，林木種質(zhì)資源的信息管理還存在很多問題。這大致可以從以下幾個方面看出來。

　　(1)積累了相當豐富的森林資源信息，但大多數(shù)僅僅作為孤立的信息存在，沒能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

　　(2)林業(yè)領(lǐng)域利用先進技術(shù)幫助政府和管理部門進行輔助管理和決策的還比較少，成熟的先進技術(shù)不能被轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。

　　(3)現(xiàn)有的林木種質(zhì)資源管理系統(tǒng)針對的是靜態(tài)數(shù)據(jù)的存儲和管理，建立數(shù)據(jù)庫時要進行資料的準備和數(shù)據(jù)的組織，之后進行數(shù)據(jù)信息的輸入、檢驗和編輯處理。主要是用鍵盤將屬性數(shù)據(jù)輸入，用掃描儀輸入圖片等等。由于林木種質(zhì)資源信息的特點，決定了工作量龐大，繁雜，手工操作效率比較低下，而且容易出錯。

　　(4)應(yīng)用現(xiàn)有林木的種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計匯總、圖形的操作、資源分析或?qū)ｎ}制作等功能，主要是實現(xiàn)了資源共享這方面的要求，卻無法輔助實現(xiàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理，以及資源追蹤管理和保護方面的功能。由于現(xiàn)有信息不具備可追溯性，對后期的統(tǒng)計管理造成不便，如果出現(xiàn)損壞或丟失的種質(zhì)資源，會造成無據(jù)可查的現(xiàn)象。此外，資源清查校驗的工作也不具備智能化，需要花費大量人工進行清查，工作量極其巨大。這對于林業(yè)領(lǐng)域很多貴重資源的保護管理是沒有幫助的。

5．3 解決方案

　　為了解決林木種質(zhì)資源信息管理落后的問題，我們采用一種新型管理系統(tǒng)，利用RFID技術(shù)，采用具有唯一電子編碼的電子標簽，將種質(zhì)資源信息寫入電子標簽中，電子標簽與種質(zhì)資源一一對應(yīng)，信息隨資源永久存在，通過手持檢測設(shè)備進行無線識別、實現(xiàn)智能化管理。

5．3．1 系統(tǒng)設(shè)計目標

　　在對系統(tǒng)調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，確定林木種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)的具體目標如下。

　　(1)建立林木種質(zhì)資源信息系統(tǒng)，用于對野生、地方、選育、引進的林木種質(zhì)資源和遺傳材料的信息進行管理，實現(xiàn)信息共享，為社會公眾提供林木品種及生物多樣性方面的科普信息。

　　(2)利用先進的RFID技術(shù)，實現(xiàn)林木種質(zhì)資源數(shù)據(jù)的自動讀寫和系統(tǒng)管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的科學分析與處理，節(jié)約人力，提高管理效率。

　　(3)為林業(yè)部門進行林木種質(zhì)資源保護、持續(xù)開發(fā)利用等提供決策信息。

5．3．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

5．3．2．1 登記林木種質(zhì)資源流程

　　對于現(xiàn)有的林木種質(zhì)資源進行登記處理，首先將種質(zhì)信息寫入“林木種質(zhì)資源電子標簽”中，標簽信息可根據(jù)林業(yè)管理部門的實際要求進行修改，將存儲有林木種質(zhì)資源信息的“電子標簽”附著于對應(yīng)的種質(zhì)資源上，其附著形式可選擇懸掛、粘貼、嵌入等多種方式。標簽附著上就不能取下，如果人為的取下，則標簽會自動損壞。

5．3．2．2 清查盤點流程

　　種質(zhì)資源信息“登記入冊”后，林木種質(zhì)資源電子標簽攜帶著信息與林木種質(zhì)一一對應(yīng)，通過“種質(zhì)資源管理手持器”進行具體資源的查找、清查、追蹤管理。為林木種質(zhì)資源使用責任部門的管理人員配置“種質(zhì)資源管理手持器”，定期進行種質(zhì)資源的清查管理，對于不屬于管理范圍內(nèi)的種質(zhì)資可以快速識別，并找到其歸屬部門；對于損壞的種質(zhì)資源可追溯其管理信息，對于損壞原因提供可靠的判斷信息；每次的檢測信息可定期上傳到管理中心的服務(wù)器，通過軟件進行備案、統(tǒng)計處理。此外，管理部門還可以利用手持器進行不定期的巡檢，如果發(fā)現(xiàn)未按照正規(guī)流程私自進行借用、使用等情況則可快速查出。

5．2．3．3 貴重林木種質(zhì)資源使用權(quán)限設(shè)置

　　對于珍貴的林木種質(zhì)資源，其使用應(yīng)與RFID技術(shù)結(jié)合在一起?？稍谫F重林木種質(zhì)資源附近加裝“射頻卡讀寫控制器”，管理部門將具備使用貴重資源使用權(quán)限的工作人員的信息寫入“射頻卡讀寫控制器”，工作人員使用種質(zhì)資源之前需刷自己的卡片，由讀寫控制器來判斷該人員的使用權(quán)限。如確定，控制器將使用人員的信息上傳數(shù)據(jù)庫，存檔，為資源使用情況、損害原因的查詢提供依據(jù)；若使用人員不具備使用權(quán)限，“射頻卡讀寫控制器”同樣將使用人員的信息記錄并上傳數(shù)據(jù)庫，作為非法使用的判斷依據(jù)。對于貴重資源較為集中的樓群可加裝“射頻卡讀寫控制器”，當種質(zhì)資源在非法情況下移出該樓時系統(tǒng)自動報警。

5．4 應(yīng)用RFID技術(shù)進行林木種質(zhì)資源信息管理可以達到的效果

　　(1)能夠?qū)崿F(xiàn)林木種質(zhì)資源數(shù)據(jù)的快速讀寫和自動讀寫，極大降低了手工勞動的工作量，減少人為失誤，節(jié)約時間，提高工作效率。

　　(2)由于RFID技術(shù)支持非可視識別，移動識別和多目標識別，在種質(zhì)資源信息登記和清查的過程中可以極大提高管理效率，減輕管理者的工作量，提高林業(yè)部門的工作效率。

　　(3)可以實現(xiàn)林木種質(zhì)資源的定位和長期跟蹤管理功能，方便查找和保護資源，出現(xiàn)問題及時追溯，可以盡早盡快查出問題的原因或者彌補損失，對于珍貴林木種質(zhì)資源此功能極為重要，這也是現(xiàn)有的管理信息系統(tǒng)不可能做到的。

　　(4)通過RFID技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)的結(jié)合，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理，在此基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進行科學的分析與處理，實現(xiàn)優(yōu)化管理，最大程度的為育種專家和林業(yè)管理部門提供資源信息和決策信息，加快實現(xiàn)林業(yè)信息化。

6 結(jié)束語

　　無論從林業(yè)的角度，還是從管理的角度來看，應(yīng)用RFID技術(shù)進行林木種質(zhì)資源管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)都具有實際意義。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、信息容量大、響應(yīng)速度快、操作簡單等諸多優(yōu)點，將會大大提高林業(yè)部門的管理效率，降低管理人員手工勞動的工作量，為林業(yè)部門整體信息化打下基礎(chǔ)。

　?。ū本┝謽I(yè)大學經(jīng)濟管理學院　劉姍姍，張紹文）