无线射频识别技术在转基因作物生物安全管理中的应用.doc

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1、第 36 卷 第 1 期 佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Vol 36 No 1 2018 年 01 月 Journal of Jiamusi University （ Natural Science Edition） Jan 2018 文章编号 ： 1008 1402 （ 2018 ） 01 0124 03 无线射频识别技术在转基因作物生物安全管理中的 应用 马 健， 董 辉 （ 亳州职业技术学院信息工程系 安徽 亳州， 236800 ） 摘 要： 无线射频识别技术是一种将无线传输机制应用在目标识别上的技术，通过微芯片卷 标，可将信息读取连至后端数据库，用以识别 、

2、追踪与确认目标状态 。 本研究目的是利用 RFID 技术在转基因作物生物安全管理上，在各隔离设施出入口架设 RFID 设备，自动记录转基因作物 进出过程与移动数据，通过网络实时传送并储存于后端数据库 。 系统管理者可以实时监控各项 信息，可快速通过服务器的安全管理平台追溯并锁定 问题区域与事件发生时间 。 通过该技术可 以协助转基因作物管理，减少转基因作物外流的风险，提高了安全保障 。 关键词： 无线射频识别 转基因作物； ； 生物安全 中图分类号： TP391 44 文献标识码： A 0 引 言 、 之外，利用 RFID 记录各项进出数据，可迅速追溯 并锁定问题区域及发生时间等，作为问题处理

3、与责 ， 。 转基因作物栽培不论种类 栽培面积及种植国 任归属的依据 有效减少转基因作物外流的风险 家都逐年增加，然而各界对于转基因作物及其产物 在人畜食用安全性、基因污染及其他层面的生态环 境安全问题仍存有疑虑，必须在特定的隔离实验区 1 无线射频识别技术 无 线射 频 识 别 （ RadioFrequencyIdentification； 进行相关的科学评估与研究，使其风险降至最低。 国内生物技术发展迅速，陆续有不同转基因农作物 已开发成功。生物安全是研究转基因农作的重要 环节 设置一处转基因作物隔离实验设施， ，包含密 闭式温室、半密闭式温室、隔离温室、隔离网室及隔 离田 并且获得国家环

4、保和卫生检测部门批准， 。 转基因作物的实验的目标性状评估与环境生态风 险评估技术建立各项隔离设施管理，主要是根据国 家对转基因作物田间实验作业管理规范，来办理转 基因作物实验材料、人员 工具及车辆出入的管制、 。 然而各项进出信息量大，传统用笔纸登记的统计方 式无法迅速统计安全管理记录。况且每一隔离设 施管制区均需配置管理人力，增加人力成本支出。 研究目的是将应用无线射频识别技术在转基 因作物管理，协助各项隔离设施的转基因作物实验 材料、人员、工具及车辆出入的管制、自动记录 进出 过程与移动管理 等情况，以提高快速管理 的精准 度，节省人力操作成本，进而提升管理效率。除此 RFID） 技术为

5、近年发展应用非常迅速的一种无线 通讯技术，主要是由读写器（ reader） 、天线（ anten- na） 、电子卷标（ tag） 及应用系统（ ap plicationsys- tem） 等元件所组成，其操作原理如图 1 所示。 图 1 无线射频识别系统运作原理图 读写器的天线发射一定范围的无线电波，当电 子卷标进入范围内，读写器就能读取电子标签内所 储存的信息，再由 标签所附带的唯一序号提供给应 用系统来进行分辨 管理及追踪、 。由于 RFID 能自 动而快速地进行识别，同时具有非接触式读取、可 更新信息、大容量的储存信息、可重复使用、可同时 间读取多个识别卷标及 数据安全性佳等 优点 。

6、 收稿日期： 2017 11 29 基金项目： 安徽省教育厅自然科学重点基金项目（ KJ2016A493） ； 安徽省亳州市产业创新团队项目（ 亳 组 2015 20 号 2 ） 。 作者简介： 马健（ 1980 ） ，男，辽宁义县人，讲师，硕士，研究方向： 数据挖掘、网络安全。 1 1 ， ： 第 期 马 健 等 无线射频识别技术在转基因作物生物安全管理中的应用 ， 、 ， （ 1） （ lowfrequency； LH） ； （ 2） 125 使无线射频系统已经被应用在许多领域上 包括 作 大致分成 低频 高频 、 、 、 （ highfrequency； HF） 与 （ 3） 超高 频

7、（ ultra highfre- 医疗管理 仓储管理 动物监控 管理等。 2 材料与方法 图书管理与农产品 quency； UHF） 等三部份 其特性及适合应用的范围 。每一种无线射频都有 ，需考虑设置地点的环境 2 1 实验平台 研究系统借助于某实验所的转基因植物田间 因素与管理物品的型态，选择最适当的 RFID 架构 如表 1 所示。电子标签以供电方式可以分成主动 式标签（ activetag） 、被动式标签（ passivetag） 与半主 动式（ semi activetag） 等 3 种。 实验隔离园区，范围包括密闭温室、半密闭温室、隔 离温室与隔离田。 2 2 系统评估 RFID

8、使用无 线射频的 方式来进 行识别 的工 表 1 RFID 频率比较 项目 频率 多重读取能力 数据传输速率 低频（ LF） 120 140 kHz 通常只读一次 数据传输速度慢 比 LF 高频（ HF） 13 56 MHz 高 标签更高的数据读取速率 超高频（ UHF） 868 968 MHz 卓越的多重读取能力 数据传输速度快 由于 UHF 可一次读取多个、缩短 作业时间， 通过非接触式的感应方式，直接读取信息至数据库 内，识别的速度 快、距离长，同时可以读取多个电子 卷标，可减少人为失误及人力操作，以提高工作效 率。而被动式标签技术成熟度较高、使用寿命可达 10yr、尺寸较小、读写距离

9、3m 以下。因此系统采用 UHF 无线射频及被动式电子卷标。 图 2 转基因作物生物安全管理系统结构图 2 3 系统架构与规划 转基因作物生物安全管理系统架构示意图如 图 2 所示，在各隔离设施出入口架设 RFID 设备及 影像监控设备。利用 RFID 技术读取转基 因作物 实验材料 人员及工具之卷标数据、 ，自动记录进出 过程与移动的时间信息，通过网络实时传送并储存 于后端数据库 。 RFID 感应到标签信息同时启动 影像监控设备，实时记录影像数据。系统管理者可 实时监控各项信息，若有实验材料外流发生时，系 3 4 统管理者可迅速通过服务器端的安全管理平台上 追溯并锁定外流区域与发生时间 以

10、作为未来问题， 处理与责任归属的依据。各阶段作业流程主要包 括隔离实验区使用申请、人员及转基因作物 RFID 身份化、人员及转基因作物安全管制与记录、人员 及转基因作物信息追溯与查询。 2 4 系统网页 目前，最常用的 3 种动态网页语言有 ASP（ ac- tiveserverpages ） 、 JSP（ Javaserverpag es ） 、 PHP（ hy- pertextpreprocessor） 。三者都提供在 HTML（ hyper- textmarkuplanguage） 标记式语言中混合某种程序程 序代码，由语言引擎解释执行程序程式码的能力。 在 ASP、 JSP、 PHP

11、环境 下， HTML 标记 式语言主要 负责描述信息的显示样式，而程序程序代码则用来 描述处理逻辑。普通的 HTML 页面只依赖于 Web 服务器，而 ASP、 JSP、 PHP 页面需要附加的语言引 擎分析和执行程序程序代码。程序程序代码的执 行结果被重新嵌入到 HTML 程式码中，然后一起 传送给浏览器。 ASP、 JSP、 PHP 三者都是针对 Web 服务器的技术，客户端浏览器不需要任何附加的软 件支持。系统开发工具与语言最后选用 PHP5，主 要是安装方便学习过程简单，数据库连接方便，兼 容性强，扩展性强，可以进行面向对象编程。 PHP5 提供了标准的数据库接口，几乎可以连接所有的信

12、 息库，系统数据库为 SQL server。 126 佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） 2018 年 2 5 结果与讨论 导入 RFID 技术，将有利于建立转基因作物数 ， （ 1） 系统功能说明 转基因作物生物安全管理系统目前仅开放给 相关研究人员申请如图 3 所示，系统接口包括人员 管理、影像监控管理、转基因作物管理、各项申请单 填写及试区进出记录查询等五大项。人员管理界 面提供使用建立会员基本信息，必须填写姓名、单 位、职称、联络电话与住址。经申请核准后才能取 得进入各项隔离实验区的人员卷标卡片，未持有人 员卷标卡片的非相关研究人员无法进入，以确保隔 离实验区转 基

13、因作物外流的风险。影像监控管理 接口提供各隔离设施出入口的实时影像数据及人 员进出时的影像数据查询，目前影像功能仅为监控 及记录用，未来将结合影像识别技术，实时进行人 脸数目的计算，并确认接收到的 RFID 标签数量与 人脸数目是否相同，数量相同才会开启门锁，不相 同则会持续 发出语音 提示，请人员 拿出 RFID 标 签，如此更能提升人员的安全管理。 图 3 某生物研究院安全管理系统界面 转基因作物管理接口提供用户建立新转基因 作物，填写各项基本数据报含转基因作物物种、转 基因名称、亲本来源及单位数量 等相关信息。利用 列表选项可以查询隔离实验区所有转基因作物的 数量与进出时间，可以有效管理

14、各个隔离实验设施 目前的使用情形 。各项申请单填写接口是将原 本为纸本的申请单转为电子化窗体，包含隔离实验 区使用申请单、人员进出申请单、工具放行单、出入 场材料申请单及特殊处理报告单。通过电子化的 表单输入 节省填写纸本表格的人力操作成本， ，提 高流程控管精准度，进而提升管理效率。隔离实验 区进出记录查询接口提供人员、实验材料及工具进 出记录查询，若 有实验材料外流发生时，可迅速追 溯并锁定外流区域及发生时间等，作为问题处理与 责任归属的依据 有效减少转基因作物外流的风险， 。 （ 2） 系统构建现状与效益评估 据与追溯历史数据 除了提供系统管理人员及时掌 控转基因作物进出信息外，经由共同

15、平台及 RFID 技术的应用，详实记录每一条转基因作物的信息、 生产履历，提供研究人 员建立转基因 作物隔离栽 培、繁 殖、遗 传 性 状 调 查 及 生 物 安 全 评 估 等 信 息 。其具体 效益包括： （ 1） 节省人事成本由原来 5 人减至 2 人； （ 2） 信息化管理信息完整性相对于 纸本管理较容易保存且不易遗失； （ 3） 转基因作物 履历追溯与信息查询较简单； （ 4） 转基因作物外流 风险相对于纸本管理比较低； （ 5） 相关技术可移转 至其他具有隔离设施单位应用。 转基因作物管理系统虽然有效的节省人力成 本，但在实际运用时仍遇到一些问题，如信号干扰 源问题： 目前 RFI

16、D 技术仍无法保证能可一次读取 到所有 RFID 电子卷标的信息，容易受到环境因子 影响，有可能会因障碍物、金 属及水的反射干扰，而 造成信号的衰减降低定位精确度 且其读取功率会， 随 使用 时 间增 加 而下 降，导 致其 读 取无 法 达到 100% 。另外， RFID 电子标签虽然具有抗环境的耐 性，但也无法保证永久不会损坏或者标签遗失的可 能，这是目前极具挑战性且必须克服的问题。 3 结 论 随着国内生物技术进展迅速 已有许多各种转， 基因作物在农业实验所转基因植物田间实验隔离 园区进行评估实验。积极应用信息科技来管理敏 感实验材料，协助提升管理效率，降低转基因作物 外流的风险，是必然

17、的策略。同时转基因 作物管理 系统详细记录了每一条转基因作物的名称、繁殖、 遗传性状调查及生物安全评估等数据，为各研究单 位开发转基因作物提供了实验研究平台。 参考文献： 1 张李浩 杨斌， 基于 RFID 技术的 标签 成本分 摊及投 资策 略 J 计算机集成制造系统， 2016， 22 （ 5） ： 1329 1337 2 魏伟 转基因与生物安全 J ，中国科学院 2016， 31（ 4） ： 405 413 3 程海鸣，黄玲，徐鹤，等 基于 RFID 的图书馆书籍管理系统 设计与 实 现 J 计算 机技 术 与发 展， 2016 ， 26 （ 10 ） ： 99 103 4 张晶晶，吴伟

18、民 EPC 编码标签的 RFID 系统密钥无线生 成 J 计算机工程与应用， 2017， 10（ 20） ： 159 162 5 关正君 合成生物学生 物安全风 险评价与 管理 J 生物 多 样性， 2012， 20（ 2 ） ： 138 150 6 孟雨 我 国转 基 因生 物安 全 立法 的 现状 问 题与 对策 研 究 J 中国卫生法制， 2013， 21（ 1 ） ： 19 23 （ 下转 130 页） 5 130 佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） 2018 年 Application of VR Technology in the Digital Platfor

19、m of Medicinal Botanical Garden GUI Hong bin， ZHANG Ji mei （ Department of Information Engineering ， Bozhou Vocational and Technical College， Bozhou 236800， China） Abstract： The purpose of this paper was to construct a digital network platform of medicinal botanical gar- den based on VR technology M

20、ethods： VR key technologies used in the construction of virtual platform was ana- lyzed， the introduction of AABB bounding box algorithm and improvement of the proposed region detection meth- od and key point detection method for collision detection instead of different needs Results： through the us

21、e of flash software simulation， collision detection immersion significantly improved， especially the key point substitu- tion detection method， the average error was significantly reduced Conclusion： the application of the improved AABB collision detection algorithm in the construction of digital pl

22、atform enhanced the effect of virtual reality Key words： VR technology； medicinal botanical garden； digital platform； collision detection 櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙 （ 上接 113 页） Application of Digital Beamforming in Vehicle Millimeter Wave Radar JIANG Hai tao ， BAI Jie （ School of T

23、ongji University， Shanghai 201804 ， China ） Abstract： The advanced driving assistance system （ ADAS） and automatic vehicle are very popular in the current automotive field， and the millimeter wave radar is a very important sensor in the field， providing target information （ range， speed， angle） for

24、vehicle decision and execution systems With the development of technol- ogy， the resolution of existing SIMO millimeter wave radar is difficult to meet the requirements of adaptive cruise control （ ACC） and autonomous emergency braking （ AEB） Aiming at this problem， a vehicle MIMO millimeter wave ra

25、dar based on digital beamforming technology is proposed， using two transmit antennas （ TX） ， eight receive antennas （ RX） and frequency division multiplexing （ FDM） Through testing and simulation，hori- zontal direction angle accuracy is 1 degree， and vertical direction angle accuracy is 2 degree， in

26、 order to further improve the radar detection performance in the field of ADAS and automatic driving Key words： millimeter wave radar； digital beamforming； angular resolution 櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠 （ 上接 126 页） Application of Radio Frequency Identification Technology in Bio safe

27、ty Management of Transgenic Crops MA Jian， DONG Hui （ Department of Information Engineering， Bozhou Vocational and Technical College， Bozhou Anhui 236800， China） Abstract： Radio frequency identification technology is a technology that applies wireless transmission mechanism to target recognition Thr

28、ough the microchip label， the information can be read and connected to back end database to identify， track and confirm the target status The purpose of this research is to use RFID tech- nology to manage the bio safety of genetically modified crops and set up RFID equipment at the entrances and exi

29、ts of the isolation facilities to automatically record the inbound and outbound process and movement data of ge- netically modified crops ， and transfer them in real time through the network and store them in the back end da- tabase System administrators can monitor information in real time and quic

30、kly trace and lock down problem areas and incidents through the server s security management platform Through this technology， it can assist the man- agement of genetically modified crops， and reduce the risk of outflow of genetically modified crops and improve the safety and security Key words： radio frequency identification； genetically modified crops； bio safety 1 2