1 引言

　　林木種質資源又稱森林植物遺傳資源，是指在選育林木優良品種工作中可能利用的一切繁殖材料。林木種質資源管理與保護是《種子法》的重要內容之一，也是國家林業局《全國林木種苗發展“十一五”及中長期規劃》中的主要工作。林木種質資源是物種多樣性和生態系統多樣性的基礎，是林業生產力發展的基礎性、戰略性資源。林木種質資源管理與保護工作關系到國家的生態安全和可持續發展，是當前及今后林業的一項迫切任務。

　　射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術，是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID技術與互聯網、通訊等技術相結合，可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享。二十世紀九十年代以來，RFID技術得到了快速的發展。RFID技術在中國有著廣闊的應用市場，已經在社會眾多領域開始應用，對于改善人們的生活質量、提高企業經濟效益、加強公共安全以及提高社會信息化水平產生了重要影響。根據ARC顧問集團的預測，RFID標簽技術將在未來2—5年逐漸開始大規模應用，到2008年RFID標簽僅在全球供應鏈領域的市場需求將達到40億美元 。

2 RFID技術簡介

　　最簡單的RFID系統由三部分組成，在實際應用中，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，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)的主要任務是控制射頻模塊向標簽發射讀取信號，并接收標簽的應答，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信息傳輸到主機以供處理，可設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標簽根據應用場合、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據信息合成一體反射回閱讀器，反射回的微波合成信號，已經攜帶有電子標簽上的數據信息。閱讀器接收到標簽反射回來的微波信號后，經閱讀器內部微處理器處理后即可將標簽內儲存的信息讀取出來。

　　下圖為一個簡單的RFID系統的工作圖。

　
圖1 RFID系統工作圖

　　與條形碼、 卡等其他識別技術相比，RFID技術具有眾多優勢。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，標簽上數據可以加密，存儲數據容量大，存儲信息能更改自如，能提供更細致、更細微、更精確的標簽對應物品信息。目前RFID技術在我國林業領域的使用基本上屬于空白，如果將RFID技術用于林木種質資源的管理，實現林木種質資源數據的自動讀寫、系統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，創造更大的經濟價值和社會價值都具有重要意義。

3 RFID技術國內外研究現狀

3．1 RFID技術在國外的應用

　　RFID技術在國外的發展較早也較快。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。在未來的5—10年中，RFID的應用領域會從商業、零售業、安全管理、移動跟蹤延伸到供應鏈管理、物流運營、國防、醫療醫藥等領域。下表1為RFID的主要應用領域。

3．2 RFID技術在國內的應用

　　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濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。進入2l世紀，RFID產業受到了政府部門和研究機構的重視，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在行業中的應用。2004年RFID在中國開始有了實際的應用。

　　在RFID技術研究及產品開發方面，國內已具有了自主開發低頻、高頻與微波RFID電子標簽與讀寫器的技術能力及系統集成能力。與國外RFID先進技術之間的差距主要體現在RFID芯片技術方面。目前RFID在中國的應用主要集中在低頻范圍，尤其是13.56MHz的RFID，已在國內得到廣泛的應用，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、門禁管理等領域。

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

4 RFID技術在林業領域的應用

4．1 國外

　　林業部門應用RFID技術主要用來對貴重資產進行管理和跟蹤，以實現數據的自動讀寫、系統管理和科學分析與處理。目前國外林業領域已有很多項目應用了RFID技術。

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企業，為跟蹤和監管生產過程中的用紙消耗，該企業在英國March城的生產廠區配置了一個RFID系統，用來跟蹤紙卷使用狀況。把RF1D標簽粘貼在紙卷柱體中心，該系統就可以對生產用紙進行更為密切的監督，從而節省產品生產過程中的紙張浪費量。這樣可以大幅度地降低Mondi企業March廠的年度成本，估計可以在24個月內回收投資。

4．1．2 伐木產業鏈中的應用

　　德國新生森林公司是一家提供伐木、清洗木材及木材運輸等業務的公司。在傳統管理模式下，由于管理控制不利和信息溝通錯誤而引起的木材失竊、存放變質和運輸失誤等造成的經濟損失巨大。現在應用RFID技術，該公司在從木材砍伐一直到將木材運輸到指定地點的工作流程中，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控，解決了原先的問題，節約了成本，提高了效益。

4．1．3 貴重資產的管理與跟蹤

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

4．2 國內

　　我國林業領域中應用RFID技術的企事業單位為數甚少。中國林業科學研究院木材工業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》上發表的文章《REID技術在人造板庫存管理中的應用》中，首次將RFID技術運用到人造板行業，提出了基于RFID技術的倉庫管理系統的構成，以及進行管理中的具體操作。不僅能幫助企業進行有效地倉儲物流管理，同時為現代木材加工企業在實際應用中尋求一個突破口，為企業整體信息化管理打下基礎，大大提高人造板行業的商業價值。

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

5 RFID技術支持的林木種質資源管理信息系統的開發設計構想

5．1 林木種質資源信息管理的發展

　　早期的林木種質資源管理系統，由登記卡片按統一的編號排列而成，查詢管理都不方便，隨著計算機在信息管理領域上的應用，越來越多的機構將計算機技術應用于林木種質資源信息管理上。

　　8O年代后期開始，第4代數據庫開發工具平臺的成熟和推廣使得越來越多的研究機構將這一類軟件應用于林木種質資源信息管理上，該類軟件可以提供豐富的數據管理功能。

　　1991年我國建成了中國農作物林木種質資源信息系統(CGRIS)。該系統是由中國農業科學院作物品種資源研究所開發，是國家科技攻關的研究課題。而國家林木種質資源信息庫及其管理系統的研究和開發是“八·五”國家科技攻關“林木種質資源收集、保存和利用研究”的一個重要內容。當時采用FOXBASE、BASIC匯編語言等混合編程，實現了信息管理和評價一體的功能。“九五”期間建成了“林木種質資源信息管理評價系統For Windows版”。在林木種質資源信息管理領域內，多種技術也被發展和應用，諸如電子地圖技術、地理信息管理系統、網絡技術中的局域網和國際互聯網技術、多媒體技術等。近兩年還有應用一些新技術，諸如JSP技術進行林木種質資源管理信息系統的設計和實現。

5．2 林木種質資源信息管理存在的問題

　　在我國，林業信息化建設水平相對來說還比較低，林木種質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，但大多數僅僅作為孤立的信息存在，沒能實現網絡共享，發揮其應有的作用。

　　(2)林業領域利用先進技術幫助政府和管理部門進行輔助管理和決策的還比較少，成熟的先進技術不能被轉化成生產力。

　　(3)現有的林木種質資源管理系統針對的是靜態數據的存儲和管理，建立數據庫時要進行資料的準備和數據的組織，之后進行數據信息的輸入、檢驗和編輯處理。主要是用鍵盤將屬性數據輸入，用掃描儀輸入圖片等等。由于林木種質資源信息的特點，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)應用現有林木的種質資源管理信息系統能夠實現數據的統計匯總、圖形的操作、資源分析或專題制作等功能，主要是實現了資源共享這方面的要求，卻無法輔助實現數據的系統管理，以及資源追蹤管理和保護方面的功能。由于現有信息不具備可追溯性，對后期的統計管理造成不便，如果出現損壞或丟失的種質資源，會造成無據可查的現象。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。這對于林業領域很多貴重資源的保護管理是沒有幫助的。

5．3 解決方案

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

5．3．1 系統設計目標

　　在對系統調查和分析的基礎上，確定林木種質資源管理信息系統的具體目標如下。

　　(1)建立林木種質資源信息系統，用于對野生、地方、選育、引進的林木種質資源和遺傳材料的信息進行管理，實現信息共享，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，實現林木種質資源數據的自動讀寫和系統管理，實現數據的科學分析與處理，節約人力，提高管理效率。

　　(3)為林業部門進行林木種質資源保護、持續開發利用等提供決策信息。

5．3．2 系統結構設計

5．3．2．1 登記林木種質資源流程

　　對于現有的林木種質資源進行登記處理，首先將種質信息寫入“林木種質資源電子標簽”中，標簽信息可根據林業管理部門的實際要求進行修改，將存儲有林木種質資源信息的“電子標簽”附著于對應的種質資源上，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

　　種質資源信息“登記入冊”后，林木種質資源電子標簽攜帶著信息與林木種質一一對應，通過“種質資源管理手持器”進行具體資源的查找、清查、追蹤管理。為林木種質資源使用責任部門的管理人員配置“種質資源管理手持器”，定期進行種質資源的清查管理，對于不屬于管理范圍內的種質資可以快速識別，并找到其歸屬部門；對于損壞的種質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器，通過軟件進行備案、統計處理。此外，管理部門還可以利用手持器進行不定期的巡檢，如果發現未按照正規流程私自進行借用、使用等情況則可快速查出。

5．2．3．3 貴重林木種質資源使用權限設置

　　對于珍貴的林木種質資源，其使用應與RFID技術結合在一起。可在貴重林木種質資源附近加裝“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限。如確定，控制器將使用人員的信息上傳數據庫，存檔，為資源使用情況、損害原因的查詢提供依據；若使用人員不具備使用權限，“射頻卡讀寫控制器”同樣將使用人員的信息記錄并上傳數據庫，作為非法使用的判斷依據。對于貴重資源較為集中的樓群可加裝“射頻卡讀寫控制器”，當種質資源在非法情況下移出該樓時系統自動報警。

5．4 應用RFID技術進行林木種質資源信息管理可以達到的效果

　　(1)能夠實現林木種質資源數據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，節約時間，提高工作效率。

　　(2)由于RFID技術支持非可視識別，移動識別和多目標識別，在種質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，提高林業部門的工作效率。

　　(3)可以實現林木種質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，對于珍貴林木種質資源此功能極為重要，這也是現有的管理信息系統不可能做到的。

　　(4)通過RFID技術與數據庫技術的結合，可以實現數據的系統管理，在此基礎上對數據進行科學的分析與處理，實現優化管理，最大程度的為育種專家和林業管理部門提供資源信息和決策信息，加快實現林業信息化。

6 結束語

　　無論從林業的角度，還是從管理的角度來看，應用RFID技術進行林木種質資源管理系統的研究與開發都具有實際意義。該系統具有結構簡單、信息容量大、響應速度快、操作簡單等諸多優點，將會大大提高林業部門的管理效率，降低管理人員手工勞動的工作量，為林業部門整體信息化打下基礎。

　　（北京林業大學經濟管理學院　劉姍姍，張紹文）