河南省食品質(zhì)量安全防偽溯源管理系統(tǒng)的研究

蘇國平 劉亞兵 朱性通

（河南省高技術(shù)創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心，河南 鄭州 450003）

1.引言

河南是一個農(nóng)業(yè)大省，豐富的農(nóng)副產(chǎn)品資源為全省食品工業(yè)的發(fā)展提供了充裕的優(yōu)質(zhì)原料，食品產(chǎn)業(yè)和食品國際貿(mào)易得到快速發(fā)展，由于食品生產(chǎn)加工程序多、配料多，食品流通進(jìn)銷渠道復(fù)雜，食品生產(chǎn)、加工、包裝、儲運(yùn)、銷售等環(huán)節(jié)都可能引起食品衛(wèi)生安全問題，食品安全日益為人們所重視。保障食品安全，加強(qiáng)食品安全監(jiān)控力度，建立完善的食品溯源系統(tǒng)才能從根本上解決食品安全問題。

發(fā)達(dá)國家的食品安全監(jiān)管強(qiáng)調(diào)從農(nóng)田到餐桌整個過程的有效控制，并且在全程監(jiān)管的基礎(chǔ)上實(shí)行食品溯源制度。全球已有40 多個國家采用相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行食品溯源，特別是英國、日本、法國、美國、澳大利亞等國，均取得了顯著成效。

國內(nèi)食品溯源體系正處于起步階段，由于現(xiàn)有食品溯源系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)和原則不同，溯源信息內(nèi)容不規(guī)范、信息流程不一致、系統(tǒng)軟件不兼容，造成溯源信息不能資源共享和交換。具體問題有：一是我國目前食品質(zhì)量溯源系統(tǒng)多是以單個企業(yè)為基礎(chǔ)開發(fā)的內(nèi)部溯源系統(tǒng)，只滿足本企業(yè)溯源的需求，但一般不實(shí)現(xiàn)溯源信息共享。二是現(xiàn)有系統(tǒng)溯源信息內(nèi)容不一致，有簡有繁。三是溯源鏈條較短，沒有實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)之間的溯源信息的傳遞。四是食品質(zhì)量溯源終端的匱乏及服務(wù)模式的不可行性，阻礙系統(tǒng)的普及和推廣。

隨著新一代信息技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算的研發(fā)和廣泛應(yīng)用，特別是無線射頻識別二維碼及移動終端技術(shù)的成熟，可以幫助消費(fèi)者快速、準(zhǔn)確地了解到自己需要的產(chǎn)品信息，為食品質(zhì)量追溯產(chǎn)業(yè)鏈管理和服務(wù)。規(guī)范食品質(zhì)量追溯的管理標(biāo)識規(guī)則，通過管理標(biāo)識（如二維碼、RFID)可確定產(chǎn)品的身份、歷史和來源，增強(qiáng)依據(jù)生產(chǎn)和銷售鏈追蹤產(chǎn)品的能力，是產(chǎn)品質(zhì)量安全管理體系成功的要素之一。

2.食品質(zhì)量安全防偽溯源管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、二維碼、RFID、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建一個食品質(zhì)量追溯產(chǎn)業(yè)鏈管理和服務(wù)的接口，從食品生產(chǎn)、加工、流通、消費(fèi)各環(huán)節(jié)，為食品安全、消費(fèi)安全和誠信社會建設(shè)提供技術(shù)保障，實(shí)現(xiàn)信息融合、查詢、監(jiān)控，使最終消費(fèi)者能簡易快捷地辨別消費(fèi)產(chǎn)品的唯一關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)基于移動互聯(lián)網(wǎng)的商品信息交割，在食品行業(yè)實(shí)施食品源頭追蹤及供應(yīng)鏈中提供完全透明度的服務(wù)能力。

3.食品溯源系統(tǒng)功能分析

政府部門：對生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品流向準(zhǔn)確監(jiān)督把握，在產(chǎn)品出現(xiàn)問題時，能快速控制相應(yīng)同類產(chǎn)品的流向，做出應(yīng)對措施。

生產(chǎn)廠家：對供應(yīng)商、原料、生產(chǎn)廠家、負(fù)責(zé)人、產(chǎn)品的形成到最后產(chǎn)品流向準(zhǔn)確把握，產(chǎn)品一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題能快速定位到產(chǎn)品的每個環(huán)節(jié)，及時控制產(chǎn)品的流向。企業(yè)可進(jìn)一步對商品出庫、入庫、物流等環(huán)節(jié)通過快速閱讀管理實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格監(jiān)控，使業(yè)務(wù)網(wǎng)點(diǎn)具備商品核查功能。

經(jīng)銷商：對商品銷售全流程實(shí)現(xiàn)全面、有效、安全管理和監(jiān)控，匯集商品倉儲、物流、銷售等有效數(shù)據(jù)，為企業(yè)經(jīng)營決策提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

消費(fèi)者：商品使用兩套二維碼，食品溯源二維碼及食品防偽二維碼，食品溯源二維碼可多次掃描，掃描后連接WEB平臺返回食品溯源信息；食品防偽二維碼在商品購買后使用，連接WEB 平臺返回食品真?zhèn)?，掃描一次后失效?/p>

4.食品溯源系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)中心、防偽信息標(biāo)識、防偽系統(tǒng)引擎軟件、交割軟件和移動終端，一是二維碼、RFID技術(shù)生成具有唯一標(biāo)準(zhǔn)特性的認(rèn)證標(biāo)簽；二是認(rèn)證軟件客戶端在移動終端（手機(jī)、平板電腦等）上使用；三是建立互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺，實(shí)現(xiàn)認(rèn)證和交割。采用分布存儲和分發(fā)檢索技術(shù)構(gòu)建食品行業(yè)數(shù)據(jù)庫；商品標(biāo)識采用二維碼、RFID 芯片技術(shù)，普通類商品采用二維碼，特殊商品和重要商品采用RFID芯片；圖形識別和芯片識別技術(shù)對商品真?zhèn)?、原材料、生產(chǎn)制造、流通、銷售、商品基本功用等信息進(jìn)行云計(jì)算識別和解析，使低成本高效率的移動終端和完備的信息共享交換軟件技術(shù)支撐數(shù)據(jù)庫無縫結(jié)合，嚴(yán)密的數(shù)據(jù)認(rèn)證和訪問控制設(shè)計(jì)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對真?zhèn)涡畔Ⅱ?yàn)證的初次和非初次甄別，給予反饋信息，保證對商品真品的保護(hù)，為不同涉及食品質(zhì)量安全應(yīng)用對象提供服務(wù)。

本系統(tǒng)由構(gòu)建中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、安全生產(chǎn)與加工管理系統(tǒng)、食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、食品安全基礎(chǔ)信息服務(wù)系統(tǒng)等組成，通過產(chǎn)品標(biāo)識（二維碼、RFID）技術(shù)在生產(chǎn)、流通、消費(fèi)環(huán)節(jié)建立信息鏈接，建立食品安全數(shù)據(jù)庫，從食品種植養(yǎng)殖及生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)開始標(biāo)識，包括運(yùn)輸、包裝、分裝、銷售等流轉(zhuǎn)過程中的全部信息，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)過程的安全控制和對流通環(huán)節(jié)的實(shí)時監(jiān)控，在面向普通消費(fèi)者用戶的智能手機(jī)客戶端方面，采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，快速通過掃描二維碼或使用近場通訊（NFC），直接讀取RFID 芯片的信息，通過和基于云計(jì)算的高性能并行查詢系統(tǒng)，從而得知該件商品的關(guān)鍵信息，達(dá)到食品追溯與召回。如下圖所示。

5.關(guān)鍵技術(shù)

（1）二維碼防偽技術(shù)

研發(fā)基于分?jǐn)?shù)階微積分紋理處理技術(shù)解決二維碼防偽，利用數(shù)字圖像分?jǐn)?shù)階微分濾波器的非線性紋理增強(qiáng)特性以及其分?jǐn)?shù)階偏微分方程的分?jǐn)?shù)階各向異性擴(kuò)散特性，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階微積分紋理處理技術(shù)。

（2）一件多碼、一碼多用技術(shù)

研發(fā)“一件多碼”、“一碼多用”核心技術(shù)，針對用戶在購買前和購買后的不同防偽需求，構(gòu)建可以多次掃描的售前防偽碼；針對用戶的售后防偽需求，構(gòu)建一次掃描即作廢的售后防偽碼，并在商品的防偽碼上，內(nèi)嵌了渠道控制信息，作為溯源使用。

（3）標(biāo)簽轉(zhuǎn)換技術(shù)

食品從生產(chǎn)到消費(fèi)整個過程中，需要經(jīng)過多個部門的信息轉(zhuǎn)換，為保持信息連續(xù)性，研發(fā)基于溯源樹的標(biāo)簽（二維碼、RFID）轉(zhuǎn)換技術(shù)，在溯源樹的支持下，從上游至下游的食品跟蹤可以表示為對整個溯源樹的遍歷，而從下游至上游的食品追溯可以表示為從該產(chǎn)品信息所在子節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的路徑，解決食品周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)信息采集更新的問題。

（4）數(shù)據(jù)同步技術(shù)

研發(fā)基于socket 通信技術(shù)數(shù)據(jù)同步方法，通過socket 數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式為字節(jié)流信息，按照約定的數(shù)據(jù)單元格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的封裝和解釋，各模塊按照時間確定同步更新的數(shù)據(jù)以及針對該數(shù)據(jù)的操作，在各階段采集的信息數(shù)據(jù)上傳到溯源中心數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)同步處理，以便消費(fèi)者最后的溯源查詢。

（5）基于云計(jì)算溯源技術(shù)

研發(fā)基于云計(jì)算的高性能并行信息查詢系統(tǒng)，由食品供應(yīng)鏈及安全生產(chǎn)監(jiān)管數(shù)據(jù)中心和食品產(chǎn)業(yè)鏈中各關(guān)鍵監(jiān)測節(jié)點(diǎn)信息組成，包含傳遞信息、解譯數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯誤恢復(fù)、定位網(wǎng)絡(luò)資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序等服務(wù)。

6.結(jié)束語

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為食品溯源管理提供了堅(jiān)實(shí)的平臺，本系統(tǒng)集成多項(xiàng)先進(jìn)成熟技術(shù)，對食品供應(yīng)鏈全過程中其屬性信息、生產(chǎn)、客戶、質(zhì)量信息等進(jìn)行有效的標(biāo)識，幫助企業(yè)構(gòu)建完整的產(chǎn)品監(jiān)管體系，有效提高食品安全生產(chǎn)水平，提高食品安全風(fēng)險分析與控制能力，減少食品安全事件的發(fā)生。