Web Service技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)食品溯源系統(tǒng)架構(gòu)中的應(yīng)用

林志鵬 （福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處，福建 南平353000）

1 物聯(lián)網(wǎng)食品溯源系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)被稱(chēng)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第3次浪潮［1］。物聯(lián)網(wǎng)食品追溯系統(tǒng)是指在一定區(qū)域內(nèi)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)手段，將動(dòng)植物食品養(yǎng)殖、運(yùn)輸、屠宰或加工及流通的信息相關(guān)聯(lián)，形成完整的信息追溯鏈。通過(guò)建立動(dòng)植物養(yǎng)殖、道路運(yùn)輸、食品加工、食品零售、市場(chǎng)監(jiān)管、追溯查詢(xún)等子系統(tǒng)，并建立市級(jí)食品質(zhì)量安全信息追溯數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)從動(dòng)植物養(yǎng)殖、食品加工到零售終端相關(guān)信息的正向跟蹤；食品零售到動(dòng)物養(yǎng)殖防疫等相關(guān)信息的逆向溯源；食品流通的監(jiān)管與綜合分析。其架構(gòu)示意如圖1所示。

在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，把整個(gè)項(xiàng)目分為3層架構(gòu)：表示層 （UI）、業(yè)務(wù)邏輯層 （BLL）和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層 （DAL）。

1）表示層UI 為用戶(hù)提供交互操作界面，這一點(diǎn)不論是對(duì)于Web還是WinForm都是如此，就是用戶(hù)界面操作或網(wǎng)站展示給用戶(hù)看的頁(yè)面。

2）業(yè)務(wù)邏輯層BLL 是Web Service服務(wù)層，負(fù)責(zé)關(guān)鍵業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)傳遞。復(fù)雜邏輯判斷和涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證都需要在此做出處理。根據(jù)傳入的值返回用戶(hù)想得到的值，或者處理相關(guān)的邏輯業(yè)務(wù)。

3）數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)。主要為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)支持，根據(jù)傳入的值來(lái)操作數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)增、刪、改或其他數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)操作。

該平臺(tái)架構(gòu)圖如圖2所示，體現(xiàn)如下特點(diǎn)：跨平臺(tái)可互操作性；數(shù)據(jù)可傳遞性；分布式應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)；數(shù)據(jù)重用性。而實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)特點(diǎn)，業(yè)務(wù)邏輯層搭建是關(guān)鍵，也就是采用Web Service服務(wù)層的來(lái)源。下面對(duì)Web Service技術(shù)進(jìn)行分析。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)食品溯源系統(tǒng)的平臺(tái)總體架構(gòu)圖

2 Web Service技術(shù)特點(diǎn)

Web Service也叫XML Web Service［7］，Web Service是一種可以接收從Internet或者Intranet上其他系統(tǒng)中傳遞過(guò)來(lái)的請(qǐng)求，是輕量級(jí)的獨(dú)立通訊技術(shù)［2］。它是通過(guò)SOAP在Web上提供的軟件服務(wù)，使用WSDL文件進(jìn)行說(shuō)明，并通過(guò)UDDI進(jìn)行注冊(cè)［3］。

Web Service主要目標(biāo)是跨平臺(tái)的可互操作性，使用它有諸多優(yōu)點(diǎn)：

1）跨防火墻的通信 如果應(yīng)用程序有成千上萬(wàn)各地用戶(hù)，那么客戶(hù)端和服務(wù)器之間通信將是一個(gè)棘手的問(wèn)題［4］。如果中間層組件換成Web Service，就可從用戶(hù)界面直接調(diào)用中間層組件，從而省掉建立ASP等頁(yè)面。要調(diào)用Web Service，可直接使用Microsoft SOAP Toolkit或．net的SOAP客戶(hù)端，也可使用自主開(kāi)發(fā)的SOAP客戶(hù)端，然后把它和應(yīng)用程序連接起來(lái)。同時(shí)，應(yīng)用程序也不再需要每次調(diào)用中間層組件時(shí)，都跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的 “結(jié)果頁(yè)”。

2）應(yīng)用程序集成 企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者都清楚，經(jīng)常要把用不同語(yǔ)言、在不同平臺(tái)上的各種系統(tǒng)集成起來(lái)，而這種集成將花費(fèi)大量開(kāi)發(fā)力量。應(yīng)用程序常需要從單一主機(jī)上的程序中獲取數(shù)據(jù)；或者把數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)或其他應(yīng)用程序中去。即使在同一平臺(tái)，不同廠商生產(chǎn)的各種軟件也常需要集成起來(lái)。通過(guò)Web Service，應(yīng)用程序可以用標(biāo)準(zhǔn)方法把功能和數(shù)據(jù)供其他平臺(tái)使用。

3）B2B的集成 Web Service是B2B集成成功的關(guān)鍵。通過(guò)它把關(guān)鍵商務(wù)應(yīng)用給指定供應(yīng)商和客戶(hù)，它運(yùn)行在Internet上，只是B2B集成的一個(gè)關(guān)鍵部分，還需許多其他部分才能實(shí)現(xiàn)集成。最大好處在于把商務(wù)邏輯形成Web Service，讓任何的合作伙伴調(diào)用這些商務(wù)邏輯［4］，而不管系統(tǒng)在何種平臺(tái)上運(yùn)行，使用何種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，這大為降低B2B集成時(shí)間和成本。

4）軟件和數(shù)據(jù)重用 使用Web Service，不必先從第三方購(gòu)買(mǎi)、安裝軟件組件，再?gòu)膽?yīng)用程序中調(diào)用這些組件；只需直接調(diào)用遠(yuǎn)端的Web Service。另一軟件重用情況是，把好幾個(gè)應(yīng)用程序的功能集成起來(lái)，通過(guò)Web Service，把所有這些功能都集成到門(mén)戶(hù)站點(diǎn)中，為用戶(hù)提供一個(gè)統(tǒng)一的、友好的界面。可在應(yīng)用程序中使用第三方Web Service提供的功能，或把自身應(yīng)用程序功能通過(guò)Web Service提供給他人。2種情況下，都可重用代碼和數(shù)據(jù)。

3 基于Web Service技術(shù)的食品溯源系統(tǒng)架構(gòu)步驟

步1 根據(jù)圖2中右邊物聯(lián)網(wǎng)食品溯源系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程架構(gòu)圖原型，先構(gòu)造相應(yīng)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)，可用SQLServer2000／2005作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

步2 打開(kāi)Visual Studio2008，點(diǎn)擊菜單欄 “文件”→ “新建”→ “項(xiàng)目”，在彈出 “新建項(xiàng)目”窗體中選擇 “Visual C?！毕碌?“ASP．NET Web服務(wù)應(yīng)用程序”子節(jié)點(diǎn)，將名稱(chēng)改為 “NLEDU＿FoodTrace”，點(diǎn)擊確定，創(chuàng)建Web Service項(xiàng)目［6］。利用圖1的服務(wù)器，用IIS創(chuàng)建 Web Service服務(wù)層發(fā)布出去。

步3 由以下主要幾個(gè)客戶(hù)端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)組成食品溯源系統(tǒng)：

①農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。即Android手機(jī)客戶(hù)端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。通過(guò)Android手機(jī)或平板設(shè)備上的無(wú)線(xiàn)傳感器，實(shí)現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目的。畜主通過(guò)Android平板觀察無(wú)線(xiàn)傳感器采集各種數(shù)據(jù)，可進(jìn)行遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理。例如，通過(guò)溫濕度無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)采集到溫濕度值，判斷是否需要給動(dòng)植物食品養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行降溫除濕；通過(guò)火焰無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)采集到火情信息，判斷是否有火情發(fā)生等。并通過(guò)wifi實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到Web Service服務(wù)器上，再存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)服務(wù)中心。

②養(yǎng)殖防疫。即WindowsCE客戶(hù)端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。實(shí)現(xiàn)畜牧獸醫(yī)在給轄區(qū)內(nèi)動(dòng)植物養(yǎng)殖戶(hù)進(jìn)行動(dòng)植物防疫和檢疫時(shí)，采用手持式追溯終端PDA來(lái)采集動(dòng)物防疫信息，通過(guò)手持式終端PDA錄入防疫信息及掃描二維碼標(biāo)識(shí)，將防疫信息通過(guò)設(shè)備上的wifi模塊，連接局域網(wǎng)發(fā)送到Web Service服務(wù)器，并上傳到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為食品追溯源頭信息。

③宰前檢疫。即PC客戶(hù)端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。實(shí)現(xiàn)食品加工之前必須進(jìn)行檢疫，在電腦上登記食品來(lái)源信息，包括產(chǎn)地、養(yǎng)殖戶(hù)和食品耳標(biāo)等，利用軌道和吊鉤上的RFID識(shí)讀裝置和標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)采集相關(guān)信息到電腦上，監(jiān)控?cái)z像機(jī)將自動(dòng)拍下現(xiàn)場(chǎng)圖像作為證明。為此開(kāi)發(fā)一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)C／S應(yīng)用程序系統(tǒng)，客戶(hù)端程序通過(guò)Web Service處理感知層獲取到的RFID及二維碼數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、處理。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)食品溯源系統(tǒng)Web Service客戶(hù)端應(yīng)用程序

④食品檢疫。PC客戶(hù)端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。實(shí)現(xiàn)在食品加工后出廠時(shí)，對(duì)食品包裝進(jìn)行稱(chēng)重，并生成食品質(zhì)量安全信息追溯碼并打印，在食品包裝上賦碼，這樣就在食品耳標(biāo)和食品質(zhì)量安全信息追溯碼之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖防疫環(huán)節(jié)與食品流通市場(chǎng)信息的對(duì)接，保證實(shí)現(xiàn)食品全過(guò)程質(zhì)量安全信息的可追溯，并將相關(guān)信息通過(guò)調(diào)用遠(yuǎn)程Web Service服務(wù)，上傳到中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，監(jiān)控?cái)z像機(jī)將自動(dòng)拍下現(xiàn)場(chǎng)圖像作為證明。用VS2008開(kāi)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)食品溯源系統(tǒng)Web Service客戶(hù)端應(yīng)用程序主界面如圖3所示。

⑤食品交易。即Linux嵌入式系統(tǒng)客戶(hù)端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。實(shí)現(xiàn)食品零售經(jīng)營(yíng)戶(hù)憑標(biāo)識(shí)其身份的IC卡進(jìn)貨，食品包裝必須賦上食品質(zhì)量安全信息追溯碼，食品零售經(jīng)營(yíng)戶(hù)零售食品時(shí)，利用智能溯源電子臺(tái)秤上配置的手持式條碼掃描槍?zhuān)瑥?fù)制食品質(zhì)量安全信息追溯碼粘貼到食品包裝上。在銷(xiāo)售時(shí)利用IC卡啟動(dòng)智能溯源電子臺(tái)秤，智能溯源電子臺(tái)秤自動(dòng)將相關(guān)數(shù)據(jù)信息通過(guò)調(diào)用遠(yuǎn)程Web Service服務(wù)，上傳到中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

⑥追溯查詢(xún)。即B／S結(jié)構(gòu)的Web Service客戶(hù)查詢(xún)網(wǎng)站開(kāi)發(fā)。實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)食品后，在市場(chǎng)上安裝的查詢(xún)終端上掃描食品質(zhì)量安全信息追溯碼，即可查詢(xún)出所購(gòu)食品的來(lái)源信息，也可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)、手機(jī)等方式進(jìn)行查詢(xún)。為此綜合運(yùn)用軟件工程思想、面向?qū)ο蠓治龊腿龑蛹軜?gòu)的設(shè)計(jì)方法，完成一個(gè)B／S架構(gòu)的Web Service應(yīng)用程序，應(yīng)用Web Service和ASP．NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)食品質(zhì)量安全信息追溯碼進(jìn)行查詢(xún)，追溯食品的養(yǎng)殖、加工、銷(xiāo)售等綜合信息，網(wǎng)站效果如圖4所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

在物聯(lián)網(wǎng)食品溯源系統(tǒng)架構(gòu)中，Web Service是其核心技術(shù)。XML、SOAP、WSDL和UDDI技術(shù)是Web服務(wù)的基石，它們?yōu)閃eb服務(wù)提供了一個(gè)開(kāi)放的、支持 “即插即用”的、不依賴(lài)于任何語(yǔ)言和平臺(tái)的應(yīng)用，從而促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。Web Service技術(shù)平臺(tái)可高效地整合企業(yè)應(yīng)用服務(wù)的價(jià)值鏈，從而賦予企業(yè)更多的靈活性、生產(chǎn)力和創(chuàng)造力。企業(yè)只有建立Web Service服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)才能順應(yīng)市場(chǎng)的瞬息萬(wàn)變，把握市場(chǎng)機(jī)遇，從而為各種服務(wù)集成帶來(lái)巨大商機(jī)。

圖4 食品溯源系統(tǒng)的Web查詢(xún)網(wǎng)站

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