基于二維碼的綠色食品溯源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃全高

摘 要：可追溯性是食品安全保障的基本原則，而建立食品溯源系統(tǒng)不僅能夠獲取食品的相關(guān)信息，還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)食品質(zhì)量方面存在的問(wèn)題，更有助于防范和處理食品質(zhì)量方面的問(wèn)題。文中，筆者根據(jù)自己的研究，介紹了二維碼技術(shù)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了綠色食品溯源系統(tǒng)，同時(shí)還詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)主要功能的實(shí)現(xiàn)。綠色食品溯源系統(tǒng)確實(shí)存在傳統(tǒng)食品溯源系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，且在其他類的食品也可以廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：二維碼 綠色食品 溯源系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（c）-0048-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活水平和生活質(zhì)量越來(lái)越好，人們已經(jīng)開始關(guān)注食品安全問(wèn)題，但是，由于受到各種因素的影響，目前國(guó)內(nèi)外的食品安全事件頻頻發(fā)生，如英國(guó)的瘋牛病，國(guó)內(nèi)的“福壽螺”“瘦肉精”“三鹿奶粉”“皮革奶”“毒生姜”“地溝油”等事件，對(duì)人們生活造成了很大的影響。因此，我們必須要構(gòu)建食品溯源系統(tǒng)，為食品安全提供保障，確保人們的生活質(zhì)量和生活水平不受影響，有效防止類似食品毒害事件重發(fā)。

目前，二維碼技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于食品的溯源、食品的防偽等領(lǐng)域，且取得了顯著的成效。越來(lái)越多的人關(guān)注二維碼技術(shù)，因?yàn)樗男畔?chǔ)存量非常大，同時(shí)還具有非常強(qiáng)的保密性和追蹤性，更有助于實(shí)現(xiàn)信息化管理，滿足當(dāng)前社會(huì)的需求。文中，筆者研究了二維碼的綠色食品溯源系統(tǒng)。利用智能終端掃描綠色食品上的二維碼，采集食品的溯源信息。假如食品存在安全方面的問(wèn)題，可以很容易就找到源頭，從而采取有針對(duì)性的措施，從源頭上解決問(wèn)題，不僅提高了解決問(wèn)題的速度，還能夠?qū)⑹称钒踩珕?wèn)題造成的損失降低到最低。

1 溯源方式與選擇

目前，食品安全溯源標(biāo)識(shí)技術(shù)一般采用條形碼管理（一維條碼、二維碼以及彩碼）、RFID技術(shù)以及DNA標(biāo)志技術(shù)等。本文中，筆者就二維碼技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，選用二維碼技術(shù)是因?yàn)樗谋Ｃ苄院妥粉櫺远挤浅?qiáng)，且還具有非常高的抗損性，能夠較少維修花費(fèi)的人力、物力以及財(cái)力，更重要的是其操作起來(lái)較為容易。食品與人們的生活息息相關(guān)，且面對(duì)的消費(fèi)者形形色色，便于操作的二維碼能夠滿足大多數(shù)消費(fèi)者的需求。

二維碼（又稱“二維條碼”）是用某種特定的集合圖形按照一定的規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息。人們常常接觸到的二維碼就是堆疊式二維碼和矩形式二維碼。二維碼可以將所有的食品溯源信息都包含在內(nèi)，且還便于操作，能夠滿足不同消費(fèi)群體的需求。相較二維碼和一維碼，其具有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是，二維碼可以單獨(dú)使用，不需要依靠數(shù)據(jù)庫(kù)和通訊網(wǎng)絡(luò)，且包含的信息量大，生成二維碼需要的成本也較小。二維碼可以有針對(duì)性將綠色食品的特征、圖像以及原材料全部形象、生動(dòng)地呈現(xiàn)于消費(fèi)者面前，從而形成形象的綠色食品溯源信息。二是，二維碼的容錯(cuò)能力非常強(qiáng)，同時(shí)還能夠校驗(yàn)錯(cuò)誤，具有糾錯(cuò)能力。假如二維碼出現(xiàn)問(wèn)題，只要破壞的面積達(dá)不到二維碼面積的50%，就能夠正確地給予識(shí)別，將綠色食品溯源信息完整、形象地呈現(xiàn)于眼前。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

食品溯源系統(tǒng)要具有針對(duì)性，因此對(duì)于綠色食品來(lái)講，本系統(tǒng)需要與綠色食品的特征有機(jī)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)將二維碼技術(shù)運(yùn)用到其中，建立綠色食品溯源系統(tǒng)。以二維碼技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的綠色食品溯源系統(tǒng)的框架總體結(jié)構(gòu)，如圖1。本系統(tǒng)大概的工作模式如下：首先，要采集與綠色食品相關(guān)的數(shù)據(jù)，且還要保障數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，才能夠建立滿足綠色食品溯源需求的數(shù)據(jù)庫(kù)；然后，建立綠色食品溯源的數(shù)據(jù)庫(kù)，且將該數(shù)據(jù)庫(kù)傳輸?shù)骄G色食品溯源平臺(tái)。其次，抓住綠色食品的特征，利用綠色食品溯源平臺(tái)，生成二維碼，并要將二維碼制作成為標(biāo)簽貼在綠色食品的包裝上或者將二維碼直接印刷到綠色食品幫裝上。再次，將綠色食品發(fā)給各個(gè)銷售商，銷售商要將綠色食品的銷售信息和物流信息及時(shí)反饋到綠色食品溯源平臺(tái)上。最后，消費(fèi)者可以利用移動(dòng)手持終端，掃描綠色食品的二維碼，獲取自己想要查詢的食品信息，從而完成食品的追溯。

2.2 二維碼編碼方式的設(shè)計(jì)

為了便于綠色食品的溯源，必須要規(guī)范二維碼的編碼方式。筆者在本系統(tǒng)中編碼的二維碼都是有商品的名稱、食品生產(chǎn)商、食品的生產(chǎn)日期、食品的保質(zhì)期以及食品生產(chǎn)的批號(hào)組成。其中，商品名稱、生產(chǎn)商、生產(chǎn)日期以及保質(zhì)期作為直接記錄類信息，也就是可以直接通過(guò)移動(dòng)手機(jī)終端直接掃描就可以獲取的，而生產(chǎn)批號(hào)作為數(shù)據(jù)庫(kù)檢索類信息，需要根據(jù)移動(dòng)手持終端掃描出來(lái)的批號(hào)信息，查詢綠色食品溯源的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，才能夠獲得綠色食品的溯源信息。

根據(jù)筆者實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，寫入二維碼的字段數(shù)因受總字符數(shù)4K和編解碼硬速度限制，而不能無(wú)限增加，并且其中不能含有“；、‘、=、&、？”等特殊字符，否則程序腳本會(huì)報(bào)錯(cuò)，導(dǎo)至二維碼解碼失敗或長(zhǎng)時(shí)間識(shí)別等待。因此，寫入二維碼的字段或鏈接必須精簡(jiǎn)，總字符數(shù)應(yīng)根據(jù)二維碼尺寸，高、中、低糾錯(cuò)要求和解碼速度來(lái)設(shè)定，盡可能不含特殊字符，根據(jù)二維碼圖像中是否含有LOG，優(yōu)先選擇效率高的通用編碼模板編碼成像，確保手持移動(dòng)終端快速解碼譯文，且LOG的尺寸不宜超過(guò)二維碼尺寸的1/7。因編解碼模板眾多，設(shè)計(jì)者不宜直接使用二維碼編解碼組件進(jìn)行編程，而應(yīng)在充分了解二維碼編解碼原理基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出符合實(shí)際應(yīng)用需求的個(gè)性化組件，以提高實(shí)際應(yīng)用效率。

2.3 研究消費(fèi)者體驗(yàn)技術(shù)

傳統(tǒng)的食品安全溯源系統(tǒng)中，消費(fèi)者只能夠被動(dòng)地接受食品溯源系統(tǒng)的信息，而不能夠及時(shí)反饋?zhàn)约簩?duì)食品以及溯源系統(tǒng)本身的意見和看法。由于受到各種因素的影響，傳統(tǒng)的食品安全溯源系統(tǒng)的互動(dòng)反饋系統(tǒng)缺乏，甚至說(shuō)根本就沒有設(shè)計(jì)互動(dòng)反饋系統(tǒng)，所以消費(fèi)者在完成食品追溯之后，不能夠及時(shí)完成信息反饋?；诙S碼技術(shù)的綠色食品溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要關(guān)注消費(fèi)者體驗(yàn)技術(shù)，深入研究，且要在本系統(tǒng)中構(gòu)建一個(gè)交流互動(dòng)的軟件平臺(tái)，使消費(fèi)者能夠?qū)⒆约韩@取的信息及時(shí)反饋到綠色食品溯源數(shù)據(jù)平臺(tái)上。由于受到各種因素的影響，消費(fèi)者的消費(fèi)習(xí)慣和溯源信息的關(guān)注點(diǎn)都不盡相同，所以我們要在綠色食品溯源系統(tǒng)上輸入調(diào)查問(wèn)卷，且要及時(shí)查閱分析調(diào)查問(wèn)卷，及時(shí)了解消費(fèi)者的實(shí)況，從而選擇一種消費(fèi)者樂于接受的互動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)?；?dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)在整個(gè)綠色食品溯源系統(tǒng)中占有舉足輕重的作用，必須引起高度重視，且要落實(shí)到實(shí)踐中。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 實(shí)現(xiàn)二維碼的生成功能

將需要生成二維碼圖形的文本內(nèi)容、圖片類型以及尺寸等相關(guān)信息，全部以參數(shù)形式傳送給自定義的QRCode類的QRCodeCreate方法，同時(shí)還要選用目前較為實(shí)用的二維碼信息編解碼核心庫(kù)core.jar中的Qrcode類創(chuàng)建對(duì)象。二維碼的創(chuàng)設(shè)不要盲目進(jìn)行，而是要根據(jù)具體的創(chuàng)建對(duì)象，設(shè)置二維碼拍錯(cuò)率、生成內(nèi)容以及尺寸，通過(guò)Graphics2D類的fillRect方法循環(huán)生成Bufferedlmage類型的二維碼圖像。

3.2 實(shí)現(xiàn)二維碼的識(shí)別

對(duì)二維碼的識(shí)別主要通過(guò)調(diào)用二維碼信息編解碼核心庫(kù)core.jar中相關(guān)包的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，com.zxing.Demo.camera為攝像頭控制包，負(fù)責(zé)手機(jī)攝像頭的閃光燈控制、自動(dòng)對(duì)焦和掃描二維碼；com.zxing.Demo.decoding二維碼解碼包中的Capture Activity Handler.java為解碼處理類，負(fù)責(zé)調(diào)用Decode Handler.java線程進(jìn)行解碼；com.zxing.Demo.view為掃描時(shí)的界面包，負(fù)責(zé)識(shí)別詞句，且將回調(diào)結(jié)果顯示在界面上。

3.3 實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者互動(dòng)評(píng)價(jià)功能

基于二維碼的綠色食品溯源系統(tǒng)要將消費(fèi)者互動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括在內(nèi)，因?yàn)橄M(fèi)者互動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)能夠完成由單方面的追溯模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛?dòng)的新模式，既能夠調(diào)動(dòng)消費(fèi)者溯源的積極性，改善消費(fèi)者的溯源體驗(yàn)，還便于獲取消費(fèi)者的實(shí)況，從而有針對(duì)性進(jìn)行調(diào)整。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的二維碼，只要消費(fèi)者利用移動(dòng)手持終端掃描一個(gè)就可以直接轉(zhuǎn)跳到消費(fèi)者互動(dòng)評(píng)價(jià)的界面，并將自己內(nèi)心的真實(shí)想法描述出來(lái)。這樣不僅保護(hù)了消費(fèi)者的合法權(quán)益，使消費(fèi)者的話語(yǔ)權(quán)得到保護(hù)，還能夠使消費(fèi)者更加放心的食用綠色食品，長(zhǎng)此以往，消費(fèi)者就會(huì)形成正確的消費(fèi)觀，抑制了“人云亦云，人買我買”的消費(fèi)現(xiàn)象，使人們能夠客觀的消費(fèi)。通過(guò)消費(fèi)者互動(dòng)系統(tǒng)，可以使消費(fèi)者及時(shí)反饋綠色食品和溯源系統(tǒng)本身存在的問(wèn)題，有助于提高綠色食品的質(zhì)量，同時(shí)還能夠?yàn)楦倪M(jìn)綠色食品溯源系統(tǒng)提供幫助。該系統(tǒng)對(duì)于生產(chǎn)和銷售上來(lái)講，都存在很多好處。

4 結(jié)語(yǔ)

二維碼需要占用的面積非常小，一般需要占用的面積也就4 cm2，而它涵蓋的信息量非常繁多。另外，二維碼的識(shí)別率也非常高，能夠使人們快速完成操作，使人們輕輕松松就可以完成綠色食品的追溯。相較于傳統(tǒng)的食品安全溯源系統(tǒng)，該系統(tǒng)增設(shè)了消費(fèi)者互動(dòng)模塊，有助于了解消費(fèi)者的實(shí)況，同時(shí)還能夠使消費(fèi)者及時(shí)對(duì)綠色食品信息和溯源系統(tǒng)進(jìn)行反饋。

在食品溯源應(yīng)用系統(tǒng)中，二維碼是貫穿整個(gè)系統(tǒng)功能模塊的關(guān)鍵技術(shù)，有效解決了用戶對(duì)食品安全擔(dān)憂、農(nóng)戶有計(jì)劃種植、加工企業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)證明、防偽和上、下游經(jīng)銷商串貨等問(wèn)題。有效解決了食品從田間地頭到餐桌的全過(guò)程追蹤。質(zhì)監(jiān)部門或用戶可以通過(guò)掃描二維碼查詢食品來(lái)源、何時(shí)種植、采收，加工企業(yè)是誰(shuí)，經(jīng)過(guò)了哪些經(jīng)銷和物流環(huán)節(jié)等細(xì)節(jié)信息；發(fā)生食品安全問(wèn)題時(shí)，可以迅速追責(zé)和處罰。

當(dāng)然二維碼技術(shù)不能獨(dú)立存在，而必需結(jié)合RFID技術(shù)來(lái)解決遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。它們的完美組合才能真正解決食品溯源及追責(zé)問(wèn)題。

基于二維碼的食品溯源系統(tǒng)不單純適用于綠色食品，同樣也適用于其他類的食品。目前，防偽問(wèn)題也需要引起我們的高度重視，因此我們可以在原本的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，將二維碼設(shè)計(jì)成為加密二維碼，整合有標(biāo)識(shí)密碼、云計(jì)算以及綠色食品安全防偽溯源服務(wù)系統(tǒng)，賦予產(chǎn)品唯一的加密二維碼標(biāo)識(shí)，使生產(chǎn)商、銷售商、消費(fèi)者以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以根據(jù)自己的需求，通過(guò)手持終端查詢信息，能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，相信在未來(lái)人們的生活中，食品安全溯源系統(tǒng)會(huì)發(fā)揮越來(lái)越多樣化的功能，成為必不可少的工具。

為了管理人員便于管理食品企業(yè)，也可以在綠色食品溯源 系統(tǒng)中建設(shè)移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)和移動(dòng)信息處理平臺(tái)。移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)后，管理人員出差時(shí)可以使用手機(jī)/Pad可以隨時(shí)隨地查看監(jiān)控情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和監(jiān)督；建設(shè)移動(dòng)信息處理平臺(tái)，公司管理人員使用智能手機(jī)、平板電腦等終端設(shè)備，通過(guò)身份認(rèn)證后可以訪問(wèn)重要決策數(shù)據(jù)，了解生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

參考文獻(xiàn)

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