基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)的設(shè)計

陳勇

摘要：為解決食用油生產(chǎn)加工、流通和銷售過程產(chǎn)生的安全問題，采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、RFID射頻識別技術(shù)實現(xiàn)了食用油可追溯系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)實現(xiàn)追溯食用油生產(chǎn)加工、運輸、銷售、倉儲、流通等各個環(huán)節(jié)的應用，提供面向公眾的食用油信息查詢平臺等功能。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；食用油；RFID；可追溯系統(tǒng)

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）31-0216-03

Design of Internet of Things Technology-based Edible Oils Traceability System

CHEN Yong

（School of Maths & Comp.Science， Shaanxi University of Technology， Hanzhong 723000， China）

Abstract：To solve the security problem of edible oil production， processing， distribution and sale of produce， based on networking technology， RFID radio frequency identification technology to achieve the oil traceability system design. The system implements various aspects of the retroactive edible oil production， processing， transportation， sales， warehousing， distribution and other applications， providing information for the public inquiry oil platforms and other functions.

Key words：Internet of Things； Edible Oils； RFID； Tracing System

近年來，我國在食品安全方面面臨越來越多的挑戰(zhàn)和威脅，從早期的三鹿奶粉、紅心鴨蛋到后來的地溝油事件，無不嚴重影響民生民情，解決食品安全問題已迫在眉睫，利益與安全，孰輕孰重，各職能部門到底該如何采取措施有效遏制食品安全問題的頻繁發(fā)生。與此，食品安全日益受到更多消費者和政府的關(guān)注之時，食用油作為人們生活的必需品，其質(zhì)量安全問題關(guān)系著國計民生，但由于其附加值較低，目前尚無成型的供應鏈信息追溯系統(tǒng)在實際中得以應用。如果能夠建立對食用油從生產(chǎn)加工、存儲、運輸、銷售等環(huán)節(jié)和政府職能部門共同參與的安全管理系統(tǒng)，這將可以激活物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食用油方面的廣泛應用，對于解決產(chǎn)品質(zhì)量問題和監(jiān)督生產(chǎn)流程起到至關(guān)重要的作用，同時也可以對從生產(chǎn)到銷售整個過程實施追蹤，并追究相關(guān)人員的責任，實行不合格產(chǎn)品的召回，與此同時還可以對原料進行二次召回再利用，適應于資源節(jié)約型社會，生產(chǎn)不忘國情，走可持續(xù)發(fā)展道路，及減少了企業(yè)成本，也適應了社會發(fā)展趨勢，更重要的是為老百姓提供食品安全方面的重要保證這才是食用油追溯系統(tǒng)的意義所在。

1基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)

1.1 概念模型

基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)是依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行系統(tǒng)的設(shè)計與架構(gòu)，通過這項技術(shù)來控制食用油的生產(chǎn)加工，物流配送和銷售，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控和更新操作，并發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)在識別追蹤、查詢信息等方面的作用，同時利用條形碼識別技術(shù)獲取商品信息，將RFID應用到這個生產(chǎn)銷售環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對食用油生產(chǎn)全過程的管理，并對關(guān)鍵信息進行采集處理，保障食用油安全性，對于出現(xiàn)質(zhì)量問題的產(chǎn)品能夠準確召回。 基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油供應鏈可追溯系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠性好，性價比良好，易操作管理，確保食用油安全。

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)的重要性

本系統(tǒng)主要的開發(fā)價值在于可以維護一個良好的市場環(huán)境，特別是在食用油方面，讓消費者有據(jù)可循，公開透明的呈現(xiàn)了各個環(huán)節(jié)的信息，有利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的食用油和評估合理的市場價，對市場運轉(zhuǎn)起到了平衡作用。加強食用油在生產(chǎn)加工、物流環(huán)節(jié)的管理，讓管理者能夠?qū)栴}食用油進行質(zhì)量溯源并追究責任，讓食用油安全信息處于公開透明狀態(tài)，消費者層面可以放心使用，實現(xiàn)從原材料生產(chǎn)到餐桌的安全控制和溯源。建立包含食用油的生產(chǎn)質(zhì)檢、加工數(shù)據(jù)采集、物流配送監(jiān)管和銷售的全方位溯源信息平臺，起到了對食用油的有效監(jiān)控，特別是在生產(chǎn)安全和物流環(huán)節(jié)方面，通過實時數(shù)據(jù)的分析和比對，柔和各個部門、各個地區(qū)、各個市場和生產(chǎn)消費之間的信息，并公開透明的發(fā)布監(jiān)測信息，實現(xiàn)資源共享，以追溯平臺監(jiān)督為主，大眾監(jiān)督為輔公共保障食用油的安全可靠性。

1.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油供應鏈職能信息

基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油供應鏈主要特色是“追本溯源”，也就意味著問題有根可循，將原材料供應商納入到追溯范圍，原因是現(xiàn)在的食用油安全問題大多跟原材料供應商有關(guān)，所以要將食用油供應商考慮進去。就形成了原材料供應商、加工廠商、物流配送商、消費者、政府部門和其他技術(shù)支持部門。各個職能部門之間都是相互依存，相互協(xié)調(diào)的，共同形成鏈路關(guān)系，一旦其中的環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，可采取上查下看的方式迅速鎖定到問題，食用油原料供應商主要針對肥料和農(nóng)藥的使用，包括劇毒農(nóng)藥、各種作物添加劑和激素，還有一些轉(zhuǎn)基因化肥的使用，由質(zhì)量監(jiān)督部門主要負責監(jiān)督，并實時傳遞數(shù)據(jù)。加工廠商主要是對原料的加工生產(chǎn)，所負責的主要內(nèi)容是核對食用油原料信息并進行標簽化處理，同時對加工信息進行處理，傳至中心數(shù)據(jù)庫。接下來是物流配送環(huán)節(jié)，主要包括食用油的倉儲過程和運輸過程，物流企業(yè)要實時記錄產(chǎn)品的存儲、運輸和銷售信息，并實時更新位移信息。消費者主要是個人消費產(chǎn)品，通過數(shù)據(jù)的更新上傳，消費者可以利用查詢平臺對產(chǎn)品信息進行查詢，根據(jù)個人情況也可以進行信息反饋，反饋信息將作為政府監(jiān)管的重要依據(jù)，同時也作為生產(chǎn)加工的指導信息來使用。 政府主管部門主要有：衛(wèi)生部、農(nóng)業(yè)行政部門、質(zhì)檢部、藥監(jiān)部、工商行政部。衛(wèi)生行政部門負責制定食品安全標準，主要依據(jù)市場調(diào)研和產(chǎn)品特性，并會同其他部門共同監(jiān)管食用油可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，對出現(xiàn)質(zhì)量問題的個人或企業(yè)進行責任追溯。其他技術(shù)部門主要提供物聯(lián)網(wǎng)信息平臺的建立和維護，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)模型

圖1展示了食用油供應鏈的全過程，以追溯信息平臺為核心，搭建了一個包括食用油的加工生產(chǎn)，物流配送，倉儲和消費等環(huán)節(jié)，同時也涵蓋了各個職能部門，依托這些職能部門進行有效的監(jiān)督和管理，兩部分信息之間進行有效的溝通整合，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行追溯信息處理，政府部門作為監(jiān)管主體，生產(chǎn)者和消費者之間交互，共同形成一個追溯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要記錄食用油供應過程中的基本信息，同時還包括生產(chǎn)商的基本信息，確保了追溯信息的完整性和安全性。在信息交互過程中有序分工每一個環(huán)節(jié)都相互依賴，一旦其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，根據(jù)此追溯鏈的特性，可以迅速的鎖定到病原所在，主要依托追溯碼進行信息的檢索，確保這個系統(tǒng)可以高效運行。

圖1 食用油可追溯系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 食用油追溯系統(tǒng)研究內(nèi)容

2.1食用油可追溯方法研究

2.1.1食用油批次標示方法

針對食用油的批次的特點，設(shè)計其電子代碼（Electronic Product Code，EPC），利用編碼的唯一性，通過不同的數(shù)字串組合成某種信息含義。利用數(shù)據(jù)操作語言，建立與批次信息對應的關(guān)系，當經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)傳到計算機上時，由計算機上的應用程序從數(shù)據(jù)庫中提取相應的信息對數(shù)據(jù)進行操作和處理。

2.1.2食用油的自動識別跟蹤方法

基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification ，RFID）技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)在食用油從種植、加工、運輸與倉儲到最后消費領(lǐng)域的全過程自動跟蹤，并實時獲取各個環(huán)節(jié)的有關(guān)信息上傳到數(shù)據(jù)庫中，為一旦出現(xiàn)食用油安全事故提供決策支持和高效的安全事故應急流程。

2.1.3食用油標識控制方法

為了實現(xiàn)食用油可追溯系統(tǒng)的蔬菜批次標識的識別與跟蹤，設(shè)計采用軟硬結(jié)合的方式實現(xiàn)供應鏈上各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交換。

2.2使用UML對食用油可追溯系統(tǒng)建模

利用統(tǒng)一的建模語言UML，主要從系統(tǒng)的需求、分析、構(gòu)造和設(shè)計，包括系統(tǒng)測試描述整個軟件系統(tǒng)，從而準確的確定系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)與行為，進而設(shè)計出可追溯系統(tǒng)總體的方案。

2.3食用油中心數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)

利用SQL Server數(shù)據(jù)庫技術(shù)，設(shè)計統(tǒng)一的食用油中心數(shù)據(jù)庫，用于存儲整個可追溯系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，使食用油供應鏈中的所有企業(yè)和物流商共用一個中心數(shù)據(jù)庫，任何一個環(huán)節(jié)需要了食用油的信息，通過唯一的食用油EPC編碼，即可以從中心數(shù)據(jù)庫中得到，追溯速度快，透明度高。

2.4 可追溯系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

基于Windows開發(fā)平臺，采用Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境，采用C/S體系結(jié)構(gòu)開發(fā)“食用油加工生產(chǎn)系統(tǒng)”、“食用油分銷管理系統(tǒng)”、“食用油銷售管理系統(tǒng)”，采用B/S體系結(jié)構(gòu)開發(fā)“食用油安全基礎(chǔ)信息服務(wù)系統(tǒng)”。

3.解決的關(guān)鍵的問題

3.1 RFID數(shù)據(jù)采集過濾方法設(shè)計

在實際的數(shù)據(jù)采集過程中，RFID采集的原始數(shù)據(jù)信息不僅種類繁雜，而且數(shù)據(jù)量非常大，很容易造成因數(shù)據(jù)過多而產(chǎn)生的混亂現(xiàn)象，在實際應用中，根據(jù)機器的具體配置情況，每臺讀寫器每秒可以上報數(shù)個至數(shù)十個不等的電子標簽數(shù)據(jù)，如重復多次掃描同一個電子標簽，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象，如果不提取部分有用的、非重復性的數(shù)據(jù)，不經(jīng)過去冗等處理而直接上傳，將會給整個RFID系統(tǒng)帶來很大的負擔，甚至造成系統(tǒng)崩潰。

3.2 數(shù)據(jù)采集過程中的網(wǎng)絡(luò)連通性

在信息的采集過程中，可能由于某些不確定的因素，導致網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，很難保證采集到的數(shù)據(jù)信息準確無誤傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)庫。

3.3 運輸環(huán)節(jié)的無線跟蹤

在整個食用油供應鏈中，食用油從加工生產(chǎn)到消費者手中，這個過程占據(jù)了較長的時間，很難講所有的信息采集到，并有效的傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)庫。

4 項目實施方案

食用油生產(chǎn)完成由加工廠出發(fā)，通過物流配送公司、運輸分銷商、零售，最終達到消費者手中。因此，相對應的信息追溯要涉及的環(huán)節(jié)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)溯源流程圖

4.1食用油加工

食用油追溯的源頭應該是食用油生產(chǎn)加工廠。在這里，食用油完成加工生產(chǎn)，并進行標簽化，最終轉(zhuǎn)換為商品進行流通、交易。這個過程決定了商品的質(zhì)量狀況，直接影響消費者的利益。因此生產(chǎn)者為食用油粘貼RFID標簽，對每一個環(huán)節(jié)的內(nèi)容都進行記錄，包括生產(chǎn)商的信息，并最終成為可追溯的信息。

4.2食用油批發(fā)商

食用油類商品通常要經(jīng)過批發(fā)商進行收集和分類處理，然后通過各種運輸手段發(fā)往全國各地。在這里，食用油完成第一次商品交易，同時尋找到下游商家。在這一過程中，需要記錄產(chǎn)品信息和交易與轉(zhuǎn)移信息，同時商品的批發(fā)商的信息也要被記錄，作為供應商評價的依據(jù)。

4.3銷售環(huán)節(jié)

食用油通常是以零售的方式到達消費者手中，這也是最重要的消費方式，食用油在銷售環(huán)節(jié)中的停留時間和對其進行的管理等環(huán)節(jié)，也會影響到產(chǎn)品質(zhì)量，并且消費者對于產(chǎn)品質(zhì)量的信任也主要取決于所購買的零售商，因此所有的這些信息都應該被記錄處理，作為追溯的依據(jù)。消費者如果想快速了解所購買食用油的情況，則可以通過RFID標簽上的編碼到指定的查詢網(wǎng)站查詢。

4.4食用油召回與銷毀階段

當發(fā)現(xiàn)食用油有問題時，管理員可通過讀取食用油上的RFID中的編碼在中心數(shù)據(jù)庫中查詢并可獲取有問題的批次食用油在加工、運輸、存儲和銷售等環(huán)節(jié)的信息，推斷出問題出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，從而提供決策支持及高效的安全事故應急流程。

5 結(jié)論

應該加強食用油可追溯系統(tǒng)信息平臺建設(shè)，保證各個環(huán)節(jié)——生產(chǎn)加工、運輸分銷、零售消費都有詳細的記錄。不僅生產(chǎn)商要落實責任生產(chǎn)，政府也應該加強檢查監(jiān)管，共同保證信息安全可靠，真正實現(xiàn)信息追溯功能和召回的價值。

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