基于物聯(lián)網(wǎng)的食品溯源系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

李宇才

（婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南婁底，417000）

基于物聯(lián)網(wǎng)的食品溯源系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

李宇才

（婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南婁底，417000）

近些年來，食品追溯系統(tǒng)作為控制食品質(zhì)量安全的有效方法在國內(nèi)外日益受到重視。而且在社會經(jīng)濟快速發(fā)展與居民生活質(zhì)量水平不斷提升下，對于食品的安全提出了嚴格要求。文章首先對食品溯源系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進行介紹，然后依據(jù)需求完成系統(tǒng)具體設(shè)計，從而落實基于物聯(lián)網(wǎng)食品追溯系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。

食品安全；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；溯源系統(tǒng)；設(shè)計與實現(xiàn)

1 食品溯源系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

食品溯源系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)主要集中在物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集層，用于識別和標識流通過程中的特殊業(yè)務(wù)信息以及人員身份。

1.1 二維碼技術(shù)

對于各類條碼來說，國內(nèi)目前最常見的是一維條碼，比較常用的一維碼類型有UPC碼、Codebar碼、交叉25碼和EAN碼等。一維碼的存儲空間只能夠在一寸存儲十幾個字符，當掃描器在掃到條碼信息之后就會把信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫當中，并通過數(shù)據(jù)庫的反饋信息來查找必要的信息。因此，對于一維碼來說，它對數(shù)據(jù)庫的依賴性是比較大的，但是由于其防偽和安全性比較差，所以就出現(xiàn)了二維碼。在十九世紀八十年代，Code49問世，它是世界上第一個二維條碼，是一種存儲空間比較大，防偽性能比較高的條碼，字符集不僅有數(shù)字還包括了特殊字符，總共由49個字符構(gòu)成。

1.2 RFID技術(shù)

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫即無線射頻識別，是一種通過閱讀器發(fā)射的無線射頻信號自動識別標識對象并獲取其攜帶信息的技術(shù)。屬于非接觸式的自動識別技術(shù)，能夠快速地對物品進行識別和信息的讀寫。一個RFID一般由閱讀器和能夠附著于標識對象上的RFID標簽(電子標簽)組成，其原理是利用電磁貌合原理通過無線射頻信號把存儲在RFID標簽中的信息發(fā)送到閱讀器中。RFID能夠?qū)崿F(xiàn)標識對象的信息被動收集與其他自動識別技術(shù)如生物識別、磁卡、條形碼、IC卡相比，RFID具備非接觸式的讀寫、機械磨損小、識讀距離可調(diào)(從幾厘米到十幾米)、使用壽命長、對高速運動物體的快速識別、環(huán)境適應(yīng)性強、操控容易以及多個標簽的同時識別等諸多技術(shù)特點。

1.3 IC卡商戶身份標識技術(shù)

IC卡與讀寫器之間的通訊方式可以是接觸式，也可以是非接觸式。IC卡由于其固有的信息安全、便于攜帶、比較完善的標準化等優(yōu)點，在身份認證、銀行、電信、公共交通、車場管理等領(lǐng)域正得到越來越多的應(yīng)用，一般常見的IC卡采用射頻技術(shù)與支持IC卡的讀卡器進行通訊。IC卡具有以下優(yōu)點:存儲容量大。磁卡的存儲容量大約在200個字符；IC卡的存儲容量根據(jù)型號不同，小的幾百個字符，大的上百萬個字符。安全保密性好，不容易被復(fù)制，IC卡上的信息能夠隨意讀取、修改、擦除，但都需要密碼。IC卡能廣泛應(yīng)用于金融、電信、交通、商貿(mào)、社保、稅收、醫(yī)療、保險等方面，幾乎涵蓋所有的公共事業(yè)領(lǐng)域。在批零環(huán)節(jié)，主要采用IC卡技術(shù)作為肉品追溯信息的載體，比如白條出場時其屠宰環(huán)節(jié)的追溯信息會寫入IC卡，在零售交易時會與IC卡中的追溯信息進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)完整的追溯信息鏈。

2 食品溯源系統(tǒng)架構(gòu)

近年來，食品溯源系統(tǒng)在農(nóng)畜產(chǎn)品、蔬菜供應(yīng)等方面已經(jīng)得到了規(guī)?；瘧?yīng)用?，F(xiàn)階段由于成本等因素的制約，在大部分系統(tǒng)中采用二維碼與RFID標簽相結(jié)合的溯源方式。消費者通過掃描二維碼訪問食品信息溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心獲取食品相關(guān)參數(shù)。而在生產(chǎn)加工和流通節(jié)，廠家通過打印二維碼在產(chǎn)品包裝上，或裝箱時用RFID標簽同步記錄食品數(shù)據(jù)，并在打印編碼、錄入信息、掃描條碼的同時將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。

3 食品追溯系統(tǒng)設(shè)計

3.1 食品可追溯系統(tǒng)組成

（1）生產(chǎn)現(xiàn)場視頻監(jiān)控和信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。利用設(shè)置在生產(chǎn)現(xiàn)場的所有生產(chǎn)流水線相關(guān)監(jiān)控攝像機，把食品從生產(chǎn)至包裝的所有流程，依據(jù)日期進行嚴格監(jiān)控記錄，同時將采集的視頻信息完成分類整合，把視頻信息有效存儲于信息數(shù)據(jù)庫中，然后把食品相應(yīng)保質(zhì)期最長時間合理完成食品更新和刪除。同時應(yīng)用RFID 技術(shù)對信息數(shù)據(jù)完成實時收集，把信息統(tǒng)一儲存于數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)統(tǒng)一管理于查詢。

（2）輸鏈條的信息采集和質(zhì)控系統(tǒng)。而運輸鏈條的信息采集和質(zhì)控系統(tǒng)包含了運輸鏈條的物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)采集與運輸鏈條的質(zhì)控系統(tǒng)。其中運輸鏈條的物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般要對運輸環(huán)節(jié)進行信息采集，然后利用RFID 技術(shù)完成實時信息收集，并且保存于數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)統(tǒng)一管理于查詢。而運輸鏈條的質(zhì)控系統(tǒng)通常是完成運輸鏈條有關(guān)信息的查詢與維護。

（3）銷售鏈條的信息采集和質(zhì)控系統(tǒng)。其包含了銷售鏈條的物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與運輸鏈條的質(zhì)控系統(tǒng)。其中銷售鏈條的物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要完成銷售環(huán)節(jié)相關(guān)信息的采集，然后選擇RFID 技術(shù)針對信息完成實時收集，并且同意保存于數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)統(tǒng)一管理于查詢。另外銷售鏈條的質(zhì)控系統(tǒng)需要完成銷售鏈條有關(guān)信息的查詢與維護。

3.2 傳感層設(shè)計

首先是傳感層的數(shù)據(jù)交互設(shè)計。系統(tǒng)應(yīng)該先利用RFID閱讀器與低頻標簽進行測試。比如說禽類蛋產(chǎn)品，因為標簽中存儲的主要內(nèi)容是雞蛋編號信息，所以要保留16 位讀寫位數(shù)，而16 位中應(yīng)該預(yù)留出8位保留相應(yīng)雞蛋編號。同時為了完成標簽可以重復(fù)應(yīng)用，此編號應(yīng)該利用讀寫器向標簽合理發(fā)送特定指令完成修改。其次是讀寫器作業(yè)流程設(shè)計。讀寫器作業(yè)流程為實現(xiàn)傳感層交互的重點。

3.3 人機界面設(shè)計

手機系統(tǒng)主界面應(yīng)該選擇綠色作為背景，這樣可以為用戶創(chuàng)造一種自然感覺。應(yīng)用草綠色表示生產(chǎn)現(xiàn)場信息，寓意生產(chǎn)現(xiàn)場清新；而選擇橘黃色表示運輸信息，寓意運輸快捷與高效；選擇深綠色表示市場銷售狀況，寓意市場銷售干凈與可靠。另外，對于信息查詢界面而言，界面設(shè)計應(yīng)該依據(jù)上述色塊進行選取，這樣能夠使信息有效傳遞，并且確保應(yīng)用客戶聲明信息的統(tǒng)一性。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的食品追溯系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 RFID閱讀器與標簽實現(xiàn)

RFID閱讀器主要應(yīng)用井上閱讀器與標簽。而井上讀寫器與標簽可以滿足基于物聯(lián)網(wǎng)的食品可追溯系統(tǒng)需求，同時應(yīng)用java語言實現(xiàn)RFID串口的通訊。目前通用的Java串口通訊的相關(guān)接口是comm.jar，接口的通訊包能夠提供串口相關(guān)操作方。因為開發(fā)及其為64 位的操作系統(tǒng)，所以應(yīng)該選擇RXTXcomm. jar，同時RXTXcomm.jar和comm.jar的內(nèi)部接口一致，存在的區(qū)別就是實現(xiàn)方法，所以不需要考慮功能與調(diào)用方式的差異。

4.2 二維條形碼識別

二維條形碼相應(yīng)掃描運用在消費人員的Android客戶端，主要選擇開源ZXING作為前提的二維條碼先進掃描技術(shù)?；谖锫?lián)網(wǎng)的食品可追溯系統(tǒng)能夠?qū)σ痪S條形碼和QR 碼以及PDF417碼等相關(guān)碼制完成掃描與識別。在進行實現(xiàn)時，手機系統(tǒng)把調(diào)用照相機的硬件完成設(shè)置，在合理設(shè)置過后就會自動對焦完成二維碼的有效掃描。同時在掃描完成之后，就要對條碼完成圖片處理和信息讀取以及信息驗證等。

5 結(jié)語

當前食品安全問題對一個國家或者地區(qū)的食品安全防控能力構(gòu)成了新的挑戰(zhàn)。本文在介紹食品溯源系統(tǒng)所用到的關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的食品溯源系統(tǒng)，對提高現(xiàn)有食品溯源系統(tǒng)的實用性具有較大的借鑒意義。為農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、銷售過程中的信息化水平提供了支撐平臺，在方便消費者溯源的同時，也為企業(yè)和監(jiān)管部門對食品安全管理提供了優(yōu)質(zhì)、高效的服務(wù)平臺。

[1]孫明.基于物聯(lián)網(wǎng)的食品溯源系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)[J].中國科學(xué)院大學(xué)，2015.

[2]王梅.基于物聯(lián)網(wǎng)的食品物流安全追蹤方法研究[J].網(wǎng)絡(luò)與信息化，2014（33）.

[3]付雄新等.基于RFID的食品安全監(jiān)管系統(tǒng)[J].科技技術(shù)與工程，2009（13）.

Design and implementation of food traceability system based on Internet of things

Li Yucai
（Loudi Vocational and Technical College,Loudi Hunan,417000）

This article first introduces the key technologies of food traceability system,and then according to the requirements of the system to complete the specific design,so as to implement the food traceability system based on Internet of things.

food safety;Internet of things technology;traceability system;design and Implementation

本文為2016年婁底市科技局項目：基于物聯(lián)網(wǎng)的食品溯源系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)；湖南省教育廳一般項目：高職院校掌上教務(wù)信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)（編號：16C1350）；婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目：基于云計算的高校網(wǎng)絡(luò)教育平臺的設(shè)計與實現(xiàn)的研究成果。

李宇才(1970-)，婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，碩士研究生，講師，研究方向：主要從事高職教學(xué)管理，計算機軟件設(shè)計。