蜂產(chǎn)品質(zhì)量信息管理中原材料管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

佟鑫，叢喜東

(1.北京郵電大學(xué)軟件學(xué)院，北京100876；2.黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所，哈爾濱150040)

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蜂產(chǎn)品質(zhì)量信息管理中原材料管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

佟鑫1，叢喜東2*

(1.北京郵電大學(xué)軟件學(xué)院，北京100876；2.黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所，哈爾濱150040)

通過(guò)蜂產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的構(gòu)建，對(duì)蜂產(chǎn)品的收購(gòu)、生產(chǎn)加工、銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全程化、數(shù)據(jù)化管理。從蜂產(chǎn)品源頭生產(chǎn)做起，實(shí)現(xiàn)蜂產(chǎn)品“原材料源頭可控制，生產(chǎn)加工過(guò)程可追溯，產(chǎn)品質(zhì)量安全可保證”的總體目標(biāo)。在各個(gè)環(huán)節(jié)中，原材料的收購(gòu)和存儲(chǔ)管理是至關(guān)重要的，關(guān)系到產(chǎn)品的整體質(zhì)量控制。

蜂產(chǎn)品；溯源；信息管理；數(shù)據(jù)交互

1　蜂產(chǎn)品質(zhì)量信息管理溯源系統(tǒng)組成

食品安全問(wèn)題越來(lái)越成為當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題，它不僅影響到人門(mén)的身體健康和生活水平，還嚴(yán)重威脅著社會(huì)的安定和諧。如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品溯源是保證食品安全追蹤，構(gòu)建溯源管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品誠(chéng)信、食品安全、管理全程信息化的重要手段。

傳統(tǒng)的蜜蜂養(yǎng)殖和蜂蜜生產(chǎn)過(guò)程是相對(duì)粗放的，一旦蜂產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題之后，難以找到出錯(cuò)環(huán)節(jié)，也就很難進(jìn)行責(zé)任追究和分配。而運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行管理之后，可以做到從原材料的采購(gòu)、存儲(chǔ)，到半成品的加工、質(zhì)檢、打包，再到成品的存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)人羞^(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管控，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后迅速響應(yīng)及時(shí)解決，使整個(gè)蜂蜜生產(chǎn)過(guò)程透明化、可視化，徹底打消消費(fèi)者對(duì)于產(chǎn)品安全的顧慮。另一方面，該系統(tǒng)對(duì)所有管理人員，包括系統(tǒng)管理員、統(tǒng)計(jì)管理員、生產(chǎn)管理員、原材料和成品庫(kù)存管理員、收儲(chǔ)管理員等都進(jìn)行了明確的分工，一旦出現(xiàn)任何問(wèn)題，都可以找到相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行責(zé)任劃分，分析和追蹤迅速找到問(wèn)題根源，并將具有隱患的產(chǎn)品、半成品、原材料等進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分和隔離，防止問(wèn)題繼續(xù)擴(kuò)大或蔓延。

蜂產(chǎn)品質(zhì)量信息管理溯源系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品原材料收購(gòu)、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品溯源等部分進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，采用移動(dòng)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、WEBGIS等技術(shù)手段，在B/S和C/S相互結(jié)合的應(yīng)用模式下，全面實(shí)現(xiàn)蜂產(chǎn)品原材料收集、廠內(nèi)生產(chǎn)管理、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品溯源的全程化信息管理，為可靠掌握蜂產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)督和管理。

蜂產(chǎn)品質(zhì)量信息管理溯源系統(tǒng)由原材料管理子系統(tǒng)、廠內(nèi)生產(chǎn)管理子系統(tǒng)、產(chǎn)品溯源子系統(tǒng)組成，本文將主要介紹原材料管理子系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。

圖1　溯源系統(tǒng)總體方案

圖2　信息交換流程圖

2　原材料管理子系統(tǒng)的功能

在蜂產(chǎn)品在進(jìn)行生產(chǎn)之前，需要進(jìn)行原材料的采集和收儲(chǔ)過(guò)程。蜂蜜生產(chǎn)商通常需要到有合作關(guān)系的蜂場(chǎng)進(jìn)行原材料的收購(gòu)工作。因此，根據(jù)溯源平臺(tái)的信息需求，蜂產(chǎn)品在原材料階段需要記錄的信息包括很多，如蜂場(chǎng)位置、蜜源植物、蜂蜜種群、批次信息、收購(gòu)信息等。原材料相關(guān)的信息所包含內(nèi)容較多，又是蜂產(chǎn)品溯源平臺(tái)的重要數(shù)據(jù)來(lái)源，因此基于xUtils框架和JSON通信在Android終端平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)用于蜂產(chǎn)品原材料收儲(chǔ)管理的手機(jī)應(yīng)用程序，即原材料管理子系統(tǒng)。

原材料管理子系統(tǒng)是基于Android系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的手機(jī)軟件，實(shí)時(shí)記錄原材料收儲(chǔ)過(guò)程中的產(chǎn)地分布、花粉來(lái)源、批次相關(guān)信息、收購(gòu)相關(guān)信息等，包含蜂蜜、花粉、蜂王漿、蜂膠等多種原材料的所有信息，并作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供給質(zhì)量信息溯源系統(tǒng)平臺(tái)使用。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)⑹殖纸K端的原材料相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器并存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，企業(yè)管理員通過(guò)Web生產(chǎn)管理子系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品在原材料階段的相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表生成，代理商和消費(fèi)者通過(guò)溯源管理平臺(tái)進(jìn)行防偽及溯源查詢。

3　原材料管理子系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

根據(jù)蜂產(chǎn)品原材料的收購(gòu)流程及溯源需求，原材料管理子系統(tǒng)主要包括原材料批次管理、原材料收儲(chǔ)管理、原材料上傳、原材料統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)地管理、花種管理、智能卡管理等功能模塊，如圖3所示。

圖3　原材料管理子系統(tǒng)的功能組成框圖

4　原材料管理子系統(tǒng)各模塊的功能

原材料管理子系統(tǒng)由相應(yīng)的功能模塊組成，各個(gè)模塊間保持著緊密的關(guān)系，有效的完成了數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)更新與登錄模塊首先需要進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。其主要的工作機(jī)理是通過(guò)安卓開(kāi)發(fā)中的xUtils框架，連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的待同步數(shù)據(jù)進(jìn)行組態(tài)存儲(chǔ)通訊，將獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)JSON分析后存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中。需要更新初始化數(shù)據(jù)時(shí)，在彈出的文本框內(nèi)輸入服務(wù)器的IP地址，并使用[數(shù)據(jù)更新]按鈕事件,使用安卓開(kāi)發(fā)中的xUtils框架的HTTP功能模塊從指定服務(wù)器下載初始化信息，傳輸數(shù)據(jù)使用JSON格式。初始化成功后根據(jù)分配的指定用戶名密碼登錄系統(tǒng)，登錄成功后將會(huì)進(jìn)入到功能主窗口，并在系統(tǒng)內(nèi)部記錄相關(guān)信息。

原材料批次管理模塊需要GPS功能， 在添加批次信息時(shí)程序會(huì)通過(guò)調(diào)用GPS模塊自動(dòng)生成GPS的定位信息并顯示在定位信息文本框中，依次選擇采集點(diǎn)、花種、產(chǎn)地，然后根據(jù)實(shí)際情況填寫(xiě)產(chǎn)地描述、公斤數(shù)、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、氣象評(píng)分等信息，此功能支持最多2張照片信息，點(diǎn)擊下方的兩個(gè)照相機(jī)按鈕即可調(diào)用設(shè)備的照相功能，拍照后將存儲(chǔ)圖像到手機(jī)TF卡中，再次點(diǎn)擊相同按鈕拍照將覆蓋原來(lái)的圖片。所有信息添加完成后點(diǎn)擊右上角的保存按鈕即可看見(jiàn)提示將卡片接近，此時(shí)請(qǐng)將已經(jīng)初始化過(guò)的卡片接近手持設(shè)備的背部NFC識(shí)別區(qū)，手持設(shè)備識(shí)別卡片后會(huì)將相關(guān)數(shù)據(jù)寫(xiě)入卡片的指定位置中，同時(shí)自動(dòng)生成原材料識(shí)別碼，規(guī)則為RAW +日期+4位用戶ID+6位流水號(hào)+3位產(chǎn)地碼+3位花種代碼，并將數(shù)據(jù)保存到手持端的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)看見(jiàn)數(shù)據(jù)保存成功的提示后，此次的操作結(jié)束。

原材料收購(gòu)管理模塊用于編輯和查看當(dāng)前手持設(shè)備所有采購(gòu)的原材料信息。進(jìn)入此功能窗口后默認(rèn)以列表形式顯示所有的已采購(gòu)原材料信息，包括原材料識(shí)別碼、采集點(diǎn)、花種編碼、產(chǎn)地編碼、公斤數(shù)以及是否上傳信息，單擊列表上數(shù)據(jù)可以進(jìn)入到詳細(xì)數(shù)據(jù)窗口。只有未上傳到服務(wù)器端的數(shù)據(jù)才能進(jìn)入信息編輯窗口，修改除定位信息、花種、產(chǎn)地之外的其他相關(guān)數(shù)據(jù)。編輯完成后點(diǎn)擊保存按鈕，按照提示將初始化過(guò)的卡片靠近手持設(shè)備的背部NFC識(shí)別區(qū)，識(shí)別成功后即可保存數(shù)據(jù)，同時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)寫(xiě)入智能卡中。另外考慮到收購(gòu)信息數(shù)量過(guò)多時(shí)，需要增加查詢功能，通過(guò)輸入日期、花種編碼、產(chǎn)地編碼中的至少一項(xiàng)查詢條件，即可篩選出符合條件的采購(gòu)數(shù)據(jù)。另外根據(jù)需要增加了刷新功能，通過(guò)數(shù)據(jù)刷新重新加載列表數(shù)據(jù)。

原材料上傳模塊利用HTTP協(xié)議將收購(gòu)數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器端。進(jìn)行原材料數(shù)據(jù)上傳操作之前，手持設(shè)備必須提前通過(guò)GPRS或WIFI連接至網(wǎng)絡(luò)，然后點(diǎn)擊上傳，此時(shí)將使用HTTP協(xié)議上傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器端。在界面顯示上傳成功的提示之前，采購(gòu)員應(yīng)避免進(jìn)行其他操作以免上傳失敗；當(dāng)提示上傳成功后，表示原材料采購(gòu)數(shù)據(jù)上傳完成。需要注意的是，上傳至服務(wù)器端之后的收購(gòu)數(shù)據(jù)自動(dòng)變?yōu)橹蛔x模式而無(wú)法修改，因此上傳數(shù)據(jù)之前需要確定收購(gòu)信息不再需要更改。

原材料統(tǒng)計(jì)模塊可以實(shí)現(xiàn)已收購(gòu)的不同類(lèi)型的原材料的重量統(tǒng)計(jì)信息。統(tǒng)計(jì)條件以天為單位，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以兩列多行的表格形式展示。此功能需要使用android擴(kuò)展控件TableFixHeaders實(shí)現(xiàn)，將數(shù)組形式的數(shù)據(jù)以表格形式顯示在窗體上。默認(rèn)顯示當(dāng)前月份的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如果想要顯示其他時(shí)間段的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以通過(guò)查詢功能填入開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，從而得到自定義時(shí)間段內(nèi)的原材料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

產(chǎn)地管理模塊中的數(shù)據(jù)來(lái)源于服務(wù)器，通過(guò)軟件登陸時(shí)的數(shù)據(jù)更新功能獲得，以列表形式顯示出目前下載到手持設(shè)備的全部產(chǎn)地的相關(guān)信息。主要顯示字段信息有產(chǎn)地編碼、坐標(biāo)和名稱(chēng)，在詳細(xì)數(shù)據(jù)窗口中的字段信息還包括管理人姓名、身份證號(hào)、聯(lián)系電話、常住地址、銀行賬戶、電子郵箱、文化程度、政治面貌等。

花種管理模塊中的數(shù)據(jù)也來(lái)源于服務(wù)器，同樣通過(guò)數(shù)據(jù)更新功能獲得，能夠以列表形式顯示目前下載到手持設(shè)備的全部花種的相關(guān)信息。主要顯示字段信息有花種編碼、花種名稱(chēng)和花種學(xué)名，在詳細(xì)數(shù)據(jù)窗口中的字段信息還包括了花種蜜源特性的描述。

智能卡管理模塊主要用于智能卡的讀取及初始化。只有當(dāng)空卡進(jìn)行初始化之后才能被手持端識(shí)別。根據(jù)M1卡的原理，默認(rèn)卡片的密鑰區(qū)都是通用的密碼即全是0或者全是F，這樣數(shù)據(jù)無(wú)法保證安全，卡片內(nèi)數(shù)據(jù)存在被篡改的危險(xiǎn)，所以需要在卡片使用之前以自定義的密鑰進(jìn)行初始化。手持設(shè)備所有讀取卡片數(shù)據(jù)的地方都會(huì)使用自定義密鑰，如果卡片未被初始化那么將無(wú)法被手持設(shè)備識(shí)別。智能卡的初始化和讀取操作都是利用NFC技術(shù)通過(guò)手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)智能卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作的。使用過(guò)的智能卡通過(guò)初始化操作進(jìn)行信息清除，從而實(shí)現(xiàn)卡片多次使用，節(jié)省了生產(chǎn)成本。

5　原材料管理子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在原材料管理子系統(tǒng)中，需要記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)目有批次信息、收購(gòu)信息、產(chǎn)地信息、花種信息等。

批次信息包含的數(shù)據(jù)有產(chǎn)地、產(chǎn)地描述、蜂箱數(shù)、繼箱數(shù)、封群強(qiáng)弱、放蜂地點(diǎn)、生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)間、生產(chǎn)結(jié)束時(shí)間、運(yùn)輸工具、運(yùn)輸車(chē)牌號(hào)、包裝桶皮重、包裝桶新舊、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、pH、PM2.5、空氣負(fù)氧含量、植被狀況評(píng)分、氣象評(píng)分、定位信息、照片信息。

批次信息的編碼格式為：6位日期+3位手持設(shè)備代碼+4位用戶ID+6位流水號(hào)。

收購(gòu)信息包含的數(shù)據(jù)有批次編碼、花種、原材料種類(lèi)、是否抽樣、抽樣編碼、毛重公斤數(shù)、凈重公斤數(shù)、用藥情況、用糖情況、濃度、色澤、口感、照片信息。

收購(gòu)信息的編碼格式為：RAW +6位日期+4位用戶ID+6位流水號(hào)+3位產(chǎn)地編碼+3位花種編碼。

產(chǎn)地信息包含的數(shù)據(jù)有產(chǎn)地編碼、名稱(chēng)、產(chǎn)地坐標(biāo)、管理人姓名、身份證號(hào)碼、聯(lián)系電話1、聯(lián)系電話2、配偶姓名、配偶電話、常住地址1、常住地址2、銀行賬戶1、銀行賬戶2、電子郵件地址、文化程度、政治面貌和備注。

產(chǎn)地信息的編碼格式為3位的字符串，可以是3位數(shù)字或3位字母或3位數(shù)字與字母的組合。

花種信息包含的數(shù)據(jù)有花種編碼、花種名稱(chēng)、花種學(xué)名、花種蜜源特性。

花種信息的編碼格式為：HZ+1位流水號(hào)。

圖4　收購(gòu)信息數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

圖4　收購(gòu)信息數(shù)據(jù)內(nèi)容

6　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的原材料管理子系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)測(cè)試，原材料管理子系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了所有預(yù)計(jì)的功能模塊。軟件界面設(shè)計(jì)清晰易懂，操作簡(jiǎn)便，原材料收購(gòu)員只需將安裝該APP的手持終端靠近原材料儲(chǔ)運(yùn)桶上的智能卡，不到1s時(shí)間即可讀出卡內(nèi)包含的所有原材料信息，因此實(shí)現(xiàn)了原材料收購(gòu)過(guò)程的數(shù)字化和智能化。原材料收購(gòu)員也不再需要專(zhuān)門(mén)的手動(dòng)記錄和各種標(biāo)記，只需使用自己的手機(jī)對(duì)原材料儲(chǔ)運(yùn)桶上的智能卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作，即可完成收購(gòu)過(guò)程?？紤]到蜂場(chǎng)工人和收購(gòu)員的受教育程度較低，對(duì)智能卡進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)同樣增加了操作成功和失敗不同提示音的播放，從視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)兩方面保證了信息的準(zhǔn)確編輯和上傳。

原材料管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成了預(yù)定的技術(shù)目標(biāo)和功能要求。

圖5、6　原材料系統(tǒng)界面 收購(gòu)過(guò)程界面

圖7/8　智能卡讀取界面原材料桶上的智能卡標(biāo)簽

7　總結(jié)

本文從蜂產(chǎn)品質(zhì)量信息管理中原材料管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，系統(tǒng)的介紹和分析了總體系統(tǒng)功能、系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、各個(gè)功能模塊具體內(nèi)容、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求與結(jié)構(gòu)等，旨在說(shuō)明和探討在林業(yè)精細(xì)化管理中數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和方法。

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2016-05-13;*通訊作者

S896

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2016.04.007