基于SSi框架的飼料安全追溯系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

■田 丹董 玲

(1.沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院，遼寧撫順113122；2.遼寧省農(nóng)牧業(yè)機(jī)械研究所有限公司，遼寧沈陽110036)

“民以食為天，食以安為先”，食品是人類生存發(fā)展最基本的物質(zhì)條件，食品安全涉及人類最基本的權(quán)利保障，事關(guān)每個人的身體健康，也是社會安全穩(wěn)定的重要組成部分。近年來從蘇丹紅到三聚氰胺、從抗生素濫用到瘦肉精等重大食品安全問題不斷被爆出，食品安全成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)，提高食品安全性已經(jīng)刻不容緩。隨著人民生活水平提高，動物性食品在食品的消費(fèi)結(jié)構(gòu)比例越來越高，飼料作為生產(chǎn)動物性食品的主要投入品和安全監(jiān)管的源頭，已成為動物性食品安全的前提和關(guān)鍵。近年來，農(nóng)藥、飼料添加劑和動物激素等的大量使用，對促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展和增加養(yǎng)殖業(yè)收入發(fā)揮了重要作用，但也給動物性食品安全帶來了極大隱患[1]。飼料和由此引發(fā)的畜產(chǎn)品安全衛(wèi)生問題日益受到人們關(guān)注，飼料安全即食品安全的理念逐漸被越來越多的人所接受。目前飼料安全監(jiān)管的技術(shù)含量不高、專業(yè)性不強(qiáng)，加之涉及的部門較多，成為我國食品安全監(jiān)管的薄弱環(huán)節(jié)。

可追溯性是指追溯所考慮對象的歷史、應(yīng)用情況或所處場所的能力。飼料由生產(chǎn)到使用經(jīng)過了原料采購、飼料生產(chǎn)、飼料貯運(yùn)、飼料銷售和飼料消耗等環(huán)節(jié)，生產(chǎn)鏈條長，生產(chǎn)過程復(fù)雜，每個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會引起安全問題[2-3]。本文參照食品安全追溯系統(tǒng)構(gòu)建飼料安全追溯系統(tǒng)，采用先進(jìn)的計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以農(nóng)業(yè)部2014年第1號令《飼料質(zhì)量安全管理規(guī)范》為基礎(chǔ)，對飼料生產(chǎn)、流通和消耗的全過程信息進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)可記錄、來源可追溯、去向可追蹤、責(zé)任可追究，為企業(yè)提供溯源信息的集中化管理，為政府監(jiān)管提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為公眾提供查詢溯源信息的窗口，同時提供診斷預(yù)警和質(zhì)量投訴等功能，架起保障飼料安全的防火墻，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展，為保障人民健康和提高生活水平服務(wù)。

1 SSi框架結(jié)構(gòu)

框架是可復(fù)用的設(shè)計構(gòu)件，規(guī)定了應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)，闡明了系統(tǒng)構(gòu)件之間的依賴關(guān)系和控制流程。MVC是目前最流行的軟件開發(fā)框架，將系統(tǒng)分為模型、視圖和控制器三部分，每部分相互獨(dú)立，具有耦合性低、重用性高、易于維護(hù)和易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，開發(fā)人員能夠集中精力于業(yè)務(wù)邏輯，有利于軟件工程化管理和提高開發(fā)效率。J2EE領(lǐng)域包含多種MVC框架技術(shù)，Struts2、SSH和SSi是主流的應(yīng)用開框架，本系統(tǒng)基于SSi框架開發(fā)，框架結(jié)構(gòu)如圖1所示[4-5]。

圖1 SSi框架結(jié)構(gòu)

1.1 Struts2

Struts2是繼承了Struts設(shè)計思想并加入WebWork而形成的新框架，可以作為獨(dú)立的框架使用，也可以與其他框架整合而形成新框架。本系統(tǒng)將Struts2作為SSi框架的組成部分實(shí)現(xiàn)控制層，接收來自表示層的請求，調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯方法進(jìn)行處理。

1.2 Spring

Spring是輕量級容器，是J2EE領(lǐng)域全方位應(yīng)用程序框架，針對Servlet和EJB等容器存在的部署復(fù)雜、運(yùn)行緩慢、服務(wù)繁多和難以測試等問題提供了解決方案。本系統(tǒng)將Spring作為SSi框架的組成部分實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層，完成核心業(yè)務(wù)處理。

1.3 iBatis

iBatis是Apache的開源項目，iBatis一詞來源于“internet”和“abatis”的組合，是O/R Mapping解決方案。iBatis框架針對SQL語句輸入輸出進(jìn)行映射，從關(guān)系型開始到對象型的思路來解決數(shù)據(jù)庫操作問題，依據(jù)持久化的對象得到運(yùn)行結(jié)果。

2 飼料安全追溯系統(tǒng)架構(gòu)

飼料安全追溯系統(tǒng)的目標(biāo)是“源頭可追溯、生產(chǎn)有記錄、流向可跟蹤、信息可查詢、產(chǎn)品可召回、責(zé)任可追究”，實(shí)質(zhì)是飼料安全信息管理系統(tǒng)，運(yùn)用計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對飼料追溯鏈的信息進(jìn)行管理和監(jiān)控?；诩軜?gòu)的設(shè)計思想，系統(tǒng)邏輯上由信息采集層、信息處理層、信息服務(wù)層和信息用戶層等構(gòu)成，參照相關(guān)文獻(xiàn)[6-8]，設(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 飼料安全追溯系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 信息采集層

基于數(shù)據(jù)信息采集技術(shù)，將飼料追溯鏈條各環(huán)節(jié)的信息采集到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。信息采集包括兩種方法，一種是自動采集，通過計算機(jī)串口將數(shù)字化設(shè)備上的信息直接采集到系統(tǒng)中；二是手工錄入，不具備自動采集條件的使用這種方法。

2.2 信息處理層

信息處理層是系統(tǒng)架構(gòu)的核心，運(yùn)用數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和數(shù)字化管理技術(shù)，依據(jù)《飼料質(zhì)量管理規(guī)范》構(gòu)建質(zhì)量安全信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)由6個子系統(tǒng)構(gòu)成。其中，原料采購管理子系統(tǒng)，管理飼料原料、添加劑和供應(yīng)商等信息；生產(chǎn)過程控制子系統(tǒng)，建立配方標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備檔案數(shù)據(jù)庫，根據(jù)工藝流程記錄生產(chǎn)信息；產(chǎn)品質(zhì)量控制子系統(tǒng)，對質(zhì)量巡查信息實(shí)時保存，全面保存出廠檢驗、質(zhì)量抽查和產(chǎn)品留樣信息；貯存運(yùn)輸管理子系統(tǒng)，管理出入庫記錄、銷售臺賬和運(yùn)輸車輛等信息；飼料銷售管理子系統(tǒng)，管理銷售客戶、產(chǎn)品投訴和產(chǎn)品召回等信息；飼料消耗管理子系統(tǒng)，全面記錄飼料消耗的時間、數(shù)量、環(huán)境和用途等信息。

2.3 信息服務(wù)層

基于多平臺追溯技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)，將信息處理層的信息向用戶提供服務(wù)。信息處理層包括6個子系統(tǒng)，需要將這些功能集成，通過統(tǒng)一的飼料安全追溯系統(tǒng)，并使用局域網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)等多種通信方式服務(wù)。

2.4 信息用戶層

系統(tǒng)包括采購、生產(chǎn)、貯運(yùn)、銷售、飼養(yǎng)、監(jiān)管和大眾等多種用戶，為了保證系統(tǒng)安全，通過統(tǒng)一認(rèn)證和授權(quán)管理為不同用戶提供不同的功能和操作權(quán)限。對于查詢和跟蹤用戶，可以使用智能手機(jī)；對于信息操作管理用戶，建議使用電腦。

3 飼料安全追溯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

飼料安全追溯系統(tǒng)包括6個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)又包括若干功能，限于文章篇幅，本文僅實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制子系統(tǒng)的營養(yǎng)素配比標(biāo)準(zhǔn)模塊，其他模塊實(shí)現(xiàn)可參照本模塊。

3.1 iBatis實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)持久層

數(shù)據(jù)持久化與具體數(shù)據(jù)庫表的邏輯結(jié)構(gòu)相關(guān)。基于SQLServer數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的營養(yǎng)素配比標(biāo)準(zhǔn)表的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如表1所示。

表1 營養(yǎng)素配比標(biāo)準(zhǔn)表（Nutrient Ratio Standard）

iBatis持久化主要包括四項工作[9-10]：

① 編寫JDBC連接屬性文件*.properties，用來配置數(shù)據(jù)庫連接信息。數(shù)據(jù)庫連接信息不寫在class中，而是放入JDBC連接屬性文件，程序從屬性文件讀入取值，以實(shí)現(xiàn)“運(yùn)行時動態(tài)加載”。文件內(nèi)容以“鍵=值”（key-value）的格式。通常的配置信息包括數(shù)據(jù)庫用戶名和密碼、初始化連接數(shù)量和最大連接數(shù)量、連接超時等待時間，連接池中最大空閑的連接數(shù)和最小空閑的連接數(shù)等。

② 編寫總體配置文件sqlMapConfig.xml，用來完成數(shù)據(jù)庫操作相關(guān)資源配置。SqlMap的配置是iBatis中應(yīng)用的核心，用XML文件統(tǒng)一配置不同的屬性。SqlMapConfig.xml作為總體配置文件，主要負(fù)責(zé)描述數(shù)據(jù)連接信息及Sq1Map.xml的位置。SqlMapConfig.xml文件包括三類結(jié)點(diǎn)[12]：＜settings＞節(jié)點(diǎn)定義數(shù)據(jù)庫操作的相關(guān)信息；＜transactionManager＞節(jié)點(diǎn)定義iBatis的事務(wù)管理器；＜sqlMap＞節(jié)點(diǎn)指定映射文件的位置。

③編寫實(shí)體類映射文件，用來填寫SQL語句。實(shí)體類映射文件用于完成對數(shù)據(jù)庫對象的操作，包括要執(zhí)行各種SQL語句，存儲過程，輸入?yún)?shù)映射，返回結(jié)果映射，緩存機(jī)制，并且能通過幾種相對比較復(fù)雜的配置實(shí)現(xiàn)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和延遲加載，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲邏輯與上層邏輯代碼分離。映射文件包括Mapped Statements、Parameter Maps、Result Maps 和Cache Models等配置。映射文件可以很簡單，也可以很復(fù)雜，這是iBatis與其他持久化的工具相比具有的靈活性和高性能。

④編寫DAO實(shí)現(xiàn)類，即iBatis要操作的對象。數(shù)據(jù)訪問對象（DAO，Data Access Objects）是面向?qū)ο蟮慕涌?，用于完成對?shù)據(jù)庫的操作，處于業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)庫資源之間，提高了類的獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫中需要操作的每一張表都需要編寫DAO實(shí)現(xiàn)類。DAO與業(yè)務(wù)邏輯層傳遞的是一個實(shí)體對象，是數(shù)據(jù)庫表在程序中的一個映射[13-14]。針對每個屬性get和set方法作為訪問接口，實(shí)體對象類不需要繼承iBatis的類或?qū)崿F(xiàn)iBatis接口，提高了類的獨(dú)立性。“營養(yǎng)素配比標(biāo)準(zhǔn)表NutrientRatioStandard”對應(yīng)實(shí)體的DAO實(shí)現(xiàn)如下：

3.2 Spring實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層

系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求決定了業(yè)務(wù)邏輯組件所包含的方法，用戶的每個業(yè)務(wù)請求通常對應(yīng)一個業(yè)務(wù)邏輯方法。實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯包括以下三步：

①定義業(yè)務(wù)邏輯組件接口。接口是一系列方法的聲明，提高了軟件系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。營養(yǎng)素配比標(biāo)準(zhǔn)管理包括4個用戶請求，分別是添加、修改、刪除和查詢。業(yè)務(wù)邏輯組件需要定義這4個方法，系統(tǒng)的控制器組件面向這4個接口編程，就可實(shí)現(xiàn)控制器組件與業(yè)務(wù)邏輯組件的實(shí)現(xiàn)類分離。

②業(yè)務(wù)邏輯組件實(shí)現(xiàn)類。實(shí)現(xiàn)類就是實(shí)現(xiàn)了接口中那些方法的方法體，業(yè)務(wù)邏輯組件接口必須通過實(shí)現(xiàn)類來完成具體的業(yè)務(wù)功能。為了讓業(yè)務(wù)邏輯組件接受Spring容器注入DAO組件，需要為業(yè)務(wù)邏輯組件提供對應(yīng)的setter方法。業(yè)務(wù)邏輯類通過數(shù)據(jù)持久層實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，因此，業(yè)務(wù)邏輯方法需要捕獲數(shù)據(jù)持久層異常，并拋出用戶自定義異常，從而為操作者提供更豐富的提示信息。

③配置業(yè)務(wù)邏輯組件。包括三種配置，一，將業(yè)務(wù)邏輯組件實(shí)現(xiàn)類部署在Spring容器中，并為業(yè)務(wù)邏輯方法增加控制；二，配置業(yè)務(wù)邏輯組件所依賴的DAO組件；三，為業(yè)務(wù)邏輯組件增加事務(wù)控制，Spring為BeanNameAutoProxyCreator后處理器傳入事務(wù)攔截器，將目標(biāo)Bean生成事務(wù)代理，因此，首先定義Bean-NameAutoProxyCreator后處理器，然后配置事務(wù)管理器Bean和配置事務(wù)攔截器Bean。

3.3 Struts2實(shí)現(xiàn)控制層

Struts2控制層基于攔截器機(jī)制，F(xiàn)ilterDispacher是核心控制器，負(fù)責(zé)攔截所有的用戶請求，包含了框架內(nèi)部的控制流程和處理機(jī)制。開發(fā)需要編寫相關(guān)的配置文件，供核心控制器使用?！盃I養(yǎng)素配比標(biāo)準(zhǔn)查詢”的控制過程如圖3所示：用戶通過Web瀏覽器提出請求，過濾器查找請求并根據(jù)配置文件Struts.xml確定Action，攔截器調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯NrsAction.java請求應(yīng)用功能，Action的execute方法用來獲取查詢結(jié)果，通過視圖界面queryNRS.jsp返回結(jié)果。

圖3 Struts2控制過程

4 結(jié)語

針對當(dāng)前飼料安全監(jiān)督管理的實(shí)際需要，構(gòu)建了符合我國國情的飼料安全追溯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對飼料鏈條各環(huán)節(jié)信息的綜合管理，達(dá)到溯源、跟蹤和預(yù)警的目的。通過設(shè)計信息采集層、信息處理層、信息服務(wù)層和信息用戶層組成的系統(tǒng)架構(gòu)，解決了系統(tǒng)功能和相關(guān)技術(shù)問題；基于SSi框架實(shí)現(xiàn)，使得界面展示、業(yè)務(wù)邏輯處理、數(shù)據(jù)讀取完全分離，最大限度地發(fā)揮各自優(yōu)勢，降低了各層間的耦合度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和健壯性，有利于后期的擴(kuò)展與維護(hù)。數(shù)據(jù)采集是本系統(tǒng)開發(fā)的重要工作，涉及到設(shè)備數(shù)字化、協(xié)議、通信和解析等若干問題，本文沒有涉及，需要系統(tǒng)開發(fā)時進(jìn)一步深入研究。另外，系統(tǒng)用戶較多，知識水平不同，對系統(tǒng)的需求也不同，需要用戶的積極配合，提供詳實(shí)可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)才能有效運(yùn)行。