基于云計(jì)算的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)探索與研究

【摘要】食品安全關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。對(duì)食品的生產(chǎn)和流通，特別是原材料的采購(gòu)、加工、存儲(chǔ)、物流、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管，為消費(fèi)者提供完整、誠(chéng)信、高效的食品信息查詢服務(wù)，建立“從源頭到餐桌”的信息溯源體系，是食品安全的理想手段。本文以蔬菜的種植與流通為為例，論述借助云計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)功能，研究物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)跟蹤與實(shí)時(shí)監(jiān)管決策。

【關(guān)鍵詞】食品質(zhì)量安全；溯源系統(tǒng)；云計(jì)算

Research on Key Technologies of

food quality safety traceability

system based on Cloud Computing◆ZHAO Yong-hui

（Guangsha College of Construction Career Technology，Zhejiang Jinhua 322100）

【Abstract】Food safety is related to people′s livelihood.On food production and circulation，in particular，the procurement of raw materials，processing，storage，logistics，sales and other aspects of regulation，to provide consumers with integrity，integrity，efficient food information query service，establish a source to the table of information traceability system，is an ideal tool for food safety.In this paper，the cultivation and distribution of vegetables as an example，this paper discusses the quality of agricultural products quality traceability system based on cloud computing database，to realize the effective data tracking and real-time monitoring.

【Key words】Imbalance Food quality safety；traceability system；cloud computing0引言

食品質(zhì)量安全問(wèn)題近年來(lái)時(shí)常發(fā)生，生產(chǎn)者、消費(fèi)者和政府對(duì)食品安全問(wèn)題高度關(guān)注。近幾年，云計(jì)算開始由概念性的討論走出來(lái)，轉(zhuǎn)向更具實(shí)際意義的應(yīng)用，為各產(chǎn)業(yè)注入新的機(jī)遇，利用云基礎(chǔ)設(shè)施可以獲得大規(guī)模計(jì)算能力，提高數(shù)據(jù)處理與管理能力，為計(jì)算密集型和數(shù)據(jù)密集型的各類服務(wù)提供高性能處理的技術(shù)。食品是百姓的日常生活必需品，建立基于云平臺(tái)的食品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)，對(duì)食品的運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、加工、銷售等過(guò)程實(shí)施質(zhì)量安全控制，有利于完善食品監(jiān)管體系，維護(hù)國(guó)家食品安全及信譽(yù)。同時(shí)系統(tǒng)的研究可以為智慧城市中智慧食品安全追溯與預(yù)警系統(tǒng)探索方向，積累經(jīng)驗(yàn)。

本文以蔬菜的種植與流通為例，借助云計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)功能，建立一個(gè)基于云計(jì)算的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)跟蹤與實(shí)時(shí)監(jiān)管決策。該系統(tǒng)能將多種信息技術(shù)融為一體，對(duì)眾多的異構(gòu)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、融合和挖掘，并對(duì)信息進(jìn)行基于云平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通過(guò)群集、數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)同步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。從而真正實(shí)現(xiàn)對(duì)食品從種殖到銷售的全生命周期的智能化生產(chǎn)管理。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

基于云計(jì)算的食品安全檢測(cè)信息化平臺(tái)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是：（1）建立運(yùn)行穩(wěn)定、安全的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)。（2）建立高質(zhì)量的系統(tǒng)操作體系，規(guī)范業(yè)務(wù)流，降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。（3）提高企業(yè)在信息化管理上的水平，推動(dòng)企業(yè)往技術(shù)創(chuàng)新方向發(fā)展。（4）采用Hadoop架構(gòu)，極大的降低了硬件配置成，使得存儲(chǔ)、查詢大量信息數(shù)據(jù)方便快捷。（5）實(shí)現(xiàn)可以在任何地方進(jìn)行操作而不用安裝任何專門的軟件，只要可以連入互聯(lián)網(wǎng)，任何PC機(jī)、移動(dòng)終端、手機(jī)終端都可以通過(guò)登陸該平臺(tái)。

2關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1食品信息知識(shí)組織與標(biāo)準(zhǔn)化

食品本體知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)：食品知識(shí)庫(kù)是建立在食品本體的基礎(chǔ)上。本課題采用了資源描述框架（RDF）關(guān)系圖構(gòu)建食品知識(shí)本體，并在此基礎(chǔ)上建立食品知識(shí)庫(kù)。食品本體知識(shí)庫(kù)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1食品本體知識(shí)庫(kù)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

本體庫(kù)結(jié)構(gòu)：本體庫(kù)是由本體元數(shù)據(jù)信息庫(kù)、本體概念庫(kù)和本體概念的關(guān)系集合組成。本體元數(shù)據(jù)信息庫(kù)（本體名稱，創(chuàng)建者，設(shè)計(jì)時(shí)間，修改時(shí)間，目的，知識(shí)來(lái)源，本體概念關(guān)聯(lián)），食品本體概念庫(kù)（本體名稱，屬性1，屬性2，…，屬性m，元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，關(guān)系關(guān)聯(lián)，側(cè)面關(guān)聯(lián)，公理關(guān)聯(lián)）概念的關(guān)系通?？梢杂靡粋€(gè)三元組來(lái)表示。本體概念的關(guān)系動(dòng)詞（對(duì)象1，對(duì)象2，約束關(guān)系），這個(gè)三元組表示當(dāng)關(guān)系動(dòng)詞在對(duì)象1與對(duì)象2之間的動(dòng)作發(fā)生時(shí)的約束關(guān)系或條件，其中的對(duì)象可以是本體名或本體概念名，這個(gè)關(guān)系動(dòng)詞也可以看著是一條知識(shí)規(guī)則。

2.2食品信息智能服務(wù)

著重圍繞食品信息智能服務(wù)個(gè)性化、本地化的重大需求，利用語(yǔ)義技術(shù)對(duì)眾多涉食品信息智能服務(wù)的多源、海量和異構(gòu)涉農(nóng)信息進(jìn)行語(yǔ)義集成整合，構(gòu)建基于語(yǔ)義數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)推理機(jī)制，從而提供本地化和個(gè)性化食品信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)基于語(yǔ)義技術(shù)的食品信息智能服務(wù)。

2.3食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制與發(fā)展模式探索

發(fā)展模式：

（1）政府主導(dǎo)與社會(huì)參與的前期建設(shè)及發(fā)展模式；

（2）企業(yè)主導(dǎo)和市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的后期建設(shè)及發(fā)展模式。

長(zhǎng)效運(yùn)行機(jī)制：

資金投入機(jī)制：前期采取政府公益性投入運(yùn)作機(jī)制，中期建立政府補(bǔ)貼與企業(yè)投入相結(jié)合的運(yùn)營(yíng)機(jī)制，后期逐步建立商業(yè)信息有償消費(fèi)機(jī)制。

利益分配機(jī)制：建立農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息收集、加工、傳播、發(fā)布、反饋等環(huán)節(jié)信息服務(wù)參與者的利益共享機(jī)制，形成有效的利益分配形式和合理的利益分配比例，建立利益分配過(guò)程中。的協(xié)調(diào)及保障機(jī)制。

動(dòng)態(tài)管理機(jī)制：在各級(jí)部門以及企業(yè)之間建立分級(jí)管理考核制度，并完善對(duì)平臺(tái)資源提供者和后期平臺(tái)使用者的內(nèi)容、行為進(jìn)行監(jiān)管機(jī)制。

服務(wù)保障機(jī)制：建立網(wǎng)絡(luò)共享環(huán)境下農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息的質(zhì)量保證、信息服務(wù)過(guò)程的時(shí)效控制以及專家現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的質(zhì)量控制等服務(wù)保障機(jī)制，提高服務(wù)效能。

3食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以蔬菜的種植與流通為例，構(gòu)建食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)的主要功能如圖2所示。

圖2食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

3.1運(yùn)行環(huán)境

在J2EE技術(shù)的基礎(chǔ)之上，采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)模式，以MyEclipse8.0作為開發(fā)平臺(tái)，Struts2作為web編程框架，Weblogic10.3作為web服務(wù)器，MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)的環(huán)境下進(jìn)行了開發(fā)。

3.2云平臺(tái)搭建

軟件環(huán)境：CentOS5.5+JDK6.0+hadoop0.20.203。

硬件環(huán)境：4臺(tái)普通HP商用機(jī)，Intel Pentium E5700CPU/3.0GHz主頻，2GB內(nèi)存，500GB硬盤。

第一步，4臺(tái)虛擬機(jī)上分別安裝部署Hadoop系統(tǒng)，完成所有安裝后，將其中安裝了Windows XP的虛擬機(jī)作為HIS應(yīng)用程序的Client，將另外3臺(tái)安裝了Linux的虛擬機(jī)作為HDFS架構(gòu)的3個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配置。第二步，HDFS集群的搭建：將3臺(tái)虛擬機(jī)組合成一個(gè)Hadoop集群平臺(tái)，需要設(shè)置其中一臺(tái)虛擬機(jī)作為HDFS的JobTracker和NameNode節(jié)點(diǎn)，剩余的2臺(tái)虛擬機(jī)作為TaskTracker和Datanode節(jié)點(diǎn)，其IP地址以及具體功能如下表所示：

機(jī)器名IP地址作用Hadoop0202.194.20.24NameNode、master、JobTrackerHadoopl202.194.20.25DataNode、slave、TaskTrackerHadoop2202.194.20.26DataNode、slave、TaskTracker3.3系統(tǒng)功能模塊介紹

本系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循以下原則：實(shí)用性原則、分層管理原則、可擴(kuò)展性原則、安全性原則。在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)上，要求數(shù)據(jù)具有一致性、完整性、安全性，可讀性的原則。通過(guò)關(guān)鍵字和程序中的判斷來(lái)設(shè)置并提示用戶在使用時(shí)避免數(shù)據(jù)的重復(fù)、命名規(guī)范便于維護(hù)及字段沖突等情況。

該平臺(tái)劃分為幾個(gè)模塊，分別是系統(tǒng)管理、檢測(cè)任務(wù)、業(yè)務(wù)科室信息管理、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)分析、專家?guī)斓取Ｏ旅鎸?duì)系統(tǒng)的主要功能實(shí)現(xiàn)部分按模塊進(jìn)行詳細(xì)分析說(shuō)明。

（1）追溯信息管理。追溯信息管理包括政府食品生產(chǎn)、運(yùn)輸、配送等模塊。食品生產(chǎn)管理模塊：食品生產(chǎn)信息；配送相關(guān)信息；零售相關(guān)信息。

（2）追溯信息查詢。包括食品生產(chǎn)、運(yùn)輸、配送等相關(guān)信息的查詢。

（3）追溯信息采集。此模塊主要負(fù)責(zé)錄入食品信息，包括食品編號(hào)、名稱、委托單位信息、生產(chǎn)單位信息、食品單位信息、食品基本信息，并將食品信息遞交給某科室進(jìn)入業(yè)務(wù)，還包括對(duì)食品復(fù)核信息、報(bào)表、補(bǔ)樣信息的管理等。

（4）數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)分析。此模塊方便用戶查看采集的歷史數(shù)據(jù)。由于隨著時(shí)間的推移，歷史數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越，這里可以計(jì)入一個(gè)界面實(shí)現(xiàn)選擇你要查詢的時(shí)間段，避免數(shù)據(jù)過(guò)大查找比較麻煩的問(wèn)，為不同層級(jí)的用戶提供靈活條件的查詢、統(tǒng)計(jì)分析。

（5）系統(tǒng)管理。包括管理員管理和用戶管理。管理員信息的增加、修改、查詢和刪除等。用戶管理包括用戶注冊(cè)和權(quán)限分配等。

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)基于云計(jì)算的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并給出了相應(yīng)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和初步的實(shí)現(xiàn)成果，不僅讓Hadoop云計(jì)算平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮到食品安全檢測(cè)信息化平臺(tái)當(dāng)，解決檢測(cè)中心目前信息量大、工作繁雜等問(wèn)，也讓Hadoop云平臺(tái)的應(yīng)用領(lǐng)域加，并提升了食品安全檢測(cè)中心的信息技術(shù)水平。但在很多方面仍需要進(jìn)一步的改善，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）目前實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能和服務(wù)還未能盡善盡，只實(shí)現(xiàn)檢測(cè)中心最基本的功能要求，一些擴(kuò)展功能還需進(jìn)一步完善。

（2）Hadoop的計(jì)算框架MapReduce能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分布式操作，但在某些算法方面還需要一些改，以實(shí)現(xiàn)Hadoop云平臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)更加高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]李喬，鄭嘯.云計(jì)算研究現(xiàn)狀綜述[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2011

[2]孔魯裔.加強(qiáng)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室管理提升公共食品安全[J].生命科學(xué)儀器，2012

[3]閆潔.云計(jì)算在煤礦遠(yuǎn)程調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)分析[J].煤炭技術(shù)，2013（12）：174-175

[4]郎登何.基于云計(jì)算的煤礦安全監(jiān)管信息系統(tǒng)解決方案[J].煤炭技術(shù)，2013（08）：127-128

[5]肖志鵬.高校精品課程與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)的思考[J].中國(guó)教育信息化，2010（9）：72-73

基金項(xiàng)目：

2015年度金華市科協(xié)重點(diǎn)學(xué)術(shù)研究項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介：

趙永暉（1974-），男，浙江東陽(yáng)人，副教授，碩士，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘與教學(xué)管理。