基于物聯(lián)網(wǎng)的肉雞可追溯與監(jiān)管平臺設(shè)計與應(yīng)用

陳長喜，許曉華

基于物聯(lián)網(wǎng)的肉雞可追溯與監(jiān)管平臺設(shè)計與應(yīng)用

陳長喜，許曉華

（天津農(nóng)學(xué)院計算機(jī)與信息工程學(xué)院，天津 300384）

為了能實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品及食品生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、存儲并體現(xiàn)在可追溯環(huán)節(jié)之中，該文以肉雞為例自主研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)包含環(huán)境采集終端、中繼器、監(jiān)控服務(wù)器與環(huán)境控制器的肉雞養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。環(huán)境采集終端集成了溫度、濕度、光照、氨氣傳感器；中繼器可根據(jù)需求靈活使用串口、有線或無線等多種通信方式；環(huán)境控制器能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、通風(fēng)方向、燈光、加濕器、加熱器進(jìn)行控制；實現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)境的全自動現(xiàn)場或遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)警，并將其集成于包含企業(yè)管理、政府管理、追溯管理3個子平臺的肉雞可追溯與監(jiān)管平臺。該平臺采用B/S與C/S架構(gòu)相結(jié)合方式開發(fā)，B/S架構(gòu)采用Microsoft C#語言在ASP.NET框架上開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2014，Web服務(wù)器為IIS7。以物聯(lián)網(wǎng)RFID（radio frequency identification）標(biāo)簽作為載體實現(xiàn)肉雞產(chǎn)業(yè)鏈上信息傳遞及人員的快速登錄。不同類型的企業(yè)及政府用戶，具有不同權(quán)限，實現(xiàn)了肉雞飼料、用藥、疫苗、死淘數(shù)、屠宰、加工、儲運、銷售等信息全程可追溯與監(jiān)管；政府管理部門全程參與肉雞生產(chǎn)到銷售的全過程，能進(jìn)行出欄檢疫、產(chǎn)品檢疫、各項抽檢與統(tǒng)計查詢，并能實現(xiàn)肉雞疫情預(yù)警與質(zhì)量安全預(yù)警。C/S架構(gòu)主要解決養(yǎng)殖基地Internet接入困難問題。在同一數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)下用Java Web技術(shù)開發(fā)了基于微信的追溯。該平臺已應(yīng)用于天津市189家肉雞企業(yè)與各級政府管理部門。該平臺兼顧了企業(yè)、政府、消費者三方的利益，可擴(kuò)展至其他農(nóng)產(chǎn)品與食品的可追溯與監(jiān)管。

農(nóng)產(chǎn)品；加工設(shè)計；肉雞追溯；肉雞監(jiān)管；物聯(lián)網(wǎng)追溯；微信追溯

0 引 言

筆者認(rèn)為國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品及食品溯源體系與可追溯系統(tǒng)（平臺）的研究大體分為3個階段：第一階段（199x-2005年）是針對系列農(nóng)產(chǎn)品及食品安全事件，在生產(chǎn)、加工、貯藏、運輸、消費等環(huán)節(jié)規(guī)范統(tǒng)一標(biāo)識，制定一系列的標(biāo)準(zhǔn)體系（如ISO900x、GAP、GMP、SSOP、HACCP），在此基礎(chǔ)上提出了農(nóng)產(chǎn)品及食品的溯源理念[1-2]并構(gòu)建了較為先進(jìn)的農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)[3-14]；第二階段（2005-2010年）是利用快速發(fā)展的信息技術(shù)（如計算機(jī)語言及數(shù)據(jù)庫技術(shù)、3S技術(shù)等）在農(nóng)產(chǎn)品及食品的深度、廣度、追溯粒度等方面開展了廣泛、深入、系統(tǒng)地研究，構(gòu)建了多種溯源體系與可追溯系統(tǒng)[15-30]；第三階段（2010年至今）是利用新興的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)開發(fā)的追溯系統(tǒng)，如Voulodimos[31]與Karlsen[32]采用物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)RFID實現(xiàn)動物特定識別，任守綱等[33]、趙穎文等[34]、錢建平等[35]分別用RFID與GIS（geographical information system）實現(xiàn)了畜禽與蔬菜的跟蹤與追溯；齊林等[36]、Abhijith等[37]，Balachander等[38]采用WSN（wireless sensor networks）實現(xiàn)水產(chǎn)品與種植產(chǎn)品的監(jiān)測與控制。顏波等[39]采用EPC（electronic product code）與RFID相結(jié)合實現(xiàn)了水產(chǎn)品的追溯。趙春江等[40]、齊林[41]、劉壽春等[42]、王東亭[43]采用模擬與分析方法實現(xiàn)了可跟蹤與追溯?？梢哉f在農(nóng)產(chǎn)品及食品溯源體系與可追溯系統(tǒng)（平臺）研究方面，國內(nèi)、外專家學(xué)者已取得了良好的研究成果，但也存在著如下4方面需要改進(jìn)：1）消費者追溯查詢時得到的追溯信息尤其是生產(chǎn)環(huán)境信息大多采用人工錄入，會不可避免地帶來人為干擾而降低追溯信息可信度。2）現(xiàn)可追溯系統(tǒng)大部分集中在某一個或幾個企業(yè)的產(chǎn)品追溯，對于某單一農(nóng)產(chǎn)品多個平行企業(yè)，甚至整個城市所有企業(yè)的單一農(nóng)產(chǎn)品追溯與全程監(jiān)管是需要解決的問題。3）農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)一般集中在較為偏僻的農(nóng)村或郊外，網(wǎng)絡(luò)接入較為困難，對沒有網(wǎng)絡(luò)接入地區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品追溯也是亟待解決問題。4）當(dāng)前，微信已成為國內(nèi)移動社交領(lǐng)域的主要媒介，但現(xiàn)有可追溯系統(tǒng)大多采用一維碼、二維碼與短信追溯等追溯方式，開發(fā)基于微信的追溯是提高追溯效率、降低追溯成本的重要途徑。

本文參考國際標(biāo)準(zhǔn)編制唯一標(biāo)識碼，以物聯(lián)網(wǎng)RFID作為肉雞產(chǎn)業(yè)鏈傳遞媒介，自主研發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的肉雞生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測控制預(yù)警系統(tǒng)，將自動采集的肉雞生產(chǎn)環(huán)境信息自動記錄到應(yīng)用于天津市放心肉雞工程的可追溯平臺。天津市各肉雞生產(chǎn)企業(yè)，市、區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)各級監(jiān)管部門均在一個追溯平臺下使用。平臺采用B/S與C/S混合架構(gòu)開發(fā)，追溯方式上除采用一維碼網(wǎng)絡(luò)追溯、二維QR碼掃描追溯外，還實現(xiàn)了基于微信的追溯。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 總體框架

肉雞可追溯與監(jiān)管平臺企業(yè)以養(yǎng)殖生產(chǎn)與屠宰企業(yè)為管理單位，以“公司+農(nóng)戶”生產(chǎn)流程作為主要流程，政府管理人員全程監(jiān)管，自動采集生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)與日養(yǎng)殖信息集成到追溯信息之中。整個平臺的框架如圖1所示。

圖1 肉雞可追溯監(jiān)管平臺基本框架Fig.1 Fundamental framework of broiler traceability and supervision platform

平臺操作始于肉雞企業(yè)認(rèn)證申請[44]，管理部門審核成功后通過預(yù)先創(chuàng)建的模板數(shù)據(jù)庫，平臺自動創(chuàng)建該企業(yè)的數(shù)據(jù)庫并通過E-mail告知企業(yè)認(rèn)證申請人該企業(yè)管理子平臺及追溯管理子平臺的賬戶及密碼，以便于企業(yè)登錄及操作。在企業(yè)管理平臺中，企業(yè)管理員需要初始化包括部門、崗位、員工、來往企業(yè)、肉雞品種、飼料、藥品、疫苗、肉雞品牌、肉雞產(chǎn)品等企業(yè)基本信息。通過簽訂養(yǎng)殖合同給肉雞養(yǎng)殖戶放雛。養(yǎng)殖戶的養(yǎng)殖管理階段，每日需要錄入肉雞飼料、飲水、死淘數(shù)、用藥信息、防疫、異常情況等信息，為疫情預(yù)警、政府平臺的各項統(tǒng)計工作做好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。養(yǎng)殖環(huán)節(jié)研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控肉雞養(yǎng)殖溫度、濕度、光照、氨氣等養(yǎng)殖環(huán)境，自動控制風(fēng)機(jī)、濕簾、進(jìn)風(fēng)口等操作。當(dāng)養(yǎng)殖近出欄日，由企業(yè)進(jìn)行出欄質(zhì)量檢測并出具畜禽質(zhì)量安全合格證明，之后出欄上報，在政府管理子平臺官方獸醫(yī)進(jìn)行出欄檢疫，檢疫成功后方可進(jìn)入屠宰環(huán)節(jié)。肉雞屠宰企業(yè)屠宰的肉雞劃分為平臺追溯體系內(nèi)肉雞與外埠肉雞2種，進(jìn)入2種不同的流程。對于體系內(nèi)肉雞通過在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)發(fā)放的RFID標(biāo)簽讀寫肉雞養(yǎng)殖環(huán)節(jié)基本信息。對于外埠肉雞根據(jù)其動物檢疫證開具的信息錄入其宰前信息。肉雞產(chǎn)品銷售時，官方獸醫(yī)進(jìn)行產(chǎn)品檢疫。不論是出欄檢疫還是產(chǎn)品檢疫，若生產(chǎn)或監(jiān)管信息某一環(huán)節(jié)信息缺失或不完善則無法打印檢疫證，也無法進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。為了方便政府管理部門對全天津市肉雞生產(chǎn)的監(jiān)管，平臺通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)了肉雞的疫情預(yù)警及質(zhì)量安全預(yù)警；賦予天津市、區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)各級管理部門不同權(quán)限，使得不同權(quán)限用戶能夠?qū)λ爡^(qū)域肉雞生產(chǎn)企業(yè)、出欄量、存欄量、屠宰量、銷售網(wǎng)點等信息進(jìn)行按時間、按所轄地域及按其他特定需求的多維統(tǒng)計、查詢與報表輸出。肉雞養(yǎng)殖、屠宰、加工、檢疫信息形成產(chǎn)品追溯碼，打印于80 mm×50 mm的追溯標(biāo)簽并貼于肉雞產(chǎn)品包裝上。消費者購買肉雞產(chǎn)品后，根據(jù)標(biāo)簽上追溯碼信息，通過手機(jī)二維碼掃描即可掃描肉雞從養(yǎng)殖、屠宰、加工、檢測、檢疫等基本信息；或通過Internet網(wǎng)絡(luò)或微信錄入一維碼信息能夠追溯到肉雞的所有養(yǎng)殖、用藥、防疫、出欄檢檢疫、屠宰加工、產(chǎn)品檢疫等詳細(xì)信息并可對產(chǎn)品進(jìn)行評價。

1.2 平臺組成

肉雞可追溯與監(jiān)管平臺包括3個子平臺：即肉雞養(yǎng)殖基地與屠宰廠各項操作的企業(yè)管理子平臺；實現(xiàn)政府檢驗檢疫、統(tǒng)計、抽檢與各項管理功能的政府管理子平臺；消費者追溯查詢評價、各子平臺登錄入口、各種有關(guān)肉雞政策、新聞及具有電子商務(wù)功能追溯管理子平臺。

1.3 標(biāo)識方案

1.3.1 企業(yè)編碼

標(biāo)識包括肉雞產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)企業(yè)標(biāo)識、肉雞標(biāo)識、人員標(biāo)識等。為了與國際接軌，參考EAN/UCC-13編碼中7-10位為廠商標(biāo)識的規(guī)定，定義肉雞企業(yè)編碼為10位。若肉雞產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)具有國家物品編碼中心給具的編碼，取前10位作為其廠商編碼，否則，自定義企業(yè)的編碼為區(qū)縣行政區(qū)劃編碼6位+4位順序號作為企業(yè)標(biāo)識編碼。

1.3.2 員工編碼

當(dāng)前在中國境內(nèi)肉雞企業(yè)最多的員工人數(shù)均少于10萬人，故員工編碼采用5位編碼。因為不同的部門、不同崗位的員工登錄后的權(quán)限與操作菜單均不同，故5位員工編碼定義如下：

員工編號（5位）=企業(yè)部門號（1位）+崗位號（3位）+員工序號（棟舍號）（1位）。當(dāng)某位為0時，代表管理員，即若部門號為0，即0****，代表企業(yè)管理部門，崗位號為000代表其是崗位的管理員，員工序號為0，代表其是崗位下養(yǎng)殖棟舍的管理員。這樣既區(qū)分了權(quán)限又 保證了權(quán)限不同人員登錄后操作菜單不相同。

1.3.3 肉雞編碼

由于肉雞采用全進(jìn)全出的形式進(jìn)行生產(chǎn)并且肉雞個體較小且批量較大，故以肉雞批次作為唯一編碼，采用25位編碼，其定義如下：

肉雞編碼（25位）=企業(yè)編碼（10位）+員工編碼（5位）+棟舍號（2位）+放雛日期（8位）

1.3.4 標(biāo)識載體與傳遞

企業(yè)編碼從企業(yè)認(rèn)證申請即開始賦予，員工編碼與肉雞編碼在產(chǎn)業(yè)鏈傳遞時以RFID標(biāo)簽作為載體，通過RFID讀寫器，員工不用輸入用戶名與密碼即可實現(xiàn)登錄。若追溯碼以25位的肉雞編碼追溯不便于消費者查詢輸入，采自定義映射算法將25位肉雞編碼映射成10位的追溯碼，便于消費者通過Internet網(wǎng)絡(luò)追溯或微信追溯。

1.4 開發(fā)架構(gòu)

采用B/S與C/S混合開發(fā)架構(gòu)，對于直接能夠接入Internet的農(nóng)戶采用B/S架構(gòu)；C/S架構(gòu)主要用于沒有Internet接入的養(yǎng)殖戶。B/S構(gòu)架系統(tǒng)采用3層模式[45-46]開發(fā)：

1.4.1 表示層（Web層）

表示層，主要接受用戶請求，以及返回數(shù)據(jù)，同時提供應(yīng)用程序的訪問客戶端，其主要表示為WEB方式，也可以表示成WINFORM方式。

1.4.2 業(yè)務(wù)邏輯層（BLL層）

主要操作業(yè)務(wù)流程的實現(xiàn)、業(yè)務(wù)規(guī)則的制定等具體問題，它處于數(shù)據(jù)訪問層與表示層中間，而且系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的所有調(diào)用都是通過業(yè)務(wù)邏輯層程序集進(jìn)行的，起著承上啟下的作用。

1.4.3 數(shù)據(jù)訪問層（DAL層）

主要是對包括文本、圖像文件或者數(shù)據(jù)庫原始數(shù)據(jù)庫訪問操作層，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)表的選擇、插入、更新、刪除等操作。

C/S架構(gòu)的客戶端程序采用C#.NET語言開發(fā)，打包成.NET Framework的Setup安裝文件，養(yǎng)殖用戶直接安裝即可使用。與B/S架構(gòu)數(shù)據(jù)傳遞采用XML。

2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的肉雞養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

要實現(xiàn)肉雞養(yǎng)殖環(huán)境追溯信息的自動采集及肉雞養(yǎng)殖過程的自動控制與預(yù)警需研發(fā)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)。其包括養(yǎng)殖環(huán)境采集終端、中繼器、監(jiān)控服務(wù)器及環(huán)境控制器4個部分。環(huán)境采集終端采用PIC8F45J10芯片組，通過接口集成溫度、濕度、光照、氨氣傳感器，具有4位8段數(shù)碼LED顯示；各肉雞養(yǎng)殖棟舍環(huán)境采集信息通過無線通信協(xié)議SI443-2與中繼器進(jìn)行通信；監(jiān)控服務(wù)器通過有線或無線方式與分布在各個養(yǎng)殖大棚內(nèi)的嵌入式中繼器相連接；通過動態(tài)設(shè)定閾值的環(huán)境控制器對肉雞養(yǎng)殖現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行控制，可控制加熱量、補(bǔ)光、調(diào)整進(jìn)風(fēng)口角度、控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、控制濕簾等。為了擴(kuò)展應(yīng)用監(jiān)控服務(wù)器與嵌入式中繼器通信可自定義設(shè)定RS232、RS485、USB、Ethernet、3G/4G、Wifi、SI443或ZigBee多種方式進(jìn)行通訊。環(huán)境采集終端的電路如圖2所示。嵌入式中繼器的電路框圖如圖3所示。環(huán)境控制器的電路框圖如圖4所示[47-50]。

監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)控肉雞養(yǎng)殖小區(qū)每個養(yǎng)殖棟舍的養(yǎng)殖環(huán)境，通過NVR可在現(xiàn)場進(jìn)行集成監(jiān)控?，F(xiàn)場采用

C/S架構(gòu)設(shè)置；為了能夠在具有Internet的PC端或移動端監(jiān)控，還需要將采集到的信息以B/S架構(gòu)上傳至遠(yuǎn)程服務(wù)器。遠(yuǎn)程監(jiān)控可通過設(shè)定各采集參數(shù)的閾值，通過短信貓給設(shè)定的管理員發(fā)送預(yù)警短信信息。

圖2 環(huán)境采集終端的電路框圖Fig.2 Electrical diagram of terminal of environment collecting

圖3 嵌入式中繼器電路框圖Fig.3 Electrical diagram of embedded repeaters

圖4 環(huán)境控制器電路框圖Fig.4 Electrical diagram of environment controller

2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)RFID的肉雞信息傳遞

可追溯監(jiān)管平臺信息流包括人的信息的傳遞與記錄以及肉雞在產(chǎn)業(yè)鏈上信息傳遞與記錄。因為RFID標(biāo)簽存儲信息量大并且讀寫較為快捷，故采用RFID標(biāo)簽作為信息的載體。如在人員登錄RFID標(biāo)簽上存儲企業(yè)號、員工號、員工姓名等信息。RFID讀寫器的頻率采用13.56 MHz，要讓其能夠在B/S架構(gòu)下讀寫RFID標(biāo)簽，需用JavaScript腳本編程，通過RFID讀寫器驅(qū)動程序進(jìn)行發(fā)卡、讀卡、登錄操作。在客戶端，不同操作系統(tǒng)，不同的瀏覽器對RFID讀寫器影響較大，采用腳本檢測瀏覽器類型、版本、平臺等信息，在本地下載安裝RFID讀寫器的驅(qū)動程序。

2.3 B/S與C/S架構(gòu)程序追溯一致關(guān)聯(lián)設(shè)計

B/S架構(gòu)平臺操作在企業(yè)放雛時，設(shè)計“導(dǎo)出單機(jī)版放雛信息”。將每一批放雛基本信息導(dǎo)出至如下格式的XML文件：

C/S結(jié)構(gòu)程序通過設(shè)置讀取此XML文件，養(yǎng)殖戶錄入養(yǎng)殖信息，最后也以XML文件的形式導(dǎo)入至B/S架構(gòu)的文件，此文件通過出欄報檢環(huán)節(jié)將信息導(dǎo)入至B/S架構(gòu)數(shù)據(jù)庫，以便于養(yǎng)殖信息的傳遞與追溯。

2.4 微信追溯設(shè)計

首先申請了“天津市放心畜禽產(chǎn)品工程”微信公眾號，設(shè)置微信公眾號賬戶詳情及各項功能菜單設(shè)置如圖5所示。

圖5 微信公眾號設(shè)置Fig.5 Setting of WeChart public number

課題組采用Java Web開發(fā)微信服務(wù)器端程序，消費者通過微信查詢的數(shù)據(jù)庫也應(yīng)該與一維碼、二維碼取得的數(shù)據(jù)庫相一致，但微信查詢不應(yīng)該修改原始數(shù)據(jù)庫的信息，故微信查詢數(shù)據(jù)庫表采用追溯平臺數(shù)據(jù)庫表的視圖來實現(xiàn)。微信開發(fā)過程中設(shè)置了action包、bean包、encryption包、utils包與wechart包。

2.5 子平臺的數(shù)據(jù)聯(lián)動

考慮到肉雞企業(yè)、政府管理部門、消費者均會并發(fā)操作，涉及數(shù)據(jù)庫并行連接數(shù)，故將數(shù)據(jù)庫劃分為政府平臺數(shù)據(jù)庫、追溯平臺數(shù)據(jù)庫，每個認(rèn)證企業(yè)各自獨立一個數(shù)據(jù)庫。首先創(chuàng)建一個企業(yè)數(shù)據(jù)庫的模板，每個企業(yè)在認(rèn)證申請并審核通過時，通過數(shù)據(jù)庫模板創(chuàng)建基于企業(yè)自行設(shè)定參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。并以“RJ”+企業(yè)編碼作為數(shù)據(jù)庫的名字。

為提高分布在不同數(shù)據(jù)庫中的企業(yè)操作、政府平臺檢疫、追溯平臺追溯等子平臺的操作效率，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中編寫了583個存儲過程、函數(shù)與觸發(fā)器。在DAL層操作數(shù)據(jù)庫中調(diào)用數(shù)據(jù)庫存儲過程或函數(shù)既解決了效率問題，也解決了代碼復(fù)用問題。

2.6 疫情與質(zhì)量安全預(yù)警

疫情與質(zhì)量安全預(yù)警采用層次分析法建立指標(biāo)體系，形成層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)造預(yù)警判斷矩陣，經(jīng)一致校驗后形成預(yù)警信息。以質(zhì)量安全預(yù)警為例：判斷表如表1所示。

表1 質(zhì)量安全預(yù)警判斷Table1 Early-warning judgement of quality safety

重要性判斷值越大說明其對肉雞質(zhì)量安全預(yù)警信息影響越重要。通過判斷表構(gòu)造預(yù)警判斷矩陣，得出預(yù)警信息。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

平臺首頁及認(rèn)證申請界面如圖6所示。

圖6 平臺首頁面及企業(yè)認(rèn)證申請F(tuán)ig.6 First page of broiler traceability and supervision platformand interface of enterprise certification application

企業(yè)認(rèn)證申請時添加相關(guān)企業(yè)信息，系統(tǒng)自動向認(rèn)證用戶以Email形式發(fā)送驗證碼及賬戶信息。

基于物聯(lián)網(wǎng)傳感器和養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控實現(xiàn)界面如圖7所示。

圖7 基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器及監(jiān)測界面Fig.7 Sensor and interface of monitoring based on Internet of Things

圖7 a為研發(fā)的數(shù)據(jù)采集終端，圖7b為通過網(wǎng)絡(luò)顯示的溫度、濕度、光照、氨氣監(jiān)測界面。

4. 系統(tǒng)部署與應(yīng)用

4.1 硬件部署

為了保證追溯監(jiān)管平臺的可靠、穩(wěn)定運行， 采用雙物理Web服務(wù)器，雙數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)置。用Rose管理軟件實現(xiàn)雙機(jī)的動態(tài)心跳切換。

4.2 軟件部署

追溯監(jiān)管平臺在Windows Server2012操作系統(tǒng)平臺，Microsoft SQL Server2014標(biāo)準(zhǔn)版下運行，Web服務(wù)器采用IIS7。微信追溯Web服務(wù)器用Tomcat7.0。

4.3 平臺應(yīng)用

課題組轉(zhuǎn)化科研成果，投標(biāo)并中標(biāo)于天津市畜牧獸醫(yī)局招標(biāo)的天津市放心肉雞工程（放心肉雞工程是天津市委、市政府實施的放心食品系列工程之一）。自2015年9月開始在天津市10個區(qū)縣培訓(xùn)與試運行，現(xiàn)該平臺已經(jīng)平穩(wěn)運行應(yīng)用于189個肉雞養(yǎng)殖與屠宰企業(yè)與天津市各級畜牧政府管理部門?；谖锫?lián)網(wǎng)的肉雞生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測控制預(yù)警系統(tǒng)能夠節(jié)本增效，以1棟1萬只肉雞養(yǎng)殖舍為例，原需要至少2名養(yǎng)殖人員管理，現(xiàn)在只需要1名人員即可實現(xiàn)管理，使得肉雞生產(chǎn)企業(yè)人工成本降低50%。天津市輝來旺禽業(yè)有限公司、天津市大海實業(yè)發(fā)展有限公司、天津新農(nóng)肉雞專業(yè)合作社等大型“公司+農(nóng)戶”型帶動了1 600余戶肉雞養(yǎng)殖戶從事肉雞養(yǎng)殖，189家企業(yè)年增利潤3 409萬元，每養(yǎng)殖戶年增加收入0.9萬元。

應(yīng)用過程中遇到了使用者尤其是肉雞養(yǎng)殖屠宰人員年齡偏大、信息化程度低，對平臺操作使用困難等問題，課題組采取了除修改系統(tǒng)，盡量讓用戶少輸入、多選擇，在系統(tǒng)易用性上下功夫外，還設(shè)立咨詢電話、QQ群、編寫印制操作使用說明書，采取集中培訓(xùn)及面對面咨詢培訓(xùn)結(jié)合，以及在網(wǎng)站上發(fā)布操作視頻，讓用戶一步一步跟著視頻操作。現(xiàn)在全天津市養(yǎng)殖屠宰及政府操作人員均能較為熟練操作使用，該平臺受到了農(nóng)業(yè)部、天津市委、市政府、天津市農(nóng)村工作委員會、天津市畜牧獸醫(yī)局及廣大消費者的好評。

5 特色、創(chuàng)新分析與比較

1）自主研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)B(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、氨氣、光照）自動記錄到追溯系統(tǒng)平臺，并實現(xiàn)企業(yè)肉雞環(huán)境實時控制及預(yù)警是本研究主要特色。

2）單一肉雞品種在整個城市肉雞養(yǎng)殖與屠宰企業(yè)應(yīng)用，政府管理部門全程監(jiān)管肉雞從生產(chǎn)、屠宰、加工、儲運、銷售全過程，集成檢疫、抽檢與各項統(tǒng)計分析并且能夠進(jìn)行疫情預(yù)警與質(zhì)量安全預(yù)警是較其他畜禽產(chǎn)品追溯較為突出的優(yōu)勢。

3）利用B/S與C/S混合架構(gòu)解決養(yǎng)殖戶接入Internet困難問題，數(shù)據(jù)庫模板技術(shù)創(chuàng)建單獨企業(yè)數(shù)據(jù)庫，并基于同一系列數(shù)據(jù)庫，分別用IIS與Tomcat兩個Web服務(wù)器實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)與微信的產(chǎn)品追溯也是本文的創(chuàng)新之處。

4）基于物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)RFID的信息傳遞機(jī)制與一維條碼、二維條碼相結(jié)合，參照國際標(biāo)準(zhǔn)制定企業(yè)碼、員工碼、肉雞產(chǎn)業(yè)鏈傳遞碼、消費者追溯碼并在肉雞從生產(chǎn)到銷售全過程轉(zhuǎn)換與傳遞。實現(xiàn)了包括微信追溯在內(nèi)的多種追溯方式。在追溯平臺消費者追溯、評價及肉雞產(chǎn)品電子商務(wù)的全面結(jié)合。

可用測試追溯碼（8APX3FM205）在http://www. rjzspt.cn網(wǎng)站或“天津市放心畜禽產(chǎn)品工程”微信公眾號進(jìn)行追溯查詢。

6 結(jié) 論

本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于肉雞產(chǎn)品追溯提高了肉雞產(chǎn)業(yè)鏈追溯信息傳遞效率，實現(xiàn)了養(yǎng)殖環(huán)境全自動控制與預(yù)警，提升了產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的信息化管理水平，提高了生產(chǎn)效率。基于物聯(lián)網(wǎng)的肉雞可追溯與監(jiān)管平臺現(xiàn)已應(yīng)用于天津市189家企業(yè)，使得肉雞生產(chǎn)企業(yè)人工成本降低50%，可追溯肉雞產(chǎn)品提升了品牌優(yōu)勢。通過示范合作社、大型屠宰、加工企業(yè)新增帶動了天津市1 600余戶肉雞養(yǎng)殖農(nóng)戶從事肉雞養(yǎng)殖，使得示范合作社、大型屠宰、加工企業(yè)年增利潤3 409萬元，養(yǎng)殖戶年增加收入0.9萬元。兼顧了企業(yè)、政府與消費者三方權(quán)益的肉雞追溯平臺還增強(qiáng)了政府管理部門的監(jiān)管手段與效率，保障了消費者的知情權(quán)，經(jīng)濟(jì)與社會效益巨大。該平臺可擴(kuò)展至其他畜禽產(chǎn)品追溯。鑒于當(dāng)前養(yǎng)殖戶投料方式絕大多數(shù)為人工投料方式，未能將肉雞養(yǎng)殖過程投入品如飼料、水等實現(xiàn)非手工的自動記錄追溯平臺，此為本平臺的不足。下一步加強(qiáng)這方面的研究并擴(kuò)展該項技術(shù)于其他農(nóng)產(chǎn)品的追溯。

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Design and application of traceability and supervision platform for broiler based on Internet of Things

Chen Changxi, Xu Xiaohua
(College of Computer Science and Information Engineering, Tianjin Agricutural University, Tianjin 300384, China)

In order to realize automatic collection, transmission and storage of data in the process of agricultural product and food production, and embody them in the whole traceability process, this paper takes the broiler as an example, and a self-developed production environment supervision and monitoring control system is made, including environment collecting terminal, environment controller, embedded repeater and supervision and control server. Sensors of temperature, humidity, lighting and ammonia are integrated in the environment collecting terminal. Environment controller can control the draught fan rotation speed, ventilation direction, lighting, humidifier and heater. Embedded repeater can adopt the way of RS232, RS485, USB (universal serial bus), Ethernet, 3G/4G, Wi-Fi, ZigBee flexibly according to requirements. Automatically on-site, remote monitoring and early-warning system of production environment of broiler is implemented, and it is integrated into broiler traceability and supervision platform, which includes 3 sub-platforms i.e. enterprise management, government management and traceability sub-platforms. The platform adopts the method combining B/S (browser/server) and C/S (client/server) architecture. B/S architecture platform adopts Microsoft C#. NET language and is developed on ASP.NET framework. Database Sever adopts SQL (Structured Query Language) Server2014, with IIS7 as Web server. With RFID (Radio Frequency Identification) tag as carrier, it realizes information transmission and personnel quick login. All sorts of enterprises and users of different types have different authorities. All information including feeding stuff, drug, vaccine, death rate and elimination number for broiler, slaughtering, processing, storage and sales is recorded in the whole process of monitoring and supervision. Government participates in the whole process of broiler production. When the enterprise reports the marketing rate of broiler, and the broiler production is sold, quarantine will be done. Irregular sampling inspection can also be done. Multidimensional statistics that include query and export of information of the number of broilers for sale, broiler on hand and retail point and other special conditions are implemented. C/S architecture mainly solves the problem of being difficult in accessing internet. Wechat traceability is developed by using Java Web combined with Wechat public platform developer API (application program interface), with the database connected by the way of table view, which takes Tomcat as Web server. The broiler traceability and supervision platform based on Internet of Things is applied to 189 enterprises in Tianjin. It makes enterprise labor cost reduce by 50%, and profit increase by 34.09 million yuan every year. About 1 600 households newly added engage in broiler breeding now, and every household’s income increases by about 9 000 yuan every year. The broiler traceability and supervision platform based on Internet of Things gives consideration to the interest of the enterprises, governments and consumers, and can be extended to the tracing and supervision of other agricultural products and food.

agricultural products; processing design; boiler traceability; boiler supervision; traceability based on the Internet of Things; WeChat traceability

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.05.033

TP311.5

A

1002-6819(2017)-05-0224-08

陳長喜，許曉華. 基于物聯(lián)網(wǎng)的肉雞可追溯與監(jiān)管平臺設(shè)計與應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(5)：224－231.

doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.05.033 http://www.tcsae.org

Chen Changxi, Xu Xiaohua. Design and application of traceability and supervision platform for broiler based on Internet of Things[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(5): 224－231. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.05.033 http://www.tcsae.org

2016-06-10

2016-12-14

天津市科委科技支撐項目（13ZCZDNC01100、14ZCDGNC00099）；天津市科技成果轉(zhuǎn)化項目（201302060）；科技部十二五農(nóng)村領(lǐng)域科技支撐項目子課題（2012BAD39B01、2012BAD39B0406）；天津市教委科研計劃項目（20140811）。

陳長喜，男，吉林敦化人，教授，博士，研究方向：農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)。天津，天津農(nóng)學(xué)院計算機(jī)與信息工程學(xué)院，300384。

Email：changxichen@163.com