農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊勇 徐忠杰 殷智浩

摘要：隨著國內(nèi)食品安全問題的日益突出，為解決農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、流通和銷售環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，該文設(shè)計(jì)了一套農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，分別設(shè)計(jì)了智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品加工智能識(shí)別系統(tǒng)、車輛運(yùn)輸跟蹤管理系統(tǒng)、倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)和智能超市管理系統(tǒng)，實(shí)施監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品在各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)，方便食品安全事故進(jìn)行溯源追責(zé)，保障農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)安全。

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品溯源；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)；食品安全

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）04-0235-02

1 概述

近年來，食品安全問題在國際、國內(nèi)反響越來越強(qiáng)烈，甚至引起人們的生存恐慌。我國農(nóng)產(chǎn)品也是多事之秋，“蘇丹紅”、“紅心蛋”、“三聚氰胺”、“廋肉精”等一系列安全事件頻發(fā)，農(nóng)產(chǎn)品安全問題刻不容緩。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為解決農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立農(nóng)產(chǎn)品追溯體系，該系統(tǒng)建立5 個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，種植基地→生產(chǎn)加工→物流運(yùn)輸→倉儲(chǔ)中心→超市；涉及到6大系統(tǒng)，智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)→農(nóng)產(chǎn)品加工智能識(shí)別系統(tǒng)→車輛運(yùn)輸跟蹤管理系統(tǒng)→倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)→智能超市管理系統(tǒng)（含消費(fèi)者查詢子系統(tǒng)）→后臺(tái)監(jiān)控管理中心（含GIS地圖定位）；通過物聯(lián)網(wǎng)智能車將上述過程貫穿起來，形成一個(gè)完整的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)消費(fèi)鏈。

綜合運(yùn)用了RFID 技術(shù)、無線傳感網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫分析與處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能感知與控制，加工環(huán)節(jié)標(biāo)簽自動(dòng)識(shí)別讀寫，運(yùn)輸環(huán)節(jié)車輛智能定位與智能冷鏈感知，儲(chǔ)存環(huán)節(jié)智能盤點(diǎn)，超市供應(yīng)環(huán)節(jié)溯源查詢，銷售環(huán)節(jié)自助結(jié)算等。

系統(tǒng)通過云服務(wù)系統(tǒng)、將關(guān)鍵有用信息保存到隨貨物流通的RFID 芯片，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生命周期的信息匯聚和管理，需要獲取這些信息的人，通過網(wǎng)站、手機(jī)客戶端等就能夠訪問這些數(shù)據(jù)，查詢某農(nóng)產(chǎn)品的全方位信息。政府部門可通過該平臺(tái)對(duì)食品的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)食品安全事故進(jìn)行溯源追責(zé)。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)（種植環(huán)節(jié)）

種植環(huán)節(jié)采取農(nóng)業(yè)大棚的形式，全面監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中空氣溫濕度、光照度、CO2濃度等與農(nóng)作物息息相關(guān)的關(guān)鍵參量。農(nóng)作物上掛載RFID標(biāo)簽，存放農(nóng)作物基本信息：種植基地名稱、地址、種子品種、種植時(shí)間等；軟件支持種植的不同品種的農(nóng)產(chǎn)品，例如可以選擇：種植水稻、白菜、蘿卜等；大棚內(nèi)安裝網(wǎng)絡(luò)攝像頭，可以通過監(jiān)控平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控農(nóng)作物的長勢情況和大棚的安全狀況。

實(shí)時(shí)采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的傳感器數(shù)據(jù)并顯示；并通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸至智能網(wǎng)關(guān)的監(jiān)控平臺(tái)，可通過終端平臺(tái)、手機(jī)客戶端、瀏覽器等登錄域名賬戶查看。通過專家預(yù)設(shè)系統(tǒng)設(shè)置農(nóng)作物最佳生長指標(biāo)，及時(shí)精確地控制農(nóng)用設(shè)備的自動(dòng)開啟、關(guān)閉（如遠(yuǎn)程控制節(jié)水系統(tǒng)、調(diào)整大棚內(nèi)濕度、控制通風(fēng)換氣的閥門等），調(diào)節(jié)大棚環(huán)境狀況使其更有利于農(nóng)作物的生長。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)查詢大棚內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)、歷史溫濕度、二氧化碳曲線，便于尋找農(nóng)作物生長規(guī)律。

3.2 農(nóng)產(chǎn)品加工智能識(shí)別系統(tǒng)（加工環(huán)節(jié)）

加工環(huán)節(jié)主要模擬農(nóng)產(chǎn)品的加工過程，農(nóng)產(chǎn)品從種植基地出庫后，將通過智能車運(yùn)輸?shù)椒诸惣庸S，加工廠會(huì)掃描上一環(huán)節(jié)的基本信息，并連接云平臺(tái)進(jìn)行信息核實(shí)和補(bǔ)充：

1） 入廠階段，小車經(jīng)過RFID的安檢門，會(huì)被自動(dòng)讀取農(nóng)產(chǎn)品RFID標(biāo)簽里的基本信息，以及小車的重量、牌號(hào)、進(jìn)入時(shí)間、農(nóng)作物采購數(shù)量、價(jià)格、供應(yīng)商名稱等，上傳到加工廠的后臺(tái)管理系統(tǒng)。

2） 分類加工階段：需要實(shí)時(shí)采集工廠溫濕度等環(huán)境參數(shù)，控制換氣閥門調(diào)整加工環(huán)境，加工并上傳后臺(tái)管理系統(tǒng)；

3） 出庫階段：在包裝好的農(nóng)產(chǎn)品上打印二維碼標(biāo)簽（或RFID標(biāo)簽）；標(biāo)簽中記錄上一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵信息，以及本環(huán)節(jié)的加工單位名稱、加工日期、加工過程所使用的添加劑、包裝重量、環(huán)境參數(shù)等，這些信息均通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)傳輸至后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行保存。

3.3 車輛運(yùn)輸跟蹤管理系統(tǒng)（運(yùn)輸環(huán)節(jié)）

物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)主要模擬車輛從加工廠駛出，途徑加油站、隧道、高速公路等，最后到達(dá)超市倉庫的整個(gè)過程。在整個(gè)運(yùn)輸過程中，智能車內(nèi)部安裝地理定位裝置、基本的溫濕度環(huán)境檢測傳感器、小型攝像頭，將小車所處的地理信息、行政區(qū)域、農(nóng)產(chǎn)品所處環(huán)境的基本狀態(tài)通過無線傳感網(wǎng)及時(shí)傳輸?shù)街悄芸刂平K端，在經(jīng)過以太網(wǎng)傳輸?shù)轿锪髦行牡谋O(jiān)控后臺(tái)。運(yùn)輸過程中，小車途徑危險(xiǎn)路段，會(huì)有語音溫馨提示。加工廠出貨人員和超市倉儲(chǔ)管理人員只需登錄到車輛運(yùn)輸跟蹤管理系統(tǒng)客戶端界面，就可以查閱到當(dāng)前車輛所處的地理位置，運(yùn)行軌跡，監(jiān)測運(yùn)輸車輛是否安全到達(dá)目的地。運(yùn)輸環(huán)節(jié)中涉及到的一切有用信息都會(huì)統(tǒng)一提交到云平臺(tái)，供政府監(jiān)督管理和供相關(guān)部門查閱。

3.4 倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)（倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)）

智能車經(jīng)過物流運(yùn)輸最終到達(dá)超市倉庫，倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)將自動(dòng)讀取上一環(huán)節(jié)的基本信息，并連接云平臺(tái)進(jìn)行信息核實(shí)和補(bǔ)充。

3.5 智能超市系統(tǒng)（銷售環(huán)節(jié)）

1） 超市人員將每個(gè)商品都貼上二維碼，新的二維碼對(duì)應(yīng)了上一個(gè)環(huán)節(jié)的信息，用戶可以將攜帶二維碼標(biāo)簽的商品拿到溯源查詢一體機(jī)的識(shí)別區(qū)，通過二維碼識(shí)別系統(tǒng)讀取存儲(chǔ)的信息，在終端界面上顯示商品的原產(chǎn)地、加工廠狀況、運(yùn)輸狀況以及單價(jià)等信息，或者用手機(jī)直接掃碼，通過這些數(shù)據(jù)可以查詢到這件商品從種殖、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、銷售整個(gè)過程的所有數(shù)據(jù)。

2） 自動(dòng)結(jié)算系統(tǒng)首先通過讀寫器讀出商品上RFID標(biāo)簽信息，并將此商品在電子秤上稱出重量，在數(shù)據(jù)庫中取出對(duì)應(yīng)標(biāo)簽的商品單價(jià)并結(jié)算出貨物總價(jià)。 同時(shí)將商品的名稱，價(jià)格信息通過打印機(jī)打印出來。

3.6 研究院后臺(tái)監(jiān)控管理中心（監(jiān)督管理環(huán)節(jié)）

后臺(tái)監(jiān)控管理中心暫代監(jiān)督管理職能，從種植到銷售，整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈全部透明化。主要搜集農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售過程中的每一步關(guān)鍵信息，達(dá)到對(duì)食品的有效跟蹤和追溯，使政府部門可以對(duì)食品的質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)管和食品安全事故的溯源追責(zé)。

基于云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建的食品追溯服務(wù)器，本系統(tǒng)直接鏈接云平臺(tái)，獲取數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)可提供兩種全局定位方式，一種是平面圖，布局與沙盤實(shí)際布局相同，實(shí)時(shí)跟蹤整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)輸消費(fèi)流程。另一種方式為鏈接百度地圖，全程GIS監(jiān)控，下圖為本公司的一個(gè)智慧水利應(yīng)用項(xiàng)目，采取GIS監(jiān)控的方式，實(shí)時(shí)監(jiān)控各地每個(gè)大壩的信息。

4 總結(jié)

為解決國內(nèi)嚴(yán)重的視頻安全問題，本文綜合運(yùn)用了RFID 技術(shù)、無線傳感網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫分析與處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能感知和控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的無害全程跟蹤監(jiān)管；加工環(huán)節(jié)采用RFID技術(shù)自動(dòng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行智能識(shí)別，實(shí)現(xiàn)單個(gè)產(chǎn)品的定位管理，實(shí)現(xiàn)源頭可控；運(yùn)輸環(huán)節(jié)采用節(jié)車輛智能定位與智能冷鏈感知，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品運(yùn)輸過程的實(shí)效監(jiān)管和質(zhì)量控制監(jiān)管；超市供應(yīng)環(huán)節(jié)溯源查詢，銷售環(huán)節(jié)自助結(jié)算，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能銷售管理。系統(tǒng)通過云服務(wù)系統(tǒng)、將關(guān)鍵有用信息保存到隨貨物流通的RFID 芯片，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生命周期的信息匯聚和管理，需要獲取這些信息的人，通過網(wǎng)站、手機(jī)客戶端等就能夠訪問這些數(shù)據(jù)，查詢某農(nóng)產(chǎn)品的全方位信息。政府部門可通過該平臺(tái)對(duì)食品的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)食品安全事故進(jìn)行溯源追責(zé)。

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