基于NFC的茶葉產(chǎn)業(yè)鏈可追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

楊禮鋮 ，周亦鵬

（1.北京工商大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，北京 100048；2.農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯技術(shù)及應(yīng)用國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100048）

近年來，保障茶葉質(zhì)量安全，提升茶葉品質(zhì)安全，使消費(fèi)者可以購買到放心茶葉的問題，已成引起政府和茶企的高度重視。同時(shí)，為消除消費(fèi)者的擔(dān)憂，讓消費(fèi)者了解茶葉的溯源信息，也亟需利用現(xiàn)代信息技術(shù)搭建追溯系統(tǒng)。就茶葉從種植到銷售可能產(chǎn)生的一系列質(zhì)量和安全問題，如何將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于預(yù)警、發(fā)現(xiàn)和追溯，以確保茶葉質(zhì)量安全，越來越受到國內(nèi)外研究人員的關(guān)注，其中包括使用RFID，二維碼技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。隨著智能手機(jī)中的近距離無線通信技術(shù)（NFC）日益普及，利用智能手機(jī)的NFC功能用戶就能方便快捷地訪問NFC標(biāo)簽中的內(nèi)容。利于追溯系統(tǒng)的推廣和普及。因此，本文構(gòu)建基于NFC的茶葉產(chǎn)業(yè)鏈可追溯系統(tǒng)，以監(jiān)測和跟蹤茶葉的質(zhì)量和安全性，不僅為相關(guān)部門提供可靠的信息，還可滿足消費(fèi)者便捷查詢茶葉溯源信息的需求，同時(shí)為企業(yè)追查問題源頭提供依據(jù)。

1 基于NFC的茶葉產(chǎn)業(yè)鏈可追溯系統(tǒng)概述

1.1 追溯系統(tǒng)需求分析

依據(jù)食藥監(jiān)管的需求，茶葉產(chǎn)業(yè)鏈可追溯系統(tǒng)須要實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)并上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)，接到消費(fèi)者投訴后，可迅速定位問題節(jié)點(diǎn)、公司及原因，并及時(shí)有效地處理消費(fèi)者投訴、意見，召回相關(guān)產(chǎn)品。依據(jù)茶葉產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)的需求，須要可追溯系統(tǒng)在每個(gè)生產(chǎn)及制作環(huán)節(jié)及時(shí)通過NFC系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)將依據(jù)危害關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）確定的溯源信息上傳到數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行集成與整合。依據(jù)茶葉消費(fèi)者的需求，消費(fèi)者可使用帶有NFC功能的手機(jī)對產(chǎn)品NFC標(biāo)簽進(jìn)行讀取，或是輸入產(chǎn)品追溯代碼，以追蹤產(chǎn)品的來源，獲取需要的信息?；谝陨先齻€(gè)不同的視角，設(shè)計(jì)茶葉產(chǎn)業(yè)鏈可追溯系統(tǒng)。

1.2 追溯系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

茶葉產(chǎn)業(yè)鏈分為四個(gè)部分，分別為茶葉種植節(jié)點(diǎn)，茶葉加工節(jié)點(diǎn)、茶葉銷售節(jié)點(diǎn)，而茶葉流通節(jié)點(diǎn)穿插其中，銜接其他三個(gè)部分。茶產(chǎn)業(yè)鏈中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以使用NFC技術(shù)收集信息并讀取NFC標(biāo)簽中的信息，并通過可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML）將要寫入的信息進(jìn)行編寫并存放到Oracle數(shù)據(jù)庫?？勺匪菹到y(tǒng)中初始產(chǎn)品信息由茶葉種植節(jié)點(diǎn)記錄，并實(shí)時(shí)寫入NFC標(biāo)簽中，在產(chǎn)業(yè)鏈中正向流動(dòng)，最終傳遞給茶葉銷售節(jié)點(diǎn)。可追溯系統(tǒng)的總體框架分為節(jié)點(diǎn)企業(yè)管理模塊，茶葉種植管理模塊，茶葉加工管理模塊，茶葉物流管理模塊，茶葉銷售管理模塊，XML和Oracle數(shù)據(jù)庫。

2 追溯系統(tǒng)主要模塊設(shè)計(jì)

由于本系統(tǒng)是將茶葉作為追溯對象，因此，無法應(yīng)用畜類產(chǎn)品，例如豬、牛等可進(jìn)行個(gè)體標(biāo)識(shí)的方案，所以本系統(tǒng)以產(chǎn)品批次或以種植地塊為單位進(jìn)行編碼追溯。在種植環(huán)節(jié)中，以相同塊地或相同品種作為一個(gè)批次，并且茶葉產(chǎn)品的追溯編碼基于GS1（Global Standard 1）即“全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)”進(jìn)行設(shè)計(jì)，GS1是以商品條碼系統(tǒng)為核心，包含編碼體系、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)載體、產(chǎn)品電子代碼（EPC）等，該系統(tǒng)為貿(mào)易、物流、資產(chǎn)和服務(wù)提供全球唯一的標(biāo)識(shí)。本研究的可追溯系統(tǒng)主要貫穿于茶葉產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)，嚴(yán)格控制準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一生產(chǎn)規(guī)范，使產(chǎn)業(yè)鏈各節(jié)點(diǎn)企業(yè)可方便快捷地使用標(biāo)準(zhǔn)化的NFC系統(tǒng)進(jìn)行信息采集，并且可以利用NFC標(biāo)簽或追溯代碼使消費(fèi)者、節(jié)點(diǎn)企業(yè)、食藥監(jiān)部門等都方便查詢產(chǎn)品信息。根據(jù)相應(yīng)的企業(yè)及其功能劃分，可追溯系統(tǒng)分為以下五個(gè)模塊。

2.1 節(jié)點(diǎn)企業(yè)管理模塊

實(shí)現(xiàn)質(zhì)監(jiān)部門對茶葉產(chǎn)業(yè)鏈上的節(jié)點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行全方位的監(jiān)控與管理是該模塊的主要功能?；贕S1系統(tǒng)分配EPC廠商識(shí)別代碼，涉及產(chǎn)業(yè)鏈上的所有節(jié)點(diǎn)企業(yè)，利用節(jié)點(diǎn)企業(yè)管理模塊，茶葉質(zhì)監(jiān)部門可直接操作EPC廠商代碼。例如，新準(zhǔn)入企業(yè)已通過審核便執(zhí)行增加操作，對審核不過的企業(yè)執(zhí)行刪除操作，對違反相關(guān)食品法的企業(yè)視情節(jié)輕重分別進(jìn)行警告并記錄，或直接產(chǎn)品整改及召回。

2.2 茶葉種植管理模塊

茶葉種植管理模塊的目的是當(dāng)某一批次的茶葉產(chǎn)品進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈的初始階段時(shí)，其相關(guān)的一切數(shù)據(jù)信息都存儲(chǔ)在NFC標(biāo)簽中，如種苗來源，下種時(shí)間，種植周期，施肥及噴灑信息，收獲信息，天氣信息等，著重關(guān)注農(nóng)藥和化肥這些會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品安全性的因素，利用NFC設(shè)備（如智能手機(jī)、讀寫終端）來記錄茶葉從種植到收獲的完整過程。在利用NFC設(shè)備提高采集茶葉種植數(shù)據(jù)效率的同時(shí)，還為后續(xù)的產(chǎn)品加工、炒制環(huán)節(jié)以及茶葉產(chǎn)品的可追溯性提供了源數(shù)據(jù)。同時(shí)，每個(gè)種植企業(yè)的本地?cái)?shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)導(dǎo)入所收集的數(shù)據(jù)信息，并且可追溯系統(tǒng)的種植管理數(shù)據(jù)庫定期下載其中的數(shù)據(jù)信息。

2.3 茶葉加工管理模塊

鮮葉或毛茶都經(jīng)由專業(yè)的茶葉物流企業(yè)轉(zhuǎn)運(yùn)至制茶企業(yè)進(jìn)行加工，加工完成后又根據(jù)需求由物流企業(yè)將產(chǎn)品進(jìn)行入庫或運(yùn)輸。茶葉種植企業(yè)所采集的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在NFC標(biāo)簽中，制茶企業(yè)在讀取信息的同時(shí)將制茶企業(yè)信息、到達(dá)時(shí)間、制茶時(shí)間及工藝流程、成品信息和出廠時(shí)間等數(shù)據(jù)寫入標(biāo)簽，結(jié)合源數(shù)據(jù)形成最終產(chǎn)品可追溯代碼，同樣與茶葉種植模塊相同，將數(shù)據(jù)上傳至茶葉加工信息本地?cái)?shù)據(jù)庫并定期上傳至可追溯系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

2.4 茶葉物流管理模塊

茶葉物流管理貫穿于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。茶葉轉(zhuǎn)運(yùn)階段，由于茶葉的強(qiáng)吸附性，對儲(chǔ)存及運(yùn)輸環(huán)境都有較高的標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)輸前檢測車輛車廂狀況，包括有無異味、溫濕度情況等，并寫入NFC標(biāo)簽，通過將NFC技術(shù)與全球定位系統(tǒng)（GPS）相結(jié)合，利用無線車機(jī)上傳運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的信息至茶葉物流管理數(shù)據(jù)庫，可以獲得茶葉運(yùn)輸車輛的實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控和追蹤。茶葉入庫前與茶葉出庫前，同樣利用NFC設(shè)備來讀取已有數(shù)據(jù)信息，同時(shí)寫入庫時(shí)間、倉庫客觀狀態(tài)信息（編號(hào)、溫度、濕度、存儲(chǔ)量）、出庫時(shí)間等。

2.5 茶葉銷售管理模塊

在茶葉銷售前，茶企需要寫入NFC標(biāo)簽的相關(guān)信息有，經(jīng)銷商信息、分銷點(diǎn)信息等。產(chǎn)品售出后，再將銷售單位信息和售出相關(guān)信息上傳到茶葉銷售數(shù)據(jù)庫，完成單個(gè)茶葉產(chǎn)品的整個(gè)生命周期信息記錄工作。

3 茶葉產(chǎn)業(yè)鏈可追溯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

追溯系統(tǒng)的體系架構(gòu)使用BS的策略模式，并基于VS2013+ASP.NET MVC4+EF6+JqueryEasyUI+Oracle架構(gòu)開發(fā)，將在ASP.NET MVC的框架基礎(chǔ)上使用C#編程語言編寫開發(fā)?？梢宰層脩羰褂脼g覽器或掃描二維碼就可以直接訪問使用本系統(tǒng)，可以更方便用戶的查詢與信息獲取。

茶葉消費(fèi)者有兩種方式獲取所購買的產(chǎn)品的溯源信息，一是通過瀏覽器訪問茶葉追溯系統(tǒng)用戶端頁面，輸入茶葉包裝上的產(chǎn)品追溯代碼，便可獲取茶葉在產(chǎn)業(yè)鏈上所有節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息；二是通過NFC手機(jī)加載NFC標(biāo)簽中保存的信息。產(chǎn)品質(zhì)量如果出現(xiàn)問題，可以在茶葉追溯系統(tǒng)用戶端頁面進(jìn)行投訴，并且對于投訴信息，是由監(jiān)管部門在追溯系統(tǒng)以管理員的身份進(jìn)行處理及問責(zé)。追溯系統(tǒng)的Oracle數(shù)據(jù)庫由節(jié)點(diǎn)企業(yè)管理、茶葉種植管理、茶葉加工管理、茶葉流通管理、茶葉銷售管理五個(gè)本地?cái)?shù)據(jù)庫構(gòu)成，如果需要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢或維護(hù)，可由系統(tǒng)管理員通過SQL語言執(zhí)行操作。

4 結(jié)論與討論

以NFC技術(shù)為主體，設(shè)計(jì)相應(yīng)管理模塊，開發(fā)基于BS模式的茶葉產(chǎn)業(yè)鏈可追溯系統(tǒng)，主要用于采集、記錄并追溯茶葉生產(chǎn)、流通及銷售等所有環(huán)節(jié)信息和數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)茶葉存在質(zhì)量安全問題，通過茶葉產(chǎn)業(yè)鏈可追溯系統(tǒng)可以進(jìn)行追溯并精準(zhǔn)定位到問題茶葉在產(chǎn)業(yè)鏈上涉及的節(jié)點(diǎn)企業(yè)，這樣不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少安全問題的發(fā)生，而且可以最大程度的保障消費(fèi)者的利益。