基于物聯(lián)網(wǎng)的茶葉質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)的研究

摘要：將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與茶葉產(chǎn)業(yè)相融合，利用RFID技術(shù)和無線傳感技術(shù)，設(shè)計了一個覆蓋茶葉種植、加工、包裝、倉儲、銷售等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的茶葉質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)。為茶葉企業(yè)、消費(fèi)者、監(jiān)管部門進(jìn)行產(chǎn)品溯源提供了數(shù)據(jù)支撐，對茶葉質(zhì)量和企業(yè)品牌影響力有良好的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);茶葉;RFID;質(zhì)量;監(jiān)管系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）22-0023-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 背景

我國是全球第一大茶葉生產(chǎn)國，種植規(guī)模與產(chǎn)量一直位居世界前列。近年來，隨著茶葉需求量的增大，我國的茶產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)也得到了快速發(fā)展。但由于茶園管理方式落后、茶葉加工流程復(fù)雜、加工過程控制不嚴(yán)等因素，容易導(dǎo)致茶葉農(nóng)藥殘留、重金屬超標(biāo)等問題，直接影響消費(fèi)者的健康以及茶業(yè)品牌的聲譽(yù)，上述問題亟待通過現(xiàn)代化的信息技術(shù)進(jìn)行解決[1]。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用傳感技術(shù)、無線射頻識別技術(shù)、無線通信技術(shù)、智能控制技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)對茶葉土壤、空氣、水分、溫度、光照等環(huán)境參數(shù)的全程監(jiān)控與管理。因此，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在茶葉生產(chǎn)、經(jīng)營、管理和服務(wù)中，構(gòu)建一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，覆蓋茶葉種植、加工、包裝、倉儲、銷售等主要監(jiān)控環(huán)節(jié)的茶葉質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對茶葉質(zhì)量安全的精準(zhǔn)監(jiān)測、全程記錄和高效管理。

2 原理與技術(shù)

無線射頻識別技術(shù)（ RFID）是物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)之一，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速讀寫，通過RFID標(biāo)簽中的唯一性電子編碼，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的識別和追蹤。將RFID標(biāo)簽作為茶葉產(chǎn)品的識別標(biāo)簽，利用各種傳感器和互聯(lián)網(wǎng)采集和傳輸茶葉信息，在茶葉種植、加工、倉儲、物流、銷售等環(huán)節(jié)中將茶葉關(guān)鍵信息寫入標(biāo)簽，利用后臺軟件平臺對茶葉信息進(jìn)行收集和處理，從而實(shí)現(xiàn)對茶葉產(chǎn)業(yè)鏈的全過程監(jiān)控和科學(xué)管理。

茶葉監(jiān)控體系架構(gòu)分為感知層、傳輸層、應(yīng)用層[2]，其中感知層負(fù)責(zé)采集生產(chǎn)種植相關(guān)信息，如：光照、溫度、濕度等;網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將感知層采集的各種數(shù)據(jù)，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用層;應(yīng)用層的茶葉質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的存儲、分析和處理，并進(jìn)行實(shí)時控制和精準(zhǔn)管理。

在茶葉種植環(huán)節(jié)，工作人員使用RFID手持設(shè)備掃描地塊前的RFID標(biāo)簽，獲取地塊編號，同時將生產(chǎn)作業(yè)及茶葉采摘信息錄入，再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中;鮮葉采摘時，茶農(nóng)先用RFID手持機(jī)掃描地塊標(biāo)簽和采收筐內(nèi)的標(biāo)簽，錄入采摘人姓名、批次、數(shù)量等信息。

鮮葉采購入庫和出庫主要使用RFID手持機(jī)掃描鮮葉容器上RFID標(biāo)簽，錄入等級、批次、出入庫時間、數(shù)量等信息，茶葉初加工過程，通過讀取容器上RFID標(biāo)簽，錄入批次、加工時間等信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

3 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GBT33915-2017《農(nóng)產(chǎn)品追溯要求一茶葉》中的要求，按照茶葉的流通過程，設(shè)計了一個追溯范圍覆蓋生產(chǎn)、加工、流通、銷售等流通過程的智能化監(jiān)管系統(tǒng)。茶園作為茶產(chǎn)品生產(chǎn)的源頭，也是溯源系統(tǒng)的源頭[3]，因此把質(zhì)量追溯源頭定為茶園生產(chǎn)隊(duì)的地塊，追溯單元為產(chǎn)品追溯碼、產(chǎn)品批次、加工批次。

系統(tǒng)分為前臺系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)兩部分，前臺系統(tǒng)為消費(fèi)者提供瀏覽、查詢和投訴功能。后臺管理系統(tǒng)為各級管理員使用，包括生產(chǎn)管理、加工管理、流通管理、銷售管理、投訴管理、追溯管理、用戶管理等七個管理模塊，系統(tǒng)功能模塊如表1所示。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

茶葉質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)的開發(fā)基于WAMP平臺，WAMP是Windows環(huán)境下的一組搭建動態(tài)網(wǎng)站和服務(wù)器的開源軟件，其中使用到了Apache網(wǎng)站服務(wù)器、Mysql數(shù)據(jù)庫和PHP語言，使用Dreamweaver開發(fā)系統(tǒng)的前臺頁面和后臺視圖頁面，使用PHP語言來完成前臺查詢功能和后臺管理功能。

4.1 前臺查詢系統(tǒng)

在首頁中設(shè)置了首頁、介紹、投訴、查詢、登錄等五個導(dǎo)航，可鏈接到對應(yīng)的網(wǎng)頁。用戶可在查詢頁面中，通過輸入產(chǎn)品外包裝上的產(chǎn)品編碼，查看產(chǎn)品的關(guān)鍵信息，如圖1所示。

4.2 后臺管理系統(tǒng)

管理員通過輸入用戶名和密碼登錄到后臺管理系統(tǒng)。系統(tǒng)左側(cè)的導(dǎo)航設(shè)置了茶葉生產(chǎn)環(huán)節(jié)、茶葉加工環(huán)節(jié)、茶葉流通環(huán)節(jié)、茶葉銷售環(huán)節(jié)、投訴管理、追溯查詢、用戶管理、統(tǒng)計查詢等八個模塊。如圖2所示為基地信息頁面，該頁面中可以存儲關(guān)于生產(chǎn)基地的數(shù)據(jù)：茶園編號、茶園名稱、負(fù)責(zé)人、聯(lián)系電話、地址、茶園面積。管理員可以添加數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)和刪除數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊鏈接跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)頁面進(jìn)行操作。

4.3 追溯查詢

追溯查詢模塊的主要功能是對茶葉的相關(guān)信息進(jìn)行管理，包括產(chǎn)品碼查詢和批次查詢兩種方式。當(dāng)發(fā)生產(chǎn)品質(zhì)量安全問題時，可查詢問題產(chǎn)品的流向和供應(yīng)鏈，查找發(fā)生問題的環(huán)節(jié)和原因、問題產(chǎn)品的批次和流向。其中批次查詢的頁面如圖3所示，在該頁面中，通過輸入各類批次來查詢詳細(xì)數(shù)據(jù)。如輸入鮮葉批次或茶葉批次，查詢最終的茶葉商品信息;輸入加工批次，查詢詳細(xì)的加工信息;輸入商品編號，查詢流通過程中的企業(yè)信息等。

4.4 編碼管理

編碼管理主要用于二維碼的生成、更新、維護(hù)，通過二維碼生成器，將產(chǎn)品的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品編號、等級、產(chǎn)品重量、產(chǎn)地、茶葉生產(chǎn)商、網(wǎng)站地址等，生成對應(yīng)的二維碼圖片。銷售商在銷售前將二維碼圖片打印出來，粘貼在產(chǎn)品外包裝上即可。消費(fèi)者使用智能手機(jī)掃描二維碼，就可快捷地查詢溯源信息。例如，消費(fèi)者通過手機(jī)微信掃描二維碼圖4中的二維碼，就可顯示出如圖5的信息：碧螺春，7746981540011904051601001，特級綠茶，200克，江蘇蘇州，蘇州市東山碧螺春茶葉專業(yè)合作社，2019年5月25日。

5 結(jié)束語

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與茶葉產(chǎn)業(yè)相融合，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)對茶葉的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控與記錄，構(gòu)建一個覆蓋茶葉生產(chǎn)種植、加工、包裝、倉儲、銷售等主要環(huán)節(jié)的茶葉質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)茶葉質(zhì)量安全的精準(zhǔn)監(jiān)測和高效管理，為消費(fèi)者、企業(yè)、政府進(jìn)行產(chǎn)品溯源提供支撐，有效地提高溯源效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]江進(jìn).基于RFID的茶葉產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源體系研究[J].現(xiàn)代計算機(jī)（專業(yè)版），2017（13）： 59-62.

[2]陳竹秋，鄭新旺.物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)在茶葉可追溯體系構(gòu)建中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，32（6）： 477-480.

[3]熊麗娜，李亞莉，鄧秀娟，等.基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的茶葉質(zhì)量安全追溯APP設(shè)計[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2016，7（6）：2555-2559.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

基金項(xiàng)目：2018年蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院青年教師科研能力提升計劃（項(xiàng)目編號：SNQ201805）

作者簡介：譚彥（1985-），女，廣西桂林人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)橛嬎銠C(jī)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)。