基于大數(shù)據(jù)的信陽毛尖產(chǎn)品溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

姜明富，段天堯

（信陽農(nóng)林學(xué)院 信息工程學(xué)院，河南 信陽 464000）

0 引言

隨著食品安全越來越被社會(huì)重視,消費(fèi)者和監(jiān)管部門希望更全面地了解茶葉的制作過程,企業(yè)需要監(jiān)督溯源。 本文通過分析毛尖從生產(chǎn)到銷售的流通過程,構(gòu)建快速追溯、簡潔查看、簡單信息錄入的溯源系統(tǒng)。 追溯系統(tǒng)由應(yīng)用軟件(JSP,SSM 框架等)、二維碼、RFID 標(biāo)簽等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)毛尖茶葉生產(chǎn)流通過程的記錄。 企業(yè)僅需要將含有詳細(xì)信息的二維碼或者溯源碼印刷到產(chǎn)品包裝上面,即可對毛尖產(chǎn)品進(jìn)行追溯與監(jiān)控,便于消費(fèi)者更加直觀地了解其信息。 溯源系統(tǒng)既有利于追溯毛尖茶葉的各個(gè)環(huán)節(jié)詳細(xì)信息,又有利于茶葉行業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化,在茶葉的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)運(yùn)、銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤記錄［1］。

1 溯源系統(tǒng)主要技術(shù)

1.1 RFID 技術(shù)

無線射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Edenfication,RFID)原理是RFID 標(biāo)簽在感應(yīng)到讀寫器的磁場后,芯片電源通過天線獲得感應(yīng)電流,經(jīng)過升壓電路,然后射頻前端電路將帶有信息的感應(yīng)電流送入邏輯控制電路中心進(jìn)行信息處理。 信息分析正確后,感應(yīng)電流形成的電源把該產(chǎn)品的詳細(xì)信息發(fā)送給接收方［2］。

1.2 二維碼技術(shù)

二維碼技術(shù)是在一張二維平面上,信息隱藏于按照某種規(guī)律排列并用黑白條紋表示在幾何圖形中,在計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制編碼用采用“0”“1”表示,若干個(gè)“0”“1”采用二進(jìn)制來表示數(shù)值編碼信息,圖像輸入設(shè)備(攝像頭、手機(jī)等)結(jié)合掃碼軟件識別二維碼,解析二維碼并顯示所隱藏的信息。

1.3 軟件開發(fā)平臺及數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)［3］,MySQL 數(shù)據(jù)庫,JSP 技術(shù)Model,View 和Control 組件,SSM 框架。

2 信陽毛尖產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的需求分析和總體設(shè)計(jì)

2.1 溯源系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程需求

溯源系統(tǒng)業(yè)務(wù)分為3 個(gè)環(huán)節(jié):茶樹管理環(huán)節(jié),記錄茶樹信息、購買的除蟲藥、營養(yǎng)液等茶樹生長過程中所用信息；管理者需要記錄當(dāng)日具體的實(shí)施情況記錄,確定關(guān)鍵點(diǎn)。 在加工生產(chǎn)環(huán)節(jié),記錄毛尖的采摘時(shí)間信息、記錄加工環(huán)節(jié)的各個(gè)流程以及所需要的時(shí)間等。在倉儲(chǔ)運(yùn)輸環(huán)節(jié),管理員將記錄茶葉的出入庫時(shí)間、庫存剩余等信息。 以上各環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息,消費(fèi)者或者茶商可通過掃描二維碼或者登錄特定網(wǎng)址在PC 端詳細(xì)了解毛尖詳細(xì)信息。 本溯源系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)是記錄毛尖茶葉在各個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的詳細(xì)數(shù)據(jù),并存入MySQL 數(shù)據(jù)庫,管理員可以查詢、修改、刪除、分析存儲(chǔ)的信息,消費(fèi)者或者政府可以通過溯源碼或者二維碼查詢詳細(xì)信息［4］。 控制系統(tǒng)的用戶有兩類,一類是前臺操作,即消費(fèi)者,只能進(jìn)行查看茶葉的詳細(xì)信息；另外一類是管理員,即對系統(tǒng)各種功能進(jìn)行常規(guī)操作。系統(tǒng)管理員具有最高管理權(quán)限,可以控制系統(tǒng)的不同模塊功能,包括有茶樹管理、加工生產(chǎn)、庫存管理、經(jīng)銷商信息等。 消費(fèi)者或者有關(guān)職能人員可以使用手機(jī)掃描二維碼,就能查詢相關(guān)產(chǎn)品的信息,或者進(jìn)入特定的網(wǎng)址查看了解茶葉的詳細(xì)信息。

2.2 溯源系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)［5］主要包括3 個(gè)部分:茶葉數(shù)據(jù)采集、茶葉數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、茶葉數(shù)據(jù)顯示。 (1)數(shù)據(jù)采集:底層數(shù)據(jù)采集通過RFID 采集各種數(shù)據(jù)并匯總,再由專業(yè)的管理輸入信息,將采集的數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ):數(shù)據(jù)存儲(chǔ)具有承上啟下的作用。 對下,接收采集的數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫。 對上,將數(shù)據(jù)完整地傳輸給數(shù)據(jù)展示層。 (3)數(shù)據(jù)顯示:數(shù)據(jù)顯示作為溯源系統(tǒng)的表現(xiàn)層,相當(dāng)于可視化窗口,將數(shù)據(jù)通過文本形式進(jìn)行展示,管理員在此頁面完成對茶葉的添加、刪除、修改、查詢等相關(guān)操作。 溯源系統(tǒng)記載毛尖的茶樹管理、加工生產(chǎn)、庫存儲(chǔ)運(yùn)、經(jīng)銷商信息各個(gè)環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息,再將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫,用特定的關(guān)鍵詞建立相關(guān)表,使得消費(fèi)者可以通過溯源碼或者二維碼查詢某種茶葉的詳細(xì)信息。

2.3 溯源系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及相關(guān)數(shù)據(jù)表

毛尖溯源系統(tǒng)分為主頁面信息管理模塊、茶樹管理模塊、加工生產(chǎn)管理模塊、庫存管理模塊、經(jīng)銷商信息管理模塊和溯源查詢模塊。 主頁面信息表模塊主要是對茶樹的加工生產(chǎn)過程、經(jīng)銷商基本信息的管理,對各個(gè)環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行常規(guī)操作等［6］。 主頁面信息及其功能描述如表1 所示。

表1 主頁面信息

茶樹管理模塊主要對毛尖在茶園種植階段的栽種、打藥、施肥、采摘等農(nóng)事活動(dòng)信息的管理。 農(nóng)事活動(dòng)包括對毛尖的栽種、施肥、打藥、除草、采摘等,根據(jù)上述結(jié)構(gòu)劃分［7］,種植管理模塊的功能描述如表2 所示。

表2 茶樹種植管理模塊功能描述

加工生產(chǎn)管理模塊記錄毛尖加工各個(gè)步驟的過程,包括加工生鍋時(shí)間、熟鍋時(shí)間、初烘時(shí)間、攤晾時(shí)間、復(fù)烘時(shí)間、毛茶整理時(shí)間等步驟信息［8］。 庫存儲(chǔ)運(yùn)管理主要是記錄毛尖茶葉庫存儲(chǔ)運(yùn)的信息以及運(yùn)輸?shù)缴碳业男畔?主要記錄毛尖茶葉從加工廠發(fā)貨至經(jīng)銷商的運(yùn)輸過程。 依據(jù)上述結(jié)構(gòu)劃分,其系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分為輸入、輸出、記錄增加、刪除、修訂、查詢等操作。

2.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是將用戶需求用模型表示出來［9］,包括3 個(gè)部分:實(shí)體、聯(lián)系、屬性。 數(shù)據(jù)庫中主要表如下:主頁面表實(shí)體字段包括編號、名稱、產(chǎn)地、庫存、錄入時(shí)間。 茶樹管理表實(shí)體字段包括編號、種植時(shí)間、營養(yǎng)劑、噴灑營養(yǎng)劑時(shí)間、除草劑、除草時(shí)間、采摘時(shí)間、種植地、信息錄入時(shí)間。 加工生產(chǎn)管理頁面表實(shí)體字段包括編號、采摘時(shí)間、生鍋時(shí)間、熟鍋時(shí)間、初烘時(shí)間、攤晾時(shí)間、復(fù)烘時(shí)間、毛茶整理時(shí)間、再復(fù)烘時(shí)間、信息錄入時(shí)間。 庫存管理表實(shí)體字段包括編號、庫名、庫存溫度、入庫時(shí)間、數(shù)量、信息錄入時(shí)間、溯源碼。 經(jīng)銷商管理表實(shí)體字段包括編號、姓名、電話、地址、進(jìn)貨數(shù)、信息錄入時(shí)間、溯源碼。 從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程得知,包括各個(gè)流通環(huán)節(jié)的操作過程數(shù)據(jù)庫包含的信息表有:主頁面信息表、茶樹管理信息表、加工生產(chǎn)信息表、庫存管理信息表、經(jīng)銷商信息表,其中一些表的設(shè)計(jì)如表3—4 所示。

表3 茶樹管理數(shù)據(jù)

表4 主頁面茶葉數(shù)據(jù)庫

2.5 溯源查詢模塊

毛尖溯源查詢子系統(tǒng)主要是為消費(fèi)者和經(jīng)銷商查詢產(chǎn)品信息建立相關(guān)文檔記錄。 其系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)如表5 所示。

表5 溯源查詢模塊功能描述

3 信陽毛尖產(chǎn)品溯源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測試

3.1 功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)運(yùn)行在Windows10 系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫為MySQL,Web 容器為Tomcat,數(shù)據(jù)采集器為RFID 數(shù)據(jù)采集器。在登錄頁面中,用戶登錄后,系統(tǒng)有兩種類型:一類是消費(fèi)者登錄板塊。 消費(fèi)者只要輸入溯源碼就可以跳轉(zhuǎn)到該毛尖的詳細(xì)信息頁面。 一類是管理員登錄板塊。信息錄入模塊由管理員記錄毛尖信息,管理員登錄界面后,可以按照內(nèi)容填寫對應(yīng)的內(nèi)容。 當(dāng)頁面中的編號毛尖名稱等詳細(xì)信息填寫完整后就可以進(jìn)入下個(gè)界面,輸入的信息包括茶樹管理、加工生產(chǎn)管理、庫存管理等信息。 溯源查詢頁面能夠綜合服務(wù)溯源,可供用戶追溯毛尖信息,這是一個(gè)開放的平臺,能有效地滿足不同用戶對毛尖信息的個(gè)性化需求,還可以同時(shí)滿足有關(guān)政府部門人員查詢毛尖生產(chǎn)過程信息的需求。

3.2 溯源系統(tǒng)功能測試

溯源系統(tǒng)功能測試主要通過對系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行測試,觀察系統(tǒng)能否滿足設(shè)想的目標(biāo)。 文章選取系統(tǒng)關(guān)于管理員登錄、毛尖管理功能、溯源查詢測試等功能進(jìn)行測試［10］。 通過管理員使用不同的賬號進(jìn)行登錄,便于測試登錄系統(tǒng)是否正常。 通過對毛尖溯源系統(tǒng)的增、刪、改、查等各項(xiàng)功能測試,分析該溯源系統(tǒng)管理功能是否正常運(yùn)行,其測試表如表6 所示。

表6 毛尖管理功能測試

消費(fèi)者或者有關(guān)政府職員可以通過二維碼或者輸入溯源碼,跳轉(zhuǎn)到毛尖各個(gè)環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息頁面,其測試結(jié)果如表7 所示。

表7 溯源查詢功能測試

4 結(jié)語

本文主要進(jìn)行毛尖生產(chǎn)過程追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā),并實(shí)現(xiàn)毛尖生產(chǎn)過程的安全追溯,把毛尖的種植、加工、庫存等作為研究對象,進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā),實(shí)現(xiàn)毛尖生產(chǎn)過程追溯平臺的建立［11］。

今后,筆者將針對基于大數(shù)據(jù)的信陽毛尖產(chǎn)品防偽溯源系統(tǒng)進(jìn)行深入研究并做出如下改進(jìn)。 (1)二維碼的生成:沒有編輯自動(dòng)生成二維碼,借助與第三方生成二維碼軟件合作,需要改進(jìn)。 (2)簡化系統(tǒng)的操作過程:考慮到使用系統(tǒng)的用戶大多是茶場的種植員工、加工廠的工人,對計(jì)算機(jī)的操作水平不高,因此,該系統(tǒng)在操作界面的操作流程及系統(tǒng)容錯(cuò)性方面還有待提高。 (3)強(qiáng)化數(shù)據(jù)處理能力:數(shù)據(jù)處理速度關(guān)鍵取決于數(shù)據(jù)分析速度,所以合適的算法很重要,在算法上還需要進(jìn)一步的研究。