基于物聯(lián)網(wǎng)的校園食品溯源問題研究

焦國棟，單錫泉，張衛(wèi)榮

（濰坊職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261041）

1 國內(nèi)外食品溯源研究現(xiàn)狀

“食品溯源”是“食品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)”的簡稱，早在20世紀(jì)后期，歐盟國家為應(yīng)對當(dāng)時(shí)傳播較嚴(yán)重的“瘋牛病”而建立并慢慢完善起來的 HACCP系統(tǒng)和食品信息可追溯系統(tǒng)。在食品行業(yè)，生產(chǎn)、加工、包裝、儲(chǔ)運(yùn)、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)均有可能引發(fā)安全問題，通過該管理系統(tǒng)，用戶可根據(jù)位于食品標(biāo)簽上的溯源碼，連入網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查詢，從而理清食品流通環(huán)節(jié)，明確事故責(zé)任方，對食品監(jiān)管和行業(yè)自我約束具有重要意義。相關(guān)食品溯源系統(tǒng)已在包括美國、英國、日本等在內(nèi)的多個(gè)國家及地區(qū)采用，并取得顯著成效[1]。

在國內(nèi)，隨著“中國條形碼推進(jìn)工程”、“健康中國行動(dòng)（2019-2030）”、《關(guān)于食品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)建立食品安全追溯體系的若干規(guī)定》等一系列政策、法規(guī)、發(fā)展戰(zhàn)略的出臺(tái)，食品溯源越來越受到廣大消費(fèi)者及生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注，食品溯源技術(shù)也得到不斷革新并取得顯著成效，像壽光蔬菜、新疆哈密瓜、贛南臍橙、京東跑步雞、游水鴨、飛翔鴿、云南普洱茶等項(xiàng)目相繼引入或構(gòu)建起食品安全溯源平臺(tái)，尤其是RFID、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)在食品安全溯源領(lǐng)域的應(yīng)用，為食品從田間地頭到消費(fèi)者餐桌建立全過程追溯體系提供了可能。

2 校園食品溯源的必要性

隨著我國全面建成小康社會(huì)奮斗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，居民生活水平顯著提高，人們對食品安全、健康飲食的需求也愈發(fā)強(qiáng)烈。然而，近年來食品安全事件時(shí)有發(fā)生，如黑龍江雞西酸湯子中毒事件，工業(yè)鹵水點(diǎn)豆腐事件，薯片丙烯酰胺致癌物超標(biāo)事件等，僅2020年市場監(jiān)管部門就查處食品安全違法案件28萬余件[2-3]，食品安全問題已迫在眉睫。食品安全事件頻發(fā)所暴露出的深層次問題是食品從生產(chǎn)到食用中間各個(gè)環(huán)節(jié)未能充分暴露在法律和公眾的監(jiān)督之下，即食品信息不對稱，食品監(jiān)管、驗(yàn)收留證等溯源數(shù)據(jù)不健全問題。針對上述問題，本文在分析食品流通各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，提出了一套透明度高、具備良好監(jiān)管能力的食品信息溯源及安全監(jiān)管解決方案。

3 食品溯源涉及的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 二維碼技術(shù)

二維碼技術(shù)是隨著移動(dòng)端設(shè)備發(fā)展而逐漸流行起來的一種編碼技術(shù)，由于其較傳統(tǒng)條形碼更大的信息存儲(chǔ)能力、更豐富的數(shù)據(jù)表示類型、更強(qiáng)的容錯(cuò)糾錯(cuò)能力及低成本、易制作、持久耐用等特性被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

3.2 RFID射頻識(shí)別技術(shù)

RFID射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸快速雙向數(shù)據(jù)通信和存儲(chǔ)，利用無線射頻方式讀寫記錄載體（電子標(biāo)簽、射頻卡），從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的[4-5]，因其具有普遍適用性、高效傳輸性、唯一性與可追溯性、簡單易用性，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮畔⒓夹g(shù)之一。

3.3 Zigbee技術(shù)

Zigbee技術(shù)是一種低成本、低功耗、短時(shí)延、容量大、安全、可靠的無線通信技術(shù)，主要應(yīng)用于短距離且對傳輸速率要求不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行的周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)或低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)的傳輸[6-8]。

3.4 物流追蹤定位技術(shù)

物流追蹤定位技術(shù)是基于地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的綜合定位技術(shù)。其中地理信息系統(tǒng)可以結(jié)合地理學(xué)、地圖學(xué)以及遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)對空間信息進(jìn)行分析和處理，把地圖這種獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能與常規(guī)的數(shù)據(jù)庫查詢和統(tǒng)計(jì)分析等操作集成在一起，廣泛應(yīng)用于地理數(shù)據(jù)信息輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和顯示等領(lǐng)域，利用GIS強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)分析功能提高對物流數(shù)據(jù)的分析和利用[9]。GPS全球定位系統(tǒng)主要是為物流追蹤提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航定位服務(wù)，并用于數(shù)據(jù)收集、監(jiān)測和應(yīng)急通信等，可以根據(jù)道路交通狀況以及實(shí)時(shí)監(jiān)控的物流車輛等移動(dòng)目標(biāo)的位置向目標(biāo)發(fā)出實(shí)時(shí)調(diào)度指令[10]。兩種技術(shù)的綜合應(yīng)用能夠建立起功能強(qiáng)大的物流追蹤定位信息系統(tǒng)。

4 研究內(nèi)容

本文針對傳統(tǒng)食品安全管理手段存在的不足，從學(xué)校餐廳食品溯源與監(jiān)管的角度出發(fā)，利用單片機(jī)控制傳感器和 WSN物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行食品材料和食品環(huán)境的信息采集、傳輸和分析，通過可視化平臺(tái)對食品進(jìn)行溯源及安全監(jiān)管，從而設(shè)計(jì)一套適合校園餐廳使用的食品溯源及安全監(jiān)管系統(tǒng)，建立可靠的食品流通體系，有效地把控食品從田間地頭到校園餐桌的各環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)通過RFID射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行信息采集、登記；通過WSN物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行傳感節(jié)點(diǎn)的組建；通過Zigbee通信技術(shù)形成多跳自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；通過物流追蹤定位技術(shù)（GIS/GPS）將食品溯源貫穿于整個(gè)食品生產(chǎn)、加工、流通和銷售過程；通過二維碼技術(shù)在PC端、移動(dòng)端等可視化、數(shù)字化平臺(tái)對各過程進(jìn)行查詢、監(jiān)管，準(zhǔn)確顯示食材的來源、存儲(chǔ)信息、流通路線及消費(fèi)者的反饋信息，提升流通過程透明度，提高社會(huì)、學(xué)校、家長監(jiān)管力度，減少校園食品安全事故發(fā)生，為廣大師生獲取優(yōu)質(zhì)放心的食品提供保障，校園食品溯源及安全監(jiān)管系統(tǒng)模型如圖1所示。

圖1 校園食品溯源及安全監(jiān)管系統(tǒng)模型圖

（1）種植、養(yǎng)殖信息管理模塊：該模塊將收集食材的種植養(yǎng)殖日期、地址、管理人員信息。

（2）物流倉儲(chǔ)管理模塊：該模塊收集食材的物流運(yùn)輸日期、運(yùn)輸車輛及司機(jī)信息、入庫日期、倉庫管理人員信息、出庫日期。

（3）生產(chǎn)加工信息管理模塊：該模塊收集食材的加工日期、加工車間、加工人員信息。

（4）銷售信息管理模塊：該模塊收集食材的銷售時(shí)間、銷售人員信息。

以上信息寫入到系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的同時(shí)同步寫入RFID卡中，并通過唯一識(shí)別碼進(jìn)行綁定，便于后期查詢使用。學(xué)校管理人員或政府監(jiān)管人員可以通過Web端平臺(tái)入口登錄，對食品流通全過程數(shù)據(jù)進(jìn)行溯源審查。普通消費(fèi)者可以二維碼掃描查詢相應(yīng)銷售時(shí)間批次的食品溯源信息。

5 總結(jié)

本文研究的校園食品溯源及安全監(jiān)管系統(tǒng)集信息采集、管理、查詢于一體，利用二維碼、RFID及Zigbee等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有效保證了校園食品安全數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，面向不同用戶，提供Web端監(jiān)管、二維碼掃描可視化查詢，提高了食品溯源的可信度，為校園食品安全提供了保障。