物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在食品安全中的應(yīng)用分析

◆楊冰 辛方建 秦先進 陶衡 通訊作者

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在食品安全中的應(yīng)用分析

◆楊冰1辛方建2秦先進2陶衡1 通訊作者

（1.貴州省分析測試研究院 貴州 550000；2.貴州貴科大數(shù)據(jù)有限責(zé)任公司 貴州 550000）

當(dāng)前，社會的發(fā)展速度日益加快，極大地改善和提升了人們的生活水平，同時，也促使人們更加注重食品的質(zhì)量安全。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新型的信息技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，且具有十分廣闊的應(yīng)用前景。鑒于此，本文首先對當(dāng)前的食品安全現(xiàn)狀及產(chǎn)生食品安全問題的原因進行了分析，然后結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的定義、技術(shù)特征及體系架構(gòu)幾方面，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行了概括，并介紹和研究了幾種物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其在食品安全方面的應(yīng)用對策，以供參考。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；食品安全；監(jiān)督管理；對策

近年來，我國食品安全事故頻發(fā)，不僅嚴(yán)重威脅了食品安全，也進一步損害了人們的身體健康，如“蘇丹紅”、“瘦肉精”、“毒奶粉”等事件，基于以上情況，食品安全問題在全社會范圍內(nèi)都獲得了普遍關(guān)注，且加劇了人們對食品安全的擔(dān)憂。當(dāng)前需將食品安全問題的解決和治理作為首要工作。我國在食品安全的監(jiān)管方面，雖然設(shè)立了全面的監(jiān)管機構(gòu)，然而仍無法徹底消除產(chǎn)生食品安全問題的源頭[1]。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，可從技術(shù)方面確保食品安全，從而保障人們的生命健康，本文就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食品安全中的具體應(yīng)用進行了探討。

1 食品安全現(xiàn)狀及產(chǎn)因

在食品安全方面，國內(nèi)外具有不同的衡量標(biāo)準(zhǔn)，而日益增加的食品安全問題，對于人們的健康工作與生活，都帶來了極大的威脅。經(jīng)大量研究獲悉，導(dǎo)致食品安全問題產(chǎn)生的原因主要有兩方面，其一為對食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)管的不足。在食品生產(chǎn)過程中，未建立完善的在線監(jiān)管系統(tǒng)，生產(chǎn)者迫于利益的驅(qū)使，不注重嚴(yán)管食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)，且無視其中可能存在的食品安全問題，采用一些具有質(zhì)量缺陷的廉價原材料，并使其在市場中隨意流通，進而極大威脅人們的身體健康。其二，食品流通環(huán)節(jié)缺乏規(guī)范的經(jīng)營秩序，促使食品溯源困難。食品批發(fā)市場秩序混亂，食品流通環(huán)節(jié)不固定；關(guān)于食品的來源，銷售人員無固定的合作伙伴，且收貨記錄較為混亂；不按照市場規(guī)則展開經(jīng)營，銷售的食品無法追蹤來源。

2 物聯(lián)網(wǎng)概述

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)即在遵守既定協(xié)議的基礎(chǔ)上，借助不同的信息傳感設(shè)備如紅外感應(yīng)器、射頻識別、激光掃描器及全球定位系統(tǒng)等，將不同物品與互聯(lián)網(wǎng)相連，便于通信和信息交流，從而實現(xiàn)對物品的智能識別、跟蹤、監(jiān)控、定位及管理?；ヂ?lián)網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)中，是其核心和基礎(chǔ)部分，可在物品之間對用戶端進行延伸和擴展，以此來實現(xiàn)信息的互通和交換[2]。繼互聯(lián)網(wǎng)、計算機及移動通信網(wǎng)之后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為第三次信息產(chǎn)業(yè)革命的產(chǎn)物，具有廣闊的發(fā)展前景。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特征

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包含以下兩種特點：

（1）智能管理系統(tǒng)。即基于某一特定事物，提出相應(yīng)的目標(biāo)，在智能管理系統(tǒng)的作用下，有利于加快任務(wù)的完成速度，之后，在不同的指令引導(dǎo)下，可促使管理系統(tǒng)對問題進行解決和完善，并給出相應(yīng)的對策。在以上環(huán)節(jié)中，物聯(lián)網(wǎng)的使用，可極大地簡化工作內(nèi)容，僅僅借助簡單的操作，便可對事物的具體進展進行了解，從而使工作效率大大提升。

（2）強大的運算功能。人們在日常生活中面臨著龐大的信息量，在對其進行分析和處理時，需借助強大的數(shù)據(jù)和信息處理系統(tǒng)，如物聯(lián)網(wǎng)的云計算等。云計算具有較大的規(guī)模、完善的性能及較低的成本等，此外，還具有較好的通用性。可快速有效地處理物聯(lián)網(wǎng)中涵蓋的大量數(shù)據(jù)及信息，并經(jīng)整合、歸檔、分析后，發(fā)出與任務(wù)相關(guān)的操作指令。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)具有相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其體系架構(gòu)共包含三部分，即應(yīng)用層、感知層和網(wǎng)絡(luò)層。應(yīng)用層可將用戶和物聯(lián)網(wǎng)進行相連，嚴(yán)格依據(jù)行業(yè)的不同需求，來發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)在不同方面的作用，如環(huán)境監(jiān)測、智能家居、物流監(jiān)控、智慧農(nóng)業(yè)及城市管理等。感知層可對物體進行識別，并采集信息，且在采集和傳輸數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)揮RFID、傳感器、二維碼標(biāo)簽及實時定位技術(shù)的作用。網(wǎng)絡(luò)層可對來自感知層的信息進行傳遞和處理，在互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、移動通信網(wǎng)及衛(wèi)星網(wǎng)的作用下，將感知層獲得的不同信息傳輸?shù)綉?yīng)用層。

3 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 射頻識別技術(shù)（RFID）

RFID，全稱為Radio Frequency Identification，即射頻識別技術(shù)，也可稱為電子標(biāo)簽，該識別技術(shù)為非接觸式，在對目標(biāo)對象進行識別時，借助射頻信號來標(biāo)識、存儲、登記或管理其中隱藏的信息。RFID共包含三部分構(gòu)成，即電子標(biāo)簽、閱讀器和天線。電子標(biāo)簽的組成單元為耦合元件和芯片，標(biāo)簽與電子編碼之間一一對應(yīng)，且在待識別物品上標(biāo)示；閱讀器設(shè)備可對標(biāo)簽信息進行讀取和錄入；天線可保存在閱讀器中，也可為標(biāo)簽和閱讀器的信號交流，發(fā)揮傳遞作用。在具體實施時，閱讀器在天線的作用下，可將頻率一定的射頻信號發(fā)送出，當(dāng)磁場感應(yīng)到電子標(biāo)簽時，便會導(dǎo)致感應(yīng)電流的產(chǎn)生，從而得到相應(yīng)能量，并將與自身相關(guān)的編碼信息發(fā)送給閱讀器，然后經(jīng)其對信息進行采集和解碼后，在計算機系統(tǒng)中處理相應(yīng)的信息和數(shù)據(jù)。

3.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WSN）

無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）包含多個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和傳感器節(jié)點，可對處于網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的感知對象進行處理，從而感知、檢測和采集不同的信息，并經(jīng)處理后，將其傳送到計算機系統(tǒng)中進行進一步處理。物聯(lián)網(wǎng)需完成的基本操作即是采集信息，其采集方式為傳感器和電子標(biāo)簽。物聯(lián)網(wǎng)在對完整的物質(zhì)世界進行感知和分析時，大都借助不同類型的傳感器及其構(gòu)成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)來完成。此外，物聯(lián)網(wǎng)還具有云計算、納米技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及M2M技術(shù)等。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食品安全領(lǐng)域中的應(yīng)用對策

4.1 食品安全領(lǐng)域中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食品安全領(lǐng)域中，具有良好的應(yīng)用前景。在食品的生產(chǎn)過程中，食品生產(chǎn)商及質(zhì)量認(rèn)證機構(gòu)，發(fā)揮著不同的作用和功能，即食品生產(chǎn)商可將與食品相關(guān)的詳細(xì)信息提供出來，質(zhì)量認(rèn)證機構(gòu)則主要完成相關(guān)的認(rèn)證工作，并在安全追溯數(shù)據(jù)中心中保存以上信息。然后形成二維碼系統(tǒng)，并在包裝物上張貼食品的標(biāo)簽。稽查人員可借助包裝物上的二維碼，查詢相關(guān)信息，從而便于展開抽樣檢查。而消費者在購買食品時，可通過編輯信息或掃描二維碼，來了解與食品相關(guān)的信息，如食品的質(zhì)量認(rèn)證、來源等，此外，還可舉報其中的一些虛假錯誤信息等。完整的系統(tǒng)架構(gòu)中包含著不同的層次，如融合網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)采錄及時空數(shù)據(jù)引擎等[3]。

4.2 食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息獲取和生產(chǎn)控制

在食品安全生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，物聯(lián)網(wǎng)主要具有三方面作用。其一為食品安全溯源系統(tǒng)，同時也是大多數(shù)企業(yè)注重和關(guān)注的焦點，并且投入了大量的精力。其二為食品專家智能系統(tǒng)。其三為食品生產(chǎn)物聯(lián)控制系統(tǒng)。食品安全溯源系統(tǒng)在實際操作時，主要依據(jù)的原理為借助RFID技術(shù)及移動二維碼技術(shù)，對食品不同環(huán)節(jié)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息提供上傳和下載功能，從而便于消費者查詢與食品信息相關(guān)的信息。此外，該系統(tǒng)還可將專家的指導(dǎo)技術(shù)提供給消費者，為消費者提供進一步的體驗服務(wù)功能。結(jié)合當(dāng)前的食品物聯(lián)網(wǎng)市場環(huán)境可知，并沒有切實履行對食品的監(jiān)管工作，僅僅流于一種形式化，且未嚴(yán)格監(jiān)管食品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，僅僅認(rèn)證結(jié)果的正確與否，從而降低了結(jié)論的可信性[4]。基于此，食品安全溯源保障系統(tǒng)進行了大量改革和創(chuàng)新，逐漸升級了以往的體系，并在專家團隊的作用下，對食品安全過程進行嚴(yán)格監(jiān)督，從而搭建了相關(guān)的指導(dǎo)體系。此外，研發(fā)的防偽溯源系統(tǒng)也在安全監(jiān)測工作中發(fā)揮著重要作用。最后，確立了系統(tǒng)的食品安全指標(biāo)體系，嚴(yán)格監(jiān)管食品安全認(rèn)證過程，使其必須嚴(yán)格遵循平臺標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來產(chǎn)出食品，不僅有利于規(guī)范行業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)過程，而且有助于更好地保障食品的質(zhì)量安全。

4.3 同步處理食品流通環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)

獲取食品流通過程中的數(shù)據(jù)信息，主要從以下兩方面，其一為經(jīng)由通信接口，將原始數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)平臺。運用該方式時，只需確保通信層具有一致的數(shù)據(jù)協(xié)議，并對其正確響應(yīng)，且準(zhǔn)確解析數(shù)據(jù)包。另一種情況相對復(fù)雜，即在第三方系統(tǒng)中存儲原始數(shù)據(jù)，為此需同步異構(gòu)數(shù)據(jù)。而MobiLink的組成包含客戶端和服務(wù)器兩部分，其分別與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫和MobiLink統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫相連。在同步設(shè)備時，一經(jīng)打開MobiLink遠(yuǎn)程站點，就會與MobiLink同步服務(wù)器相連接，從而啟動同步過程。而位于遠(yuǎn)程站點的客服端，則會在同步過程中上載前一次的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫更改信息[5]。

同步服務(wù)器接收以上數(shù)據(jù)后，進一步更改和處理同一數(shù)據(jù)，結(jié)束后在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中對其進行下載。因此，在食品流通環(huán)節(jié)中，創(chuàng)建相應(yīng)的同步數(shù)據(jù)時，只需將其發(fā)布在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫上就可取得相應(yīng)的效果，從而實現(xiàn)同步處理異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的目的。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食品安全方面的應(yīng)用，有利于更好地展開食品安全監(jiān)管工作，然而，我們需深刻認(rèn)識到為了進一步根除食品安全問題，還需加強對國民素質(zhì)水平的改善和提升。為此，需加強宣傳和教育人民對食品安全的認(rèn)知，不斷完善當(dāng)前的食品安全監(jiān)管體制，并在食品安全方面加強監(jiān)管力度，確保創(chuàng)建的食品安全監(jiān)管體系更具完整性和科學(xué)性，從而及時有效地發(fā)現(xiàn)食品安全問題，并予以徹底根除，切實為老百姓提供更加安全和可靠的食品。

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國家重點研發(fā)計劃（2017YFC1601806）貴州省省級科技計劃項目資助（黔科合G字[2015]4005）；2.貴州科學(xué)院省級科研專項資助（黔科院字[2018]18號）