陳勇

摘要：為解決食用油生產(chǎn)加工、流通和銷售過(guò)程產(chǎn)生的安全問(wèn)題，采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、RFID射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)了食用油可追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)追溯食用油生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、銷售、倉(cāng)儲(chǔ)、流通等各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，提供面向公眾的食用油信息查詢平臺(tái)等功能。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；食用油；RFID；可追溯系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）31-0216-03

Design of Internet of Things Technology-based Edible Oils Traceability System

CHEN Yong

（School of Maths & Comp.Science， Shaanxi University of Technology， Hanzhong 723000， China）

Abstract：To solve the security problem of edible oil production， processing， distribution and sale of produce， based on networking technology， RFID radio frequency identification technology to achieve the oil traceability system design. The system implements various aspects of the retroactive edible oil production， processing， transportation， sales， warehousing， distribution and other applications， providing information for the public inquiry oil platforms and other functions.

Key words：Internet of Things； Edible Oils； RFID； Tracing System

近年來(lái)，我國(guó)在食品安全方面面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn)和威脅，從早期的三鹿奶粉、紅心鴨蛋到后來(lái)的地溝油事件，無(wú)不嚴(yán)重影響民生民情，解決食品安全問(wèn)題已迫在眉睫，利益與安全，孰輕孰重，各職能部門到底該如何采取措施有效遏制食品安全問(wèn)題的頻繁發(fā)生。與此，食品安全日益受到更多消費(fèi)者和政府的關(guān)注之時(shí)，食用油作為人們生活的必需品，其質(zhì)量安全問(wèn)題關(guān)系著國(guó)計(jì)民生，但由于其附加值較低，目前尚無(wú)成型的供應(yīng)鏈信息追溯系統(tǒng)在實(shí)際中得以應(yīng)用。如果能夠建立對(duì)食用油從生產(chǎn)加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)和政府職能部門共同參與的安全管理系統(tǒng)，這將可以激活物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食用油方面的廣泛應(yīng)用，對(duì)于解決產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題和監(jiān)督生產(chǎn)流程起到至關(guān)重要的作用，同時(shí)也可以對(duì)從生產(chǎn)到銷售整個(gè)過(guò)程實(shí)施追蹤，并追究相關(guān)人員的責(zé)任，實(shí)行不合格產(chǎn)品的召回，與此同時(shí)還可以對(duì)原料進(jìn)行二次召回再利用，適應(yīng)于資源節(jié)約型社會(huì)，生產(chǎn)不忘國(guó)情，走可持續(xù)發(fā)展道路，及減少了企業(yè)成本，也適應(yīng)了社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，更重要的是為老百姓提供食品安全方面的重要保證這才是食用油追溯系統(tǒng)的意義所在。

1基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)

1.1 概念模型

基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)是依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與架構(gòu)，通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)來(lái)控制食用油的生產(chǎn)加工，物流配送和銷售，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和更新操作，并發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)在識(shí)別追蹤、查詢信息等方面的作用，同時(shí)利用條形碼識(shí)別技術(shù)獲取商品信息，將RFID應(yīng)用到這個(gè)生產(chǎn)銷售環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)食用油生產(chǎn)全過(guò)程的管理，并對(duì)關(guān)鍵信息進(jìn)行采集處理，保障食用油安全性，對(duì)于出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)品能夠準(zhǔn)確召回。 基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠性好，性價(jià)比良好，易操作管理，確保食用油安全。

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)的重要性

本系統(tǒng)主要的開(kāi)發(fā)價(jià)值在于可以維護(hù)一個(gè)良好的市場(chǎng)環(huán)境，特別是在食用油方面，讓消費(fèi)者有據(jù)可循，公開(kāi)透明的呈現(xiàn)了各個(gè)環(huán)節(jié)的信息，有利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的食用油和評(píng)估合理的市場(chǎng)價(jià)，對(duì)市場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)起到了平衡作用。加強(qiáng)食用油在生產(chǎn)加工、物流環(huán)節(jié)的管理，讓管理者能夠?qū)?wèn)題食用油進(jìn)行質(zhì)量溯源并追究責(zé)任，讓食用油安全信息處于公開(kāi)透明狀態(tài)，消費(fèi)者層面可以放心使用，實(shí)現(xiàn)從原材料生產(chǎn)到餐桌的安全控制和溯源。建立包含食用油的生產(chǎn)質(zhì)檢、加工數(shù)據(jù)采集、物流配送監(jiān)管和銷售的全方位溯源信息平臺(tái)，起到了對(duì)食用油的有效監(jiān)控，特別是在生產(chǎn)安全和物流環(huán)節(jié)方面，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和比對(duì)，柔和各個(gè)部門、各個(gè)地區(qū)、各個(gè)市場(chǎng)和生產(chǎn)消費(fèi)之間的信息，并公開(kāi)透明的發(fā)布監(jiān)測(cè)信息，實(shí)現(xiàn)資源共享，以追溯平臺(tái)監(jiān)督為主，大眾監(jiān)督為輔公共保障食用油的安全可靠性。

1.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油供應(yīng)鏈職能信息

基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油供應(yīng)鏈主要特色是“追本溯源”，也就意味著問(wèn)題有根可循，將原材料供應(yīng)商納入到追溯范圍，原因是現(xiàn)在的食用油安全問(wèn)題大多跟原材料供應(yīng)商有關(guān)，所以要將食用油供應(yīng)商考慮進(jìn)去。就形成了原材料供應(yīng)商、加工廠商、物流配送商、消費(fèi)者、政府部門和其他技術(shù)支持部門。各個(gè)職能部門之間都是相互依存，相互協(xié)調(diào)的，共同形成鏈路關(guān)系，一旦其中的環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，可采取上查下看的方式迅速鎖定到問(wèn)題，食用油原料供應(yīng)商主要針對(duì)肥料和農(nóng)藥的使用，包括劇毒農(nóng)藥、各種作物添加劑和激素，還有一些轉(zhuǎn)基因化肥的使用，由質(zhì)量監(jiān)督部門主要負(fù)責(zé)監(jiān)督，并實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)。加工廠商主要是對(duì)原料的加工生產(chǎn)，所負(fù)責(zé)的主要內(nèi)容是核對(duì)食用油原料信息并進(jìn)行標(biāo)簽化處理，同時(shí)對(duì)加工信息進(jìn)行處理，傳至中心數(shù)據(jù)庫(kù)。接下來(lái)是物流配送環(huán)節(jié)，主要包括食用油的倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程和運(yùn)輸過(guò)程，物流企業(yè)要實(shí)時(shí)記錄產(chǎn)品的存儲(chǔ)、運(yùn)輸和銷售信息，并實(shí)時(shí)更新位移信息。消費(fèi)者主要是個(gè)人消費(fèi)產(chǎn)品，通過(guò)數(shù)據(jù)的更新上傳，消費(fèi)者可以利用查詢平臺(tái)對(duì)產(chǎn)品信息進(jìn)行查詢，根據(jù)個(gè)人情況也可以進(jìn)行信息反饋，反饋信息將作為政府監(jiān)管的重要依據(jù)，同時(shí)也作為生產(chǎn)加工的指導(dǎo)信息來(lái)使用。 政府主管部門主要有：衛(wèi)生部、農(nóng)業(yè)行政部門、質(zhì)檢部、藥監(jiān)部、工商行政部。衛(wèi)生行政部門負(fù)責(zé)制定食品安全標(biāo)準(zhǔn)，主要依據(jù)市場(chǎng)調(diào)研和產(chǎn)品特性，并會(huì)同其他部門共同監(jiān)管食用油可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的個(gè)人或企業(yè)進(jìn)行責(zé)任追溯。其他技術(shù)部門主要提供物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)的建立和維護(hù)，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的食用油可追溯系統(tǒng)模型

圖1展示了食用油供應(yīng)鏈的全過(guò)程，以追溯信息平臺(tái)為核心，搭建了一個(gè)包括食用油的加工生產(chǎn)，物流配送，倉(cāng)儲(chǔ)和消費(fèi)等環(huán)節(jié)，同時(shí)也涵蓋了各個(gè)職能部門，依托這些職能部門進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理，兩部分信息之間進(jìn)行有效的溝通整合，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行追溯信息處理，政府部門作為監(jiān)管主體，生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間交互，共同形成一個(gè)追溯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要記錄食用油供應(yīng)過(guò)程中的基本信息，同時(shí)還包括生產(chǎn)商的基本信息，確保了追溯信息的完整性和安全性。在信息交互過(guò)程中有序分工每一個(gè)環(huán)節(jié)都相互依賴，一旦其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，根據(jù)此追溯鏈的特性，可以迅速的鎖定到病原所在，主要依托追溯碼進(jìn)行信息的檢索，確保這個(gè)系統(tǒng)可以高效運(yùn)行。

圖1 食用油可追溯系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 食用油追溯系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容

2.1食用油可追溯方法研究

2.1.1食用油批次標(biāo)示方法

針對(duì)食用油的批次的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)其電子代碼（Electronic Product Code，EPC），利用編碼的唯一性，通過(guò)不同的數(shù)字串組合成某種信息含義。利用數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言，建立與批次信息對(duì)應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)經(jīng)過(guò)編碼的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)上時(shí)，由計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用程序從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)的信息對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。

2.1.2食用油的自動(dòng)識(shí)別跟蹤方法

基于無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification ，RFID）技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)在食用油從種植、加工、運(yùn)輸與倉(cāng)儲(chǔ)到最后消費(fèi)領(lǐng)域的全過(guò)程自動(dòng)跟蹤，并實(shí)時(shí)獲取各個(gè)環(huán)節(jié)的有關(guān)信息上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為一旦出現(xiàn)食用油安全事故提供決策支持和高效的安全事故應(yīng)急流程。

2.1.3食用油標(biāo)識(shí)控制方法

為了實(shí)現(xiàn)食用油可追溯系統(tǒng)的蔬菜批次標(biāo)識(shí)的識(shí)別與跟蹤，設(shè)計(jì)采用軟硬結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交換。

2.2使用UML對(duì)食用油可追溯系統(tǒng)建模

利用統(tǒng)一的建模語(yǔ)言UML，主要從系統(tǒng)的需求、分析、構(gòu)造和設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)測(cè)試描述整個(gè)軟件系統(tǒng)，從而準(zhǔn)確的確定系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)與行為，進(jìn)而設(shè)計(jì)出可追溯系統(tǒng)總體的方案。

2.3食用油中心數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)

利用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，設(shè)計(jì)統(tǒng)一的食用油中心數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)整個(gè)可追溯系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，使食用油供應(yīng)鏈中的所有企業(yè)和物流商共用一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)需要了食用油的信息，通過(guò)唯一的食用油EPC編碼，即可以從中心數(shù)據(jù)庫(kù)中得到，追溯速度快，透明度高。

2.4 可追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于Windows開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用Visual Studio集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，采用C/S體系結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)“食用油加工生產(chǎn)系統(tǒng)”、“食用油分銷管理系統(tǒng)”、“食用油銷售管理系統(tǒng)”，采用B/S體系結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)“食用油安全基礎(chǔ)信息服務(wù)系統(tǒng)”。

3.解決的關(guān)鍵的問(wèn)題

3.1 RFID數(shù)據(jù)采集過(guò)濾方法設(shè)計(jì)

在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，RFID采集的原始數(shù)據(jù)信息不僅種類繁雜，而且數(shù)據(jù)量非常大，很容易造成因數(shù)據(jù)過(guò)多而產(chǎn)生的混亂現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)機(jī)器的具體配置情況，每臺(tái)讀寫器每秒可以上報(bào)數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)不等的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，如重復(fù)多次掃描同一個(gè)電子標(biāo)簽，就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象，如果不提取部分有用的、非重復(fù)性的數(shù)據(jù)，不經(jīng)過(guò)去冗等處理而直接上傳，將會(huì)給整個(gè)RFID系統(tǒng)帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)，甚至造成系統(tǒng)崩潰。

3.2 數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)連通性

在信息的采集過(guò)程中，可能由于某些不確定的因素，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，很難保證采集到的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確無(wú)誤傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)庫(kù)。

3.3 運(yùn)輸環(huán)節(jié)的無(wú)線跟蹤

在整個(gè)食用油供應(yīng)鏈中，食用油從加工生產(chǎn)到消費(fèi)者手中，這個(gè)過(guò)程占據(jù)了較長(zhǎng)的時(shí)間，很難講所有的信息采集到，并有效的傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)庫(kù)。

4 項(xiàng)目實(shí)施方案

食用油生產(chǎn)完成由加工廠出發(fā)，通過(guò)物流配送公司、運(yùn)輸分銷商、零售，最終達(dá)到消費(fèi)者手中。因此，相對(duì)應(yīng)的信息追溯要涉及的環(huán)節(jié)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)溯源流程圖

4.1食用油加工

食用油追溯的源頭應(yīng)該是食用油生產(chǎn)加工廠。在這里，食用油完成加工生產(chǎn)，并進(jìn)行標(biāo)簽化，最終轉(zhuǎn)換為商品進(jìn)行流通、交易。這個(gè)過(guò)程決定了商品的質(zhì)量狀況，直接影響消費(fèi)者的利益。因此生產(chǎn)者為食用油粘貼RFID標(biāo)簽，對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容都進(jìn)行記錄，包括生產(chǎn)商的信息，并最終成為可追溯的信息。

4.2食用油批發(fā)商

食用油類商品通常要經(jīng)過(guò)批發(fā)商進(jìn)行收集和分類處理，然后通過(guò)各種運(yùn)輸手段發(fā)往全國(guó)各地。在這里，食用油完成第一次商品交易，同時(shí)尋找到下游商家。在這一過(guò)程中，需要記錄產(chǎn)品信息和交易與轉(zhuǎn)移信息，同時(shí)商品的批發(fā)商的信息也要被記錄，作為供應(yīng)商評(píng)價(jià)的依據(jù)。

4.3銷售環(huán)節(jié)

食用油通常是以零售的方式到達(dá)消費(fèi)者手中，這也是最重要的消費(fèi)方式，食用油在銷售環(huán)節(jié)中的停留時(shí)間和對(duì)其進(jìn)行的管理等環(huán)節(jié)，也會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量，并且消費(fèi)者對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的信任也主要取決于所購(gòu)買的零售商，因此所有的這些信息都應(yīng)該被記錄處理，作為追溯的依據(jù)。消費(fèi)者如果想快速了解所購(gòu)買食用油的情況，則可以通過(guò)RFID標(biāo)簽上的編碼到指定的查詢網(wǎng)站查詢。

4.4食用油召回與銷毀階段

當(dāng)發(fā)現(xiàn)食用油有問(wèn)題時(shí)，管理員可通過(guò)讀取食用油上的RFID中的編碼在中心數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢并可獲取有問(wèn)題的批次食用油在加工、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和銷售等環(huán)節(jié)的信息，推斷出問(wèn)題出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，從而提供決策支持及高效的安全事故應(yīng)急流程。

5 結(jié)論

應(yīng)該加強(qiáng)食用油可追溯系統(tǒng)信息平臺(tái)建設(shè)，保證各個(gè)環(huán)節(jié)——生產(chǎn)加工、運(yùn)輸分銷、零售消費(fèi)都有詳細(xì)的記錄。不僅生產(chǎn)商要落實(shí)責(zé)任生產(chǎn)，政府也應(yīng)該加強(qiáng)檢查監(jiān)管，共同保證信息安全可靠，真正實(shí)現(xiàn)信息追溯功能和召回的價(jià)值。

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