嚴志雁，陳桂鵬，蘇小波，鄭立平，吳 輝，丁 建

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與信息研究所，江西 南昌 330200;2.江西省農(nóng)業(yè)科學院，江西 南昌 330200;3.江西省地理國情監(jiān)測與遙感院，江西 南昌 330029)

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基于XML和WebService的農(nóng)產(chǎn)品溯源數(shù)據(jù)交換技術設計與應用

嚴志雁1，陳桂鵬1，蘇小波1，鄭立平2*，吳 輝3，丁 建1

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與信息研究所，江西 南昌 330200;2.江西省農(nóng)業(yè)科學院，江西 南昌 330200;3.江西省地理國情監(jiān)測與遙感院，江西 南昌 330029)

隨著農(nóng)業(yè)信息化的深入和各個層面大量農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的建設，農(nóng)產(chǎn)品溯源信息數(shù)據(jù)量已急劇增大，各系統(tǒng)間及系統(tǒng)與政府監(jiān)管系統(tǒng)間的異構數(shù)據(jù)交換與訪問是亟需解決的問題。追溯系統(tǒng)通過暴露一個繼承標準接口的WebService，使得其他系統(tǒng)能夠通過標準化的XML消息傳遞機制來訪問基于溯源信息數(shù)據(jù)模型的XML文件，屏蔽了系統(tǒng)間、數(shù)據(jù)源間的差異，使得各追溯系統(tǒng)間及系統(tǒng)與政府監(jiān)管系統(tǒng)可以相互訪問。

農(nóng)產(chǎn)品；追溯；WebService；XML

隨著農(nóng)業(yè)信息化研究的深入和各個層面大量農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的建設[1-3]，農(nóng)產(chǎn)品溯源信息數(shù)據(jù)量已急劇增加。由于實施數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的階段性、技術性以及其他經(jīng)濟和人為因素的影響，采用的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)也大不相同，它們構成了龐大的異構系統(tǒng)和異構數(shù)據(jù)源[4-7]。農(nóng)產(chǎn)品溯源信息數(shù)據(jù)交換與共享在農(nóng)業(yè)追溯中大量存在，包括各類農(nóng)業(yè)追溯管理系統(tǒng)之間，追溯子系統(tǒng)與其數(shù)據(jù)中心，各級農(nóng)業(yè)管理部門及農(nóng)業(yè)企業(yè)間的信息交換[8-10]，溯源信息交換是不同追溯系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)追溯的關鍵之一。異構系統(tǒng)的信息表述統(tǒng)一以及無縫訪問，才能實現(xiàn)消費者和監(jiān)管部門跨平臺查詢，因此，涉農(nóng)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享及查詢互操作機制，是建立全國性的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理信息系統(tǒng)[11-14]，實現(xiàn)質(zhì)量可追溯、責任可追查的前期基礎性研究工作。為發(fā)展農(nóng)業(yè)信息化，更好地為農(nóng)產(chǎn)品消費者服務，有必要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換規(guī)范體系。

XML(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)的自描述性、可擴展性及開放性等優(yōu)點已使之逐漸成為信息表示和信息交換的標準，可實現(xiàn)不同平臺和系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換[15-18]。WebService即web服務，WebService是用標準的、規(guī)范的基于XML的WDSL語言描述的，它向外界暴露出一個能夠通過Web進行調(diào)用的API，使得程序員能夠通過標準化的消息傳遞機制來訪問這個的API[19]。WebService定義了應用程序如何在Web上實現(xiàn)系統(tǒng)交互操作，程序員用任何語言在任何平臺上寫WebService，其他系統(tǒng)可通過WebService標準協(xié)議如SOAP(Simple Object Access Protocol,簡單對象訪問協(xié)議)對這些WebService進行訪問，WebService為異構農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)提供了一種跨平臺的查詢交互手段[20-23]。

本文針對解決不同追溯系統(tǒng)間和政府監(jiān)管部門對各類農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問與交換問題，通過分析溯源系統(tǒng)信息交換模型，以XML數(shù)據(jù)文件為信息載體，建立基于統(tǒng)一接口WebService方式的數(shù)據(jù)交互技術，為解決異構產(chǎn)品追溯系統(tǒng)之間進行農(nóng)產(chǎn)品信息追溯提供了一種解決方案。

1 溯源信息數(shù)據(jù)模型設計

1.1 溯源信息發(fā)布描述模型

不同追溯系統(tǒng)間進行數(shù)據(jù)交換的目的是查詢追溯單位的生產(chǎn)商及其質(zhì)量信息[24-25]，因此，本文設計了基于XML的農(nóng)產(chǎn)品溯源數(shù)據(jù)交換信息模型(圖1)。政府監(jiān)管部門則根據(jù)相關標準要求，需查詢完整的生產(chǎn)電子檔案，由于數(shù)據(jù)交換目的不同，在數(shù)據(jù)交換信息模型的質(zhì)量信息項中，增加了完整的質(zhì)量信息描述模型。

用于不同追溯系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的查詢信息模型包括5個方面的內(nèi)容，具體見圖1。

圖1 異構系統(tǒng)信息交換模型

根據(jù)調(diào)研，用于政府監(jiān)管部門的農(nóng)產(chǎn)品電子生產(chǎn)檔案描述模型，通過對各類溯源系統(tǒng)調(diào)研結果的總結歸納，將收錄的追溯信息數(shù)據(jù)元劃分為6個環(huán)節(jié)信息(圖2)。

圖2 質(zhì)量信息描述模型

1.2 基于XML Schema的追溯信息數(shù)據(jù)模型的實現(xiàn)

根據(jù)溯源信息特點，可利用XML Schema定義一套溯源信息的數(shù)據(jù)格式[26-27]。按照圖1結構，編寫溯源信息詞表，詞表采用模塊化設計，將不同層次元素和屬性定義在不同模塊，主要內(nèi)容包括元素和屬性命名、元素間關系及元素順序等[28]，位于頂層的是根元素。

為方便查詢交換和針對不同系統(tǒng)查詢，XML文件根標記下有一個必需且唯一的追溯號屬性，XML Schema有5個子元素，這些子元素均為復雜類型，包含下級元素。文件定義示例如下：

2 交互查詢應用架構的設計

2.1 異構追溯系統(tǒng)查詢架構

目前，大多數(shù)農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)都有一定的區(qū)域性、針對性，各個溯源系統(tǒng)僅能查詢本系統(tǒng)采集農(nóng)產(chǎn)品溯源信息，溯源系統(tǒng)在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通和銷售的各個階段可以采用自定義的數(shù)據(jù)組織方式與本身的數(shù)據(jù)庫進行信息交互。

為使每一個農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)都成為開放系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都需對外發(fā)布一個數(shù)據(jù)查詢的WebService，使得其他系統(tǒng)通過此WebService查詢本系統(tǒng)的追溯信息；為使追溯系統(tǒng)能夠查詢其他農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的追溯信息，每個農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)應具備一個調(diào)用WebService獲取數(shù)據(jù)和解析XML數(shù)據(jù)文件的查詢模塊，具體追溯系統(tǒng)查詢結構見圖3。

圖3 異構追溯系統(tǒng)查詢架構

2.2 政府監(jiān)管系統(tǒng)的查詢架構

政府農(nóng)業(yè)部門的監(jiān)管系統(tǒng)按照相關標準，制定如圖4所描述的XML標準數(shù)據(jù)接口，對外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口，即其他相關單位要訪問政府農(nóng)業(yè)部門業(yè)務信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)時需遵循此接口。對于支持政府監(jiān)管的追溯系統(tǒng)，需要開發(fā)提供的標準數(shù)據(jù)接口的WebService，并部署在Internet上，同時在對應監(jiān)管部門的系統(tǒng)中進行注冊備案，請求加入監(jiān)管的目錄。

圖4 政府監(jiān)管系統(tǒng)的查詢架構

2.3 WebService支持的接口

每個系統(tǒng)發(fā)布的對外查詢WebService都應遵循相同的規(guī)則，也就是實現(xiàn)ITraceWebService接口(圖5)，該接口的作用：一是實現(xiàn)追溯碼的傳遞，并連接服務器數(shù)據(jù)庫完成查詢，并返回查詢結果；二是獲取農(nóng)產(chǎn)品溯源信息描述模型的XML Schema。

圖5 ITraceWebService接口

具體實現(xiàn)的部分代碼是：

Public Class QueryWebService：ITraceWebService

{

Bool isLegalTracyCode (tracyCode);//判斷追溯碼的合法性

String ExecuteQuery (tracyCode);//通過傳遞追溯碼的，連接服務器數(shù)據(jù)庫完成查詢，并返回string形式的查詢結果。

String GetXMLSchema ();//返回本系統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)結構。

}

基于追溯信息描述模型的XML追溯數(shù)據(jù)文件主要用于實現(xiàn)溯源數(shù)據(jù)的結構化傳遞和解析，本文需要通過WebService的信息傳遞，在不同系統(tǒng)間傳遞以XML文件格式描述的追溯信息。由于所有系統(tǒng)的WebService都支持ITraceWebService接口，即支持相同的調(diào)用方法和返回元素等，因此追溯系統(tǒng)開發(fā)商可以很容易通過對WebService的調(diào)用獲得溯源數(shù)據(jù)XML文件，然后對文件內(nèi)容進行XML解析，理解以XML格式定義的追溯信息，具體執(zhí)行過程如圖6所示。用戶啟動查詢流程，出現(xiàn)查詢界面，輸入查詢條件，系統(tǒng)對查詢條件進行檢驗，若合法，則調(diào)用產(chǎn)品信息表進行查詢，然后將查詢結果顯示出來。

3 基于WebService的農(nóng)產(chǎn)品溯源信息交換應用案例

2015年國務院發(fā)布《關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》后，江西省委省政府提出了“123+N”的江西智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑，即建成即江西農(nóng)業(yè)云、農(nóng)業(yè)應急指揮中心、“12316”綜合信息服務中心、農(nóng)業(yè)綜合支撐平臺、農(nóng)產(chǎn)品追溯監(jiān)管平臺、農(nóng)產(chǎn)品電子商務平臺，建設“N個系統(tǒng)”即涉及種植業(yè)、農(nóng)業(yè)技術服務等各部門子系統(tǒng)。目前江西省已建成了多個農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，異構系統(tǒng)至少有10個，需要交換的數(shù)據(jù)量至少10 G。巨大的數(shù)據(jù)交換量需求對農(nóng)產(chǎn)品追溯監(jiān)管平臺的系統(tǒng)開發(fā)及消費者的查詢是嚴峻的挑戰(zhàn)。為了應對這一問題，實現(xiàn)異構系統(tǒng)的信息表述統(tǒng)一以及無縫訪問，實現(xiàn)消費者和監(jiān)管部門跨平臺查詢，是建立涵蓋全省的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)追溯、責任可追查的前期基礎性工作。基于XML和WebService的農(nóng)產(chǎn)品溯源數(shù)據(jù)交換技術簡單易行，能夠不改變現(xiàn)有系統(tǒng)并為在增加少量系統(tǒng)功能的情況下解決數(shù)據(jù)交換問題。

圖6 查詢產(chǎn)品序列

圖7 異構追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢界面

本文在.NET框架的支持下，采用ASP.NET和C#語言，分別開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)交換接口和政府監(jiān)管中心數(shù)據(jù)。政府質(zhì)量追溯系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心服務器端操作系統(tǒng)選用Windows Server 2008 Enterprise，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為SQL Server 2008?？紤]到跨平臺性，政府質(zhì)量追溯系統(tǒng)采用B/S的體系結構，網(wǎng)絡追溯采用網(wǎng)站形式為消費者提供基于瀏覽器查詢平臺(圖7)。

目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在北京市樂蘋農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷有限公司、北京小湯山特菜基地等多家企業(yè)得到了應用，從使用情況來看，該系統(tǒng)規(guī)范了農(nóng)產(chǎn)品檔案的管理，提升了產(chǎn)品附加值，提高了企業(yè)的聲譽，滿足了消費者的知情權，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

4 結論

本文建立了分布式異構農(nóng)產(chǎn)品溯源數(shù)據(jù)交換和交互查詢模型，探討了基于XML的追溯信息描述模型及數(shù)據(jù)傳輸WebService方法，提出了分布式異構農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換中的應用思路，通過WebService屏蔽了數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)結構或者數(shù)據(jù)接口的細節(jié)，將完全不同的異構分布式數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一到XML追溯信息描述模型上來，屏蔽了異構農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺的差異；通過WebService的查詢，在不改變原有各農(nóng)產(chǎn)品溯源信息系統(tǒng)體系結構與分布方式、數(shù)據(jù)存儲結構的基礎上，能有效地集成溯源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，為農(nóng)產(chǎn)品追溯信息服務平臺對接電商系統(tǒng)奠定了技術基礎。

互聯(lián)網(wǎng)技術正逐步進入一個開放、標準和跨平臺的時代，在未來的應用中可利用WebService規(guī)范來構建一個網(wǎng)絡農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，人們能夠通過一個平臺方便地查詢獲得各種農(nóng)產(chǎn)品溯源信息的服務。根據(jù)農(nóng)業(yè)信息化的需求，農(nóng)產(chǎn)品追溯監(jiān)管平臺的建設，對江西省的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)及消費層面都將產(chǎn)生巨大影響。

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(責任編輯:曾小軍)

Design and Application of Agricultural Product Traceability Data Exchange Technology Based on XML and WebService

YAN Zhi-yan1, CHEN Gui-peng1, SU Xiao-bo1, ZHENG Li-ping2*, WU Hui3, DING Jian1

(1. Institute of Agricultural Economics and Information, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; 2. Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; 3. Geographic Condition Monitoring and Remote Sensing Institute of Jiangxi Province, Nanchang 330029, China)

Along with the development of agricultural informationalization and the construction of a large number of agricultural product traceability systems at various levels, the data volume of agricultural product traceability information has increased sharply, and the exchange and access of heterogeneous data among different traceability systems, or between a traceability system and government’s supervision system have become an urgent problem to solve. Through exposing a WebService which inherited the standard interface, the traceability system can make other systems access the XML documents which are based on the traceability information data model by the standardized XML message passing mechanism, and can shield the differences among various systems or different data formats, which makes different traceability systems and government’s supervision system can access each other.

Agricultural product; Traceability; WebService; XML

2016-08-01

江西省科技支撐計劃項目“農(nóng)產(chǎn)品溯源信息共享平臺研究與應用”(20132BBF60081)、“基于多源無線網(wǎng)絡的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管 理與溯源信息自動獲取方法研究”(20144BBF60021)；江西省農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新基金項目“蘆筍等高值農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯 系統(tǒng)研究與應用”(2011CJJ014)。

嚴志雁(1982─)，男，助理研究員，碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)信息技術。*通訊作者：鄭立平。

TP393.4

A

1001-8581(2016)11-0080-05