物聯(lián)網(wǎng)是由傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高性能計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)信息技術(shù)融合而成的信息技術(shù)體系。在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想中，分布于世界各地的商品生產(chǎn)商可以實(shí)時獲取其商品的銷售和使用情況，從而及時調(diào)整其生產(chǎn)量和供應(yīng)量。如果這一構(gòu)想得以實(shí)現(xiàn)，那么所有商品的生產(chǎn)、倉儲、采購、運(yùn)輸、銷售以及消費(fèi)的全過程將發(fā)生根本性的變化，全球供應(yīng)鏈的性能將獲得極大的提高。因此，將基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于食品安全追溯管理具有強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，不僅能夠快速、自動、準(zhǔn)確地采集各種信息，還能夠?qū)⑿畔⑼ㄟ^數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)運(yùn)作，從而保證追溯的可能性和有效性。

　　摘要：為了解決肉類和蔬菜及其他農(nóng)產(chǎn)品流通追溯的難題，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了基于Web技術(shù)、條碼技術(shù)、非接觸式IC卡、無線手持終端設(shè)備、數(shù)據(jù)采集中間件技術(shù)的肉類及蔬菜可追溯系統(tǒng)。研究構(gòu)建支持冗余性和擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器平臺和面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）的軟件信息系統(tǒng)，規(guī)劃完善的系統(tǒng)城市網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，制定追溯碼和非接觸式IC卡的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并將要素信息錄入到各流通子系統(tǒng)中，由數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲和管理。消費(fèi)者作為流通終端，可以通過產(chǎn)品包裝上貼的20位追溯碼，輸入到肉類和蔬菜追溯系統(tǒng)界面進(jìn)行溯源，查看肉類和蔬菜從產(chǎn)地到賣場所有流通節(jié)點(diǎn)的信息，提高了肉類和蔬菜流通過程控制的可信度，規(guī)范了企業(yè)的生產(chǎn)管理，提高了消費(fèi)者的最終知情權(quán)。

　　關(guān)鍵詞：肉類和蔬菜,物聯(lián)網(wǎng),追溯,面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

　　近年來，特別是對生豬養(yǎng)殖、屠宰、流通環(huán)節(jié)實(shí)行市場化管理以來，肉類蔬菜產(chǎn)品的經(jīng)營大環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，原先在市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下行之有效的監(jiān)管方法已不能滿足現(xiàn)代管理的需要。但是，政府監(jiān)管及執(zhí)法尚沒有現(xiàn)代信息管理手段，給不法分子帶來了可乘之機(jī)。個別地方農(nóng)產(chǎn)品市場安全受到威脅，影響到人民群眾的身體健康及生命安全，要下大力氣進(jìn)行根治[1]。一方面，規(guī)范我國的生豬養(yǎng)殖、屠宰及流通的監(jiān)管，讓老百姓吃上“放心肉”，重中之重的任務(wù)是解決我國特定的市場環(huán)境下對白條豬這一特殊商品實(shí)現(xiàn)對生豬及其肉類的數(shù)據(jù)信息可追溯，從農(nóng)場到餐桌有效延續(xù)[2]。另一方面，針對蔬菜流通空間跨度大、環(huán)節(jié)多、準(zhǔn)入門檻低、流通時間短等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)蔬菜流通各環(huán)節(jié)監(jiān)管信息相連接，真正做到信息可追溯[3]。建立市級蔬菜流通信息數(shù)據(jù)庫，形成蔬菜流通“農(nóng)批對接”、“農(nóng)超對接”全過程、全方位、全覆蓋的食品安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對蘇州市蔬菜流通全過程跟蹤、企業(yè)全覆蓋匯集，使之信息清晰、追溯快捷，為政府有關(guān)部門提供蔬菜安全監(jiān)管和調(diào)控決策信息。

　　1基于物聯(lián)網(wǎng)的肉類和蔬菜流通可溯源系統(tǒng)總體框架

　　總體框架結(jié)合各級政府落實(shí)國家《食品安全法》和《商務(wù)部財(cái)政部關(guān)于開展“放心肉”服務(wù)體系建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》精神，以政府管理模式創(chuàng)新引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新，以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)行業(yè)，以高效低成本運(yùn)轉(zhuǎn)牽引供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、符合中國國情的典型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方案，實(shí)現(xiàn)肉類和蔬菜流通全流程溯源和管理。

　　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的肉類和蔬菜質(zhì)量流通可追溯系統(tǒng)是通過Web技術(shù)、條碼技術(shù)、非接觸式IC卡、無線手持終端設(shè)備、數(shù)據(jù)采集中間件技術(shù)的肉類及蔬菜可追溯系統(tǒng)技術(shù)解決方案。系統(tǒng)將建立完全覆蓋生豬屠宰廠、肉類蔬菜批發(fā)企業(yè)、農(nóng)貿(mào)市場、大賣場、連鎖超市、重點(diǎn)團(tuán)體消費(fèi)單位、“產(chǎn)銷對接”核心企業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)[4]，包括了肉類和蔬菜流通過程電子交易結(jié)算、進(jìn)銷存批次跟蹤溯源、質(zhì)量檢測監(jiān)管、數(shù)據(jù)實(shí)時采集等功能[5]。

　　系統(tǒng)建立基于Web技術(shù)的肉類和蔬菜全程質(zhì)量跟蹤與可追溯的公共網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)）平臺，提供給政府監(jiān)管部門和廣大消費(fèi)者使用，并且能夠與中央追溯管理平臺實(shí)現(xiàn)無縫對接。同時，建立基于Web技術(shù)的綜合監(jiān)管工作考核系統(tǒng)，通過系統(tǒng)實(shí)時考核監(jiān)管工作的數(shù)量和質(zhì)量。

　　按照圖1所示的流通追溯過程，實(shí)行市場準(zhǔn)入機(jī)制，所有到市區(qū)屠宰的生豬、外地進(jìn)入蘇州市的冷鮮肉必須先到“市區(qū)肉類準(zhǔn)入備案中心”登記備案后方可進(jìn)入屠宰企業(yè)和肉類批發(fā)市場。所有到市區(qū)的蔬菜都必須先到“市區(qū)蔬菜準(zhǔn)入備案中心”登記備案后方可進(jìn)入蔬菜批發(fā)市場。

　　質(zhì)量檢測信息是肉類和蔬菜進(jìn)場登記信息中的重要部分，無論是外地還是本地的肉類和蔬菜進(jìn)入批發(fā)市場，都必須進(jìn)行全面的農(nóng)藥殘留檢測，檢測不合格的都將進(jìn)入銷毀程序[6]。

　　零售商（包括團(tuán)體消費(fèi)單位）攜IC卡進(jìn)入批發(fā)市場，進(jìn)行理貨、過磅，肉類、蔬菜批發(fā)經(jīng)營戶利用智能溯源電子秤一體機(jī)進(jìn)行刷卡交易，交易信息儲存到中心數(shù)據(jù)庫，并寫入IC卡。零售商（包括團(tuán)體消費(fèi)單位）攜卡進(jìn)行資金電子結(jié)算，打印交易憑證后離場。

　　蔬菜配送中心，在按配送對象（包括連鎖超市）理貨裝筐時，將蔬菜來源信息與蔬菜周轉(zhuǎn)筐的RFID芯片進(jìn)行關(guān)聯(lián)，當(dāng)送達(dá)目的地時，由超市工作人員通過RFID讀寫器，將蔬菜進(jìn)貨信息登記至系統(tǒng)中。

　　在零售端點(diǎn)的連鎖超市和農(nóng)貿(mào)市場，團(tuán)體消費(fèi)單位憑卡交易時，零售商的智能溯源電子秤自動采集交易數(shù)據(jù)上傳到中心平臺，并且直接有智能溯源電子秤將信息寫入團(tuán)體消費(fèi)單位的IC卡，普通消費(fèi)者可以向零售商索要銷售小票。

　　數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)每天匯總信息，進(jìn)行核對，產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分析報表，通過網(wǎng)站系統(tǒng)向政府提供查詢服務(wù)。

　　市民可在農(nóng)貿(mào)市場、超市大賣場安裝的觸摸查詢終端上實(shí)時查詢市場各攤位肉類、蔬菜的進(jìn)貨來源、屠宰、檢疫檢驗(yàn)、殘檢等方面的信息，也可通過短信、固定電話12312、互聯(lián)網(wǎng)查詢?nèi)忸�、蔬菜的進(jìn)貨來源。

　　2基于物聯(lián)網(wǎng)的肉類和蔬菜流通可溯源系統(tǒng)功能與設(shè)計(jì)

　　2.1硬件平臺規(guī)劃

　　在整個平臺應(yīng)用范圍內(nèi)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲的類型不同，有2個數(shù)據(jù)庫，分別用于不同的用途，面向不同的應(yīng)用途徑（圖2）。從圖2可以看出，一是用于各流通節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的實(shí)時事務(wù)處理型數(shù)據(jù)庫，二是用于政府監(jiān)管及消費(fèi)者溯源查詢的數(shù)據(jù)倉庫型數(shù)據(jù)庫。在應(yīng)用服務(wù)層，服務(wù)器通過集群技術(shù)提供了冗余性和擴(kuò)展性，一旦集群中的一臺服務(wù)器發(fā)生故障，其他服務(wù)器就會簡單地接管并繼續(xù)訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；在數(shù)據(jù)存儲層，整合平臺通過雙機(jī)故障切換集群支持功能，以保證應(yīng)用程序在發(fā)生災(zāi)難性故障時也能繼續(xù)正常運(yùn)行。

　　支持流通節(jié)點(diǎn)各子系統(tǒng)正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)實(shí)時事務(wù)處理服務(wù)器集群（生產(chǎn)環(huán)境）主要由2臺應(yīng)用服務(wù)器和2臺數(shù)據(jù)服務(wù)器組成，支持政府監(jiān)管部門數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)、消費(fèi)者溯源查詢以及與中央追溯管理平臺對接的數(shù)據(jù)倉庫服務(wù)器集群（熱備環(huán)境）也同樣由2臺應(yīng)用服務(wù)器和2臺數(shù)據(jù)服務(wù)器組成，整個硬件平臺同樣具有較強(qiáng)的可用性、可靠性和可擴(kuò)展性。

　　2.2軟件體系架構(gòu)

　　肉類和蔬菜流通追溯體系平臺需要實(shí)現(xiàn)的基本功能是基于流程的肉菜追蹤與溯源業(yè)務(wù)。整個業(yè)務(wù)功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA），充分保證系統(tǒng)功能和流程實(shí)現(xiàn)的靈活性和擴(kuò)展性。系統(tǒng)總體架構(gòu)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、運(yùn)行等各個環(huán)節(jié)所涉及的主要內(nèi)容。在認(rèn)真分析蘇州市肉菜流通環(huán)節(jié)各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，基于面向SOA的設(shè)計(jì)原則，對信息系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)，如圖3所示。

　　系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)設(shè)施主要指系統(tǒng)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及配套的安全設(shè)備等。其中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有專網(wǎng)、公網(wǎng)，包括已投入運(yùn)行的放心肉項(xiàng)目三級網(wǎng)絡(luò)，正在建立的安全、穩(wěn)定、通暢的覆蓋蘇州市各縣（區(qū)）肉菜流通節(jié)點(diǎn)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。安全設(shè)備有防火墻等。數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的核心，包括流通節(jié)點(diǎn)及流通主體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、屠宰業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、批發(fā)交易業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、零售業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、管理數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)是支撐系統(tǒng)運(yùn)行的系統(tǒng)級軟件系統(tǒng)，主要有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用中間件系統(tǒng)等。基礎(chǔ)構(gòu)件平臺提供基于業(yè)務(wù)規(guī)則的管理平臺。對于一些通用的使用頻度較高的業(yè)務(wù)操作，平臺提供定義規(guī)則和使用規(guī)則。應(yīng)用系統(tǒng)在基礎(chǔ)構(gòu)件平臺的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，主要包括4個流通環(huán)節(jié)（批發(fā)環(huán)節(jié)、零售環(huán)節(jié)、消費(fèi)環(huán)節(jié)、屠宰環(huán)節(jié)），6個流通節(jié)點(diǎn)追溯子系統(tǒng)（批發(fā)市場追溯子系統(tǒng)、農(nóng)貿(mào)市場追溯子系統(tǒng)、超市或大賣場追溯子系統(tǒng)、連鎖門店追溯子系統(tǒng)、團(tuán)體消費(fèi)單位追溯子系統(tǒng)、屠宰企業(yè)追溯子系統(tǒng)）。

　　2.3網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

　　如圖4所示，服務(wù)器機(jī)房DMZ區(qū)域，所有與外界的網(wǎng)絡(luò)連接均需通過防火墻進(jìn)行隔離。應(yīng)用層根據(jù)實(shí)際用戶量配置2～4臺中間件服務(wù)器（WEBLOGIC）采用集群方式安裝部署，將系統(tǒng)壓力分配到多臺服務(wù)器上，既保證了服務(wù)器無單點(diǎn)故障，也保障了服務(wù)器的效率；數(shù)據(jù)服務(wù)層使用2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集群的方式部署，將系統(tǒng)壓力分配到2臺服務(wù)器上，既保證了服務(wù)器無單點(diǎn)故障，也保障了服務(wù)器的效率。另外1臺數(shù)據(jù)備份服務(wù)器，根據(jù)備份策略將存儲陣列柜的數(shù)據(jù)備份至磁盤；生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲在磁盤陣列中，以保障數(shù)據(jù)的高效和安全。

　　屠宰企業(yè)、批發(fā)市場、農(nóng)貿(mào)市場及相關(guān)橫向部門通過VPN網(wǎng)絡(luò)訪問可追溯數(shù)據(jù)中心；團(tuán)體消費(fèi)單位通過互聯(lián)網(wǎng)訪問可追溯數(shù)據(jù)中心；超市（大賣場）、連鎖門店通過互聯(lián)網(wǎng)訪問可追溯數(shù)據(jù)中心；消費(fèi)者及領(lǐng)導(dǎo)移動辦公，通過互聯(lián)網(wǎng)訪問可追溯數(shù)據(jù)中心；農(nóng)貿(mào)市場、批發(fā)市場內(nèi)部的溯源型終端設(shè)備采用WIFI方式與市場內(nèi)服務(wù)器或普通臺式機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，并與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

　　2.4數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

　　為了確保肉類和蔬菜信息的完整性，對每件商品上的標(biāo)簽進(jìn)行了惟一編碼，作為產(chǎn)品的追溯碼，消費(fèi)者可以在智能終端機(jī)上或者溯源網(wǎng)站上輸入20位的追溯碼，獲得流通全過程的全部信息。20位追溯碼由6位行政區(qū)域代碼、3位備案順序號A、4位備案順序編號B、7位流水號組成。在銷售前，為每件肉類或蔬菜貼上一個含有20位追溯碼的RFID標(biāo)簽[7，8]，RFID標(biāo)簽的編碼組成如表1所示。

　　更多更詳盡的信息將在肉類和蔬菜全流通的各個環(huán)節(jié)被錄入溯源系統(tǒng)中，“產(chǎn)銷對接”核心企業(yè)、生豬屠宰廠、肉類和蔬菜批發(fā)企業(yè)、農(nóng)貿(mào)市場、大賣場、連鎖超市、重點(diǎn)團(tuán)體消費(fèi)單位，這些流通主體將持非接觸式IC卡入場，將各自環(huán)節(jié)的信息錄入到數(shù)據(jù)庫中，便于消費(fèi)終端進(jìn)行溯源，包括流通過程電子交易結(jié)算信息、進(jìn)銷存批次跟蹤溯源信息、質(zhì)量檢測監(jiān)管信息、數(shù)據(jù)實(shí)時采集信息等[9，10]。IC卡數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)如表2所示。

　　3追溯系統(tǒng)測試與應(yīng)用

　　本研究從解決肉類和蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品流通追溯著手，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的肉類和蔬菜質(zhì)量流通可追溯系統(tǒng)是基于Web技術(shù)、條碼技術(shù)、非接觸式IC卡、無線手持終端設(shè)備、數(shù)據(jù)采集中間件技術(shù)的肉類和蔬菜可追溯系統(tǒng)技術(shù)解決方案。系統(tǒng)將建立完全覆蓋生豬屠宰廠、肉類蔬菜批發(fā)企業(yè)、農(nóng)貿(mào)市場、大賣場、連鎖超市、重點(diǎn)團(tuán)體消費(fèi)單位、“產(chǎn)銷對接”核心企業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)，包括肉類和蔬菜流通過程電子交易結(jié)算、進(jìn)銷存批次跟蹤溯源、質(zhì)量檢測監(jiān)管、數(shù)據(jù)實(shí)時采集等功能。肉類和蔬菜流通中各環(huán)節(jié)的負(fù)責(zé)人持IC卡入場，將本環(huán)節(jié)要素信息錄入到各流通節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)中，由數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲和管理。消費(fèi)者作為流通終端，可以通過產(chǎn)品包裝上貼的一維追溯碼（圖5）；在肉類和蔬菜追溯系統(tǒng)界面（圖6）進(jìn)行溯源，查看肉類和蔬菜從產(chǎn)地到賣場所有流通節(jié)點(diǎn)的信息，如圖7所示。

　　系統(tǒng)在多家農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場試用，通過建立肉類和蔬菜流通可追溯體系，有效規(guī)范了商品流通和市場秩序，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的安全性，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

　　1）提出了基于Web技術(shù)、條碼技術(shù)、非接觸式IC卡、標(biāo)準(zhǔn)化蔬菜周轉(zhuǎn)筐（RFID）、無線手持終端設(shè)備、數(shù)據(jù)采集中間件技術(shù)的肉類及蔬菜可追溯系統(tǒng)技術(shù)解決方案。

　　2）建立了完全覆蓋生豬屠宰廠、肉類和蔬菜批發(fā)企業(yè)、農(nóng)貿(mào)市場、大賣場、連鎖超市、重點(diǎn)團(tuán)體消費(fèi)單位、“產(chǎn)銷對接”核心企業(yè)的農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)，包括肉類和蔬菜流通過程電子交易結(jié)算、進(jìn)銷存批次跟蹤溯源、質(zhì)量檢測監(jiān)管、數(shù)據(jù)實(shí)時采集等功能。

　　3）建立了基于.Net技術(shù)的肉類和蔬菜全程質(zhì)量跟蹤與可追溯的公共網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)）平臺，提供給政府監(jiān)管部門和廣大消費(fèi)者使用，并且能夠與中央追溯管理平臺實(shí)現(xiàn)無縫對接[11]。4結(jié)論

　　食品安全是目前很多人都非常關(guān)注的問題，追溯體系是確保食品安全的有效工具。本研究建立了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的肉類和蔬菜流通可追溯系統(tǒng)，集成了集身份認(rèn)證、標(biāo)簽打印、數(shù)據(jù)上傳等功能的流通控制存儲通信設(shè)備，自主研發(fā)了市場準(zhǔn)入、產(chǎn)品檢測和產(chǎn)品追溯功能的肉類和蔬菜流通可追溯軟件系統(tǒng)，提高了肉類和蔬菜流通過程控制的可信度，規(guī)范了企業(yè)的生產(chǎn)管理，提高了消費(fèi)者的最終知情權(quán)，加強(qiáng)了政府監(jiān)管力度，對于其他地區(qū)實(shí)施肉類和蔬菜流通追溯提供了借鑒模式和技術(shù)支持[12]。

　　系統(tǒng)的運(yùn)行效果不僅取決于系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量，更重要的是系統(tǒng)建成的運(yùn)營維護(hù)。對此，必須從制度、管理流程和技術(shù)支持3個方面建立確保平臺穩(wěn)定、有效運(yùn)行的長效保障機(jī)制。從系統(tǒng)運(yùn)營保障制度角度制定相關(guān)的行業(yè)規(guī)范及相應(yīng)的實(shí)施辦法，確保系統(tǒng)能夠在制度化的保障機(jī)制下長期發(fā)揮行業(yè)監(jiān)管作用。另外項(xiàng)目建設(shè)單位應(yīng)在項(xiàng)目的開發(fā)、實(shí)施及后期運(yùn)營維護(hù)提供組織、人員和溝通機(jī)制等各個方面的保障，確保系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)的可持續(xù)應(yīng)用，并為系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持保障。

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