智慧城市食品安全追溯系统研究

刘胜达等

摘要：首先介绍了建设智慧城市的重要性，阐述了忽视食品安全问题造成的严重危害。然后从食品安全在营造智慧城市中的重要作用出发，研究智慧城市食品安全追溯系统。最后构建一个支持食品生产、加工和流通全过程跟踪与追溯的智慧城市食品安全追溯系统。研究表明，本文构建的系统有助于在智慧城市中实现“从餐桌到农牧基地”的食品安全追溯。

关键词：智慧城市； 食品安全； 追溯系统

中图分类号：TP399 文献标识码：A文章编号：2095-2163（2014）01-0085-03

0引言

随着IT技术的飞速发展，发达国家近年来开始普遍关注“智慧城市”的研究[1]。在我国，国务院总理李克强曾在2013年7月12日主持召开的国务院常务会议上，提出在有条件的城市开展智慧城市试点示范建设。所谓智慧城市，是指基于物联网、传感网、移动互联及云计算等诸多智能系统，并由其面向未来而营造的最理想的城市形态[2]，这些智能系统主要包括智能城市监控、智能交通、智能城市生命线管理、智能票证管理、智能政务、智能电网、智能楼宇、智能医院、智能家居、智能家庭护理、智能个人健康、智能数字生活和智能食品药品管理。其中，食品安全追溯系统是智慧城市的重要组成部分，同时食品安全问题是关系社会和谐稳定的重要因素，在“智慧城市”中，人们将能全面了解到“菜篮子”中的食物来自哪块土地、运输过程中经过了哪些环节。因而，对食品安全追溯系统展开深入研究，并增加研究投入，已然引起了众多研究学者的广泛关注和重视，亟待收获更多的实效研究成果。

近年来，苏丹红、禽流感等事件的相继发生，表明了我国目前的食品安全追溯系统仍存在缺陷，一旦发生食品安全问题，很难立刻追本溯源，做到实时控制和迅速召回[3]。因此，应适时研究智慧城市的食品安全追溯系统，并利用其对食品生产、加工和流通过程进行合理监控，同时进一步对流入市场的不合格食品进行有效追溯，从而达到控制食品安全事件发生，以及提供食品安全最大限度保障的重要作用。

1食品个体标识

根据国际标准，食品安全追溯是指可追踪食品的来源、生产、销售和物流等各方面相关信息[4]。而食品安全追溯系统则是能记录和追踪食品的来源、生产、销售和物流等信息的系统，也就是利用该系统能够对食品安全信息进行记录和追踪[5]。而要对食品个体进行追踪，就要首先对食品个体进行标识。目前，条形码是标识食品个体的有效手段。条形码种类繁多，使用较为频繁的主要有一维码和二维码。一维码广泛应用于各类商品中，但密度低、信息量小，不能对食品的相关属性进行详细描述。二维码即二维条形码，可以存储比一维码更多的信息，且安全性和稳定性均要优于一维码，使用范围已经覆盖食品追溯、数码凭证、产品推广、站点互联、文件下载、导航与定位等领域。因此，智慧城市食品安全追溯系统可借助“二维码”来标识食品个体。

2智慧城市食品安全追溯系统设计

在智慧城市中，食品的种类丰富多彩，不同食品的原料、生产、物流及市场也不一样。为实现对智慧城市食品安全信息的有效追溯，就必须对食品供应链上各个环节的安全信息进行全面的收集、传递、存储、处理及输出，此时就需要农牧人员、研究人员、加工人员、管理人员、技术人员、质检人员、专家和用户的多方通力合作，因此这就形成了一个基于网络的具有多个子系统的复合系统。

2.1智慧城市食品安全追溯系统流程

在智慧城市中，用户能够利用Web查询系统追踪食品的供应商、物流、生产加工、采摘出栏、农残病疫和种植养殖等信息，查询有多少用户买了同样的食品，并查看用户的反馈信息，还能拍照、上传照片和发表评论，智慧城市食品安全追溯系统流程如图1所示。

2.2智慧城市食品安全追溯系统总体结构

根据智慧城市食品安全追溯系统的需求，可将其分为农牧基地管理系统、加工包装管理系统、物流运输管理系统、Web查询系统和用户餐桌反馈系统等五大子系统，总体结构如图2所示。图1 智慧城市食品安全追溯系统流程

图2中，农牧基地管理系统主要实现种植管理、农残检测、采摘记录、养殖管理、病疫检测和出栏记录等功能，能够记录、管理和查询农牧基地相关信息，这些信息中既包括了种植品种、种植地、肥料施放、病虫害、农药施放、农药残留检测和采摘等信息，也包括了养殖品种、入栏、养殖、迁移、饲料使用、防疫、药物使用和出栏等相关信息。以肉牛养殖为例，在肉牛出生后，为其安装二维码耳标，采用激光在耳标上定制其品种和出生地等初始化信息，并存储到农牧基地数据库中；在养殖过程中，亦需不断记录养殖、迁移、饲料使用、免疫注射、检疫和出栏等信息，进一步存储到农牧基地数据库中，直至出栏。将来若有需要，即可利用该系统追溯全部的农牧基地信息。

图2中的加工、包装管理系统则主要实现屠宰分割、加工包装和二维码标识功能，并能够记录、管理和查询食品的加工和包装相关信息，主要包括屠宰、分割、检验、加工和包装等信息。该系统还能够将农牧基地、加工和包装信息写入二维码并生成条码标签。以肉牛屠宰分割为例，通过二维码耳标识别肉牛个体，在屠宰前，进行肉牛宰前检验，并将相关检验信息存储到加工包装数据库中；在屠宰过程中，记录屠宰过程的相关信息，相应存储到加工包装数据库中；在分割过程中，还需记录分割环节的相关信息，其后存储到加工包装数据库中；而在包装过程中，系统则根据加工、包装过程中记录的相关信息重新生成包装二维码。日后若发生查询需求，则可利用该系统追溯检验、屠宰、分割、加工和包装等相关信息。

图2中的另一重要的物流运输系统主要实现食品装载管理、车辆调度、运输监控、GPS信息采集和温度信息采集等功能，能够记录、管理和查询物流运输相关信息，主要包括食品装载、车辆增减、驾驶员增减、车辆调度、GPS定位、温度监控和运输监控等信息。以牛肉物流运输为例，发车前，扫描包装二维码，记录货物、数量、车辆、车次、驾驶员和目的地等初始化信息，利用GPS技术设计最佳行驶路线，并存储到物流运输数据库中；发车后，不断记录时间、路径、堵车和故障等信息，实时采集车厢温度、湿度等信息，通过车载设备发送至物流运输服务器，运输监控系统对接收的GPS数据进行解析并存储到物流运输数据库中，直至到达目的地。一旦有问题发生，均可利用该系统追溯物流运输相关信息。

另外，Web查询系统主要实现食品信息查询和用户反馈查询功能，能够查询食品的农牧基地、加工包装、物流运输和用户反馈等信息。

用户餐桌反馈系统主要实现上传照片和发表评论功能，用户可以利用该系统上传食品照片以及发表评论，并能分享发布到人人、微博和QQ空间等。

3智慧城市食品安全追溯系统的实现

在智慧城市中，食品的农牧基地、生产加工企业、物流运输企业、销售网点和有关用户均呈现数量众多之势，且食品追溯所需的很多信息也都是跨地域采集的，如此一来，若只利用单台服务器将难以实现跨地域信息的采集、存储、加工、处理、传输和汇总。因此，系统实现时就要根据系统功能，分别设置农牧基地、加工包装、物流运输、Web查询和用户餐桌反馈五大类服务器。其中，农牧基地、加工包装和物流运输服务器要根据企业数量和地域差别分别设置若干服务器，而Web查询和用户餐桌反馈服务器则只需各设置一台即可满足需要。智慧城市食品安全追溯系统网络结构如图3所示。

系统基于物联网相关技术设计和实现，通过采用激光刻制二维码，并利用二维码扫描枪、摄像头和手机等设备采集食品二维码信息，再利用机器视觉技术进行农牧基地监控，其后通过GPS等技术进行定位，同时利用GIS技术在电子地图上进行跟踪。此外，还需利用GPRS技术进行远程无线通信，依托互联网传输数据，而且又利用Web技术和基于XML的EDI技术实现多服务器联合查询，由此而完整实现智慧城市食品安全追溯。

系统基于ArcGIS 10开发平台，利用SQL server 2008实现数据的存储和管理，采用Microsoft Visual Studio 2010来开发实现。又由于系统基于B/S构架，因此客户端可以是联网的手机、平板电脑、车载电脑、笔记本和PC机等各种机型。

4结束语

利用本文设计的智慧城市食品安全追溯系统，用户在购买商品前，可以用手机扫描食品二维码，查看相关食品信息。若想进一步查询更多信息，可以点击二维码中的网址链接，即可登录Web查询系统，进行更为细致的查询，包括农牧基地、加工包装、物流运输、其他用户上传的照片及评论等信息，以此来判定是否购买。在购买后，还可上传食品照片和发表评论，为其他用户提供购买参考，必要时也可举报食品安全隐患。因此，该系统能够有效实现在智慧城市中“从餐桌到农牧基地”的食品安全追溯。

参考文献：

[1]王广斌，崔庆宏.欧洲智慧城市建设案例研究：内容、问题及启示[J].中国科技论坛，2013（7）：123-128.

[2]顾新建，代风，陈芨熙，等.智慧制造与智慧城市的关系研究[J].计算机集成制造系统，2013（5）：1128-1133.

[3]傅泽田，邢少华，张小栓.食品质量安全可追溯关键技术发展研究[J].农业机械学报，2013（7）：144-153.

[4]包先雨，郑纬民，陆清出口食品追溯嵌入式移动监管系统[J].清华大学学报（自然科学版），2012（5）：682-687.

[5]李佳洁，王宁，夏慧，等.基于FAHP法的共享式食品追溯系统实施效力评价体系构建[J].生态经济，2013（9）：132-136.