基于二维码的绿色食品溯源系统的设计与实现

黄全高

摘 要：可追溯性是食品安全保障的基本原则，而建立食品溯源系统不仅能够获取食品的相关信息，还能够及时发现食品质量方面存在的问题，更有助于防范和处理食品质量方面的问题。文中，笔者根据自己的研究，介绍了二维码技术，在此基础上设计了绿色食品溯源系统，同时还详细阐述了该系统主要功能的实现。绿色食品溯源系统确实存在传统食品溯源系统不可比拟的优势，且在其他类的食品也可以广泛的应用。

关键词：二维码 绿色食品 溯源系统 设计与实现

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（c）-0048-02

随着社会经济的飞速发展，人们的生活水平和生活质量越来越好，人们已经开始关注食品安全问题，但是，由于受到各种因素的影响，目前国内外的食品安全事件频频发生，如英国的疯牛病，国内的“福寿螺”“瘦肉精”“三鹿奶粉”“皮革奶”“毒生姜”“地沟油”等事件，对人们生活造成了很大的影响。因此，我们必须要构建食品溯源系统，为食品安全提供保障，确保人们的生活质量和生活水平不受影响，有效防止类似食品毒害事件重发。

目前，二维码技术已经广泛的应用于食品的溯源、食品的防伪等领域，且取得了显著的成效。越来越多的人关注二维码技术，因为它的信息储存量非常大，同时还具有非常强的保密性和追踪性，更有助于实现信息化管理，满足当前社会的需求。文中，笔者研究了二维码的绿色食品溯源系统。利用智能终端扫描绿色食品上的二维码，采集食品的溯源信息。假如食品存在安全方面的问题，可以很容易就找到源头，从而采取有针对性的措施，从源头上解决問题，不仅提高了解决问题的速度，还能够将食品安全问题造成的损失降低到最低。

1 溯源方式与选择

目前，食品安全溯源标识技术一般采用条形码管理（一维条码、二维码以及彩码）、RFID技术以及DNA标志技术等。本文中，笔者就二维码技术进行了详细的介绍，选用二维码技术是因为它的保密性和追踪性都非常强，且还具有非常高的抗损性，能够较少维修花费的人力、物力以及财力，更重要的是其操作起来较为容易。食品与人们的生活息息相关，且面对的消费者形形色色，便于操作的二维码能够满足大多数消费者的需求。

二维码（又称“二维条码”）是用某种特定的集合图形按照一定的规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。人们常常接触到的二维码就是堆叠式二维码和矩形式二维码。二维码可以将所有的食品溯源信息都包含在内，且还便于操作，能够满足不同消费群体的需求。相较二维码和一维码，其具有两个优势：一是，二维码可以单独使用，不需要依靠数据库和通讯网络，且包含的信息量大，生成二维码需要的成本也较小。二维码可以有针对性将绿色食品的特征、图像以及原材料全部形象、生动地呈现于消费者面前，从而形成形象的绿色食品溯源信息。二是，二维码的容错能力非常强，同时还能够校验错误，具有纠错能力。假如二维码出现问题，只要破坏的面积达不到二维码面积的50%，就能够正确地给予识别，将绿色食品溯源信息完整、形象地呈现于眼前。

2 系统设计

2.1 系统框架结构的设计

食品溯源系统要具有针对性，因此对于绿色食品来讲，本系统需要与绿色食品的特征有机结合起来，同时将二维码技术运用到其中，建立绿色食品溯源系统。以二维码技术为基础设计的绿色食品溯源系统的框架总体结构，如图1。本系统大概的工作模式如下：首先，要采集与绿色食品相关的数据，且还要保障数据的真实性和准确性，才能够建立满足绿色食品溯源需求的数据库；然后，建立绿色食品溯源的数据库，且将该数据库传输到绿色食品溯源平台。其次，抓住绿色食品的特征，利用绿色食品溯源平台，生成二维码，并要将二维码制作成为标签贴在绿色食品的包装上或者将二维码直接印刷到绿色食品帮装上。再次，将绿色食品发给各个销售商，销售商要将绿色食品的销售信息和物流信息及时反馈到绿色食品溯源平台上。最后，消费者可以利用移动手持终端，扫描绿色食品的二维码，获取自己想要查询的食品信息，从而完成食品的追溯。

2.2 二维码编码方式的设计

为了便于绿色食品的溯源，必须要规范二维码的编码方式。笔者在本系统中编码的二维码都是有商品的名称、食品生产商、食品的生产日期、食品的保质期以及食品生产的批号组成。其中，商品名称、生产商、生产日期以及保质期作为直接记录类信息，也就是可以直接通过移动手机终端直接扫描就可以获取的，而生产批号作为数据库检索类信息，需要根据移动手持终端扫描出来的批号信息，查询绿色食品溯源的信息数据库，才能够获得绿色食品的溯源信息。

根据笔者实验结果证明，写入二维码的字段数因受总字符数4K和编解码硬速度限制，而不能无限增加，并且其中不能含有“；、‘、=、&、？”等特殊字符，否则程序脚本会报错，导至二维码解码失败或长时间识别等待。因此，写入二维码的字段或链接必须精简，总字符数应根据二维码尺寸，高、中、低纠错要求和解码速度来设定，尽可能不含特殊字符，根据二维码图像中是否含有LOG，优先选择效率高的通用编码模板编码成像，确保手持移动终端快速解码译文，且LOG的尺寸不宜超过二维码尺寸的1/7。因编解码模板众多，设计者不宜直接使用二维码编解码组件进行编程，而应在充分了解二维码编解码原理基础上，设计出符合实际应用需求的个性化组件，以提高实际应用效率。

2.3 研究消费者体验技术

传统的食品安全溯源系统中，消费者只能够被动地接受食品溯源系统的信息，而不能够及时反馈自己对食品以及溯源系统本身的意见和看法。由于受到各种因素的影响，传统的食品安全溯源系统的互动反馈系统缺乏，甚至说根本就没有设计互动反馈系统，所以消费者在完成食品追溯之后，不能够及时完成信息反馈。基于二维码技术的绿色食品溯源系统设计的过程中，要关注消费者体验技术，深入研究，且要在本系统中构建一个交流互动的软件平台，使消费者能够将自己获取的信息及时反馈到绿色食品溯源数据平台上。由于受到各种因素的影响，消费者的消费习惯和溯源信息的关注点都不尽相同，所以我们要在绿色食品溯源系统上输入调查问卷，且要及时查阅分析调查问卷，及时了解消费者的实况，从而选择一种消费者乐于接受的互动评价系统。互动评价系统在整个绿色食品溯源系统中占有举足轻重的作用，必须引起高度重视，且要落实到实践中。

3 系统关键功能的实现

3.1 实现二维码的生成功能

将需要生成二维码图形的文本内容、图片类型以及尺寸等相关信息，全部以参数形式传送给自定义的QRCode类的QRCodeCreate方法，同时还要选用目前较为实用的二维码信息编解码核心库core.jar中的Qrcode类创建对象。二维码的创设不要盲目进行，而是要根据具体的创建对象，设置二维码拍错率、生成内容以及尺寸，通过Graphics2D类的fillRect方法循环生成Bufferedlmage类型的二维码图像。

3.2 实现二维码的识别

对二维码的识别主要通过调用二维码信息编解码核心库core.jar中相关包的方法来实现，其中，com.zxing.Demo.camera为摄像头控制包，负责手机摄像头的闪光灯控制、自动对焦和扫描二维码；com.zxing.Demo.decoding二维码解码包中的Capture Activity Handler.java为解码处理类，负责调用Decode Handler.java线程进行解码；com.zxing.Demo.view为扫描时的界面包，负责识别词句，且将回调结果显示在界面上。

3.3 实现消费者互动评价功能

基于二维码的绿色食品溯源系统要将消费者互动评价系统包括在内，因为消费者互动评价系统能够完成由单方面的追溯模式转变为互动的新模式，既能够调动消费者溯源的积极性，改善消费者的溯源体验，还便于获取消费者的实况，从而有针对性进行调整。

本系统设计的二维码，只要消费者利用移动手持终端扫描一个就可以直接转跳到消费者互动评价的界面，并将自己内心的真实想法描述出来。这样不仅保护了消费者的合法权益，使消费者的话语权得到保护，还能够使消费者更加放心的食用绿色食品，长此以往，消费者就会形成正确的消费观，抑制了“人云亦云，人买我买”的消费现象，使人们能够客观的消费。通过消费者互动系统，可以使消费者及时反馈绿色食品和溯源系统本身存在的问题，有助于提高绿色食品的质量，同时还能够为改进绿色食品溯源系统提供帮助。该系统对于生产和销售上来讲，都存在很多好处。

4 结语

二维码需要占用的面积非常小，一般需要占用的面积也就4 cm2，而它涵盖的信息量非常繁多。另外，二维码的识别率也非常高，能够使人们快速完成操作，使人们轻轻松松就可以完成绿色食品的追溯。相较于传统的食品安全溯源系统，该系统增设了消费者互动模块，有助于了解消费者的实况，同时还能够使消费者及时对绿色食品信息和溯源系统进行反馈。

在食品溯源应用系统中，二维码是贯穿整个系统功能模块的关键技术，有效解决了用户对食品安全担忧、农户有计划种植、加工企业质量检验证明、防伪和上、下游经销商串货等问题。有效解决了食品从田间地头到餐桌的全过程追踪。质监部门或用户可以通过扫描二维码查询食品来源、何时种植、采收，加工企业是谁，经过了哪些经销和物流环节等细节信息；发生食品安全问题时，可以迅速追責和处罚。

当然二维码技术不能独立存在，而必需结合RFID技术来解决远程数据采集问题。它们的完美组合才能真正解决食品溯源及追责问题。

基于二维码的食品溯源系统不单纯适用于绿色食品，同样也适用于其他类的食品。目前，防伪问题也需要引起我们的高度重视，因此我们可以在原本的系统结构上，将二维码设计成为加密二维码，整合有标识密码、云计算以及绿色食品安全防伪溯源服务系统，赋予产品唯一的加密二维码标识，使生产商、销售商、消费者以及监管机构可以根据自己的需求，通过手持终端查询信息，能够实现信息共享，相信在未来人们的生活中，食品安全溯源系统会发挥越来越多样化的功能，成为必不可少的工具。

为了管理人员便于管理食品企业，也可以在绿色食品溯源 系统中建设移动监控平台和移动信息处理平台。移动监控平台建设后，管理人员出差时可以使用手机/Pad可以随时随地查看监控情况，实现远程管理和监督；建设移动信息处理平台，公司管理人员使用智能手机、平板电脑等终端设备，通过身份认证后可以访问重要决策数据，了解生产经营情况，实现远程操控。

参考文献

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[3] 刘晓敏.基于二维码和RFID个体标识技术的农产品溯源系统的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2013.