基于物联网的食品溯源系统设计与实现

李宇才

（娄底职业技术学院，湖南娄底，417000）

基于物联网的食品溯源系统设计与实现

李宇才

（娄底职业技术学院，湖南娄底，417000）

近些年来，食品追溯系统作为控制食品质量安全的有效方法在国内外日益受到重视。而且在社会经济快速发展与居民生活质量水平不断提升下，对于食品的安全提出了严格要求。文章首先对食品溯源系统中的物联网关键技术进行介绍，然后依据需求完成系统具体设计，从而落实基于物联网食品追溯系统的设计和实现。

食品安全；物联网技术；溯源系统；设计与实现

1 食品溯源系统中的物联网关键技术

食品溯源系统中关键技术主要集中在物联网的数据采集层，用于识别和标识流通过程中的特殊业务信息以及人员身份。

1.1 二维码技术

对于各类条码来说，国内目前最常见的是一维条码，比较常用的一维码类型有UPC码、Codebar码、交叉25码和EAN码等。一维码的存储空间只能够在一寸存储十几个字符，当扫描器在扫到条码信息之后就会把信息传输到数据库当中，并通过数据库的反馈信息来查找必要的信息。因此，对于一维码来说，它对数据库的依赖性是比较大的，但是由于其防伪和安全性比较差，所以就出现了二维码。在十九世纪八十年代，Code49问世，它是世界上第一个二维条码，是一种存储空间比较大，防伪性能比较高的条码，字符集不仅有数字还包括了特殊字符，总共由49个字符构成。

1.2 RFID技术

RFID是Radio Frequency Identification的缩写即无线射频识别，是一种通过阅读器发射的无线射频信号自动识别标识对象并获取其携带信息的技术。属于非接触式的自动识别技术，能够快速地对物品进行识别和信息的读写。一个RFID一般由阅读器和能够附着于标识对象上的RFID标签(电子标签)组成，其原理是利用电磁貌合原理通过无线射频信号把存储在RFID标签中的信息发送到阅读器中。RFID能够实现标识对象的信息被动收集与其他自动识别技术如生物识别、磁卡、条形码、IC卡相比，RFID具备非接触式的读写、机械磨损小、识读距离可调(从几厘米到十几米)、使用寿命长、对高速运动物体的快速识别、环境适应性强、操控容易以及多个标签的同时识别等诸多技术特点。

1.3 IC卡商户身份标识技术

IC卡与读写器之间的通讯方式可以是接触式，也可以是非接触式。IC卡由于其固有的信息安全、便于携带、比较完善的标准化等优点，在身份认证、银行、电信、公共交通、车场管理等领域正得到越来越多的应用，一般常见的IC卡采用射频技术与支持IC卡的读卡器进行通讯。IC卡具有以下优点:存储容量大。磁卡的存储容量大约在200个字符；IC卡的存储容量根据型号不同，小的几百个字符，大的上百万个字符。安全保密性好，不容易被复制，IC卡上的信息能够随意读取、修改、擦除，但都需要密码。IC卡能广泛应用于金融、电信、交通、商贸、社保、税收、医疗、保险等方面，几乎涵盖所有的公共事业领域。在批零环节，主要采用IC卡技术作为肉品追溯信息的载体，比如白条出场时其屠宰环节的追溯信息会写入IC卡，在零售交易时会与IC卡中的追溯信息进行关联，实现完整的追溯信息链。

2 食品溯源系统架构

近年来，食品溯源系统在农畜产品、蔬菜供应等方面已经得到了规模化应用。现阶段由于成本等因素的制约，在大部分系统中采用二维码与RFID标签相结合的溯源方式。消费者通过扫描二维码访问食品信息溯源系统数据中心获取食品相关参数。而在生产加工和流通节，厂家通过打印二维码在产品包装上，或装箱时用RFID标签同步记录食品数据，并在打印编码、录入信息、扫描条码的同时将相关数据上传至服务器。

3 食品追溯系统设计

3.1 食品可追溯系统组成

（1）生产现场视频监控和信息数据采集系统。利用设置在生产现场的所有生产流水线相关监控摄像机，把食品从生产至包装的所有流程，依据日期进行严格监控记录，同时将采集的视频信息完成分类整合，把视频信息有效存储于信息数据库中，然后把食品相应保质期最长时间合理完成食品更新和删除。同时应用RFID 技术对信息数据完成实时收集，把信息统一储存于数据库中，实现统一管理于查询。

（2）输链条的信息采集和质控系统。而运输链条的信息采集和质控系统包含了运输链条的物联网信息数据采集与运输链条的质控系统。其中运输链条的物联网信息数据采集系统一般要对运输环节进行信息采集，然后利用RFID 技术完成实时信息收集，并且保存于数据库中，实现统一管理于查询。而运输链条的质控系统通常是完成运输链条有关信息的查询与维护。

（3）销售链条的信息采集和质控系统。其包含了销售链条的物联网信息数据采集系统与运输链条的质控系统。其中销售链条的物联网信息数据采集系统需要完成销售环节相关信息的采集，然后选择RFID 技术针对信息完成实时收集，并且同意保存于数据库中，实现统一管理于查询。另外销售链条的质控系统需要完成销售链条有关信息的查询与维护。

3.2 传感层设计

首先是传感层的数据交互设计。系统应该先利用RFID阅读器与低频标签进行测试。比如说禽类蛋产品，因为标签中存储的主要内容是鸡蛋编号信息，所以要保留16 位读写位数，而16 位中应该预留出8位保留相应鸡蛋编号。同时为了完成标签可以重复应用，此编号应该利用读写器向标签合理发送特定指令完成修改。其次是读写器作业流程设计。读写器作业流程为实现传感层交互的重点。

3.3 人机界面设计

手机系统主界面应该选择绿色作为背景，这样可以为用户创造一种自然感觉。应用草绿色表示生产现场信息，寓意生产现场清新；而选择橘黄色表示运输信息，寓意运输快捷与高效；选择深绿色表示市场销售状况，寓意市场销售干净与可靠。另外，对于信息查询界面而言，界面设计应该依据上述色块进行选取，这样能够使信息有效传递，并且确保应用客户声明信息的统一性。

4 基于物联网的食品追溯系统实现

4.1 RFID阅读器与标签实现

RFID阅读器主要应用井上阅读器与标签。而井上读写器与标签可以满足基于物联网的食品可追溯系统需求，同时应用java语言实现RFID串口的通讯。目前通用的Java串口通讯的相关接口是comm.jar，接口的通讯包能够提供串口相关操作方。因为开发及其为64 位的操作系统，所以应该选择RXTXcomm. jar，同时RXTXcomm.jar和comm.jar的内部接口一致，存在的区别就是实现方法，所以不需要考虑功能与调用方式的差异。

4.2 二维条形码识别

二维条形码相应扫描运用在消费人员的Android客户端，主要选择开源ZXING作为前提的二维条码先进扫描技术。基于物联网的食品可追溯系统能够对一维条形码和QR 码以及PDF417码等相关码制完成扫描与识别。在进行实现时，手机系统把调用照相机的硬件完成设置，在合理设置过后就会自动对焦完成二维码的有效扫描。同时在扫描完成之后，就要对条码完成图片处理和信息读取以及信息验证等。

5 结语

当前食品安全问题对一个国家或者地区的食品安全防控能力构成了新的挑战。本文在介绍食品溯源系统所用到的关键技术的基础上，设计了基于物联网的食品溯源系统，对提高现有食品溯源系统的实用性具有较大的借鉴意义。为农产品在生产、销售过程中的信息化水平提供了支撑平台，在方便消费者溯源的同时，也为企业和监管部门对食品安全管理提供了优质、高效的服务平台。

[1]孙明.基于物联网的食品溯源系统设计及实现[J].中国科学院大学，2015.

[2]王梅.基于物联网的食品物流安全追踪方法研究[J].网络与信息化，2014（33）.

[3]付雄新等.基于RFID的食品安全监管系统[J].科技技术与工程，2009（13）.

Design and implementation of food traceability system based on Internet of things

Li Yucai
（Loudi Vocational and Technical College,Loudi Hunan,417000）

This article first introduces the key technologies of food traceability system,and then according to the requirements of the system to complete the specific design,so as to implement the food traceability system based on Internet of things.

food safety;Internet of things technology;traceability system;design and Implementation

本文为2016年娄底市科技局项目：基于物联网的食品溯源系统设计与实现；湖南省教育厅一般项目：高职院校掌上教务信息系统的设计与实现（编号：16C1350）；娄底职业技术学院项目：基于云计算的高校网络教育平台的设计与实现的研究成果。

李宇才(1970-)，娄底职业技术学院，硕士研究生，讲师，研究方向：主要从事高职教学管理，计算机软件设计。