基于“互联网+”的食品质量安全溯源系统探索与研究

姚碧玲

【摘要】针对目前环境下食品质量安全监督的需要，构建了基于“互联网+”的食品质量安全溯源系统。将食品生产和销售信息存储在网络上，并根据我国食品生产和销售的实际情况，分析和研究符合我国国情的食品质量安全追溯系统，使其能够对食品供应链中反映食品质量安全的信息进行有效的溯源、跟踪和预警。

【关键词】食品质量安全；溯源系统；互联网+

一、食品安全的重要性

常言道：“民以食為天，食以安为先”。食品是人类赖以生存和发展的基础。食品安全问题关系到每个人的身体健康，牵动着每个人的大脑神经。尤其是近年来问题牛奶、地沟油、注胶虾、转基因油等食品安全事件频发，直接影响到人民的生命安全，也是影响一个国家经济发展和社会稳定的重要因素。保障食品质量安全，即是重要的经济问题、民生问题，更是重大的社会问题和政治问题。

互联网时代，食品安全更是公众最为关注的发生话题，任何一个食品安全问题，都有可能通过互联网的快速传播，发酵成为公共事件。《2015年中国食品安全状况报告》中指出2015年，我国主要食用农产品与食品市场供应继续保持“总体稳定”的基本态势，但公众食品安全满意度持续低迷。采取各种措施，保障食品安全是一项长期而又艰巨的任务。

二、“互联网+”内涵

2015年3月5日十二届全国人大三次会议上，李克强总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划。“互联网+”代表一种新的经济形态，即充分发挥互联网在生产要素配置中的优化和集成作用，将互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域之中，提升实体经济的创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态。“互联网+”行动计划与食品安全的溯源融合形成互联网食品安全溯源体系，对我省食品安全安全保障将起积极推进作用，同时有助于利用互联网技术保证食品安全。

三、溯源系统

溯源系统（Traceability system）是在食品供应整个过程中对食品的各种相关信息进行记录存储的质量保障系统，其目的是在食品质量出现问题时，能够快速有效地查询到产生问题的原料或加工环节，必要时进行产品召回，实施有针对性的惩罚措施，由此来提高食品质量水平。食品溯源系统是追踪食品进入市场各个阶段（从生产到流通的全过程）的系统，有助于质量控制和食品安全。

四、基于“互联网+”的食品质量安全溯源系统设计

本文以蔬菜的种植与流通为例，借助云计算数据库功能，建立一个基于“互联网+”的食品质量安全溯源系统，从而实现且实有效的数据跟踪与实时监管决策。系统可以采用多种信息技术，对众多的异构信息进行转换、融合和挖掘，并对信息进行基于云平台的数据存储，通过群集、数据迁移、数据同步实现统一管理。从而真正实现对食品从种殖到销售的全生命周期的智能化生产管理。

（一）系统设计目标

通过研究基于“互联网+”的食品质量安全溯源系统的关键技术，设计一个食品质量安全溯源系统，根据食品生产、加工、存储、零售等各个环节实现从生产基地到消费者的整个供应链的信息追溯，消费者也可进入系统平台中进行信息的查询，可以真正解决食品的安全问题。

（二）软件开发

在J2EE技术的基础之上，采用B/S（浏览器/服务器）结构模式，以MyEclipse8.0作为开发平台，Struts2作为web编程框架，Weblogic10.3作为web服务器，MySQL作为数据库的环境下进行了开发。

（三）相关关键技术研究

应用网络、云计算、语义网等技术手段，对食品信息知识组织与标准化、食品信息智能服务等关键技术问题进行系统的研究探讨，提出解决问题的科学方案和系统设计框架：探索食品质量安全溯源系统的长效运营机制与可持续发展的保障措施。

1.食品信息知识组织与标准化

食品本体知识库设计：食品知识库是建立在食品本体的基础上。本课题采用了资源描述框架（RDF）关系图构建食品知识本体，并在此基础上建立食品知识库。

2.食品信息智能服务

着重围绕食品信息智能服务个性化、本地化的重大需求，利用语义技术对众多涉食品信息智能服务的多源、海量和异构涉农信息进行语义集成整合，构建基于语义数据库的自动推理机制，从而提供本地化和个性化食品信息服务，实现基于语义技术的食品信息智能服务。

3.食品质量安全溯源系统运行机制与发展模式探索

发展模式：

（1）政府主导与社会参与的前期建设及发展模式；

（2）企业主导和市场运营的后期建设及发展模式。

长效运行机制：

资金投入机制：前期采取政府公益性投入运作机制，中期建立政府补贴与企业投入相结合的运营机制，后期逐步建立商业信息有偿消费机制。

利益分配机制：建立农业农村信息收集、加工、传播、发布、反馈等环节信息服务参与者的利益共享机制，形成有效的利益分配形式和合理的利益分配比例，建立利益分配过程中。的协调及保障机制。

动态管理机制：在各级部门以及企业之间建立分级管理考核制度，并完善对平台资源提供者和后期平台使用者的内容、行为进行监管机制。

服务保障机制：建立网络共享环境下农业农村信息的质量保证、信息服务过程的时效控制以及专家现场服务的质量控制等服务保障机制，提高服务效能。

（四）食品质量安全溯源系统设计

以蔬菜的种植与流通为例，构建食品质量安全溯源系统的主要功能如图1所示。

食品质量安全溯源系统主要的功能模块包括：追溯信息采集、追溯信息传输、用户注册、用户登录、追溯信息查询、追溯信息管理和系统管理。具体的实现流程是：追溯信息的采集是通过传感设备将及RFID将蔬菜种植、生产及流通的信息写入，再通过阅读器读取蔬菜中标签上的信息，并传输到中心数据库中：然后追溯源信息的查询模块将RFID的信息输入到查询系统中进行查询出相关的详细信息。所有的用户都需要通过系统管理模块的用户注册，所有的信息管理都通过系统管理模块的管理员管理。溯源环节主要包括种植基地、加工、配送中心、协调中心和零售点，其中种植、加工和中配送心又称为生产环节，零售点称为销售环节。其中，种植、加工厂、配送中心、协调中心这四个环节是可以循环使用的，协调中心被视为中央连接的控制中心，而零售点则是一个相对独立的环节。

（五）平台搭建

软件环境：CentOS6.5+JDK6.0+hadoop0.20.203。

硬件环境：4台普通联想商用机，酷睿i5 7代系列CPU/3.4GHz主频，4GB内存，500GB硬盘。

1.在4台主机上分别安装部署Hadoop系统，完成所有安装后，将其中安装了Windows XP系统的主机作为HIS应用程序的Client，将另外3台安装了Linux系统的主机作为HDFS架构的3个节点进行配置。

2.HDFS集群的搭建：将3台安装了Linux系统的主机组合成一个Hadoop集群平台，需要设置其中一台主机作为HDFS的Job，Tracker和NameNode節点，剩余的2台主机作为TaskTracker和Datanode节点，其IP地址以及具体功能如表1所示。

（六）系统功能模块介绍

该平台划分为几个模块，分别是系统管理、检测任务、业务科室信息管理、数据查询统计分析、专家库等。下面对系统的主要功能实现部分按模块进行详细分析说明。

1.追溯信息管理。追溯信息管理包括政府食品生产、运输、配送等模块。食品生产管理模块：食品生产信息；配送相关信息：零售相关信息。

2.追溯信息查询。包括食品生产、运输、配送等相关信息的查询。

3.追溯信息采集。此模块主要负责录入食品信息，包括食品编号、名称、委托单位信息、生产单位信息、食品单位信息、食品基本信息，并将食品信息递交给某科室进入业务，还包括对食品复核信息、报表、补样信息的管理等。

4.数据查询统计分析。此模块方便用户查看采集的历史数据。由于随着时间的推移，历史数据会越来越，这里可以计入一个界面实现选择你要查询的时间段，避免数据过大查找比较麻烦的问，为不同层级的用户提供灵活条件的查询、统计分析。

5.系统管理。包括管理员管理和用户管理。管理员信息的增加、修改、查询和删除等。用户管理包括用户注册和权限分配等。

五、总结

针对当前食品质量安全监督的需要，根据我国食品生产和销售的实际情况，分析和研究符合我国国情的食品安全追溯系统，使其能够对食品供应链中反映食品质量安全的信息进行有效的溯源、跟踪和预警，并进行了实验部署，对系统进行了测试，达到了预期的目标。

食品质量安全溯源系统关键构件的系统设计围绕食品质量安全溯源系统建设的总体目标和建设内容，以基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）的架构模式，设计了食品质量安全溯源系统的体系结构；按照食品产前、产中、产后和农村民生四大类对食品信息进行分类的方法，提出了食品信息分类标准体系：应用语义技术和本体论，设计了食品信息本体库和知识库，分析了食品信息本体库和知识库的关系及其构建方法和策略：采用基于RDF的语义表示、语义推理、用户网络行为定向等技术，对食品质量安全溯源系统进行了系统设计，详细设计了语义推理机、语义知识集成、信息主动推送等模块。