基于物联网的食品安全信息追溯系统

朱嘉祥 邹伊凡 贺敬 赵雪 周成旭

Abstract： In today's era of booming economy， the people's standard of living has risen steadily and more attention is paid to the quality of life. Food is an essential role in the daily life， however， it also appears a variety of security issues. So food regulation is imminent. The paper envisions a model of food safety traceability information system based on Internet of Things engineering. It is expected that effective informations could be collected about the whole process of food production， sales and production environment through RFID tags and sensors， consumers could query the comprehensive records of the food and the factories' situations through the webpage.

引言

当代社会科技的进步与经济的发展带来了消费者观念的转变。而食品作为现代社会的民生必需，已然成为消费者追求高质量生活的有效支撑。在此背景下，与此伴生的食品安全问题也随即成为吸引多方关注的焦点问题。众所皆知，科技正在无时无刻地影响和改变着百姓生活。尤其是物联网的发展更为食品安全追溯提供了强大有力的理论基础[1-2]。为此，本文拟将展开基于物联网的食品安全信息追溯系统的研究，论述内容可阐释如下。

1系统需求分析

食品加工環节中有的对环境要求很高，使用温湿度传感器可以及时得到当前的温湿度，保证该环节操作后的正常交付。当原料装箱发货时，标签被读取并且收集环境指数，将信息自动添加到数据库指定字段中，食品的追溯码就是生成的卡号。销售仓库收入食品后，温湿度传感器会同时记录仓库的环境指数，并做到自动存储。消费者在购买该食品后，可以登录相关网页并利用追溯码查询到该食品的全部特征信息。综上分析可知，食品生产销售的整体流程则如图1所示。

2食品安全追溯系统的设计

在本次食品安全信息追溯系统的研究中，是通过多层次的模式设计构建了一个完整的食品追溯网络，使得后期的改进升级将更加方便，对食品的安全监管也具有显著效果，极大地降低了安全隐患。研究旨在能够保证食品安全、保护消费者权益的同时，还能够进一步促进各个食品生产厂商的密切合作，共同致力减少食品安全问题以及各种意外带来的损失[3-6]。这里，研究给出了食品安全信息追溯的模型设计如图2所示。由图2可知，模型中每个单元层的功能解析可分述如下。

2.1物理层

作为系统的最底层，物理层管控着该系统的数据收集。RFID有防损坏、信息储量大等优点，因此可用于保障食品安全信息的唯一性。利用RFID读写器将有关信息传送到数据库，并对异常信息进行提示，甚至报警，以便及时防范控制食品安全问题的发生。

2.2汇聚层

汇聚层是利用云计算、大数据处理等互联网技术构建优势，并借助聚类分析等数据挖掘算法对物理层传送的分散数据进行分析融合，从而挖掘出数据背后的有效信息、再提交给后台管理人员。此外，考虑到信息安全的问题，研究还采用了数据加密及访问控制的安全保障措施，如此即可达到用户信息的安全存储目的。

2.3服务层

服务层是该系统的核心层，具有架构先进、高性能、易扩展等特性。在服务层中，分析后的食品数据将发布至共享服务网。该层次提供信息追溯、食品安全检测分析等服务，并将抽象的食品追溯过程以可视化的形式展现给用户，让用户简单、清晰地掌握相关信息，实现全程的追溯监控。

3食品安全追溯系统的实现

3.1数据库表

该系统使用MySQL数据库，在数据库中，研究建立了3张表，分别是：t_goods表、t_record表和t_user表。关于各表的设计研发过程可做出分析描述如下。

（1）t_goods表。负责记录食品相关信息。如：id（货物编号）、materialname（原料名称）、offername（原料供方）、materialdate（原料供货日期）、materialstatus（原料状态）、materialtestid（原料测试人员id）、materialtester（原料测试人员）、materialtemp（原料环节的温度）、materialhumidity（原料环节的湿度）等属性，除此之外设置4个冗余字段作为备用，为后期完善预留位置。本次研究中，设计得到的在原料采购和食品销售环节录入信息的细节详情则如图3、图4所示。

（2）t_record表。负责记录操作人以及对数据库的操作。如：id（记录编号）、type（操作类别）、cardid（商品卡号）、createtime（操作时间）等，除此之外设有2个冗余字段作为备用，为后期完善预留位置。其中，type属性中的1表示采购，2表示生产，3表示销售。由于该表的存在，使接下来的调整修改变得方便。由此，研发得到的数据库记录表的加工处理信息详情即如图5所示。

（3）t_user表。负责记录可能后台登录追溯系统的用户。其中，主要有2类：管理者用户和操作者用户。不同环节有不同的要求，因此操作者用户又分为3类。表中主要属性有：id（用户编号）、account（用户名）、password（登录密码）等基本用户信息和realname（真实姓名）等真实信息以备后期监测追责。额外设有3个冗余字段作为备用，为后期完善预留位置。登录的角色用数字代替，1代表供应，2代表分销商，3代表销售商。该表完整地记录了登录的用户。为防止信息泄露，与此同时也对信息进行了加密。基于此，构建得到的数据库用户表的综合信息详情可如图6所示。

3.2食品信息查询

物理层的RFID阅读器重点采集食品生产等环节的数据，传送到数据库，数据在汇聚层得到实效定制的分析与整合。当用户扫描食品上的标签或者输入卡号时，就可以直观、清晰地看到食品的信息以及原产地水质等环境数据。例如查询某猪肉信息，查询效果界面将如图7所示。

4结束语

基于物联网的食品安全信息追溯系统的设计始终遵循以下3条原则：各环节有记录，可随时查询；食品可追踪流向，安全出现问题能及时追责相关方面工作人员；保证质量的同时降低成本，不能因为该系统导致食品的生产成本有所增加。本次研究中，通过物理层、汇聚层和服务层设计实现对食品的全程追溯，一旦出现安全质量问题，可以第一时间锁定问题源头，并对相关人员问责，而消费者也可根据这一信息对问题食品做出防范，为用户提供贴心、可靠的食品安全保障。本款设计对提高全社会的食品安全意识与监控能力具有积极可观的现实应用意义。

参考文献

[1] 王力坚， 孙成明， 陈瑛瑛，等. 我国农产品质量可追溯系统的应用研究进展[J]. 食品科学， 2015， 36（11）：267-271.

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[3] 刘丽梅， 高永超， 王永春. 不完备数据链的智能化食品追溯方法[J]. 计算机集成制造系统， 2014， 20（1）：62-68.

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[5] 周世杰， 張文清， 罗嘉庆. 射频识别（RFID）隐私保护技术综述[J]. 软件学报， 2015，26（4）： 960-976.

[6] 陈广晶. 中国食品追溯系统任重道远——中国检验检疫科学研究院副研究员罗祎博士谈中外食品安全追溯系统建设[J]. 首都食品与医药， 2016（1）：31-33.