食品安全质量云服务系统

尹帅东 孙力飞 何俊 陈劭珑 王洪伟 张雅萱

摘要：本项目通过电磁卡销将本项目与待监控的食品产品直接连接或与待监控的食品产品的包装机构、运输设备连接，然后由外部的数据录入设备通过RFID射频信号收发装置、WIFI无线通讯装置、Zigbee无线通讯装置中的任意一种将相关产品初始信息，然后使安装了本项目的与待监控的食品产品随着物流系统、营销系统进行运输及销售活动，在与待监控的食品产品随物流系统、营销系统转运及流转过程中，每经过一个环节，均可通过RFID射频信号收发装置、WIFI无线通讯装置、Zigbee无线通讯装置中的任意一种将该环节中相应的项目录入到本项目中，另一方面在通过GNSS卫星定位装置对待监控的食品产品的流通路径进行持续监控的同时，另通过监控摄像头定期或随机对待监控的食品产品在流通转运过程中的周边环境项目拍照或视频采集，从而实现对待监控的食品产品流动途径精确监控记录。

关键词：电磁卡销;食品监控;网络;无线通讯;信号收发

当前在食品产品的生产至消费流通环节中，需要经过相对较长的时间和较多的工序或手续，但当前由于缺乏有效的监管手段和工具，从而导致当前食品产品质量监管工作难度巨大，一方面无法对存在安全问题的食品产品的源头进行精确定位，另一方面也无法对导致食品产品质量问题发生的具体环境进行精确定位，从而严重影响了当前对食品产品质量监管工作的难度和效率，并导致当前的食品产品安全性存在极大的隐患，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的食品安全追踪监管设备，以满足实际使用的需要。该监管设备本新型结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面具有良好的环境适应能力，灵活的定位能力和续航运行能力，另一方面具有信息读取编辑便捷、信息采集获取全面且定位精度高，从而可有效的实现对食品产品自生产至消费过程中的各环节信息进行持续采集，便于对食品产品质量进行追踪监控及溯源追踪管理，从而极大的提高食品安全质量管理工作的效率和精度，具有广阔的市场前景。

1设备方案设计

如图1食品安全质量云服务系统，包括承载底座1、承载面板2、射频天线3、RFID射频信号收发装置4、WIFI无线通讯装置5、Zigbee无线通讯装置6、GNSS卫星定位装置7、监控摄像头8、太阳能电池板9、电磁卡销10及主控电路11，其中承载底座1为横断面呈“凵”字型槽状结构，其前端面与承载面板2相互连接并构成密闭腔体结构的承载槽12，射频天线3至少一个，位于承载槽12内并嵌于承载面板2后端面，射频天线3通过电子开关电路分别与RFID射频信号收发装置4、WIFI无线通讯装置5、Zigbee无线通讯装置6、GNSS卫星定位装置7及主控电路11电气连接，RFID射频信号收发装置4、WIFI无线通讯装置5、Zigbee无线通讯装置6、GNSS卫星定位装置7及主控电路11均嵌于承载槽12内并与承载底座1相互連接，且RFID射频信号收发装置4、WIFI无线通讯装置5、Zigbee无线通讯装置6、GNSS卫星定位装置7间相互并联，并分别与主控电路11电气连接，主控电路11另分别与监控摄像头8、太阳能电池板9、电磁卡销10电气连接，其中监控摄像头8、太阳能电池板9均嵌于承载面板2前端面，电磁卡销10至少一个，位于承载槽12外并与承载底座1下端面相互铰接。

其中，承载底座1、承载面板2间设至少一个电子铅封13，承载底座1内设若干隔板14，并通过隔板14将RFID射频信号收发装置4、WIFI无线通讯装置5、Zigbee无线通讯装置6、GNSS卫星定位装置7及主控电路11相互隔离。

此外，所述太阳能电池板9面积为承载面板2前端面面积的50%—90%。

与此同时，所述承载底座1侧表面设至少一个电源接线端子15，且电源接线端子15与主控电路11电气连接，控制系统11为DSP芯片及FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统，且主控电路11中另设锂电池辅助电源16及与锂电池辅助电源配套的充放电控制电路17。

充放电控制电路17分别与太阳能电池板9、主控电路11及锂电池辅助电源16电气连接。

本项目在具体使用中，首先对承载底座、承载面板、射频天线、RFID射频信号收发装置、WIFI无线通讯装置、Zigbee无线通讯装置、GNSS卫星定位装置、监控摄像头、太阳能电池板、电磁卡销及主控电路进行装配，完成本项目组装备用。

2工作流程设计

2.1系统运行流程

如图2所示，本项目在具体实施中，首先在食品产品生产环节，将本项目通过电磁卡销将本项目与待监控的食品产品直接连接或与待监控的食品产品的包装机构、运输设备连接，然后由外部的数据录入设备通过RFID射频信号收发装置、WIFI无线通讯装置、Zigbee无线通讯装置中的任意一种将相关产品初始信息，然后使安装了本项目的与待监控的食品产品随着物流系统、营销系统进行运输及销售活动，在与待监控的食品产品随物流系统、营销系统转运及流转过程中，每经过一个环节，均可通过RFID射频信号收发装置、WIFI无线通讯装置、Zigbee无线通讯装置中的任意一种将该环节中相应的项目录入到本项目中，另一方面在通过GNSS卫星定位装置对待监控的食品产品的流通路径进行持续监控的同时，另通过监控摄像头定期或随机对待监控的食品产品在流通转运过程中的周边环境项目拍照或视频采集，从而实现对待监控的食品产品流动途径精确监控记录。

2.2系统存储与定位

在进行对待检测食品产品进行溯源管理中，可通过RFID射频信号收发装置、WIFI无线通讯装置、Zigbee无线通讯装置中的任意一种，一方面在待监控的食品产品流转过程中将本项目录入的待监控的食品产品的信息、GNSS卫星定位装置的定位信息和监控摄像头采集的图像或视频信息进行远程传送至监控平台，实现对待检测食品产品持续监控管理，另一方面在待监控的食品产品到达指定检测位置时，将本项目录入的待监控的食品产品的信息、GNSS卫星定位装置的定位信息和监控摄像头采集的图像或视频信息进行远程传送至监控平台，实现对待检测食品产品进行溯源管理。

2.3系统电力供给

在运行过程中，一方面可通过外部电源对本项目进行电能供应，另一方面也可通过太阳能电池板对本项目运行进行电能供应。

3项目开发

3.1开发平台

利用c/c++编程语言进行相关交互和功能实现的开发，其编程语言特点速度快，面向对象与过程，有大量开源库可使用，满足了云服务系统的开发功能要求。

3.2无线装置的相关使用

Zigbee无线通讯装置，数据传输速率低：10Kb/s～250Kb/s，专注于低速率传输应用功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通 5号电池可使用 6～24 个月，成本低：Zigbee 数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本，网络容量大：网络可容纳 65000 个设备，延时短：典型搜索设备时延为 30ms，休眠激活时延为 15ms，活动设备信道接入时延为15ms。网络的自组织、自愈能力强，通信可靠数据安全：Zigbee 提供了数据完整性检查和健全功能，采用 AES-128 加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一） ，各个应用可灵活确定其安全属性，ZigBee 技术在低功耗、低成本和组网能力具有无可比拟的应用优势。

RFID无线射频技术，基于物联网，传统电信网，让一般所有能够独立寻址的物理对象进行信息互联。通俗点概括，就是条码扫描进阶成为了无线感应。其所具备的远距离读取、高储存量等特性。

WIFI无线通信技术是一种可以将个人电脑、手持设备（如 PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，客户可通过手机终端的条码，来与云服务系统进行交互。

4结语

设计食品安全云系统能有效的实现对食品产品自生产至消费过程中的各环节信息进行持续采集，便于对食品产品质量进行追踪监控及溯源追踪管理。该系统能够针对食品进行定向追踪与记录功能，并通过监控系统和定位发送系统发送视频定位，确保食品的安全。此外，还采用电磁卡销，将食品的运输信息进行实时记录与定位，方便用户进行远程监管。该系统具有使用灵活方便，通用性好，一方面具有良好的环境适应能力，灵活的定位能力和续航运行能力显著等特点，对食品安全监督设计具有一定的参考价值。

参考文献

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基金支持

该项目获得辽宁科技大学2020年期大学生创新创业训练计划支持，项目编号（202010146389）