计算机技术在食品安全追溯体系中的应用

侯娟

（德州职业技术学院 山东省德州市 253034）

1 计算机技术在食品安全追溯体系建设的现状

目前，我国的食品安全问题虽然在媒体的曝光下已经大幅度减少，但是仍存在少数生产厂家打着品牌的旗号进行伪劣产品的制作和销售，导致广大人民群众仍高度重视我国的食品安全问题。基于此，各地区政府均加大对地方食品厂家生产的深入调查，同时，也开始大力发展食品安全追溯体系的建设，在计算机技术的支持下，越来越多的地区政府使用到食品安全追溯平台，并在食品监察方面取得诸多建设性成效。

1.1 追溯体系标准化参数的制定难度较大

因为食品行业种类巨大，且设计到的技术领域较多，所以食品安全追溯体系的标准化建设难度会相对较大，并且在建设食品安全追溯体系时，也会面临着标准化参数较低的问题。对此，监管部门若想全方位确保食品安全的可追溯性，就应当加强对各类食品加工的原材料、生产车间和产品包装等方面的管控，划分食品种类，统一制定追溯安全的标准和数据参数。特别是在食品的生产、包装、存储以及运输环节中，需要监管部门投入大量的心血，严格管控每一个环节的质量，对追溯体系反馈的所有节点数据进行精准管理，避免食品安全质量出现环环相扣的现象，要做到不放过任何一个环节漏洞。但是此项工作实际开展起来却是十分困难的，因为每一个环节出现漏洞都会影响整个食品安全追溯体系发挥不出全部作用，进而导致食品安全监管的数据链中断。

1.2 计算机配套技术不成熟

结合我国近几年各地食品安全监管工作质量来看，越来越多的地区开始建立以计算机技术为主体，大数据和云计算技术为支撑的食品追溯体系，想通过现代化技术手段实现对食品安全问题的防控。同时，一些食品安全追溯体系发展较为迅速的地区还在条形码基础上加入二维码技术和芯片技术，且将每个产品的数据都录入到网络数据库中进行存储。但是从食品追溯体系发展的整体角度出发，仍有很多城市没有配置统一的食品安全数据库，造成此类问题的主要原因不是因为资金问题，而是计算机配套技术的不成熟导致一些城市就算引入食品安全追溯系统，也会因技术问题而发挥不出该系统的全部能力。

1.3 源头数据采集难度大

在食品安全追溯体系下，规模越小的食品加工企业，对其进行数据采集的难度就越大，很大一部分原因在于小企业的投资成本较低，且发展规模较小，往往没有经济实力来配备专业的食品安全检测实验室和数据记录室，也没有聘请专业检验师的思想意识。导致食品安全监管部门在进行数据调查时，很难收集到所有食品企业的源头数据，造成食品安全追溯体系的数据缺失。

2 计算机技术在食品质量安全追溯中的应用

2.1 基于计算机视觉功能的食品安全检测技术

现阶段，我国的计算机视觉技术已经较为成熟，在食品安全追溯体系中，通过多功能摄像机作为外界感应设备来记录食品生产的全过程，并使用计算机的软件处理程序来实现对食品的有效识别与鉴定。计算机视觉技术的工作流程主要可以分为三部分：第一部分，是对摄像机拍摄到的影像进行处理，剔除与食品生产无关的内容；第二部分，通过计算机程序对处理过后的食品图片进行数据对比分析，将各类食品参数和对比结果进行记录保存；第三部分，通过内置程序对食品信息进行检测分析，将得出的检测结果反馈给技术人员，从而实现食品质量安全的检验。

2.2 基于计算机技术的食品安全生产线模拟研究

信息化时代的背景下，传统的食品检测技术已经无法适用现代的生产检测工作的需要。对此，有关部门已经开始与食品生产企业进行合作，通过全面布设计算机设备来实现辅助食品生产加工的目的。并且利用大数据信息技术，对食品包装、口味以及产量等数据进行调整统筹规划，利用智能仿真模拟技术演算出最符合企业发展的道路，同时，还可以模拟出符合市场需求生产流程，进一步提高食品生产企业的经济效益，促进我国食品行业的发展。

2.3 基于计算机技术的追溯食品生产链系统

有关部门可以通过计算机技术建立起追溯食品生产链的监控技术，实现食品监管部门对生产企业整条生产链的控制，对原材料的来源、存储、制作工艺、生产环境、包装、运输、销售等环节的全面监控。如果销售到市面上的食品发生安全问题，那么食品企业和安全监管部门就可以快速的追溯到导致食品问题的环节，并及时的对该环节进行控制，尽可能的降低食品安全对社会带来的影响。

3 以计算机技术为基础建立食品安全追溯系统

3.1 总体方案设计

3.1.1 目标

在与前文形成对比的同时，以“她”、“它”同音的双关渲染了一种人与胡同虽一同老去但胡同可新生人却无力扭转的厚重悲凉感，令人慨叹。

该系统的核心目标主要以研究食物变质后的化学特征为基础，通过数据结合的方式分析的该技术的可行性，并从中确定食品中产生氨和硫化氢气体浓度，进而判断出挥发性盐基总氮TVB‐N 因子的浓度，然后实验论证的方式规划出该系统的可行性，之后利用检测数据构建数据分析检测模型。实现该系统需要通过单片机进行信息的烧录工作，并根据食品追溯的实际需求设计硬件电路，选择最为符合食品监控的控制芯片、传感器以及信息传输模块等实验器材进行制作。之后将由嵌入式人员编写相应的代码架构，并根据实际需求完善代码，最后将运行成功的系统代码通过单片机的方式烧录到嵌入式芯片中，在试运行通过之后即可通入食品追溯行业的使用当中，图1 为检测系统检测到的硫化氢浓度。

图1：硫化氢浓度随挥发性盐基氮浓度变化

3.1.2 主要内容

该系统主要以STM32 为核心控制器，该控制器主要利用氨气传感器和硫化氢传感器为主要检测工具，将收据到的氨气和硫化氢气体的浓度数据交由ARM 中进行信息转换和分析。之后处理器会将分析过的数据进行滤波处理，进而得出较为精确的数据结果，同时将数据与规定值进行对比从而实现对当前食品质量的一个智能化判断，无论食品质量是合格还是不合格均会通过液晶显示器、蜂鸣器等输出设备对外界进行提醒，进而形成一个便捷的能独立检测、判断、预警的嵌入式智能设备。

3.2 检测模型设计

3.2.1 检测模型设计原理

该检测系统的模型设计在考虑日常检测便捷性和实用性的情况下，会根据检测食品的不同加入“电子舌”和“电子鼻”传感器，通过各类电阻实现对不同浓度进行检测的目的。其中在对肉类食品进行变质过程的检测时，通常会以食品的腐败程度为基础，检测挥发性盐基氮的散发浓度，在利用瑞士产出的Mem‐brapo 电化学传感器对其进行精准检测，之后将所得数值用matlab 线性回归判断出如图1 和图2所示的线性关系。通过该技术可以看出在肉类食品变质的过程中，氨气和硫化氢会随着挥发性盐基氮的增加而增加，这就表明该系统是可以实现对食品的正常追溯。

图2：氨浓度随挥发性盐基氮浓度变化

3.2.2 传感器模块

该系统主要是通过MQ136 气体传感器进行数据收集工作，该传感器模块主要是使用气敏材料作为核心，利用气敏电阻在硫化氢环境下电导率较低的特性，来收集传感器所处环境中硫化氢的浓度，然后处理器会将传感器实时传回的数据进行转译，将其翻译成可识别的输出信号并对信号进行记录与分析。MQ136 气体传感器是一款对硫化氢的灵敏度较高传感器，同型号的其它传感器同样具有优秀的灵敏度，因此该电路设计会使用MQ 系列作为系统的传感器设备。

3.3 软件设计

3.3.1 整体软件设计

该系统主要是使用Linux 作为集成化开发平台，用C 或C++语言作为程序的源代码语言，对ARM 芯片内部的主控程序进行设计，其系统主要包括以下几个子程序：

（1）数据采集程序。该程序的主要目的是实现对检测的数据进行AD 转换和滤波，并以10ms 为一次触发，执行一次数据的记录与存储，在取得较为准确的数据之后会跳出循环停止触发。

（2）分析处理程序。该程序会将采集数据传输到检测模型软件模块进行数据推理分析，同样该程序会以10ms 为一次循环进行一次数据推送。

（3）外设控制程序。该程序主要是通过ARM 处理器的核心程序管控下而运行的小程序，通过ARM 对检测数据的判断分析控制蜂鸣器和LED 指示灯的工作，进而实现系统对食品质量检测结果向外界传输的目的。

3.3.2 算法的优势

该系统因为将所有数据都存储在专用的数据库当中，所以在对质量检测系统进行数据的增删改查时，总需要先将数据从数据库中调取出来，并交由计算机的内存中进行编译。而这项工作需要进行大量的数据交换与流通，对处理器的性能以及内存质量要求较高，同时交换次数越多调取次数越频繁所涉及的复杂性就越高。本系统的核心算法是通过将不同食品种类进行划分，且将每一种数据元素逐一进行排序，并使用冒泡排序法对新收集的数据进行排序，进而实现对每一个数据对象的合理安排。同时还要对每一个数据类型进行树形结构的排列，判断输入、调取的数据的确定性和可行性，优化数据查询、调取和修改的时间，极大地降低技术人员对食品质量追溯的时间和复杂度。

另外，该系统的算法还具有其他方面的优势：

（1）该系统可以对每个工作人员进行考勤记录，不会因工作人员的增多而影响整个程序运行的结果，

（2）该系统的算法会将每个工作人员的员工信息、考勤记录以及排班记录等信息进行处理方便出现食品质量问题时能够及时有效的追踪到问题的责任人，进而方便监管部门与食品生产企业对生产的质量把控。

4 结束语

终上所述，因为近些年我国食品安全问题频发，所以导致人们不敢随意购买不了解的食品，造成社会各界对食品安全问题的关注程度越来越高。对此，各地食品安全监管部门已经全面展开食品安全的整治工作，并借助计算机技术来完善食品安全追溯体系的建设，使得食品安全问题得到有效的控制。将现代技术融入到食品安全的监管当中，可以有效避免食品安全问题的发生，实现提高人们的日常生活水平，保障人们生命安全的目的。