基于大数据的信阳毛尖产品溯源系统设计与应用

姜明富，段天尧

（信阳农林学院 信息工程学院，河南 信阳 464000）

0 引言

随着食品安全越来越被社会重视,消费者和监管部门希望更全面地了解茶叶的制作过程,企业需要监督溯源。 本文通过分析毛尖从生产到销售的流通过程,构建快速追溯、简洁查看、简单信息录入的溯源系统。 追溯系统由应用软件(JSP,SSM 框架等)、二维码、RFID 标签等技术来实现毛尖茶叶生产流通过程的记录。 企业仅需要将含有详细信息的二维码或者溯源码印刷到产品包装上面,即可对毛尖产品进行追溯与监控,便于消费者更加直观地了解其信息。 溯源系统既有利于追溯毛尖茶叶的各个环节详细信息,又有利于茶叶行业生产的标准化,在茶叶的生产、加工、储运、销售的各个环节进行跟踪记录［1］。

1 溯源系统主要技术

1.1 RFID 技术

无线射频识别技术(Radio Frequency Edenfication,RFID)原理是RFID 标签在感应到读写器的磁场后,芯片电源通过天线获得感应电流,经过升压电路,然后射频前端电路将带有信息的感应电流送入逻辑控制电路中心进行信息处理。 信息分析正确后,感应电流形成的电源把该产品的详细信息发送给接收方［2］。

1.2 二维码技术

二维码技术是在一张二维平面上,信息隐藏于按照某种规律排列并用黑白条纹表示在几何图形中,在计算机中二进制编码用采用“0”“1”表示,若干个“0”“1”采用二进制来表示数值编码信息,图像输入设备(摄像头、手机等)结合扫码软件识别二维码,解析二维码并显示所隐藏的信息。

1.3 软件开发平台及数据库

本系统采用B/S 架构［3］,MySQL 数据库,JSP 技术Model,View 和Control 组件,SSM 框架。

2 信阳毛尖产品溯源系统的需求分析和总体设计

2.1 溯源系统总体业务流程需求

溯源系统业务分为3 个环节:茶树管理环节,记录茶树信息、购买的除虫药、营养液等茶树生长过程中所用信息；管理者需要记录当日具体的实施情况记录,确定关键点。 在加工生产环节,记录毛尖的采摘时间信息、记录加工环节的各个流程以及所需要的时间等。在仓储运输环节,管理员将记录茶叶的出入库时间、库存剩余等信息。 以上各环节的详细信息,消费者或者茶商可通过扫描二维码或者登录特定网址在PC 端详细了解毛尖详细信息。 本溯源系统的功能设计是记录毛尖茶叶在各个环节中产生的详细数据,并存入MySQL 数据库,管理员可以查询、修改、删除、分析存储的信息,消费者或者政府可以通过溯源码或者二维码查询详细信息［4］。 控制系统的用户有两类,一类是前台操作,即消费者,只能进行查看茶叶的详细信息；另外一类是管理员,即对系统各种功能进行常规操作。系统管理员具有最高管理权限,可以控制系统的不同模块功能,包括有茶树管理、加工生产、库存管理、经销商信息等。 消费者或者有关职能人员可以使用手机扫描二维码,就能查询相关产品的信息,或者进入特定的网址查看了解茶叶的详细信息。

2.2 溯源系统架构设计

系统的逻辑架构［5］主要包括3 个部分:茶叶数据采集、茶叶数据存储、茶叶数据显示。 (1)数据采集:底层数据采集通过RFID 采集各种数据并汇总,再由专业的管理输入信息,将采集的数据提供给数据存储层。(2)数据存储:数据存储具有承上启下的作用。 对下,接收采集的数据并存入数据库。 对上,将数据完整地传输给数据展示层。 (3)数据显示:数据显示作为溯源系统的表现层,相当于可视化窗口,将数据通过文本形式进行展示,管理员在此页面完成对茶叶的添加、删除、修改、查询等相关操作。 溯源系统记载毛尖的茶树管理、加工生产、库存储运、经销商信息各个环节的详细信息,再将数据存入数据库,用特定的关键词建立相关表,使得消费者可以通过溯源码或者二维码查询某种茶叶的详细信息。

2.3 溯源系统功能设计及相关数据表

毛尖溯源系统分为主页面信息管理模块、茶树管理模块、加工生产管理模块、库存管理模块、经销商信息管理模块和溯源查询模块。 主页面信息表模块主要是对茶树的加工生产过程、经销商基本信息的管理,对各个环节的信息进行常规操作等［6］。 主页面信息及其功能描述如表1 所示。

表1 主页面信息

茶树管理模块主要对毛尖在茶园种植阶段的栽种、打药、施肥、采摘等农事活动信息的管理。 农事活动包括对毛尖的栽种、施肥、打药、除草、采摘等,根据上述结构划分［7］,种植管理模块的功能描述如表2 所示。

表2 茶树种植管理模块功能描述

加工生产管理模块记录毛尖加工各个步骤的过程,包括加工生锅时间、熟锅时间、初烘时间、摊晾时间、复烘时间、毛茶整理时间等步骤信息［8］。 库存储运管理主要是记录毛尖茶叶库存储运的信息以及运输到商家的信息,主要记录毛尖茶叶从加工厂发货至经销商的运输过程。 依据上述结构划分,其系统的功能设计分为输入、输出、记录增加、删除、修订、查询等操作。

2.4 数据库设计

数据库设计是将用户需求用模型表示出来［9］,包括3 个部分:实体、联系、属性。 数据库中主要表如下:主页面表实体字段包括编号、名称、产地、库存、录入时间。 茶树管理表实体字段包括编号、种植时间、营养剂、喷洒营养剂时间、除草剂、除草时间、采摘时间、种植地、信息录入时间。 加工生产管理页面表实体字段包括编号、采摘时间、生锅时间、熟锅时间、初烘时间、摊晾时间、复烘时间、毛茶整理时间、再复烘时间、信息录入时间。 库存管理表实体字段包括编号、库名、库存温度、入库时间、数量、信息录入时间、溯源码。 经销商管理表实体字段包括编号、姓名、电话、地址、进货数、信息录入时间、溯源码。 从系统的数据流程得知,包括各个流通环节的操作过程数据库包含的信息表有:主页面信息表、茶树管理信息表、加工生产信息表、库存管理信息表、经销商信息表,其中一些表的设计如表3—4 所示。

表3 茶树管理数据

表4 主页面茶叶数据库

2.5 溯源查询模块

毛尖溯源查询子系统主要是为消费者和经销商查询产品信息建立相关文档记录。 其系统的功能设计如表5 所示。

表5 溯源查询模块功能描述

3 信阳毛尖产品溯源系统实现与测试

3.1 功能实现

系统运行在Windows10 系统,数据库为MySQL,Web 容器为Tomcat,数据采集器为RFID 数据采集器。在登录页面中,用户登录后,系统有两种类型:一类是消费者登录板块。 消费者只要输入溯源码就可以跳转到该毛尖的详细信息页面。 一类是管理员登录板块。信息录入模块由管理员记录毛尖信息,管理员登录界面后,可以按照内容填写对应的内容。 当页面中的编号毛尖名称等详细信息填写完整后就可以进入下个界面,输入的信息包括茶树管理、加工生产管理、库存管理等信息。 溯源查询页面能够综合服务溯源,可供用户追溯毛尖信息,这是一个开放的平台,能有效地满足不同用户对毛尖信息的个性化需求,还可以同时满足有关政府部门人员查询毛尖生产过程信息的需求。

3.2 溯源系统功能测试

溯源系统功能测试主要通过对系统的各个模块进行测试,观察系统能否满足设想的目标。 文章选取系统关于管理员登录、毛尖管理功能、溯源查询测试等功能进行测试［10］。 通过管理员使用不同的账号进行登录,便于测试登录系统是否正常。 通过对毛尖溯源系统的增、删、改、查等各项功能测试,分析该溯源系统管理功能是否正常运行,其测试表如表6 所示。

表6 毛尖管理功能测试

消费者或者有关政府职员可以通过二维码或者输入溯源码,跳转到毛尖各个环节的详细信息页面,其测试结果如表7 所示。

表7 溯源查询功能测试

4 结语

本文主要进行毛尖生产过程追溯系统设计与开发,并实现毛尖生产过程的安全追溯,把毛尖的种植、加工、库存等作为研究对象,进行设计与开发,实现毛尖生产过程追溯平台的建立［11］。

今后,笔者将针对基于大数据的信阳毛尖产品防伪溯源系统进行深入研究并做出如下改进。 (1)二维码的生成:没有编辑自动生成二维码,借助与第三方生成二维码软件合作,需要改进。 (2)简化系统的操作过程:考虑到使用系统的用户大多是茶场的种植员工、加工厂的工人,对计算机的操作水平不高,因此,该系统在操作界面的操作流程及系统容错性方面还有待提高。 (3)强化数据处理能力:数据处理速度关键取决于数据分析速度,所以合适的算法很重要,在算法上还需要进一步的研究。