基于物联网的校园食品溯源问题研究

焦国栋，单锡泉，张卫荣

（潍坊职业学院，山东 潍坊 261041）

1 国内外食品溯源研究现状

“食品溯源”是“食品质量安全追溯系统”的简称，早在20世纪后期，欧盟国家为应对当时传播较严重的“疯牛病”而建立并慢慢完善起来的 HACCP系统和食品信息可追溯系统。在食品行业，生产、加工、包装、储运、销售等各个环节均有可能引发安全问题，通过该管理系统，用户可根据位于食品标签上的溯源码，连入网络实时查询，从而理清食品流通环节，明确事故责任方，对食品监管和行业自我约束具有重要意义。相关食品溯源系统已在包括美国、英国、日本等在内的多个国家及地区采用，并取得显著成效[1]。

在国内，随着“中国条形码推进工程”、“健康中国行动（2019-2030）”、《关于食品生产经营企业建立食品安全追溯体系的若干规定》等一系列政策、法规、发展战略的出台，食品溯源越来越受到广大消费者及生产企业的关注，食品溯源技术也得到不断革新并取得显著成效，像寿光蔬菜、新疆哈密瓜、赣南脐橙、京东跑步鸡、游水鸭、飞翔鸽、云南普洱茶等项目相继引入或构建起食品安全溯源平台，尤其是RFID、区块链等新一代信息技术在食品安全溯源领域的应用，为食品从田间地头到消费者餐桌建立全过程追溯体系提供了可能。

2 校园食品溯源的必要性

随着我国全面建成小康社会奋斗目标的实现，居民生活水平显著提高，人们对食品安全、健康饮食的需求也愈发强烈。然而，近年来食品安全事件时有发生，如黑龙江鸡西酸汤子中毒事件，工业卤水点豆腐事件，薯片丙烯酰胺致癌物超标事件等，仅2020年市场监管部门就查处食品安全违法案件28万余件[2-3]，食品安全问题已迫在眉睫。食品安全事件频发所暴露出的深层次问题是食品从生产到食用中间各个环节未能充分暴露在法律和公众的监督之下，即食品信息不对称，食品监管、验收留证等溯源数据不健全问题。针对上述问题，本文在分析食品流通各环节的基础上，提出了一套透明度高、具备良好监管能力的食品信息溯源及安全监管解决方案。

3 食品溯源涉及的关键技术

3.1 二维码技术

二维码技术是随着移动端设备发展而逐渐流行起来的一种编码技术，由于其较传统条形码更大的信息存储能力、更丰富的数据表示类型、更强的容错纠错能力及低成本、易制作、持久耐用等特性被广泛应用到各个领域。

3.2 RFID射频识别技术

RFID射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触快速双向数据通信和存储，利用无线射频方式读写记录载体（电子标签、射频卡），从而达到识别目标和数据交换的目的[4-5]，因其具有普遍适用性、高效传输性、唯一性与可追溯性、简单易用性，被认为是二十一世纪最具发展潜力的新一代信息技术之一。

3.3 Zigbee技术

Zigbee技术是一种低成本、低功耗、短时延、容量大、安全、可靠的无线通信技术，主要应用于短距离且对传输速率要求不高的各种电子设备之间进行的周期性数据、间歇性数据或低反应时间数据的传输[6-8]。

3.4 物流追踪定位技术

物流追踪定位技术是基于地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的综合定位技术。其中地理信息系统可以结合地理学、地图学以及遥感和计算机科学对空间信息进行分析和处理，把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与常规的数据库查询和统计分析等操作集成在一起，广泛应用于地理数据信息输入、存储、查询、分析和显示等领域，利用GIS强大的地理数据分析功能提高对物流数据的分析和利用[9]。GPS全球定位系统主要是为物流追踪提供实时、全天候和全球性的导航定位服务，并用于数据收集、监测和应急通信等，可以根据道路交通状况以及实时监控的物流车辆等移动目标的位置向目标发出实时调度指令[10]。两种技术的综合应用能够建立起功能强大的物流追踪定位信息系统。

4 研究内容

本文针对传统食品安全管理手段存在的不足，从学校餐厅食品溯源与监管的角度出发，利用单片机控制传感器和 WSN物联网技术进行食品材料和食品环境的信息采集、传输和分析，通过可视化平台对食品进行溯源及安全监管，从而设计一套适合校园餐厅使用的食品溯源及安全监管系统，建立可靠的食品流通体系，有效地把控食品从田间地头到校园餐桌的各环节。

系统通过RFID射频识别技术进行信息采集、登记；通过WSN物联网技术进行传感节点的组建；通过Zigbee通信技术形成多跳自组网络系统；通过物流追踪定位技术（GIS/GPS）将食品溯源贯穿于整个食品生产、加工、流通和销售过程；通过二维码技术在PC端、移动端等可视化、数字化平台对各过程进行查询、监管，准确显示食材的来源、存储信息、流通路线及消费者的反馈信息，提升流通过程透明度，提高社会、学校、家长监管力度，减少校园食品安全事故发生，为广大师生获取优质放心的食品提供保障，校园食品溯源及安全监管系统模型如图1所示。

图1 校园食品溯源及安全监管系统模型图

（1）种植、养殖信息管理模块：该模块将收集食材的种植养殖日期、地址、管理人员信息。

（2）物流仓储管理模块：该模块收集食材的物流运输日期、运输车辆及司机信息、入库日期、仓库管理人员信息、出库日期。

（3）生产加工信息管理模块：该模块收集食材的加工日期、加工车间、加工人员信息。

（4）销售信息管理模块：该模块收集食材的销售时间、销售人员信息。

以上信息写入到系统后台数据库的同时同步写入RFID卡中，并通过唯一识别码进行绑定，便于后期查询使用。学校管理人员或政府监管人员可以通过Web端平台入口登录，对食品流通全过程数据进行溯源审查。普通消费者可以二维码扫描查询相应销售时间批次的食品溯源信息。

5 总结

本文研究的校园食品溯源及安全监管系统集信息采集、管理、查询于一体，利用二维码、RFID及Zigbee等物联网技术，有效保证了校园食品安全数据的准确性，面向不同用户，提供Web端监管、二维码扫描可视化查询，提高了食品溯源的可信度，为校园食品安全提供了保障。