智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)研究

劉勝達(dá)等

摘要：首先介紹了建設(shè)智慧城市的重要性，闡述了忽視食品安全問題造成的嚴(yán)重危害。然后從食品安全在營造智慧城市中的重要作用出發(fā)，研究智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)。最后構(gòu)建一個支持食品生產(chǎn)、加工和流通全過程跟蹤與追溯的智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)。研究表明，本文構(gòu)建的系統(tǒng)有助于在智慧城市中實現(xiàn)“從餐桌到農(nóng)牧基地”的食品安全追溯。

關(guān)鍵詞：智慧城市； 食品安全； 追溯系統(tǒng)

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2163（2014）01-0085-03

0引言

隨著IT技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)達(dá)國家近年來開始普遍關(guān)注“智慧城市”的研究[1]。在我國，國務(wù)院總理李克強曾在2013年7月12日主持召開的國務(wù)院常務(wù)會議上，提出在有條件的城市開展智慧城市試點示范建設(shè)。所謂智慧城市，是指基于物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、移動互聯(lián)及云計算等諸多智能系統(tǒng)，并由其面向未來而營造的最理想的城市形態(tài)[2]，這些智能系統(tǒng)主要包括智能城市監(jiān)控、智能交通、智能城市生命線管理、智能票證管理、智能政務(wù)、智能電網(wǎng)、智能樓宇、智能醫(yī)院、智能家居、智能家庭護(hù)理、智能個人健康、智能數(shù)字生活和智能食品藥品管理。其中，食品安全追溯系統(tǒng)是智慧城市的重要組成部分，同時食品安全問題是關(guān)系社會和諧穩(wěn)定的重要因素，在“智慧城市”中，人們將能全面了解到“菜籃子”中的食物來自哪塊土地、運輸過程中經(jīng)過了哪些環(huán)節(jié)。因而，對食品安全追溯系統(tǒng)展開深入研究，并增加研究投入，已然引起了眾多研究學(xué)者的廣泛關(guān)注和重視，亟待收獲更多的實效研究成果。

近年來，蘇丹紅、禽流感等事件的相繼發(fā)生，表明了我國目前的食品安全追溯系統(tǒng)仍存在缺陷，一旦發(fā)生食品安全問題，很難立刻追本溯源，做到實時控制和迅速召回[3]。因此，應(yīng)適時研究智慧城市的食品安全追溯系統(tǒng)，并利用其對食品生產(chǎn)、加工和流通過程進(jìn)行合理監(jiān)控，同時進(jìn)一步對流入市場的不合格食品進(jìn)行有效追溯，從而達(dá)到控制食品安全事件發(fā)生，以及提供食品安全最大限度保障的重要作用。

1食品個體標(biāo)識

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，食品安全追溯是指可追蹤食品的來源、生產(chǎn)、銷售和物流等各方面相關(guān)信息[4]。而食品安全追溯系統(tǒng)則是能記錄和追蹤食品的來源、生產(chǎn)、銷售和物流等信息的系統(tǒng)，也就是利用該系統(tǒng)能夠?qū)κ称钒踩畔⑦M(jìn)行記錄和追蹤[5]。而要對食品個體進(jìn)行追蹤，就要首先對食品個體進(jìn)行標(biāo)識。目前，條形碼是標(biāo)識食品個體的有效手段。條形碼種類繁多，使用較為頻繁的主要有一維碼和二維碼。一維碼廣泛應(yīng)用于各類商品中，但密度低、信息量小，不能對食品的相關(guān)屬性進(jìn)行詳細(xì)描述。二維碼即二維條形碼，可以存儲比一維碼更多的信息，且安全性和穩(wěn)定性均要優(yōu)于一維碼，使用范圍已經(jīng)覆蓋食品追溯、數(shù)碼憑證、產(chǎn)品推廣、站點互聯(lián)、文件下載、導(dǎo)航與定位等領(lǐng)域。因此，智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)可借助“二維碼”來標(biāo)識食品個體。

2智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)設(shè)計

在智慧城市中，食品的種類豐富多彩，不同食品的原料、生產(chǎn)、物流及市場也不一樣。為實現(xiàn)對智慧城市食品安全信息的有效追溯，就必須對食品供應(yīng)鏈上各個環(huán)節(jié)的安全信息進(jìn)行全面的收集、傳遞、存儲、處理及輸出，此時就需要農(nóng)牧人員、研究人員、加工人員、管理人員、技術(shù)人員、質(zhì)檢人員、專家和用戶的多方通力合作，因此這就形成了一個基于網(wǎng)絡(luò)的具有多個子系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng)。

2.1智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)流程

在智慧城市中，用戶能夠利用Web查詢系統(tǒng)追蹤食品的供應(yīng)商、物流、生產(chǎn)加工、采摘出欄、農(nóng)殘病疫和種植養(yǎng)殖等信息，查詢有多少用戶買了同樣的食品，并查看用戶的反饋信息，還能拍照、上傳照片和發(fā)表評論，智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)流程如圖1所示。

2.2智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)的需求，可將其分為農(nóng)牧基地管理系統(tǒng)、加工包裝管理系統(tǒng)、物流運輸管理系統(tǒng)、Web查詢系統(tǒng)和用戶餐桌反饋系統(tǒng)等五大子系統(tǒng)，總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖1 智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)流程

圖2中，農(nóng)牧基地管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)種植管理、農(nóng)殘檢測、采摘記錄、養(yǎng)殖管理、病疫檢測和出欄記錄等功能，能夠記錄、管理和查詢農(nóng)牧基地相關(guān)信息，這些信息中既包括了種植品種、種植地、肥料施放、病蟲害、農(nóng)藥施放、農(nóng)藥殘留檢測和采摘等信息，也包括了養(yǎng)殖品種、入欄、養(yǎng)殖、遷移、飼料使用、防疫、藥物使用和出欄等相關(guān)信息。以肉牛養(yǎng)殖為例，在肉牛出生后，為其安裝二維碼耳標(biāo)，采用激光在耳標(biāo)上定制其品種和出生地等初始化信息，并存儲到農(nóng)牧基地數(shù)據(jù)庫中；在養(yǎng)殖過程中，亦需不斷記錄養(yǎng)殖、遷移、飼料使用、免疫注射、檢疫和出欄等信息，進(jìn)一步存儲到農(nóng)牧基地數(shù)據(jù)庫中，直至出欄。將來若有需要，即可利用該系統(tǒng)追溯全部的農(nóng)牧基地信息。

圖2中的加工、包裝管理系統(tǒng)則主要實現(xiàn)屠宰分割、加工包裝和二維碼標(biāo)識功能，并能夠記錄、管理和查詢食品的加工和包裝相關(guān)信息，主要包括屠宰、分割、檢驗、加工和包裝等信息。該系統(tǒng)還能夠?qū)⑥r(nóng)牧基地、加工和包裝信息寫入二維碼并生成條碼標(biāo)簽。以肉牛屠宰分割為例，通過二維碼耳標(biāo)識別肉牛個體，在屠宰前，進(jìn)行肉牛宰前檢驗，并將相關(guān)檢驗信息存儲到加工包裝數(shù)據(jù)庫中；在屠宰過程中，記錄屠宰過程的相關(guān)信息，相應(yīng)存儲到加工包裝數(shù)據(jù)庫中；在分割過程中，還需記錄分割環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，其后存儲到加工包裝數(shù)據(jù)庫中；而在包裝過程中，系統(tǒng)則根據(jù)加工、包裝過程中記錄的相關(guān)信息重新生成包裝二維碼。日后若發(fā)生查詢需求，則可利用該系統(tǒng)追溯檢驗、屠宰、分割、加工和包裝等相關(guān)信息。

圖2中的另一重要的物流運輸系統(tǒng)主要實現(xiàn)食品裝載管理、車輛調(diào)度、運輸監(jiān)控、GPS信息采集和溫度信息采集等功能，能夠記錄、管理和查詢物流運輸相關(guān)信息，主要包括食品裝載、車輛增減、駕駛員增減、車輛調(diào)度、GPS定位、溫度監(jiān)控和運輸監(jiān)控等信息。以牛肉物流運輸為例，發(fā)車前，掃描包裝二維碼，記錄貨物、數(shù)量、車輛、車次、駕駛員和目的地等初始化信息，利用GPS技術(shù)設(shè)計最佳行駛路線，并存儲到物流運輸數(shù)據(jù)庫中；發(fā)車后，不斷記錄時間、路徑、堵車和故障等信息，實時采集車廂溫度、濕度等信息，通過車載設(shè)備發(fā)送至物流運輸服務(wù)器，運輸監(jiān)控系統(tǒng)對接收的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并存儲到物流運輸數(shù)據(jù)庫中，直至到達(dá)目的地。一旦有問題發(fā)生，均可利用該系統(tǒng)追溯物流運輸相關(guān)信息。

另外，Web查詢系統(tǒng)主要實現(xiàn)食品信息查詢和用戶反饋查詢功能，能夠查詢食品的農(nóng)牧基地、加工包裝、物流運輸和用戶反饋等信息。

用戶餐桌反饋系統(tǒng)主要實現(xiàn)上傳照片和發(fā)表評論功能，用戶可以利用該系統(tǒng)上傳食品照片以及發(fā)表評論，并能分享發(fā)布到人人、微博和QQ空間等。

3智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)的實現(xiàn)

在智慧城市中，食品的農(nóng)牧基地、生產(chǎn)加工企業(yè)、物流運輸企業(yè)、銷售網(wǎng)點和有關(guān)用戶均呈現(xiàn)數(shù)量眾多之勢，且食品追溯所需的很多信息也都是跨地域采集的，如此一來，若只利用單臺服務(wù)器將難以實現(xiàn)跨地域信息的采集、存儲、加工、處理、傳輸和匯總。因此，系統(tǒng)實現(xiàn)時就要根據(jù)系統(tǒng)功能，分別設(shè)置農(nóng)牧基地、加工包裝、物流運輸、Web查詢和用戶餐桌反饋五大類服務(wù)器。其中，農(nóng)牧基地、加工包裝和物流運輸服務(wù)器要根據(jù)企業(yè)數(shù)量和地域差別分別設(shè)置若干服務(wù)器，而Web查詢和用戶餐桌反饋服務(wù)器則只需各設(shè)置一臺即可滿足需要。智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)設(shè)計和實現(xiàn)，通過采用激光刻制二維碼，并利用二維碼掃描槍、攝像頭和手機等設(shè)備采集食品二維碼信息，再利用機器視覺技術(shù)進(jìn)行農(nóng)牧基地監(jiān)控，其后通過GPS等技術(shù)進(jìn)行定位，同時利用GIS技術(shù)在電子地圖上進(jìn)行跟蹤。此外，還需利用GPRS技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通信，依托互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，而且又利用Web技術(shù)和基于XML的EDI技術(shù)實現(xiàn)多服務(wù)器聯(lián)合查詢，由此而完整實現(xiàn)智慧城市食品安全追溯。

系統(tǒng)基于ArcGIS 10開發(fā)平臺，利用SQL server 2008實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和管理，采用Microsoft Visual Studio 2010來開發(fā)實現(xiàn)。又由于系統(tǒng)基于B/S構(gòu)架，因此客戶端可以是聯(lián)網(wǎng)的手機、平板電腦、車載電腦、筆記本和PC機等各種機型。

4結(jié)束語

利用本文設(shè)計的智慧城市食品安全追溯系統(tǒng)，用戶在購買商品前，可以用手機掃描食品二維碼，查看相關(guān)食品信息。若想進(jìn)一步查詢更多信息，可以點擊二維碼中的網(wǎng)址鏈接，即可登錄Web查詢系統(tǒng)，進(jìn)行更為細(xì)致的查詢，包括農(nóng)牧基地、加工包裝、物流運輸、其他用戶上傳的照片及評論等信息，以此來判定是否購買。在購買后，還可上傳食品照片和發(fā)表評論，為其他用戶提供購買參考，必要時也可舉報食品安全隱患。因此，該系統(tǒng)能夠有效實現(xiàn)在智慧城市中“從餐桌到農(nóng)牧基地”的食品安全追溯。

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