基于NFC的茶葉產業鏈可追溯系統設計研究

楊禮鋮 ，周亦鵬

（1.北京工商大學計算機與信息工程學院，北京 100048；2.農產品質量安全追溯技術及應用國家工程實驗室，北京 100048）

近年來，保障茶葉質量安全，提升茶葉品質安全，使消費者可以購買到放心茶葉的問題，已成引起政府和茶企的高度重視。同時，為消除消費者的擔憂，讓消費者了解茶葉的溯源信息，也亟需利用現代信息技術搭建追溯系統。就茶葉從種植到銷售可能產生的一系列質量和安全問題，如何將現代信息技術應用于預警、發現和追溯，以確保茶葉質量安全，越來越受到國內外研究人員的關注，其中包括使用RFID，二維碼技術，數據庫技術等。隨著智能手機中的近距離無線通信技術（NFC）日益普及，利用智能手機的NFC功能用戶就能方便快捷地訪問NFC標簽中的內容。利于追溯系統的推廣和普及。因此，本文構建基于NFC的茶葉產業鏈可追溯系統，以監測和跟蹤茶葉的質量和安全性，不僅為相關部門提供可靠的信息，還可滿足消費者便捷查詢茶葉溯源信息的需求，同時為企業追查問題源頭提供依據。

1 基于NFC的茶葉產業鏈可追溯系統概述

1.1 追溯系統需求分析

依據食藥監管的需求，茶葉產業鏈可追溯系統須要實時監控產業鏈上的各個節點并上傳相關數據，基于這些數據，接到消費者投訴后，可迅速定位問題節點、公司及原因，并及時有效地處理消費者投訴、意見，召回相關產品。依據茶葉產業鏈節點企業的需求，須要可追溯系統在每個生產及制作環節及時通過NFC系統收集數據，并利用數據將依據危害關鍵控制點（HACCP）確定的溯源信息上傳到數據庫中進行集成與整合。依據茶葉消費者的需求，消費者可使用帶有NFC功能的手機對產品NFC標簽進行讀取，或是輸入產品追溯代碼，以追蹤產品的來源，獲取需要的信息。基于以上三個不同的視角，設計茶葉產業鏈可追溯系統。

1.2 追溯系統總體框架設計

茶葉產業鏈分為四個部分，分別為茶葉種植節點，茶葉加工節點、茶葉銷售節點，而茶葉流通節點穿插其中，銜接其他三個部分。茶產業鏈中的每個節點都可以使用NFC技術收集信息并讀取NFC標簽中的信息，并通過可擴展標記語言（XML）將要寫入的信息進行編寫并存放到Oracle數據庫。可追溯系統中初始產品信息由茶葉種植節點記錄，并實時寫入NFC標簽中，在產業鏈中正向流動，最終傳遞給茶葉銷售節點。可追溯系統的總體框架分為節點企業管理模塊，茶葉種植管理模塊，茶葉加工管理模塊，茶葉物流管理模塊，茶葉銷售管理模塊，XML和Oracle數據庫。

2 追溯系統主要模塊設計

由于本系統是將茶葉作為追溯對象，因此，無法應用畜類產品，例如豬、牛等可進行個體標識的方案，所以本系統以產品批次或以種植地塊為單位進行編碼追溯。在種植環節中，以相同塊地或相同品種作為一個批次，并且茶葉產品的追溯編碼基于GS1（Global Standard 1）即“全球統一標識系統”進行設計，GS1是以商品條碼系統為核心，包含編碼體系、數據交換、數據載體、產品電子代碼（EPC）等，該系統為貿易、物流、資產和服務提供全球唯一的標識。本研究的可追溯系統主要貫穿于茶葉產業鏈上的各個節點企業，嚴格控制準入標準，統一生產規范，使產業鏈各節點企業可方便快捷地使用標準化的NFC系統進行信息采集，并且可以利用NFC標簽或追溯代碼使消費者、節點企業、食藥監部門等都方便查詢產品信息。根據相應的企業及其功能劃分，可追溯系統分為以下五個模塊。

2.1 節點企業管理模塊

實現質監部門對茶葉產業鏈上的節點企業進行全方位的監控與管理是該模塊的主要功能。基于GS1系統分配EPC廠商識別代碼，涉及產業鏈上的所有節點企業，利用節點企業管理模塊，茶葉質監部門可直接操作EPC廠商代碼。例如，新準入企業已通過審核便執行增加操作，對審核不過的企業執行刪除操作，對違反相關食品法的企業視情節輕重分別進行警告并記錄，或直接產品整改及召回。

2.2 茶葉種植管理模塊

茶葉種植管理模塊的目的是當某一批次的茶葉產品進入產業鏈的初始階段時，其相關的一切數據信息都存儲在NFC標簽中，如種苗來源，下種時間，種植周期，施肥及噴灑信息，收獲信息，天氣信息等，著重關注農藥和化肥這些會影響農產品安全性的因素，利用NFC設備（如智能手機、讀寫終端）來記錄茶葉從種植到收獲的完整過程。在利用NFC設備提高采集茶葉種植數據效率的同時，還為后續的產品加工、炒制環節以及茶葉產品的可追溯性提供了源數據。同時，每個種植企業的本地數據庫實時導入所收集的數據信息，并且可追溯系統的種植管理數據庫定期下載其中的數據信息。

2.3 茶葉加工管理模塊

鮮葉或毛茶都經由專業的茶葉物流企業轉運至制茶企業進行加工，加工完成后又根據需求由物流企業將產品進行入庫或運輸。茶葉種植企業所采集的數據都存儲在NFC標簽中，制茶企業在讀取信息的同時將制茶企業信息、到達時間、制茶時間及工藝流程、成品信息和出廠時間等數據寫入標簽，結合源數據形成最終產品可追溯代碼，同樣與茶葉種植模塊相同，將數據上傳至茶葉加工信息本地數據庫并定期上傳至可追溯系統的數據庫。

2.4 茶葉物流管理模塊

茶葉物流管理貫穿于整個產業鏈。茶葉轉運階段，由于茶葉的強吸附性，對儲存及運輸環境都有較高的標準，運輸前檢測車輛車廂狀況，包括有無異味、溫濕度情況等，并寫入NFC標簽，通過將NFC技術與全球定位系統（GPS）相結合，利用無線車機上傳運輸環節中的信息至茶葉物流管理數據庫，可以獲得茶葉運輸車輛的實時信息，實現實時的監控和追蹤。茶葉入庫前與茶葉出庫前，同樣利用NFC設備來讀取已有數據信息，同時寫入庫時間、倉庫客觀狀態信息（編號、溫度、濕度、存儲量）、出庫時間等。

2.5 茶葉銷售管理模塊

在茶葉銷售前，茶企需要寫入NFC標簽的相關信息有，經銷商信息、分銷點信息等。產品售出后，再將銷售單位信息和售出相關信息上傳到茶葉銷售數據庫，完成單個茶葉產品的整個生命周期信息記錄工作。

3 茶葉產業鏈可追溯系統實現

追溯系統的體系架構使用BS的策略模式，并基于VS2013+ASP.NET MVC4+EF6+JqueryEasyUI+Oracle架構開發，將在ASP.NET MVC的框架基礎上使用C#編程語言編寫開發。可以讓用戶使用瀏覽器或掃描二維碼就可以直接訪問使用本系統，可以更方便用戶的查詢與信息獲取。

茶葉消費者有兩種方式獲取所購買的產品的溯源信息，一是通過瀏覽器訪問茶葉追溯系統用戶端頁面，輸入茶葉包裝上的產品追溯代碼，便可獲取茶葉在產業鏈上所有節點的相關信息；二是通過NFC手機加載NFC標簽中保存的信息。產品質量如果出現問題，可以在茶葉追溯系統用戶端頁面進行投訴，并且對于投訴信息，是由監管部門在追溯系統以管理員的身份進行處理及問責。追溯系統的Oracle數據庫由節點企業管理、茶葉種植管理、茶葉加工管理、茶葉流通管理、茶葉銷售管理五個本地數據庫構成，如果需要對數據庫進行查詢或維護，可由系統管理員通過SQL語言執行操作。

4 結論與討論

以NFC技術為主體，設計相應管理模塊，開發基于BS模式的茶葉產業鏈可追溯系統，主要用于采集、記錄并追溯茶葉生產、流通及銷售等所有環節信息和數據，如發現茶葉存在質量安全問題，通過茶葉產業鏈可追溯系統可以進行追溯并精準定位到問題茶葉在產業鏈上涉及的節點企業，這樣不僅可以提高產品質量，減少安全問題的發生，而且可以最大程度的保障消費者的利益。