基于物聯網的校園食品溯源問題研究

焦國棟，單錫泉，張衛榮

（濰坊職業學院，山東 濰坊 261041）

1 國內外食品溯源研究現狀

“食品溯源”是“食品質量安全追溯系統”的簡稱，早在20世紀后期，歐盟國家為應對當時傳播較嚴重的“瘋牛病”而建立并慢慢完善起來的 HACCP系統和食品信息可追溯系統。在食品行業，生產、加工、包裝、儲運、銷售等各個環節均有可能引發安全問題，通過該管理系統，用戶可根據位于食品標簽上的溯源碼，連入網絡實時查詢，從而理清食品流通環節，明確事故責任方，對食品監管和行業自我約束具有重要意義。相關食品溯源系統已在包括美國、英國、日本等在內的多個國家及地區采用，并取得顯著成效[1]。

在國內，隨著“中國條形碼推進工程”、“健康中國行動（2019-2030）”、《關于食品生產經營企業建立食品安全追溯體系的若干規定》等一系列政策、法規、發展戰略的出臺，食品溯源越來越受到廣大消費者及生產企業的關注，食品溯源技術也得到不斷革新并取得顯著成效，像壽光蔬菜、新疆哈密瓜、贛南臍橙、京東跑步雞、游水鴨、飛翔鴿、云南普洱茶等項目相繼引入或構建起食品安全溯源平臺，尤其是RFID、區塊鏈等新一代信息技術在食品安全溯源領域的應用，為食品從田間地頭到消費者餐桌建立全過程追溯體系提供了可能。

2 校園食品溯源的必要性

隨著我國全面建成小康社會奮斗目標的實現，居民生活水平顯著提高，人們對食品安全、健康飲食的需求也愈發強烈。然而，近年來食品安全事件時有發生，如黑龍江雞西酸湯子中毒事件，工業鹵水點豆腐事件，薯片丙烯酰胺致癌物超標事件等，僅2020年市場監管部門就查處食品安全違法案件28萬余件[2-3]，食品安全問題已迫在眉睫。食品安全事件頻發所暴露出的深層次問題是食品從生產到食用中間各個環節未能充分暴露在法律和公眾的監督之下，即食品信息不對稱，食品監管、驗收留證等溯源數據不健全問題。針對上述問題，本文在分析食品流通各環節的基礎上，提出了一套透明度高、具備良好監管能力的食品信息溯源及安全監管解決方案。

3 食品溯源涉及的關鍵技術

3.1 二維碼技術

二維碼技術是隨著移動端設備發展而逐漸流行起來的一種編碼技術，由于其較傳統條形碼更大的信息存儲能力、更豐富的數據表示類型、更強的容錯糾錯能力及低成本、易制作、持久耐用等特性被廣泛應用到各個領域。

3.2 RFID射頻識別技術

RFID射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸快速雙向數據通信和存儲，利用無線射頻方式讀寫記錄載體（電子標簽、射頻卡），從而達到識別目標和數據交換的目的[4-5]，因其具有普遍適用性、高效傳輸性、唯一性與可追溯性、簡單易用性，被認為是二十一世紀最具發展潛力的新一代信息技術之一。

3.3 Zigbee技術

Zigbee技術是一種低成本、低功耗、短時延、容量大、安全、可靠的無線通信技術，主要應用于短距離且對傳輸速率要求不高的各種電子設備之間進行的周期性數據、間歇性數據或低反應時間數據的傳輸[6-8]。

3.4 物流追蹤定位技術

物流追蹤定位技術是基于地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）的綜合定位技術。其中地理信息系統可以結合地理學、地圖學以及遙感和計算機科學對空間信息進行分析和處理，把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與常規的數據庫查詢和統計分析等操作集成在一起，廣泛應用于地理數據信息輸入、存儲、查詢、分析和顯示等領域，利用GIS強大的地理數據分析功能提高對物流數據的分析和利用[9]。GPS全球定位系統主要是為物流追蹤提供實時、全天候和全球性的導航定位服務，并用于數據收集、監測和應急通信等，可以根據道路交通狀況以及實時監控的物流車輛等移動目標的位置向目標發出實時調度指令[10]。兩種技術的綜合應用能夠建立起功能強大的物流追蹤定位信息系統。

4 研究內容

本文針對傳統食品安全管理手段存在的不足，從學校餐廳食品溯源與監管的角度出發，利用單片機控制傳感器和 WSN物聯網技術進行食品材料和食品環境的信息采集、傳輸和分析，通過可視化平臺對食品進行溯源及安全監管，從而設計一套適合校園餐廳使用的食品溯源及安全監管系統，建立可靠的食品流通體系，有效地把控食品從田間地頭到校園餐桌的各環節。

系統通過RFID射頻識別技術進行信息采集、登記；通過WSN物聯網技術進行傳感節點的組建；通過Zigbee通信技術形成多跳自組網絡系統；通過物流追蹤定位技術（GIS/GPS）將食品溯源貫穿于整個食品生產、加工、流通和銷售過程；通過二維碼技術在PC端、移動端等可視化、數字化平臺對各過程進行查詢、監管，準確顯示食材的來源、存儲信息、流通路線及消費者的反饋信息，提升流通過程透明度，提高社會、學校、家長監管力度，減少校園食品安全事故發生，為廣大師生獲取優質放心的食品提供保障，校園食品溯源及安全監管系統模型如圖1所示。

圖1 校園食品溯源及安全監管系統模型圖

（1）種植、養殖信息管理模塊：該模塊將收集食材的種植養殖日期、地址、管理人員信息。

（2）物流倉儲管理模塊：該模塊收集食材的物流運輸日期、運輸車輛及司機信息、入庫日期、倉庫管理人員信息、出庫日期。

（3）生產加工信息管理模塊：該模塊收集食材的加工日期、加工車間、加工人員信息。

（4）銷售信息管理模塊：該模塊收集食材的銷售時間、銷售人員信息。

以上信息寫入到系統后臺數據庫的同時同步寫入RFID卡中，并通過唯一識別碼進行綁定，便于后期查詢使用。學校管理人員或政府監管人員可以通過Web端平臺入口登錄，對食品流通全過程數據進行溯源審查。普通消費者可以二維碼掃描查詢相應銷售時間批次的食品溯源信息。

5 總結

本文研究的校園食品溯源及安全監管系統集信息采集、管理、查詢于一體，利用二維碼、RFID及Zigbee等物聯網技術，有效保證了校園食品安全數據的準確性，面向不同用戶，提供Web端監管、二維碼掃描可視化查詢，提高了食品溯源的可信度，為校園食品安全提供了保障。