基于物聯(lián)網(wǎng)的蔬菜流通追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

引言

近年來(lái)，肉類蔬菜等食品安全事故時(shí)有發(fā)生，引起廣大消費(fèi)者的普遍擔(dān)憂。2010 年 10 月，商務(wù)部、財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于肉類蔬菜流通追溯體系建設(shè)試點(diǎn)指導(dǎo)意見(jiàn)》的通知，稱肉類、蔬菜是城鄉(xiāng)居民重要的基本生活必需品，解決肉類蔬菜流通來(lái)源追溯難、去向查證難等問(wèn)題，有助于解除消費(fèi)者后顧之憂?；诖?，本文根據(jù)商務(wù)部《全國(guó)肉類蔬菜流通追溯系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范 ( 試行 )》要求，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的終端采集技術(shù)、RFID技術(shù)、ZigBee 技術(shù)和 GPRS 技術(shù)應(yīng)用到蔬菜流通追溯系統(tǒng)中，提出了結(jié)合超市原有電子標(biāo)簽秤控制系統(tǒng)的蔬菜流通追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)從批發(fā)市場(chǎng)采購(gòu)到蔬菜直銷配送、再到超市進(jìn)行零售的蔬菜流通數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)傳送。該系統(tǒng)可為提高流通主體的安全責(zé)任意識(shí)，強(qiáng)化防范措施，形成溯源追責(zé)機(jī)制，改善消費(fèi)預(yù)期，促進(jìn)消費(fèi)，提高食品安全監(jiān)管和公共服務(wù)水平提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有很高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)是在傳感網(wǎng)的基礎(chǔ)上，按照約定的協(xié)議，把各種網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。從狹義上看，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。從廣義上講，物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸，利用感知技術(shù)與智能裝置對(duì)物理世界進(jìn)行感知識(shí)別，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)進(jìn)行計(jì)算、處理和知識(shí)挖掘，以實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的信息交互和無(wú)縫連接，達(dá)到對(duì)物理世界實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策之目的。

2 蔬菜流通追溯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)包括城市追溯平臺(tái)、批發(fā)市場(chǎng)追溯子系統(tǒng)、超市追溯子系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由射頻卡、終端采集器、電子秤、電子秤控制器、計(jì)算中心服務(wù)器組成。其中，批發(fā)市場(chǎng)追溯子系統(tǒng)由終端采集器結(jié)合 GPRS模塊構(gòu)成 ；超市追溯子系統(tǒng)由電子秤、電子秤控制器、集中器組成 ；電子秤控制器與集中器之間則用ZigBee 技術(shù)構(gòu)成無(wú)線數(shù)據(jù)通信局域網(wǎng) ；計(jì)算中心服務(wù)器與商務(wù)局、批發(fā)市場(chǎng)、超市、公共查詢系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信。圖 1 所示是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.1 城市追溯管理平臺(tái)

城市追溯管理平臺(tái)可按照統(tǒng)一的信息采集標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，匯總各流通節(jié)點(diǎn)的追溯信息，作為城市蔬菜流通追溯體系的指揮調(diào)度中心。其主要功能有流通節(jié)點(diǎn)備案、批發(fā)市場(chǎng)和超市上報(bào)的追溯數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、根據(jù)批次碼正向跟蹤蔬菜以及對(duì)外提供通過(guò)追溯碼反向溯源的查詢服務(wù)，圖 2 所示是該系統(tǒng)的部分界面截圖。

圖 2 系統(tǒng)的部分界面截圖。

2.2 批發(fā)環(huán)節(jié)追溯子系統(tǒng)

在批發(fā)市場(chǎng)建立經(jīng)營(yíng)者備案登記、蔬菜進(jìn)場(chǎng)、檢測(cè)、交易等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，健全覆蓋蔬菜進(jìn)場(chǎng)、檢測(cè)、分揀、配送等直銷渠道環(huán)節(jié)的追溯子系統(tǒng)，可以終端采集器為追溯信息采集工具，結(jié)合原有電子秤進(jìn)行自動(dòng)采集。圖 3所示是批發(fā)環(huán)節(jié)主要流程圖。圖 3 中的經(jīng)營(yíng)者備案就是對(duì)進(jìn)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者 ( 批發(fā)商、零售商 ) 進(jìn)行實(shí)名登記備案，并發(fā)流通服務(wù)卡，對(duì)備案的經(jīng)營(yíng)者發(fā)放蔬菜流通服務(wù)卡。經(jīng)營(yíng)者在交易過(guò)程中須持卡交易。

圖 3 批發(fā)環(huán)節(jié)主要流程

蔬菜入場(chǎng)登記包括已建立電子臺(tái)賬的蔬菜和尚未建立電子臺(tái)賬的蔬菜。其中已建立電子臺(tái)賬的蔬菜可以刷流通服務(wù)卡，以同一批發(fā)商的同一張產(chǎn)地證明或交易憑證的蔬菜為同一批次進(jìn)行選擇，打印進(jìn)貨憑證由市場(chǎng)管理人員監(jiān)督并分清批次單獨(dú)存放 ；而尚未建立電子臺(tái)賬的蔬菜則刷流通服務(wù)卡后，以蔬菜產(chǎn)地證明或交易憑證為批次管理依據(jù)來(lái)確定批次，打印進(jìn)貨憑證由市場(chǎng)管理人員監(jiān)督并分清批次單獨(dú)存放。

蔬菜檢測(cè)登記就是批發(fā)市場(chǎng)按照相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定對(duì)蔬菜進(jìn)行抽檢，將相關(guān)信息錄入該批次電子臺(tái)賬。檢測(cè)不合格的，通知經(jīng)營(yíng)者暫時(shí)停止該批蔬菜的交易，并通知商務(wù)主管部門進(jìn)行處理。

蔬菜交易登記主要是指非直銷配送渠道所產(chǎn)生的蔬菜交易記錄。這些交易的交易雙方在結(jié)算完成后，會(huì)獲取帶有追溯碼的交易憑證 ；蔬菜憑交易憑證出場(chǎng)。

此外，蔬菜交易登記也應(yīng)當(dāng)包括直銷配送渠道的蔬菜交易記錄。直銷配送一般包括直銷采購(gòu)和直銷分揀與配送。其中，直銷采購(gòu)是指直銷配送渠道負(fù)責(zé)蔬菜采購(gòu)的人員在批發(fā)市場(chǎng)內(nèi)選擇合適的蔬菜品種，通過(guò)在終端信息采集器刷流通服務(wù)卡來(lái)記錄供應(yīng)商信息，再通過(guò)按鍵錄入批次碼、種類、采購(gòu)數(shù)量、金額等交易信息，然后打印交易憑證，并隨該批次蔬菜運(yùn)送至分揀中心 ；直銷分揀與配送是在分揀中心根據(jù)不同批次單獨(dú)分揀至周轉(zhuǎn)箱中，根據(jù)分揀配送計(jì)劃將送往同一超市的不同周轉(zhuǎn)箱單獨(dú)存放，并將本次配送信息單獨(dú)寫入一張流通服務(wù)卡、打印配送交易小票后一同配送至目標(biāo)超市。

2.3 超市追溯子系統(tǒng)

超市追溯子系統(tǒng)其實(shí)主要是直銷配送渠道，用于選擇直銷配送渠道下游超市所建立的覆蓋蔬菜進(jìn)場(chǎng)、檢測(cè)、交易等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的追溯子系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電子秤控制器通過(guò)串口通訊方式與超市電子秤 PLU 控制軟件系統(tǒng)相連，在該設(shè)備上刷商品卡即可將批次碼數(shù)據(jù)更新至電子標(biāo)簽秤中對(duì)應(yīng)商品的PLU 記錄中，交易時(shí)，則通過(guò)電子秤為消費(fèi)者提供打印追溯碼的功能。圖 4 所示是超市環(huán)節(jié)的主要流程圖。

圖 4 超市環(huán)節(jié)主要流程

圖 4 中的蔬菜入場(chǎng)登記也包括已建立電子臺(tái)賬的蔬菜和尚未建立電子臺(tái)賬的蔬菜。對(duì)于已建立電子臺(tái)賬的蔬菜，則可刷流通服務(wù)卡以直銷配送渠道交易憑證為分批依據(jù)進(jìn)行選擇，打印進(jìn)貨憑證由超市接貨人員分清批次單獨(dú)存放 ；而對(duì)于尚未建立電子臺(tái)賬的蔬菜，也可刷流通服務(wù)卡，然后以直銷配送渠道交易憑證為批次管理依據(jù)確定批次，并對(duì)接批發(fā)市場(chǎng)相關(guān)信息將蔬菜品種、追溯碼等信息下傳至電子秤，打印進(jìn)貨憑證由超市接貨人員分清批次單獨(dú)存放。

蔬菜檢測(cè)登記就是超市按照相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定對(duì)蔬菜進(jìn)行抽檢，將相關(guān)信息錄入該批次電子臺(tái)賬。檢測(cè)不合格的，通知銷售人員暫時(shí)停止該批蔬菜的交易，并通知政府主管部門進(jìn)行處理。

超市的蔬菜交易登記是消費(fèi)者購(gòu)買蔬菜時(shí)，由超市銷售人員再確認(rèn)當(dāng)前蔬菜批次是否與電子秤當(dāng)前批次信息對(duì)應(yīng)。如遇當(dāng)前蔬菜批次與電子秤當(dāng)前批次不一致，則通過(guò)在電子秤控制器上刷當(dāng)前蔬菜的商品卡來(lái)更新電子秤批次信息，然后打印具有追溯碼的零售憑證，記載市場(chǎng)名稱、攤位號(hào)、日期、商品名稱、追溯碼、價(jià)格、數(shù)量、金額等內(nèi)容。

3 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集終端

由于工作現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)候因條件限制等因素而無(wú)法使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為此，筆者結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，研制開(kāi)發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程自助終端機(jī)系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品適合于各種條件下的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、物體識(shí)別等工作，可以徹底解決信息的終端采集和控制問(wèn)題，為精細(xì)化生產(chǎn)、控制、管理提供設(shè)備保證。系統(tǒng)可通過(guò)單片機(jī)與 LED 顯示單元、鍵盤和 RFID 電子標(biāo)簽讀寫模塊相連接，并通過(guò) GPRS 或 WIFI 與計(jì)算機(jī)相連接。圖 5 所示是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集終端機(jī)的硬件框圖。

圖 5 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集終端機(jī)的硬件框圖

4 應(yīng)用情況

筆者所在的某省規(guī)模最大的農(nóng)產(chǎn)品綜合批發(fā)市場(chǎng)——XX農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)有限公司——是國(guó)家“雙百市場(chǎng)工程”承辦企業(yè)。公司現(xiàn)有營(yíng)業(yè)面積 4.3 萬(wàn)余平方米，建有配送中心、服務(wù)中心、信息中心、結(jié)算中心、監(jiān)控中心、檢測(cè)檢驗(yàn)中心等，屬標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化“一站式”一級(jí)農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)。蔬菜年交易量 31萬(wàn)噸，交易額 11.1 億元 ；蔬菜加工制品年交易量1.5 萬(wàn)噸。蔬菜批發(fā)除滿足地區(qū)需求外，還銷往周邊地市及周邊省的部分城市。目前，公司正在規(guī)劃建設(shè)肉類批發(fā)市場(chǎng)，預(yù)計(jì)年內(nèi)可投入使用。

5 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)對(duì)某批發(fā)市場(chǎng)的直銷渠道進(jìn)行蔬菜流通領(lǐng)域追溯研究，并與下游“農(nóng)超對(duì)接”超市進(jìn)行追溯鏈條對(duì)接，目前本系統(tǒng)已經(jīng)基本形成由批發(fā)市場(chǎng)到蔬菜直銷配送中心、再到超市的完整追溯鏈條，并且能夠向市商務(wù)局的城市追溯平臺(tái)實(shí)時(shí)上報(bào)追溯數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)軟硬件設(shè)施設(shè)備均可滿足最終消費(fèi)者通過(guò)追溯碼進(jìn)行反向溯源與商務(wù)局正向批次碼跟蹤的需要，從而證明，基于物聯(lián)網(wǎng)的蔬菜流通追溯系統(tǒng)方案可行，可以為后續(xù)建立健全食品安全應(yīng)急保障體系提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

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