基于混合模式的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)

引 言

智慧農(nóng)業(yè)是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式， 是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物[1]。智慧農(nóng)業(yè)結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、無線通信等信息化技術(shù)，在監(jiān)測區(qū)域中部署各類傳感節(jié)點，主要監(jiān)測空氣溫濕度、光照、土壤溫濕度、有關(guān)氣體濃度、土壤中氮、磷、鉀、鉛、鉻、鎘、汞等重金屬含量環(huán)境信息參數(shù)和控制相應(yīng)設(shè)備自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可視化遠程監(jiān)控、遠程操作、災(zāi)變預(yù)警、農(nóng)業(yè)精準化種植、可視化管理和智能決策等，高效利用農(nóng)業(yè)資源，大幅降低農(nóng)業(yè)成本和能耗，促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，居民在生活質(zhì)量得到大幅提高的同時，對于農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全也愈加重視。食品安全問題在我國一直備受關(guān)注，這就要求我國對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系的完善給予重視，從農(nóng)產(chǎn)品種植到銷售的全過程進行監(jiān)管， 保證居民食用健康、營養(yǎng)的農(nóng)產(chǎn)品。

本文構(gòu)建的基于混合模式的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)將傳感器，無線數(shù)據(jù)傳輸，智能網(wǎng)關(guān)，WebService，二維碼和移動終端等技術(shù)相結(jié)合，對農(nóng)作物的播種、施肥、灌溉、除草、病蟲害防治、噴藥、收獲等各環(huán)節(jié)中的相關(guān)信息和農(nóng)作物生長過程中的空氣溫濕度、光照強度和土壤重金屬檢測等環(huán)境信息， 以及農(nóng)產(chǎn)品加工、運輸和銷售等信息進行實時采集，并在數(shù)據(jù)庫中記錄，使政府質(zhì)檢部門和消費者群體對農(nóng)作物從生長到最終的農(nóng)產(chǎn)品銷售環(huán)節(jié)的實時追蹤得以實現(xiàn)。這對提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率和有效追蹤農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量具有非常重要的意義。對于政府質(zhì)檢部門來說，一旦發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量不合格的農(nóng)產(chǎn)品， 可以立即找到其源頭，有效遏制不合格農(nóng)產(chǎn)品的流通，有效解決農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題。對于消費者群體而言，在選擇購買農(nóng)產(chǎn)品時，能夠隨時隨地追溯其質(zhì)量信息，捍衛(wèi)自己的合法權(quán)益。

1 研究方法

本文要實現(xiàn)的基于混合模式的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)從農(nóng)作物的種植過程開始，每一塊農(nóng)田都有屬于自己的ID 標識， 依據(jù)唯一的ID，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中記錄播種、施肥、灌溉、除草、病蟲害防治、噴藥、收獲等環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，以及農(nóng)產(chǎn)品加工、運輸過程中產(chǎn)生的信息，消費者可以對農(nóng)產(chǎn)品信息進行跟蹤和追溯。技術(shù)路線如圖 1 所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計

本文構(gòu)建的基于混合模式的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)主要分為硬件部分和軟件系統(tǒng)。硬件模塊主要實現(xiàn)對農(nóng)作物從種植到農(nóng)產(chǎn)品加工、流通和銷售等各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的實時采集，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中。軟件系統(tǒng)分為 WebService服務(wù)和 Android 客戶端。由于Android客戶端無法直接與數(shù)據(jù)庫交互，因此本文采用WebService作為橋梁，WebService從數(shù)據(jù)庫調(diào)取數(shù)據(jù)， Android客戶端通過 SOAP協(xié)議從WebService獲取數(shù)據(jù)，以供用戶查詢農(nóng)產(chǎn)品的追溯信息。

(1) 硬件環(huán)境設(shè)計

本系統(tǒng)硬件部分主要包括供電模塊、傳感器模塊、ZigBee 模塊和網(wǎng)關(guān)模塊。供電模塊為其他模塊供電，傳感器模塊實時采集環(huán)境數(shù)據(jù)，然后通過ZigBee 模塊將數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)關(guān)模塊，最后網(wǎng)關(guān)模塊通過特定的串口通信程序?qū)?shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫中。

(2) 軟件設(shè)計

硬件部分的網(wǎng)關(guān)模塊通過串口通信將傳感器采集的實時數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中，Web Service 從數(shù)據(jù)庫調(diào)取數(shù)據(jù)，Android 客戶端通過 SOAP 協(xié)議從Web Service 獲取數(shù)據(jù)，Android 客戶端通過Web Service 與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的查詢功能。軟件架構(gòu)如圖 2 所示。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

基于混合模式的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)基于 Android 平臺 開發(fā)，管理員和用戶可以在移動端進行農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)信息的查詢。 數(shù)據(jù)庫采用 SQL Server 2008 R2。

Android 端所展示的信息數(shù)據(jù)全部來自 SQL Server 數(shù)據(jù) 庫，在開發(fā)時利用 Web Service 作為橋梁，直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào) 取數(shù)據(jù)，通過移動端與 Web Service 通信，從而實現(xiàn)與 SQL Server 數(shù)據(jù)庫之間的間接通信。

軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)包括 Web Service 服務(wù)和 Android 客戶端。

（1）Web Service 服務(wù)

Web Service 可實現(xiàn)從 SQL Server 數(shù)據(jù)庫調(diào)取數(shù)據(jù)與對 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的查詢。

圖 3 所示為 Web Service 調(diào)用數(shù)據(jù)的方法。其中包括對 農(nóng)戶農(nóng)田信息表、播種、施肥、灌溉、除草、病蟲害防治、噴藥、 收成、農(nóng)藥殘留、傳感器采集環(huán)境參數(shù)信息表、土壤重金屬檢測信息表和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯信息表。

點擊不同的方法后，可獲取不同表中的數(shù)據(jù)。

在點擊“selectAllCargoInfor40”后，可得到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量 追溯信息。

（2）Android 客戶端

Android 首頁分為 4 大模塊，分別是農(nóng)田種植管理模塊、 農(nóng)作物生長管理模塊、生長環(huán)境實時監(jiān)測模塊和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量 追溯模塊。

點擊不同的圖片按鈕后，會跳轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)表的顯示頁面。

 4 結(jié) 語

本系統(tǒng)連接了農(nóng)作物的種植、管理、收購、加工、物流與配送各個環(huán)節(jié)，能夠使農(nóng)田管理者根據(jù)農(nóng)作物生長環(huán)境信 息進行科學(xué)種植，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)資源利用率。同 時對農(nóng)作物從播種到收成再到農(nóng)產(chǎn)品加工、運輸和銷售的信 息在數(shù)據(jù)庫中進行實時記錄，方便消費者實時了解、追溯農(nóng)產(chǎn) 品相關(guān)信息，為食品安全問題提出了一種有效的解決方案。