基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)探索與研究

姚碧玲

【摘要】針對目前環(huán)境下食品質(zhì)量安全監(jiān)督的需要，構(gòu)建了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)。將食品生產(chǎn)和銷售信息存儲在網(wǎng)絡(luò)上，并根據(jù)我國食品生產(chǎn)和銷售的實(shí)際情況，分析和研究符合我國國情的食品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)，使其能夠?qū)κ称饭?yīng)鏈中反映食品質(zhì)量安全的信息進(jìn)行有效的溯源、跟蹤和預(yù)警。

【關(guān)鍵詞】食品質(zhì)量安全；溯源系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)+

一、食品安全的重要性

常言道：“民以食為天，食以安為先”。食品是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。食品安全問題關(guān)系到每個(gè)人的身體健康，牽動著每個(gè)人的大腦神經(jīng)。尤其是近年來問題牛奶、地溝油、注膠蝦、轉(zhuǎn)基因油等食品安全事件頻發(fā)，直接影響到人民的生命安全，也是影響一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定的重要因素。保障食品質(zhì)量安全，即是重要的經(jīng)濟(jì)問題、民生問題，更是重大的社會問題和政治問題。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，食品安全更是公眾最為關(guān)注的發(fā)生話題，任何一個(gè)食品安全問題，都有可能通過互聯(lián)網(wǎng)的快速傳播，發(fā)酵成為公共事件。《2015年中國食品安全狀況報(bào)告》中指出2015年，我國主要食用農(nóng)產(chǎn)品與食品市場供應(yīng)繼續(xù)保持“總體穩(wěn)定”的基本態(tài)勢，但公眾食品安全滿意度持續(xù)低迷。采取各種措施，保障食品安全是一項(xiàng)長期而又艱巨的任務(wù)。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”內(nèi)涵

2015年3月5日十二屆全國人大三次會議上，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計(jì)劃。“互聯(lián)網(wǎng)+”代表一種新的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，即充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)要素配置中的優(yōu)化和集成作用，將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果深度融合于經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域之中，提升實(shí)體經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和實(shí)現(xiàn)工具的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形態(tài)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”行動計(jì)劃與食品安全的溯源融合形成互聯(lián)網(wǎng)食品安全溯源體系，對我省食品安全安全保障將起積極推進(jìn)作用，同時(shí)有助于利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)保證食品安全。

三、溯源系統(tǒng)

溯源系統(tǒng)（Traceability system）是在食品供應(yīng)整個(gè)過程中對食品的各種相關(guān)信息進(jìn)行記錄存儲的質(zhì)量保障系統(tǒng)，其目的是在食品質(zhì)量出現(xiàn)問題時(shí)，能夠快速有效地查詢到產(chǎn)生問題的原料或加工環(huán)節(jié)，必要時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品召回，實(shí)施有針對性的懲罰措施，由此來提高食品質(zhì)量水平。食品溯源系統(tǒng)是追蹤食品進(jìn)入市場各個(gè)階段（從生產(chǎn)到流通的全過程）的系統(tǒng)，有助于質(zhì)量控制和食品安全。

四、基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文以蔬菜的種植與流通為例，借助云計(jì)算數(shù)據(jù)庫功能，建立一個(gè)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)且實(shí)有效的數(shù)據(jù)跟蹤與實(shí)時(shí)監(jiān)管決策。系統(tǒng)可以采用多種信息技術(shù)，對眾多的異構(gòu)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、融合和挖掘，并對信息進(jìn)行基于云平臺的數(shù)據(jù)存儲，通過群集、數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)同步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。從而真正實(shí)現(xiàn)對食品從種殖到銷售的全生命周期的智能化生產(chǎn)管理。

（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

通過研究基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)，根據(jù)食品生產(chǎn)、加工、存儲、零售等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)基地到消費(fèi)者的整個(gè)供應(yīng)鏈的信息追溯，消費(fèi)者也可進(jìn)入系統(tǒng)平臺中進(jìn)行信息的查詢，可以真正解決食品的安全問題。

（二）軟件開發(fā)

在J2EE技術(shù)的基礎(chǔ)之上，采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)模式，以MyEclipse8.0作為開發(fā)平臺，Struts2作為web編程框架，Weblogic10.3作為web服務(wù)器，MySQL作為數(shù)據(jù)庫的環(huán)境下進(jìn)行了開發(fā)。

（三）相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究

應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、語義網(wǎng)等技術(shù)手段，對食品信息知識組織與標(biāo)準(zhǔn)化、食品信息智能服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行系統(tǒng)的研究探討，提出解決問題的科學(xué)方案和系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架：探索食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)的長效運(yùn)營機(jī)制與可持續(xù)發(fā)展的保障措施。

1.食品信息知識組織與標(biāo)準(zhǔn)化

食品本體知識庫設(shè)計(jì)：食品知識庫是建立在食品本體的基礎(chǔ)上。本課題采用了資源描述框架（RDF）關(guān)系圖構(gòu)建食品知識本體，并在此基礎(chǔ)上建立食品知識庫。

2.食品信息智能服務(wù)

著重圍繞食品信息智能服務(wù)個(gè)性化、本地化的重大需求，利用語義技術(shù)對眾多涉食品信息智能服務(wù)的多源、海量和異構(gòu)涉農(nóng)信息進(jìn)行語義集成整合，構(gòu)建基于語義數(shù)據(jù)庫的自動推理機(jī)制，從而提供本地化和個(gè)性化食品信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)基于語義技術(shù)的食品信息智能服務(wù)。

3.食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制與發(fā)展模式探索

發(fā)展模式：

（1）政府主導(dǎo)與社會參與的前期建設(shè)及發(fā)展模式；

（2）企業(yè)主導(dǎo)和市場運(yùn)營的后期建設(shè)及發(fā)展模式。

長效運(yùn)行機(jī)制：

資金投入機(jī)制：前期采取政府公益性投入運(yùn)作機(jī)制，中期建立政府補(bǔ)貼與企業(yè)投入相結(jié)合的運(yùn)營機(jī)制，后期逐步建立商業(yè)信息有償消費(fèi)機(jī)制。

利益分配機(jī)制：建立農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息收集、加工、傳播、發(fā)布、反饋等環(huán)節(jié)信息服務(wù)參與者的利益共享機(jī)制，形成有效的利益分配形式和合理的利益分配比例，建立利益分配過程中。的協(xié)調(diào)及保障機(jī)制。

動態(tài)管理機(jī)制：在各級部門以及企業(yè)之間建立分級管理考核制度，并完善對平臺資源提供者和后期平臺使用者的內(nèi)容、行為進(jìn)行監(jiān)管機(jī)制。

服務(wù)保障機(jī)制：建立網(wǎng)絡(luò)共享環(huán)境下農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息的質(zhì)量保證、信息服務(wù)過程的時(shí)效控制以及專家現(xiàn)場服務(wù)的質(zhì)量控制等服務(wù)保障機(jī)制，提高服務(wù)效能。

（四）食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以蔬菜的種植與流通為例，構(gòu)建食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)的主要功能如圖1所示。

食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)主要的功能模塊包括：追溯信息采集、追溯信息傳輸、用戶注冊、用戶登錄、追溯信息查詢、追溯信息管理和系統(tǒng)管理。具體的實(shí)現(xiàn)流程是：追溯信息的采集是通過傳感設(shè)備將及RFID將蔬菜種植、生產(chǎn)及流通的信息寫入，再通過閱讀器讀取蔬菜中標(biāo)簽上的信息，并傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)庫中：然后追溯源信息的查詢模塊將RFID的信息輸入到查詢系統(tǒng)中進(jìn)行查詢出相關(guān)的詳細(xì)信息。所有的用戶都需要通過系統(tǒng)管理模塊的用戶注冊，所有的信息管理都通過系統(tǒng)管理模塊的管理員管理。溯源環(huán)節(jié)主要包括種植基地、加工、配送中心、協(xié)調(diào)中心和零售點(diǎn)，其中種植、加工和中配送心又稱為生產(chǎn)環(huán)節(jié)，零售點(diǎn)稱為銷售環(huán)節(jié)。其中，種植、加工廠、配送中心、協(xié)調(diào)中心這四個(gè)環(huán)節(jié)是可以循環(huán)使用的，協(xié)調(diào)中心被視為中央連接的控制中心，而零售點(diǎn)則是一個(gè)相對獨(dú)立的環(huán)節(jié)。

（五）平臺搭建

軟件環(huán)境：CentOS6.5+JDK6.0+hadoop0.20.203。

硬件環(huán)境：4臺普通聯(lián)想商用機(jī)，酷睿i5 7代系列CPU/3.4GHz主頻，4GB內(nèi)存，500GB硬盤。

1.在4臺主機(jī)上分別安裝部署Hadoop系統(tǒng)，完成所有安裝后，將其中安裝了Windows XP系統(tǒng)的主機(jī)作為HIS應(yīng)用程序的Client，將另外3臺安裝了Linux系統(tǒng)的主機(jī)作為HDFS架構(gòu)的3個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配置。

2.HDFS集群的搭建：將3臺安裝了Linux系統(tǒng)的主機(jī)組合成一個(gè)Hadoop集群平臺，需要設(shè)置其中一臺主機(jī)作為HDFS的Job，Tracker和NameNode節(jié)點(diǎn)，剩余的2臺主機(jī)作為TaskTracker和Datanode節(jié)點(diǎn)，其IP地址以及具體功能如表1所示。

（六）系統(tǒng)功能模塊介紹

該平臺劃分為幾個(gè)模塊，分別是系統(tǒng)管理、檢測任務(wù)、業(yè)務(wù)科室信息管理、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)分析、專家?guī)斓取Ｏ旅鎸ο到y(tǒng)的主要功能實(shí)現(xiàn)部分按模塊進(jìn)行詳細(xì)分析說明。

1.追溯信息管理。追溯信息管理包括政府食品生產(chǎn)、運(yùn)輸、配送等模塊。食品生產(chǎn)管理模塊：食品生產(chǎn)信息；配送相關(guān)信息：零售相關(guān)信息。

2.追溯信息查詢。包括食品生產(chǎn)、運(yùn)輸、配送等相關(guān)信息的查詢。

3.追溯信息采集。此模塊主要負(fù)責(zé)錄入食品信息，包括食品編號、名稱、委托單位信息、生產(chǎn)單位信息、食品單位信息、食品基本信息，并將食品信息遞交給某科室進(jìn)入業(yè)務(wù)，還包括對食品復(fù)核信息、報(bào)表、補(bǔ)樣信息的管理等。

4.數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)分析。此模塊方便用戶查看采集的歷史數(shù)據(jù)。由于隨著時(shí)間的推移，歷史數(shù)據(jù)會越來越，這里可以計(jì)入一個(gè)界面實(shí)現(xiàn)選擇你要查詢的時(shí)間段，避免數(shù)據(jù)過大查找比較麻煩的問，為不同層級的用戶提供靈活條件的查詢、統(tǒng)計(jì)分析。

5.系統(tǒng)管理。包括管理員管理和用戶管理。管理員信息的增加、修改、查詢和刪除等。用戶管理包括用戶注冊和權(quán)限分配等。

五、總結(jié)

針對當(dāng)前食品質(zhì)量安全監(jiān)督的需要，根據(jù)我國食品生產(chǎn)和銷售的實(shí)際情況，分析和研究符合我國國情的食品安全追溯系統(tǒng)，使其能夠?qū)κ称饭?yīng)鏈中反映食品質(zhì)量安全的信息進(jìn)行有效的溯源、跟蹤和預(yù)警，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)部署，對系統(tǒng)進(jìn)行了測試，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)關(guān)鍵構(gòu)件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)圍繞食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)和建設(shè)內(nèi)容，以基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）的架構(gòu)模式，設(shè)計(jì)了食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；按照食品產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后和農(nóng)村民生四大類對食品信息進(jìn)行分類的方法，提出了食品信息分類標(biāo)準(zhǔn)體系：應(yīng)用語義技術(shù)和本體論，設(shè)計(jì)了食品信息本體庫和知識庫，分析了食品信息本體庫和知識庫的關(guān)系及其構(gòu)建方法和策略：采用基于RDF的語義表示、語義推理、用戶網(wǎng)絡(luò)行為定向等技術(shù)，對食品質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了語義推理機(jī)、語義知識集成、信息主動推送等模塊。