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，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》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源追溯難、去向查證難等問題，有助于解除消費(fèi)者后顧之憂?；诖耍疚母鶕?jù)商務(wù)部《全國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)市場采購到蔬菜直銷配送、再到超市進(jìn)行零售的蔬菜流通數(shù)據(jù)自動采集、自動傳送。該系統(tǒng)可為提高流通主體的安全責(zé)任意識，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)，具有很高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介

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)連接起來進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、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)與智能裝置對物理世界進(jìn)行感知識別，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)進(jìn)行計(jì)算、處理和知識挖掘，以實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的信息交互和無縫連接，達(dá)到對物理世界實(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、批發(fā)市場追溯子系統(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、超市、公共查詢系統(tǒng)通過互聯(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

城市追溯管理平臺可按照統(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外提供通過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)市場建立經(jīng)營者備案登記、蔬菜進(jìn)場、檢測、交易等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，健全覆蓋蔬菜進(jìn)場、檢測、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)營者備案就是對進(jìn)場經(jīng)營者 ( 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，對備案的經(jīng)營者發(fā)放蔬菜流通服務(wù)卡。經(jīng)營者在交易過程中須持卡交易。

圖 3 批發(fā)環(huán)節(jié)主要流程

蔬菜入場登記包括已建立電子臺賬的蔬菜和尚未建立電子臺賬的蔬菜。其中已建立電子臺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)來確定批次，打印進(jìn)貨憑證由市場管理人員監(jiān)督并分清批次單獨(dú)存放。

蔬菜檢測登記就是批發(fā)市場按照相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定對蔬菜進(jìn)行抽檢，將相關(guān)信息錄入該批次電子臺賬。檢測不合格的，通知經(jīng)營者暫時(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，會獲取帶有追溯碼的交易憑證 ；蔬菜憑交易憑證出場。

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和直銷分揀與配送。其中，直銷采購是指直銷配送渠道負(fù)責(zé)蔬菜采購的人員在批發(fā)市場內(nèi)選擇合適的蔬菜品種，通過在終端信息采集器刷流通服務(wù)卡來記錄供應(yīng)商信息，再通過按鍵錄入批次碼、種類、采購數(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、檢測、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)簽秤中對應(yīng)商品的PLU 記錄中，交易時(shí)，則通過電子秤為消費(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 中的蔬菜入場登記也包括已建立電子臺賬的蔬菜和尚未建立電子臺賬的蔬菜。對于已建立電子臺賬的蔬菜，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 ；而對于尚未建立電子臺賬的蔬菜，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，并對接批發(fā)市場相關(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。

蔬菜檢測登記就是超市按照相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定對蔬菜進(jìn)行抽檢，將相關(guān)信息錄入該批次電子臺賬。檢測不合格的，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，則通過在電子秤控制器上刷當(dāng)前蔬菜的商品卡來更新電子秤批次信息，然后打印具有追溯碼的零售憑證，記載市場名稱、攤位號、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)場有時(shí)候因條件限制等因素而無法使用計(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)場數(shù)據(jù)錄入、環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備控制、物體識別等工作，可以徹底解決信息的終端采集和控制問題，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 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——XX農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場有限公司——是國家“雙百市場工程”承辦企業(yè)。公司現(xiàn)有營業(yè)面積 4.3 萬余平方米，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、檢測檢驗(yàn)中心等，屬標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化“一站式”一級農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場。蔬菜年交易量 31萬噸，交易額 11.1 億元 ；蔬菜加工制品年交易量1.5 萬噸。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，預(yù)計(jì)年內(nèi)可投入使用。

5 結(jié) 論

經(jīng)過對某批發(fā)市場的直銷渠道進(jìn)行蔬菜流通領(lǐng)域追溯研究，并與下游“農(nóng)超對接”超市進(jìn)行追溯鏈條對接，目前本系統(tǒng)已經(jīng)基本形成由批發(fā)市場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)局的城市追溯平臺實(shí)時(shí)上報(bào)追溯數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)經(jīng)過試運(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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