食物安全追溯管理系统.docx
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食物安全追溯管理系统
食物安全追溯管理系统
一、分析概述最近几年来，由于食物安全（食物中毒、疯牛病、口蹄疫、禽流感等畜禽疾病和严峻农产品残药、入口食物材料激增等）危机频繁发生，严峻影响了人们的身体健康，引发了全世界的普遍关注，如何对食物有效跟踪和追溯，已成为一个极为迫切的全世界性课题。
目前我国，谷物、水果、肉类、禽蛋和水产品等主要食物产量居世界第一名，为了确保人民群众的食物安全，有效控制食源性疾病的暴发，和排除我国食物的出口面对入口国食物跟踪
一、分析概述
最近几年来，由于食物安全（食物中毒、疯牛病、口蹄疫、禽流感等畜禽疾病和严峻农产品残药、入口食物材料激增等）危机频繁发生，严峻影响了人们的身体健康，引发了全世界的普遍关注，如何对食物有效跟踪和追溯，已成为一个极为迫切的全世界性课题。
目前我国，谷物、水果、肉类、禽蛋和水产品等主要食物产量居世界第一名，为了确保人民群众的食物安全，有效控制食源性疾病的暴发，和排除我国食物的出口面对入口国食物跟踪与追溯法律法规的限制，因此在我国成立食物跟踪与追溯的工作将对食物行业的进展产生庞大的影响。
但当前我国在整个食物生产进程中应用自动追溯系统的实例仍寥寥无几，国内食物行业追溯目前还主要仅仅是在零售结算环节，远未在食物供给链的全进程应用，全程可跟踪供给链尚未形成。
二、系统特点
利用条码的优势特性达到对食物的安全与追溯的管理，相较记录档案追溯方式加倍高效、实时、便捷。
在食物供给链中提供完全透明的管理能力，保障食物安全全程可视化控制、监控与追溯，并可
能够全面监控种植养殖源头污染、生产加工进程的添加剂和有害物质、流通环节中的安全隐患。
以对有可能出现的食物安全隐患进行有效评估和科学预警提供依据。
数据能够通过网络实现实时、准确报送，便于快速高效做更深层次的分析研究。
通过网络，消费者可查询所购买食物的完整追踪信息。
利用二维条码读取数据，在生产工厂能够快速构建原料数据库；
充分融合工厂目前的ERP管理系统，避免重复性作业和信息孤岛，同时大大增强ERP数据收集效率；
通过Web或CallCenter方式可即时查询记录信息；
使“原料－药剂－查验－分析－评估”成为可能，帮忙甑别、排除不合格原料；
即便发生问题，也能肯定产品的流通范围，迅速予以应对；
中低度投资，制造工厂只需构建二维条码标识、记录数据库、追踪代码分派、WEB页就可以够构建系统。
与ERP系统也能组成协作关系，而且提高ERP效率。
三、应用效益
坚信信息食物追溯管理系统将利用条码先进的技术并依托网络技术、及数据库技术，实现信息融合、查询、监控，为每一个生产阶段和分销到最终消费领域的进程中提供针对每件货物安全性、食物成份来源及库存控制的合理决策，实现食物安全预警机制。
条码技术贯穿于食物安全始终，包括生产、加工、流通、消费各环节，全进程严格控制,成立了一个完整的产业链的食物安全控制体系,形成各类食物企业生产销售的闭环生产,以保证向社会提供优质的安心食物,并可确保供给链的高质量数据交流,让食物行业完全实施食物的源头追踪和在食物供给链中提供完全透明度的能力。
通过本系统的建设，不仅能够追溯养殖与加工业的疫病与污染问题，还能够追溯养殖进程中滥用药、加工进程中超范围超限量利用添加剂，改变以往对食物质量安全管理只偏重于生产后的控制，而轻忽生产中预防控制现象，完善食物加工技术规程、卫生规范和生产中认证的标准，带动行业的整体进步，全面提升我国食物行业的水平。
坚信信息食物追溯管理系统能够保障食物安全及可全程追溯，规范食物生产、加工、流通和消费四个环节，将大米、面粉、油、肉、奶制品等食物都颁发一个"电子身份证"-全数加贴条码电子标签，并成立食物安全数据库，从食物种植养殖及生产加工环节开始加贴，实现"从农田到餐桌"全进程的跟踪和追溯，包括运输、包装、分装、销售等流转进程中的全数信息，如生产基地、加工企业、配送企业等都能通过电子标签在数据库中查到。
四、系统结构
三个层次结构：
网络资源系统、公用服务系统和应用服务系统系统架构图
二级节点：
由食物供给链及安全生产监管数据中心和食物产业链中各关键监测节点组成。
数据中心为海量的食物追溯与安全监测数据提供充沛的存储空间，保证信息共享的开放性、资源共享及安全性，实现食物追踪与安全监测管理功能。
各关键监测节点包括种植养殖场节点、生产与加工线节点、仓储与配送节点、消费节点，实现各节点的数据收集和信息链的连接，并使各环节可视。
一个数据中心与基础架构平台：
1个中心为食物供给链及安全生产监管数据管理中心，本中心是构建于精诚科技基础条码追溯软件之上的管理平台。
条码为条码中间件，是条码运作的中枢，为硬件和应用程序间的中介角色，将实现不同节点不同追溯环节上的各类不同的条码设备和软件顺畅地协同运行。
包括的功能不仅是传递信息，还包括解译数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合本钱的路径、消息与要求的优先顺序等服务。
它的作用主要体此刻两个方面，一是操纵控制条码读写设备依照预定的方式工作，保证不同读写设备之间配合协调；二是依照必然规则过滤数据，筛除绝大部份冗余数据，将真正有效的数据传送给后台信息系统。
该框架包括了条码边缘件和条码集成中间件两大部份。
五、系统功能
坚信信息食物追溯管理系统由以下各系统组成：
中心数据库系统、种植养殖安全管理系统、安全生产与加工管理系统、食物供给链管理系统、监控系统、食物安全基础信息服务系统等组成，通过种植养殖生产、加工生产、流通、消费的信息化成立起来的信息链接，实现了企业内部生产进程的安全控制和对流通环节的实时监控，达到食物的追溯与召回，各系统功能如下：
1．系统管理及中心数据
1）数据备份恢复
2）用户权限、口令管理
3）操作日记、痕迹保留
4）食物分类库及样品库
5）食物生产单位属性数据库
6）食物安全标准与安全指标
7）食物生产与管理信息
8）食物安全监测与检测数据
2．场舍管理
种植养殖场的数据上传管理中心，监管部门可实时监控。
主要包括以下功能：
1）食物保护管理：
对于本种养殖场或外购的畜禽、果蔬、渔类等成立大体信息档案，并用电子标签标识；
2）生长发育管理：
按照标准参数，判断其发育及健康状况，调整营养办法及饲养方式；
3）饲养管理：
记录各饲养情形，查看在不同生长发育阶段的营养需求，选用合理的饲养配方；
4）繁衍管理：
记录家谱信息和繁衍信息；
5）疾病管理：
按照相应的管理标准，成立疫病档案；
6）防疫管理：
成立检疫和免疫档案，包括疫苗、喂药等，将各类违禁药物信息嵌入在系统中，用来避免动物等在休药期内出栏，杜绝源头污染。
3．安全生产与加工
本系统主要为对种养殖场食物进行生产加工的管理，具体的来讲，畜、禽、渔等肉类的屠宰与生产加工，果蔬谷物大米等食物的挑选加工、奶类生产与奶制品加工、饮料的生产等等。
在生产与加工环节中，将种植养殖环节中标签所标识的信息传递入生产加工环节信息链，按管理标准与规范收集生产加工不同节点上的信息，通过电子标签唯一标识，并将该信息传送到物流环节中。
4．供给管理
主要为仓储与物流配送管理，通过条码在生产加工及商店供给链中成立可追溯系统。
在物流上，货物信息记录在托盘或货物箱的标签上。
如此条码系统能够清楚地获知托盘上货箱乃至单独货物的各自位置、身份、储运历史、目的地、有效期及其它有效信息。
条码系统能够为供给链中的实际货物提供详尽的数据，并在货物与其完整的身份之间成立物理联系，用户可方便地访问这些完全靠得住的货物信息。
并通过条码高效的数据收集，能够及时的将仓储物流信息反馈到生产加工，指导生产。
5．销售管理
在食物进入最终端销售时，可按照具体情形分析，采用现有的成熟的条码技术。
6．检疫监控
不仅在种植养殖、生产加工进程进行查验检疫，基于条码的检疫监控系统还在道话柄施利用，并将监控链延伸到超市，监控对象覆盖各类食物。
7．基础信息
本系统为统一的资源发布、食物安全数据信息共享服务网，提供全方位的食物安全数据信息共享与服务。
主要为各环节的信息查询、食物安全监测分析、事件预防等，并可部署到消费终端如超市。
通过最终产品的电子质量安全码扫描，能够查询到所购食物的各供给环节信息，也能够向上层层进行追溯，最终肯定问题所在，这种方式主要用于问题产品的召回。
基于混合模式（RFID+条码）的农产品质量追溯终端及系统
自20世纪70年代以来，食物安全问题日趋突出，引发了人们的普遍关注。
实行农产品安全标志及追溯管理，成立农产品质量安全可追溯系统是有效解决食物安全问题的重要办法。
各国研究人员接踵研究成立了若干追溯系统：
Lachance利用GPS、条码和HACCP技术成立了食物安全可追溯系统；Moretti等人成立了渔业可追溯系统，美国、法国的研究人员采用电子射频（RFID）标签和条形码相结合的追踪模式，实现了对肉牛生长发育和牛肉生产的整个供给链流程的追踪。
国内应用SQLServer、、等技术实现了猪肉、牛肉、蔬菜等质量安全可追溯系统。
一个完善的追溯系统应该至少包括以下四个部份，即标志系统、数据存储系统、数据收集和传递系统、信息查询系统。
目前，各国应用了以下技术对农产品进行标志：
条形码技术、RFID技术、DNA识别技术和虹膜识别技术；利用条码识读设备、RFID天线等实现数据收集；采用电子表格互换、电子邮件、物理电子数据支持介质及确切信息输入等方式实现数据传递。
已实现的系统中系统架构多数采用C/S或B/S模式，可是单一采用C/S或B/S模式有其不足的地方。
C/S模式的系统只适用于局域网而且需要花费大量的人力去对客户端进行保护和升级；而B/S模式的系统运行速度较慢、数据不安全，对硬件的操作性较差。
本文提出一种基于C/S和B/S混和模式的农产品质量安全可追溯系统的集成方式，该方式利用目前普遍应用的RFID技术、条形码技术及其他如数据库和组件等技术，将标志、数据存储、数据收集和传递、信息查询四部份进行有机集合以实现对农产品生产全进程进行管理，实现农产品质量安全可追溯。
1 基于混合模式的可追溯系统框架
农产品可追溯系统的信息需求
质量可追溯系统包括两层含义，一方面是质量相关信息的跟踪，即对于农产品生产进程中主要环节的信息进行记录存档；另一方面为质量危害的溯源，即能够按照产品生产记录信息逆向追溯到产品危害来源。
农产品可追溯系统涉及多个主体，包括农产品生产商、加工商、销售商和消费者。
产品的相关信息在可追溯系统各个节点被收集，并在上述主体之间流动，形成了追溯流程。
各主体具有不同的特点，要实现信息的有效收集与传递，针对不同的主体系统应具有不同的体系架构，采取不同的数据收集与传输方式。
a）农产品生产商空间散布广，企业信息化程度一般较低，同时农产品生产周期长，信息收集点分散且收集时刻不固定；但农产品生产商（如养殖场和种植农户）是农产品供给的源头，是保证农产品质量安全的第一关。
以上特点要求系统对农产品进行监管和惟一标志，但对数据传输的实时性和传输速度要求不高。
b）农产品加工商一般采用流程化作业模式，加工环节较多、进程复杂，这致使系统对个体标志信息的收集比较频繁，信息收集量较大。
同时农产品在这一环节的聚合状态常常会发生转变（如经历分割或混合操作），追溯单元变迁复杂。
以上特点要求系统自动、快速辨识个体，并对其精准跟踪。
c）农产品销售商是产品进入消费者手中的最后一关，目前追溯系统中涉及的销售商大多为大型超市。
产品在此环节已经包装完毕、不会再次分割，因此系统的重要功能之一是实现对产品去向的跟踪。
d）消费者是追溯系统的终端，针对消费者系统主要实现信息查询功能。
消费者具有散布范围广、需求及偏好不同大等特点，因此查询系统应具有易操作、免安装、免保护、响应速度快等特点。
农产品可追溯系统的集成框架与技术选择
目前农产品可追溯系统网络连接模式主要有两种，别离为客户端/服务器（C/S）模式和阅读器/服务器（B/S）模式，这两种模式各有其优缺点，单一采用任意一种模式均有其局限性。
C/S模式的系统一般为两层结构，即客户端和服务器端。
在此结构的应用中，用户界面和业务逻辑在客户端，数据保护在服务器端，由另一个独立的数据库管理系统程序来完成。
采用C/S模式的系统具有客户端安全性高、数据处置的响应速度快、数据的动态交互性强等长处，同时C/S模式的系统在操作硬件方面具有优势。
B/S模式以访问Web数据库为中心，HTTP为传输协议，客户端通过阅读器访问Web服务器和与其相连的数据库服务器，其结构为三个层次，即表示层、功能层和数据层。
采用B/S模式系统客户端只需安装阅读器，不必安装客户端，系统的扩展及升级超级容易。
农产品追溯系统采用C/S与B/S相结合的混合架构，具体实现为业务流程采用C/S结构，信息发布采用B/S结构。
整个系统以C/S模式为大体框架，以B/S结构为补充，这种混合模式集两种架构的长处于一体，在运行速度、信息承载、信息收集传输自动化程度、数据安全等方面性能优越。
基于RFID技术的个体标志及数据收集传递方案
RFID的大体原理是利用射频信号和空间耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。
与传统的条形码识别技术相较较，RFID具有以下优势：
扫描快速、体积小、形式多样化、穿透力强、数据的记忆容量大及安全性好等特点。
RFID系统通常由识读器和电子标签组成，而识读器又分为移动式和固定式。
方案采用RFID技术实现农产品在生产、加工环节的个体标志和信息传递，针对供给链不同主体和不同的农产品，采取不同的个体标志方式与不同的数据收集、传递方案。
1）个体标志：
在农产品生产环节预先对产品进行编码，并制作包括编码及其他必要信息的RFID标签用以标志个体。
例如对于牛羊等畜类采用耳标的形式标志个体；蔬菜水果等农产品则给农户或地块制作RFID卡片标签来标志个体。
在农产品加工环节，按如实际情形肯定追溯的单位（批次、个体、部位），一样利用RFID卡片标签标志追溯个体。
卡片随产品移动，当产品聚合状态（分割或混合）发生改变时，通过对卡片标签信息进行读写、复制操作来达到标志个体的目的。
2）数据收集与传递：
一般而言，农产品生产商散布范围广、场地面积大，而生产进程中的数据收集在时刻和空间上均相对分散，故利用移动式RFID识读设备（手持机）进行数据收集并传输。
农产品加工商处信息设施齐全，加工环节紧凑，数据收集类型固定且频率很高，故此处采用能远距离快速读写的固定式RFID识读设备（天线及识读器）对标签进行数据读写操作。
基于组件技术的软件集成方案
组件技术是一种软件开发中的结尾技术，组件是一个独立发布、可替换的功能部份，能够通过它的接话柄现服务。
软件组件是仅有契约式的指定接口和上下文关系所组成的单元，是一种可部署软件的代码包，其中包括某些可执行模块。
组件具有四个特点，即服务性、可部署性、合成性及上下文依赖性。
组件单独开发并作为软件单元利用，它具有明确的接口，软件通过这些接口挪用组件所提供的服务。
采用组件技术能够降低软件开发、测试和保护本钱，提高系统的靠得住性和稳固性。
实现追溯单元的标志、数据收集和传递是实现整个系统追溯功能的前提。
为了提高上述功能的可重用性，降低开发的难度，本文利用组件技术进行开发。
各功能模块被构建成不同的组件，并明确概念各接口，利用者通过其接口取得服务，不必挪用组件的内部方式。
系统实现其大体功能主要涉及三个组件，别离为RFID读写组件、二维码生成组件、打印组件，需挪用10个动态库文件和两个配置文件。
a）RFID读写组件主要用于操作RFID天线与接收器，实现系统与RFID标签的数据交互。
系统功能模块通过预概念的接口与组件相连，对RFID标签数据进行读出和写入操作，同时返回操作结果。
b）二维码生成组件用于生成二维码图片。
系统相应功能模块将追溯码、图片大小、像素等参数发送到组件，组件读取配置文件、动态库文件，生成二维码图片保留在预设路径。
c）打印组件实现系统与工业打印机的交互，通过更改配置文件来设置标签大小、字号、打印速度、对比度等参数，同时打印模块程序将打印内容、图片路径等参数发送给打印组件。
组件按照配置文件挪用需要的动态库对打印机进行操作，实现标签打印功能。
2 基于混合模式的农产品可追溯系统实现
作为农产品的一种，蔬菜是人们日常生活不可或缺的食物之一，其质量安全直接影响人们的身体健康。
在调研蔬菜企业实际业务流程的基础上，对蔬菜种植及加工进程中所涉及的追溯个体的划分与标志、信息收集与传递等作了相关研究，应用此集成方式设计并实现了基于C/S和B/S混合模式的蔬菜质量安全可追溯系统。
蔬菜可追溯业务流程
为蔬菜企业实际业务流程，企业的经营模式为公司+联营种植户的形式。
种植户负责蔬菜的日常生产管理及信息记录。
企业采购部接到办公室通知后对种植户的蔬菜进行采样查验，如各项指标合格，则通知种植户收获企业要求的数量并送至生产部门。
生产部门接收种植户的蔬菜，合格部份经清洗、杂质查验、分拣包装，最后在外包装上粘贴追溯标签后分发到各定货超市。
蔬菜可追溯系统设计与实现
系统由四部份组成：
a）由个体编码方案、RFID标签和二维码标签组成的标志系统；b）中央数据库及数据处置程序组成的数据存储系统；c）由RFID天线和识读设备、手持机、相应应用程序组成的数据收集与传输系统；d）由条码识读设备、触摸一体查询机及蔬菜质量安全追溯网站组成的信息查询系统。
在系统运行初期，对所有农户和地块进行编号，同时为所有农户和员工制作标志身份的RFID标签对其惟一性进行标志。
任何关键信息收集之前，系统均需识别RFID标签。
按照企业生产管理和蔬菜种植加工的流程，将追溯系统划分为系统管理、种植数据管理、人员管理、地块管理、加工管理、日常管理、信息查询等七个功能模块。
以加工管理模块为例，本模块包括样品查验、蔬菜入厂、蔬菜包装、蔬菜出库、加工记录五个业务子模块，别离对应加工流程各个环节。
蔬菜入厂时，系统自动生成包括地块、入厂日期、查验员等信息的蔬菜RFID标签，并将其附在盛放蔬菜的容器外。
蔬菜在各环节流转时，系统通过RFID天线无接触地从标签中存取数据，实现蔬菜信息的收集和传递；特别当蔬菜聚合状态发生转变时，通过复制RFID标签或将新信息写入标签实现产品与信息的同步流动。
当完成所有加工后，系统按照RFID标签中数据生成追溯码，并打印出带有二维条码的纸质标签粘贴于蔬菜外包装上，顾客能够通过追溯码查询蔬菜信息。
在开发RFID读写、二维码生成及标签打印等系统主要模块时利用组件技术。
以实现追溯码标签的预览与打印为例，a）将生成二维码图片的两个动态库文件及打印需要的动态库文件单建文件夹放于C盘根目录下；b）将生成二维码的组件和打印组件别离添加到代码中相应位置；c）把组件中相关动态库文件的引用目录修改成新建的文件夹所在位置；d）设定组件运行需要的相关参数。
经以上操作，系统即可按如实际取得的参数生成带有二维码图片及其他相关信息的追溯标签并将其打印。
系统在Windows2003Server操作系统下进行开发，利用语言为C#，数据库选用MSSQLServer2005。
系统在实验室测试通过并已在合作企业安装并实验运行，结果显示系统能够专门好地实现蔬菜从进厂、加工一直到打印标签、包装出库的整个生产流程，最终完成蔬菜信息可追溯功能。
3 结束语
本文通过对农产品供给链各环节进行研究，提出了一种基于混合模式的农产品质量安全可追溯系统的集成方式。
采用C/S+B/S的混合模式来构架系统，使追溯系统既具有强壮的数据操纵能力和数据安全性，又具有开放性。
通过将RFID技术、条形码技术和组件技术等进行有机集成，实现了农产品供给链各主体间信息传递的有效连接。
以蔬菜为例，在实地调研企业实际业务流程的基础上，应用此方式开发了蔬菜质量安全可追溯系统。
实验运行结果显示系统实现了蔬菜质量信息的跟踪和溯源，既知足了消费者对证量信息透明的要求，又为企业构筑了一个生产管理平台。
由于农产品供给链上与质量安全相关的信息种类繁杂，目前的追溯系统还只是针对关键信息进行追溯。
下一步的工作重点将研究更多种类的信息纳入可追溯范围，并在合理的范围内提高可追溯信息的准确度。
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