Web Service技术在物联网食品溯源系统架构中的应用

2013-04-10林志鹏福建林业职业技术学院教务处福建南平353000

长江大学学报(自科版) 2013年22期

林志鹏（福建林业职业技术学院教务处，福建南平353000）

1 物联网食品溯源系统

物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第3次浪潮［1］。物联网食品追溯系统是指在一定区域内，运用物联网为代表的信息技术手段，将动植物食品养殖、运输、屠宰或加工及流通的信息相关联，形成完整的信息追溯链。通过建立动植物养殖、道路运输、食品加工、食品零售、市场监管、追溯查询等子系统，并建立市级食品质量安全信息追溯数据中心，实现从动植物养殖、食品加工到零售终端相关信息的正向跟踪；食品零售到动物养殖防疫等相关信息的逆向溯源；食品流通的监管与综合分析。其架构示意如图1所示。

在项目开发的过程中，把整个项目分为3层架构：表示层（UI）、业务逻辑层（BLL）和数据访问层（DAL）。

1）表示层UI 为用户提供交互操作界面，这一点不论是对于Web还是WinForm都是如此，就是用户界面操作或网站展示给用户看的页面。

2）业务逻辑层BLL 是Web Service服务层，负责关键业务处理和数据传递。复杂逻辑判断和涉及到数据库的数据验证都需要在此做出处理。根据传入的值返回用户想得到的值，或者处理相关的逻辑业务。

3）数据访问层负责数据库数据的访问。主要为业务逻辑层提供数据支持，根据传入的值来操作数据库，实现增、删、改或其他数据访问操作。

该平台架构图如图2所示，体现如下特点：跨平台可互操作性；数据可传递性；分布式应用程序开发；数据重用性。而实现以上技术特点，业务逻辑层搭建是关键，也就是采用Web Service服务层的来源。下面对Web Service技术进行分析。

图2 物联网食品溯源系统的平台总体架构图

2 Web Service技术特点

Web Service也叫XML Web Service［7］，Web Service是一种可以接收从Internet或者Intranet上其他系统中传递过来的请求，是轻量级的独立通讯技术［2］。它是通过SOAP在Web上提供的软件服务，使用WSDL文件进行说明，并通过UDDI进行注册［3］。

Web Service主要目标是跨平台的可互操作性，使用它有诸多优点：

1）跨防火墙的通信如果应用程序有成千上万各地用户，那么客户端和服务器之间通信将是一个棘手的问题［4］。如果中间层组件换成Web Service，就可从用户界面直接调用中间层组件，从而省掉建立ASP等页面。要调用Web Service，可直接使用Microsoft SOAP Toolkit或．net的SOAP客户端，也可使用自主开发的SOAP客户端，然后把它和应用程序连接起来。同时，应用程序也不再需要每次调用中间层组件时，都跳转到相应的 “结果页”。

2）应用程序集成企业级应用程序开发者都清楚，经常要把用不同语言、在不同平台上的各种系统集成起来，而这种集成将花费大量开发力量。应用程序常需要从单一主机上的程序中获取数据；或者把数据发送到主机或其他应用程序中去。即使在同一平台，不同厂商生产的各种软件也常需要集成起来。通过Web Service，应用程序可以用标准方法把功能和数据供其他平台使用。

3）B2B的集成 Web Service是B2B集成成功的关键。通过它把关键商务应用给指定供应商和客户，它运行在Internet上，只是B2B集成的一个关键部分，还需许多其他部分才能实现集成。最大好处在于把商务逻辑形成Web Service，让任何的合作伙伴调用这些商务逻辑［4］，而不管系统在何种平台上运行，使用何种开发语言，这大为降低B2B集成时间和成本。

4）软件和数据重用使用Web Service，不必先从第三方购买、安装软件组件，再从应用程序中调用这些组件；只需直接调用远端的Web Service。另一软件重用情况是，把好几个应用程序的功能集成起来，通过Web Service，把所有这些功能都集成到门户站点中，为用户提供一个统一的、友好的界面。可在应用程序中使用第三方Web Service提供的功能，或把自身应用程序功能通过Web Service提供给他人。2种情况下，都可重用代码和数据。

3 基于Web Service技术的食品溯源系统架构步骤

步1 根据图2中右边物联网食品溯源系统业务流程架构图原型，先构造相应数据中心的数据库，可用SQLServer2000／2005作为数据库服务器。

步2 打开Visual Studio2008，点击菜单栏 “文件”→ “新建”→ “项目”，在弹出 “新建项目”窗体中选择 “Visual C＃”下的 “ASP．NET Web服务应用程序”子节点，将名称改为 “NLEDU＿FoodTrace”，点击确定，创建Web Service项目［6］。利用图1的服务器，用IIS创建 Web Service服务层发布出去。

步3 由以下主要几个客户端应用程序开发环节组成食品溯源系统：

①农业生产。即Android手机客户端应用程序开发。通过Android手机或平板设备上的无线传感器，实现智能农业生产目的。畜主通过Android平板观察无线传感器采集各种数据，可进行远程生产管理。例如，通过温湿度无线传感器节点采集到温湿度值，判断是否需要给动植物食品养殖场进行降温除湿；通过火焰无线传感器节点采集到火情信息，判断是否有火情发生等。并通过wifi实现存储数据到Web Service服务器上，再存储到数据服务中心。

②养殖防疫。即WindowsCE客户端应用程序开发。实现畜牧兽医在给辖区内动植物养殖户进行动植物防疫和检疫时，采用手持式追溯终端PDA来采集动物防疫信息，通过手持式终端PDA录入防疫信息及扫描二维码标识，将防疫信息通过设备上的wifi模块，连接局域网发送到Web Service服务器，并上传到数据中心服务器数据库中，作为食品追溯源头信息。

③宰前检疫。即PC客户端应用程序开发。实现食品加工之前必须进行检疫，在电脑上登记食品来源信息，包括产地、养殖户和食品耳标等，利用轨道和吊钩上的RFID识读装置和标签通过无线网络采集相关信息到电脑上，监控摄像机将自动拍下现场图像作为证明。为此开发一个物联网C／S应用程序系统，客户端程序通过Web Service处理感知层获取到的RFID及二维码数据，实现对物联网设备数据采集、处理。

图3 物联网食品溯源系统Web Service客户端应用程序

④食品检疫。PC客户端应用程序开发。实现在食品加工后出厂时，对食品包装进行称重，并生成食品质量安全信息追溯码并打印，在食品包装上赋码，这样就在食品耳标和食品质量安全信息追溯码之间建立对应关系，实现养殖防疫环节与食品流通市场信息的对接，保证实现食品全过程质量安全信息的可追溯，并将相关信息通过调用远程Web Service服务，上传到中心服务器的数据库中，监控摄像机将自动拍下现场图像作为证明。用VS2008开发的物联网食品溯源系统Web Service客户端应用程序主界面如图3所示。

⑤食品交易。即Linux嵌入式系统客户端应用程序开发。实现食品零售经营户凭标识其身份的IC卡进货，食品包装必须赋上食品质量安全信息追溯码，食品零售经营户零售食品时，利用智能溯源电子台秤上配置的手持式条码扫描枪，复制食品质量安全信息追溯码粘贴到食品包装上。在销售时利用IC卡启动智能溯源电子台秤，智能溯源电子台秤自动将相关数据信息通过调用远程Web Service服务，上传到中心服务器的数据库中。

⑥追溯查询。即B／S结构的Web Service客户查询网站开发。实现消费者购买食品后，在市场上安装的查询终端上扫描食品质量安全信息追溯码，即可查询出所购食品的来源信息，也可以通过网页、手机等方式进行查询。为此综合运用软件工程思想、面向对象分析和三层架构的设计方法，完成一个B／S架构的Web Service应用程序，应用Web Service和ASP．NET技术实现。通过食品质量安全信息追溯码进行查询，追溯食品的养殖、加工、销售等综合信息，网站效果如图4所示。

4 结语

在物联网食品溯源系统架构中，Web Service是其核心技术。XML、SOAP、WSDL和UDDI技术是Web服务的基石，它们为Web服务提供了一个开放的、支持 “即插即用”的、不依赖于任何语言和平台的应用，从而促进了物联网应用系统的发展和广泛应用。Web Service技术平台可高效地整合企业应用服务的价值链，从而赋予企业更多的灵活性、生产力和创造力。企业只有建立Web Service服务平台系统才能顺应市场的瞬息万变，把握市场机遇，从而为各种服务集成带来巨大商机。