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物联网技术在果品质量信息溯源中的应用

2017-11-15任洁张伟刘艳杜聪聪

电脑知识与技术 2017年28期
关键词:溯源物联网技术果品

任洁+张伟+刘艳+杜聪聪

摘要:在研究了物联网关键技术基础上,提出了基于物联网 的果品信息溯源基本架构,通过将无线射频技术、传感器技术和移动互联网技术有效结合,采用JSP开发语言设计实现了基于物联网的果品信息溯源系统。该系统能够实时采集果品生长、加工、储藏、运输等阶段的环境信息,同时记录获取的果品信息并进行智能化处理,以提高果品质量监管水平。为果品质量信息溯源提供了一种有效的方式,为政府部门有效监控果品的生产、加工、流通等环节提供了保障。

关键词:物联网技术;果品;质量信息;溯源

中图分类号:TP601 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)28-0279-03

Abstract: On the basis of study the key technology of Internet of things, the basic architecture of fruit information source Based on IoT is raised , the radio frequency technology, sensor technology and mobile Internet technology are combined effectively, the fruit information traceability system Based on Internet of things has been realized and designed by using JSP finally.This system can collect real-time fruit growth, processing, storage, transportation and other stages of the environmental information, at the same time to obtain the fruits of information real-time recording and intelligent processing, it has improved fruit quality and safety supervision level.It provides an efficient way for fruit quality information source, and it provided safeguard for government departments to effectively monitor the fruit production, processing, circulation and ect of link.

Key words: Internet of things; Fruit; Quality information; Source

随着我国经济发展、人民生活水平的不断提高,果品在人们的日常消费中占据的比重日渐提高。然而,面对各种化肥、农药、激素等在果品生产中的违法滥用,使得果品的质量安全受到了严重的威胁。因此,如何有效地保障果品的质量,已成为当今社会和政府相关部门关注的热点之一。鉴于目前发达国家在农产品安全管理取得的成功经验,通过将物联网技术引入到果品质量信息溯源系统中,使销售的果品从生产、加工、储藏、运输、销售等环节得到切实、安全的保障。为消费者了解果品质量信息提供一套安全有效的查询与溯源方式,同时为政府部门监管果品安全提供了一种有效途径。

1 果品质量信息溯源的现状

我国目前很多区域已经实现了关于农产品的质量安全监控溯源,给中国的农产品质量安全带来了一定的保障。比如李源进行了基于物联网的农产品质量安全监控溯源体系的构建与应用的研究[1];黄叶珏设计并实现了基于物联网的农产品质量安全可追溯平台等[2]。相比国外的溯源系统而言,我国食品溯源还仅仅处于初级阶段,在很多方面具有一定不足。由于我国在这个领域没有统一的标准,因此各个区域之间是相互独立的,这就使得农产品的质量安全信息溯源得不到广泛地推广与快速地发展,果品溯源方法更是如此。因为以前果品在人们日常生活中所占比例不高,所以之前所做的关于农产品质量信息溯源的研究主要是关于农作物而并非果品,导致针对果品溯源研究的很少。所以,建立一个安全、可靠的果品质量信息溯源是时代所趋。

2 基于物联网的果品信息溯源系统的基本框架

物联网是通过射频识别装置(RFID)、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[3]。在果品信息溯源系统中主要有以下环节:第一,果品标识;第二,果品分类;第三,对果品进行在线监控;第四,实现果品供应链中信息的共享。本系统以物联网的基本结构为基础,基于物联网的果品信息溯源架构如图1所示。

2.1 感知层

感知层是物联网识别物体、采集信息的来源[4]。它的设备使用主要是通过果品质量信息溯源的需要,选择合适的物联网设备,进行自动化的信息传输。RFID具有寿命长、防磁、耐高温、存储容量大且易于修改等特点,非常适用于果品质量信息溯源中各个环节的物联网应用。

2.2 网络层

网络层由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息[5]。

2.3 应用层

在基于物联网的果品信息溯源系統的基本框架中,应用层是用户和物联网的交界面,它与相关行业需求紧密结合,是物联网智能应用的关键[6]。应用层主要实现果品质量信息溯源的应用、数据库以及相关的专家系统等。endprint

3 物联网应用于果品质量信息溯源中的关键技术

3.1 射频识别技术(简称RFID)

射频识别被称为电子标签,是利用射频信号及其空间耦合传输特性,通过无线电信号实现对静态或移动待识别物体的自动识别,并读写相关无线数据的无线通讯技术[7]。信息读写设备向带有电子标签的物品发出射频信号,激活电子标签,使其凭借感应电流所获得的能量释放存储在芯片中的物品信息,完成对物品的管理和控制。

3.2 传感技术

传感技术作为信息获取的重要手段,主要是通过传感器、传感节点和电子标签等方式实现[8]。集成化传感器,能够嵌入到任何物体中,并协作对其进行实时监测,然后将采集到的信息无线上传,从而实现泛在传感。传感节点具有感知、计算和通信能力,可进行数据采集、处理和传输。

3.3 二维码

二维码[9]可以实现对果品质量信息进行追踪的功能,即在果园内采集果品信息,并将采集到的果品信息进行分类汇总和存储。如果想要了解果品的质量信息,可通过互联网或者扫描二维码对果品的质量信息进行溯源,为保证果品的质量提供了依据。

3.4 RFID和二维码相结合

相较RFID与二维码,其中二维码只需印刷,但不能修改,优点是可靠性和唯一性好,价格低廉[10]。而RFID标签的优点是能多次读写,存储容量更大更适合在物联网装箱、车辆管理等中应用,缺点是可靠性和唯一性差[11]。所以将二维码直接喷涂于RFID标签表面,实现二者的统一。这样就能够更好地实现果品质量信息溯源。

4 基于物联网的果品质量信息溯源系统

本系统基于物联网的溯源框架开发,前台采用JSP技术,后台数据库系统选择MySQL数据库。系统分为三类用户角色,分别为管理员、果农和消费者。管理员实现了果农管理、用户管理、曝光台管理等功能;果农实现了生产批次管理、商品信息查询、加工管理、储藏管理、运输管理等功能;消费者实现了查看曝光台、商品追溯查询、追溯历史查询等功能,运行界面如图2所示。

在基于物联网的果品信息溯源系统中,首先通过传感装置对果品的编码信息进行识别,然后通过智能化设备标识的果品进行定位与跟踪,为果品在生产、加工、存储等监测提供了保障。物联网技术在果品质量信息溯源中具体的实现主要分为以下几个阶段:

4.1 对果品种植业环境监控、溯源追踪

水果的种植过程,不仅受到种植者对果品施加各种有机化肥和喷洒各种除虫农药的污染,还存在种植者对未完全成熟的果品严重滥用增产、催熟等生长激素等人为因素。这些做法,不仅对果品的种植境造成了影响,更严重地危害了消费者的身体健康,果品安全已经成为食品安全中的亟待解决的问题。因此,在果园中安装视频监控,对工作人员的信息进行采集。利用无线射频识别技术对水果生长成熟进行跟踪,实现对水果从种植到果品的全程监控。

4.2 果品加工信息的录入,确保果品信息有效

在果品分拣时,可根据RFID标签记录的信息进行挑选。在加工环节,根据RFID标签记录果品等级信息进行分级加工。果品加工完成后,将加工日期、加工方法、果品等级、保质期等信息再次写入RFID标签(如图3所示)。

4.3 建立果品质量信息共享平台

通过基于物联网的果品信息溯源系统实现了从水果种植到消费者的最终食用整个环节溯源监管,提高了果品安全管理工作的有效性。消费者通过手动输入追溯码或扫二维码可以实现商品追溯查询的功能(如图4所示),通过点击追溯历史及查看曝光台按钮可以实现相关的查询等功能。

5 展望

基于物联网的果品信息溯源系统的实现,为果品质量信息溯源提供了一种有效的方式,为政府部门有效监控果品的生产、加工、流通等环节提供了保障,为消费者购买放心水果提供了依据。本系统将无线射频、传感器和移动互联网等技术进行了有效结合,通过采集果品生长、加工、储藏、运输等阶段的环境信息,同时对获取的果品信息进行记录和智能化处理,全面提升果品质量安全监管水平。

参考文献:

[1] 李源.基于物联网的农产品质量安全监控溯源体系的构建与应用[J].今日中国论坛, 2013(12):25-26.

[2] 黄叶珏.基于物联网的农产品质量安全可追溯平台的设计与实现[J].绿色科技,2013(1):266-268.

[3] 金江军. 物联网技术在工业领域的应用研究[J]. 信息化建设, 2011(12):32-33.

[4] 蔡婷, 陈昌志, 欧阳凯,等. 改进的物联网感知层访问控制策略[J].计算机工程与科学, 2015, 37(7):1265-1271.

[5] 朱向庆,王建明.ZigBee协议网络层的研究与实现[J].电子技术应用,2006, 32(1):129-132.

[6] 陈秋红. 面向农业物联网应用层的SCADA系统性能优化研究[D].浙江大学, 2016.

[7] 郑楠.物联网技术在城乡环境卫生管理中的应用[J]. 中国管理信息化, 2014(3):62-63.

[8] 罗键英,倪舜锋.光纤传感技术在物联网中的应用[J]. 通讯世界, 2016(23):28-29.

[9] 桂振文,王涌天,刘越,等.二维码在移动增强现实中的应用研究[J].计算机辅助设计与图形学学报,2014, 26(1):34-39.

[10] 张新文,李华康,杨一涛,等.基于二维码技术的个人信息隐私保护物流系统[J].计算机应用研究,2016, 33(11):3455-3459.

[11] 曾煉成,沈岳, 彭佳红,等.基于UHF RFID标签的农产品可追溯系统研究[J].安徽农业科学,2010,38(26):14734-14735.endprint

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