物聯網技術在果品質量信息溯源中的應用

任潔+張偉+劉艷+杜聰聰

摘要：在研究了物聯網關鍵技術基礎上，提出了基于物聯網 的果品信息溯源基本架構，通過將無線射頻技術、傳感器技術和移動互聯網技術有效結合，采用JSP開發語言設計實現了基于物聯網的果品信息溯源系統。該系統能夠實時采集果品生長、加工、儲藏、運輸等階段的環境信息，同時記錄獲取的果品信息并進行智能化處理，以提高果品質量監管水平。為果品質量信息溯源提供了一種有效的方式，為政府部門有效監控果品的生產、加工、流通等環節提供了保障。

關鍵詞：物聯網技術；果品；質量信息；溯源

中圖分類號：TP601 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著我國經濟發展、人民生活水平的不斷提高，果品在人們的日常消費中占據的比重日漸提高。然而，面對各種化肥、農藥、激素等在果品生產中的違法濫用，使得果品的質量安全受到了嚴重的威脅。因此，如何有效地保障果品的質量，已成為當今社會和政府相關部門關注的熱點之一。鑒于目前發達國家在農產品安全管理取得的成功經驗，通過將物聯網技術引入到果品質量信息溯源系統中，使銷售的果品從生產、加工、儲藏、運輸、銷售等環節得到切實、安全的保障。為消費者了解果品質量信息提供一套安全有效的查詢與溯源方式，同時為政府部門監管果品安全提供了一種有效途徑。

1 果品質量信息溯源的現狀

我國目前很多區域已經實現了關于農產品的質量安全監控溯源，給中國的農產品質量安全帶來了一定的保障。比如李源進行了基于物聯網的農產品質量安全監控溯源體系的構建與應用的研究[1]；黃葉玨設計并實現了基于物聯網的農產品質量安全可追溯平臺等[2]。相比國外的溯源系統而言，我國食品溯源還僅僅處于初級階段，在很多方面具有一定不足。由于我國在這個領域沒有統一的標準，因此各個區域之間是相互獨立的，這就使得農產品的質量安全信息溯源得不到廣泛地推廣與快速地發展，果品溯源方法更是如此。因為以前果品在人們日常生活中所占比例不高，所以之前所做的關于農產品質量信息溯源的研究主要是關于農作物而并非果品，導致針對果品溯源研究的很少。所以，建立一個安全、可靠的果品質量信息溯源是時代所趨。

2 基于物聯網的果品信息溯源系統的基本框架

物聯網是通過射頻識別裝置（RFID）、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[3]。在果品信息溯源系統中主要有以下環節：第一，果品標識；第二，果品分類；第三，對果品進行在線監控；第四，實現果品供應鏈中信息的共享。本系統以物聯網的基本結構為基礎，基于物聯網的果品信息溯源架構如圖1所示。

2.1 感知層

感知層是物聯網識別物體、采集信息的來源[4]。它的設備使用主要是通過果品質量信息溯源的需要，選擇合適的物聯網設備，進行自動化的信息傳輸。RFID具有壽命長、防磁、耐高溫、存儲容量大且易于修改等特點，非常適用于果品質量信息溯源中各個環節的物聯網應用。

2.2 網絡層

網絡層由各種網絡，包括互聯網、廣電網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，是整個物聯網的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息[5]。

2.3 應用層

在基于物聯網的果品信息溯源系統的基本框架中，應用層是用戶和物聯網的交界面，它與相關行業需求緊密結合，是物聯網智能應用的關鍵[6]。應用層主要實現果品質量信息溯源的應用、數據庫以及相關的專家系統等。endprint

3 物聯網應用于果品質量信息溯源中的關鍵技術

3.1 射頻識別技術（簡稱RFID）

射頻識別被稱為電子標簽，是利用射頻信號及其空間耦合傳輸特性，通過無線電信號實現對靜態或移動待識別物體的自動識別，并讀寫相關無線數據的無線通訊技術[7]。信息讀寫設備向帶有電子標簽的物品發出射頻信號，激活電子標簽，使其憑借感應電流所獲得的能量釋放存儲在芯片中的物品信息，完成對物品的管理和控制。

3.2 傳感技術

傳感技術作為信息獲取的重要手段，主要是通過傳感器、傳感節點和電子標簽等方式實現[8]。集成化傳感器，能夠嵌入到任何物體中，并協作對其進行實時監測，然后將采集到的信息無線上傳，從而實現泛在傳感。傳感節點具有感知、計算和通信能力，可進行數據采集、處理和傳輸。

3.3 二維碼

二維碼[9]可以實現對果品質量信息進行追蹤的功能，即在果園內采集果品信息，并將采集到的果品信息進行分類匯總和存儲。如果想要了解果品的質量信息，可通過互聯網或者掃描二維碼對果品的質量信息進行溯源，為保證果品的質量提供了依據。

3.4 RFID和二維碼相結合

相較RFID與二維碼，其中二維碼只需印刷，但不能修改，優點是可靠性和唯一性好，價格低廉[10]。而RFID標簽的優點是能多次讀寫，存儲容量更大更適合在物聯網裝箱、車輛管理等中應用，缺點是可靠性和唯一性差[11]。所以將二維碼直接噴涂于RFID標簽表面，實現二者的統一。這樣就能夠更好地實現果品質量信息溯源。

4 基于物聯網的果品質量信息溯源系統

本系統基于物聯網的溯源框架開發，前臺采用JSP技術，后臺數據庫系統選擇MySQL數據庫。系統分為三類用戶角色，分別為管理員、果農和消費者。管理員實現了果農管理、用戶管理、曝光臺管理等功能；果農實現了生產批次管理、商品信息查詢、加工管理、儲藏管理、運輸管理等功能；消費者實現了查看曝光臺、商品追溯查詢、追溯歷史查詢等功能，運行界面如圖2所示。

在基于物聯網的果品信息溯源系統中，首先通過傳感裝置對果品的編碼信息進行識別，然后通過智能化設備標識的果品進行定位與跟蹤，為果品在生產、加工、存儲等監測提供了保障。物聯網技術在果品質量信息溯源中具體的實現主要分為以下幾個階段：

4.1 對果品種植業環境監控、溯源追蹤

水果的種植過程，不僅受到種植者對果品施加各種有機化肥和噴灑各種除蟲農藥的污染，還存在種植者對未完全成熟的果品嚴重濫用增產、催熟等生長激素等人為因素。這些做法，不僅對果品的種植境造成了影響，更嚴重地危害了消費者的身體健康，果品安全已經成為食品安全中的亟待解決的問題。因此，在果園中安裝視頻監控，對工作人員的信息進行采集。利用無線射頻識別技術對水果生長成熟進行跟蹤，實現對水果從種植到果品的全程監控。

4.2 果品加工信息的錄入，確保果品信息有效

在果品分揀時，可根據RFID標簽記錄的信息進行挑選。在加工環節，根據RFID標簽記錄果品等級信息進行分級加工。果品加工完成后，將加工日期、加工方法、果品等級、保質期等信息再次寫入RFID標簽（如圖3所示）。

4.3 建立果品質量信息共享平臺

通過基于物聯網的果品信息溯源系統實現了從水果種植到消費者的最終食用整個環節溯源監管，提高了果品安全管理工作的有效性。消費者通過手動輸入追溯碼或掃二維碼可以實現商品追溯查詢的功能（如圖4所示），通過點擊追溯歷史及查看曝光臺按鈕可以實現相關的查詢等功能。

5 展望

基于物聯網的果品信息溯源系統的實現，為果品質量信息溯源提供了一種有效的方式，為政府部門有效監控果品的生產、加工、流通等環節提供了保障，為消費者購買放心水果提供了依據。本系統將無線射頻、傳感器和移動互聯網等技術進行了有效結合，通過采集果品生長、加工、儲藏、運輸等階段的環境信息，同時對獲取的果品信息進行記錄和智能化處理，全面提升果品質量安全監管水平。

參考文獻：

[1] 李源.基于物聯網的農產品質量安全監控溯源體系的構建與應用[J].今日中國論壇， 2013（12）：25-26.

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[11] 曾煉成，沈岳， 彭佳紅，等.基于UHF RFID標簽的農產品可追溯系統研究[J].安徽農業科學，2010，38（26）：14734-14735.endprint