王曉明，張龍昌，欒斯喬，林 朗，穆麗珠

(渤海大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121013)

物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境區(qū)域食品安全云服務(wù)框架

王曉明，張龍昌，欒斯喬，林 朗，穆麗珠

(渤海大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121013)

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)食品質(zhì)量的要求逐步提高。消費(fèi)者已經(jīng)不希望局限于只通過互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管食品安全，還希望可以通過物聯(lián)網(wǎng)獲得食品安全監(jiān)管信息。其希望即使不能獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)也需要獲得能夠表達(dá)食品安全實(shí)際情況的信息，同時(shí)期望通過融合環(huán)境的各種異構(gòu)終端如手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等接收；食品企業(yè)希望獲得自身企業(yè)食品安全的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，從而獲取對(duì)應(yīng)的實(shí)際的食品安全實(shí)時(shí)信息，降低成本并保密；管理部門則希望能夠?qū)ζ涔茌爡^(qū)域內(nèi)的食品企業(yè)分段管理。基于此，文中首先介紹了目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究成果，然后在此基礎(chǔ)上提出物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境食品安全云服務(wù)框架及關(guān)鍵服務(wù)，之后研究物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境區(qū)域食品安全云服務(wù)帶來(lái)的影響，最后做了總結(jié)。

食品安全;物聯(lián)網(wǎng);融合;云計(jì)算;區(qū)域

0 引 言

食品安全被食品安全法定義為無(wú)毒、無(wú)害，符合應(yīng)當(dāng)有的營(yíng)養(yǎng)要求，對(duì)人體健康不造成任何急性、亞急性或者慢性危害。食品安全涉及到食物的安全，人們已經(jīng)利用云計(jì)算來(lái)監(jiān)控和管理食品安全,同時(shí)希望監(jiān)測(cè)食品生產(chǎn)到消費(fèi)各環(huán)節(jié)的不安全因素，如殘留了有毒或者有害物質(zhì)、環(huán)境的污染等[1]。對(duì)于食品安全的監(jiān)管，廣大消費(fèi)者已經(jīng)不希望只從互聯(lián)網(wǎng)上獲得，而希望知道食品安全從生產(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)信息，同時(shí)希望通過手機(jī)、電視等融合環(huán)境異構(gòu)終端獲得；企業(yè)希望實(shí)時(shí)監(jiān)管自身食品安全，期望保證其在信息不外泄的前提下能夠減少建設(shè)成本；監(jiān)管部門希望能夠集中分段管理海量食品安全信息資源，為其提供全面、統(tǒng)一的食品安全信息，保證信息的完整性；全程管理的信息互通可以全程監(jiān)控食品從最初始的原料到商品的整體過程?；诖?，文中致力于建設(shè)一個(gè)既適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)，又適應(yīng)融合環(huán)境，滿足個(gè)人、企業(yè)和管理部門需求和全程管理的食品安全云。

文中首先分析國(guó)內(nèi)外食品安全系統(tǒng)的研究，分析和研究目前成果的優(yōu)點(diǎn)、缺欠和不足。其次，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境提出物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境區(qū)域食品安全云服務(wù)框架，其滿足文中所提消費(fèi)者、企業(yè)、管理部門的需求，適用于物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境，實(shí)現(xiàn)全程管理。最后，結(jié)合前兩項(xiàng)成果研究物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境區(qū)域食品安全云帶來(lái)的影響。

1 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)食品安全系統(tǒng)的相關(guān)研究主要集中在互聯(lián)網(wǎng)的角度，主要是對(duì)現(xiàn)有云和系統(tǒng)的改進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)有部分涉及但卻只能涉及食品安全的部分環(huán)節(jié)或環(huán)境，無(wú)法以偏概全；融合環(huán)境沒有食品安全方面的研究，無(wú)法提供融合環(huán)境異構(gòu)終端的食品安全監(jiān)管服務(wù)；沒有細(xì)分用戶，沒有區(qū)分用戶進(jìn)行研究，更談不到為不同的用戶提供不同的服務(wù)；大多數(shù)沒有涉及到區(qū)域，更沒有涉及到分段管理和全程管理的信息互通。

對(duì)于目前國(guó)內(nèi)外對(duì)食品安全系統(tǒng)的研究成果，國(guó)外的研究中，文獻(xiàn)[2]中的Pro-MED系統(tǒng),為國(guó)際傳染病協(xié)會(huì)推出，能有效預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)，但需要人工參與處理和采集的措施，針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)。文獻(xiàn)[3]中的MedlSys系統(tǒng)，為歐洲委員會(huì)聯(lián)合研究中心推出，基于互聯(lián)網(wǎng)信息采集技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，速度快，但其采集的信息僅限于新聞，針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)。國(guó)內(nèi)的研究中，文獻(xiàn)[4]集成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)控農(nóng)業(yè)機(jī)械為一體，建設(shè)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理體系。但其針對(duì)的是農(nóng)業(yè)，而沒有涉及到食品安全，更沒有涉及到食品安全從生產(chǎn)到消費(fèi)的所有環(huán)節(jié)，同時(shí)只涉及物聯(lián)網(wǎng)，沒有涉及融合環(huán)境，區(qū)域和細(xì)分用戶極少涉及。文獻(xiàn)[3]結(jié)合云計(jì)算、信息爬取、垃圾意見識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)了分析和監(jiān)控云平臺(tái)，但其針對(duì)的對(duì)象是互聯(lián)網(wǎng)，沒有涉及物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境，雖然涉及到區(qū)域，但用戶涉及極少，沒有細(xì)分用戶。文獻(xiàn)[5]為了建設(shè)智能化日光溫室物聯(lián)網(wǎng)，提出服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，其研究只能滿足日光溫室下，其他環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)法適用，同樣沒有涉及到融合環(huán)境、用戶細(xì)分和區(qū)域。此外，筆者以“融合”、“云”、“服務(wù)”、“食品安全”為題名和篇名對(duì)萬(wàn)方和知網(wǎng)進(jìn)行精確檢索，然而均為0篇；以“食品安全”、“云”、“服務(wù)”為題名和篇名分別精確檢索，萬(wàn)方檢索到1篇，知網(wǎng)檢索到3篇，但這些研究均沒有涉及到物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境。

2 物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境食品安全云服務(wù)框架

根據(jù)文中引言部分的需求，研究物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境食品安全云服務(wù)問題，文中認(rèn)為首先需要構(gòu)建云服務(wù)的最底層服務(wù)，其包括云存儲(chǔ)集群設(shè)備[6-7]、物聯(lián)網(wǎng)使用的傳感設(shè)備、用于定位的GPS設(shè)備、用于連接融合環(huán)境和物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備[8]、云計(jì)算設(shè)備等，作為物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境區(qū)域食品安全云的技術(shù)和資源支撐[9-10]。這些硬件設(shè)施可以用于物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境區(qū)域食品安全云服務(wù)的建設(shè)，但其雜亂無(wú)章、極難管理，需要經(jīng)過虛擬化和統(tǒng)一的集群資源描述。經(jīng)過統(tǒng)一管理的資源及其獲得的數(shù)據(jù)與定位信息數(shù)據(jù)相互結(jié)合獲得物聯(lián)網(wǎng)食品安全監(jiān)控的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，即溫度、濕度、光照等各方面參數(shù)，獲得初始的食品安全信息。這時(shí)信息只是未經(jīng)過處理的、海量的參數(shù)信息，無(wú)法直接使用，需要根據(jù)食品安全管理規(guī)則為依據(jù)研判數(shù)據(jù)，這樣雖然沒有提交給用戶但食品安全監(jiān)管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。將信息提交給融合環(huán)境下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)終端則需要確定用戶權(quán)限是否符合，再將數(shù)據(jù)經(jīng)過獲取、加工、轉(zhuǎn)換和處理然后提交給服務(wù)層[11-12]。此外，文中還融合了互聯(lián)網(wǎng)食品安全監(jiān)管，可以參考文獻(xiàn)[3]。物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境區(qū)域云服務(wù)框架模型如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境食品安全云服務(wù)框架模型

其中的關(guān)鍵服務(wù)如下：

權(quán)限服務(wù)：是用戶服務(wù)的基礎(chǔ)，指根據(jù)用戶類型和職能設(shè)置不同的權(quán)限以控制用戶使用的云服務(wù)的范圍。用戶從其類型的角度，可以分為個(gè)人用戶、企業(yè)用戶和管理部門用戶三類。個(gè)人用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控食品安全信息，可以獲得各個(gè)企業(yè)食品安全模糊的信息，獲得管理部門指定的食品安全的規(guī)章、制度、條例等；企業(yè)用戶可以獲得云中存儲(chǔ)的、自己企業(yè)食品安全的準(zhǔn)確信息和實(shí)時(shí)信息；管理部門用戶可以獲得自己管轄范圍內(nèi)各個(gè)企業(yè)的食品安全信息。從職能的角度來(lái)看，部分企業(yè)可能只涉及食品生產(chǎn)到銷售部分環(huán)節(jié)，有些企業(yè)的原料可能不是食品。企業(yè)獲得的食品安全監(jiān)管實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通常應(yīng)該是該企業(yè)自身的食品安全信息，企業(yè)的食品安全信息數(shù)據(jù)對(duì)個(gè)人用戶和其他企業(yè)應(yīng)該是一定程度上保密的。用戶和管理部門希望監(jiān)管范圍較大，若全部使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，很難滿足，因而部分?jǐn)?shù)據(jù)可能需要檢索后監(jiān)管。

用戶服務(wù)：指用戶的新增、存儲(chǔ)、檢索、修改和刪除。其在權(quán)限服務(wù)基礎(chǔ)之上提供服務(wù)，其信息一方面來(lái)源于用戶自身隱形地獲得，一方面需要云服務(wù)提供商予以核實(shí)。此外，根據(jù)其監(jiān)管的信息來(lái)源可以分為基本信息、融合環(huán)境下的信息和物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的信息。前兩部分信息的服務(wù)可以參考文獻(xiàn)[11，13-14]。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境用戶多是企業(yè)用戶，其新增、修改和刪除是避免重復(fù)建設(shè)、降低成本的關(guān)鍵。此類用戶首先需要在資源層為其監(jiān)管對(duì)象添加傳感設(shè)備和定位設(shè)備，獲取其實(shí)時(shí)監(jiān)控的食品安全的各種參數(shù)和對(duì)象，添加到云數(shù)據(jù)集群資源池并虛擬化；其次通過權(quán)限管理模塊為該企業(yè)用戶和相應(yīng)的管理部門用戶設(shè)置監(jiān)管對(duì)象，以便該企業(yè)用戶的食品安全信息和狀態(tài)能夠同時(shí)被企業(yè)和管理部門監(jiān)管。

監(jiān)管邏輯服務(wù)：其實(shí)質(zhì)是對(duì)食品安全的監(jiān)管邏輯進(jìn)行管理和設(shè)置，即食品安全日常管理規(guī)則的新增、修改和刪除。監(jiān)管邏輯是食品安全監(jiān)管的依據(jù)，其需要融合管理部門的制度、方針、政策、標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)包含對(duì)個(gè)人用戶提供信息時(shí)所劃分的層次標(biāo)準(zhǔn)，包含企業(yè)用戶專用的監(jiān)管邏輯，管理部門專用的分段監(jiān)管邏輯，全程信息互通各個(gè)環(huán)節(jié)所需要的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)食品種類、保存時(shí)間等的不同，其要求又會(huì)有所變化，不能以文本的形式存在，而是需要將具體的要求轉(zhuǎn)換成為參數(shù)及函數(shù)的形式。其研判依據(jù)主要有兩種：一是用戶為各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)環(huán)境的具體內(nèi)容設(shè)置具體的閾值，根據(jù)單個(gè)閾值做出研判；二是結(jié)合整體環(huán)境的各種參數(shù)模糊化、推理、去模糊處理，然后再進(jìn)行研判。文中推薦第二種方式。

檢索服務(wù)：用戶需要監(jiān)管食品安全以往信息時(shí)通過檢索獲得相應(yīng)信息，其實(shí)質(zhì)是通過檢索獲得對(duì)應(yīng)的食品安全數(shù)據(jù)，然后針對(duì)檢索獲得的數(shù)據(jù)提供食品安全監(jiān)管服務(wù)。檢索可以參考文獻(xiàn)[15],不同之處在于數(shù)據(jù)是針對(duì)食品安全信息而不針對(duì)圖書館。

個(gè)人用戶食品安全監(jiān)管服務(wù)：是針對(duì)個(gè)人用戶提供的食品安全監(jiān)管服務(wù)。其服務(wù)主要包括：通過互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控食品安全信息，可以參考文獻(xiàn)[3]?？梢垣@得各個(gè)企業(yè)食品安全模糊的信息，這里是指?jìng)€(gè)人用戶希望獲得物聯(lián)網(wǎng)上的企業(yè)食品安全相關(guān)數(shù)據(jù)，可以將基于物聯(lián)網(wǎng)的食品安全監(jiān)管獲得的數(shù)據(jù)和云存儲(chǔ)中保存的數(shù)據(jù)按照制度、標(biāo)準(zhǔn)等劃分成不同的層次，以層次信息的形式提供給用戶。這樣一方面保護(hù)了企業(yè)的信息不會(huì)泄露，同時(shí)也保證了用戶實(shí)時(shí)監(jiān)管的要求。獲得管理部門指定的食品安全的規(guī)章、制度、條例，可以將相應(yīng)的規(guī)章、制度等以文本或者數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的形式保存在云存儲(chǔ)設(shè)備中，然后提交給用戶。

企業(yè)用戶食品安全監(jiān)管服務(wù)：其服務(wù)內(nèi)容包括個(gè)人用戶食品安全監(jiān)管服務(wù)的內(nèi)容，區(qū)別在于其需要滿足企業(yè)自身食品安全的實(shí)時(shí)監(jiān)管，因而可以獲得其企業(yè)自身食品安全的監(jiān)管的實(shí)際參數(shù)。

管理部門食品安全監(jiān)管服務(wù)：其服務(wù)內(nèi)容包括其所監(jiān)管企業(yè)能夠獲得的幾乎所有云服務(wù)，與企業(yè)用戶食品安全監(jiān)管服務(wù)區(qū)別在于其需要監(jiān)管的不是單個(gè)企業(yè)而是監(jiān)管范圍內(nèi)的所有食品企業(yè)，因此確認(rèn)權(quán)限之后需要通過用戶服務(wù)獲取需要監(jiān)管的企業(yè)信息，提供需要監(jiān)管的企業(yè)的食品安全監(jiān)管服務(wù)。

個(gè)人、企業(yè)和管理部門的食品安全監(jiān)管流程圖見圖2。

圖2 用戶、企業(yè)、管理部門監(jiān)管食品安全流程圖

食品安全全程管理信息互通服務(wù)，指監(jiān)管從生產(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的食品安全信息，與其他服務(wù)的區(qū)別關(guān)鍵在于需要依次監(jiān)管食品的來(lái)龍去脈及過程中的食品安全，需要依次追蹤從生產(chǎn)到消費(fèi)各環(huán)節(jié)的所有信息，即追蹤各環(huán)節(jié)所有對(duì)象的食品安全信息，然后依次監(jiān)控，最后提供服務(wù)。

3 物聯(lián)網(wǎng)和融合環(huán)境食品安全云服務(wù)的影響

食品安全涉及到從生產(chǎn)到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，涉及到企業(yè)自身產(chǎn)品或商品的質(zhì)量，是涉及民生的問題。而食品安全云服務(wù)與物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境、融合環(huán)境、區(qū)域的結(jié)合，可以解決融合環(huán)境下異構(gòu)終端通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入問題，能夠在一定程度上打破時(shí)空的限制，為用戶監(jiān)控食品安全提供便利[11-16]；可以解決食品安全實(shí)時(shí)監(jiān)管的問題，可以讓個(gè)人了解到其所希望獲得的食品的實(shí)際情況，解決居民“放心肉”“放心奶”問題；在降低成本的前提下為企業(yè)監(jiān)控自身食品安全提供有效的信息和數(shù)據(jù)，有效解決企業(yè)在食品安全方面的成本高、見效慢、信息不通暢的顧慮，使企業(yè)安心提高其實(shí)際管理水平和競(jìng)爭(zhēng)能力；為管理部門提供區(qū)域內(nèi)、第一手食品安全監(jiān)管的信息和資料，同時(shí)其不需要再因?yàn)槭称钒踩珕栴}前往企業(yè)調(diào)研，降低了人力、物力、財(cái)力的消耗。全程信息互通，這個(gè)問題是以往食品安全監(jiān)管很難實(shí)現(xiàn)的問題，雖然文中所提云服務(wù)框架模型沒有減少食品生產(chǎn)到銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)，但是只要其生產(chǎn)到銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)都在云服務(wù)的范圍內(nèi)，就可以形成生產(chǎn)到銷售一條龍的食品安全監(jiān)管服務(wù)。其解決了用戶和管理部門對(duì)食品生產(chǎn)到銷售各環(huán)節(jié)食品安全不了解的問題，更解決了企業(yè)原料進(jìn)貨所擔(dān)心的對(duì)原料原有保存環(huán)境不了解的問題。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中旨在建立一個(gè)既能適用于物聯(lián)網(wǎng)又能適用于融合環(huán)境的食品安全云。首先介紹了目前食品安全系統(tǒng)主要的研究成果，其次提出了云服務(wù)框架模型，之后研究了該模型所產(chǎn)生的影響，但沒有對(duì)該環(huán)境下的用戶模型和云平臺(tái)架構(gòu)進(jìn)行研究，在以后的研究中將逐步完善。

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Cloud Service Framework of Food Security under Internet of Things and Fusion Region

WANG Xiao-ming,ZHANG Long-chang,LUAN Si-qiao,LIN Lang,MU Li-zhu

(College of Information Science and Technology,Bohai University, Jinzhou 121013,China)

With the development of the times,people gradually increase the requirement of food quality.Consumers already don’t want to supervise the food security only through the Internet,also hope that the Internet of Things is used for food safety regulatory information.Even it could not get accurate data,also need to express the actual situation of food safety information,at the same time by heterogeneous terminals of integration environment such as mobile phone,personal computers,televisions,etc to receive.Food enterprises want to get the first-hand data about their own food safety,so as to obtain the corresponding actual food safety real-time information,and reduce the cost and be confidential.Management department is its jurisdiction to food companies block management.Based on this,the relevant research results at home and abroad is introduced,and then the cloud services framework of food security and key services under Internet of Things and integration environment is proposed key services,and the influence is studied for food security cloud services of Internet of Things and integration environment.Finally the summary has been made.

food security;Internet of Things;integration;cloud computing;region

2015-07-01

2015-10-14

時(shí)間：2016-03-22

遼寧省教育科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(L2014451)

王曉明(1979-)，男，碩士，講師，研究方向?yàn)樵?、融合、物?lián)網(wǎng)。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160322.1519.044.html

TP39

A

1673-629X(2016)04-0123-04

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.04.027