洪小宇　謝滿(mǎn)　陳楊楊

(東莞理工學(xué)院　計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東東莞　523808)

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基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的食品溯源系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

洪小宇謝滿(mǎn)陳楊楊

(東莞理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東東莞523808)

摘要：食品安全危機(jī)頻繁發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康。從整個(gè)食品生產(chǎn)過(guò)程中的養(yǎng)殖種植、食品加工、食品冷藏、售后溯源等環(huán)節(jié)出發(fā)，綜合運(yùn)用ZigBee、RFID、Android等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，分析并設(shè)計(jì)了一種食品溯源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品供應(yīng)鏈全過(guò)程的場(chǎng)景模擬。

關(guān)鍵詞：食品安全；溯源；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

近年來(lái)，食品安全“門(mén)”事件不斷發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康，食品安全日益受到各國(guó)政府和消費(fèi)者的關(guān)注[1]。系統(tǒng)從現(xiàn)實(shí)問(wèn)題出發(fā)，綜合利用ZigBee、RFID、Android等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，分析并設(shè)計(jì)了一種食品溯源系統(tǒng)。

1系統(tǒng)分析

整個(gè)食品生產(chǎn)過(guò)程包括養(yǎng)殖種植、食品加工、食品冷藏、售后溯源等環(huán)節(jié)[2]。系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)食品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及追蹤，使其透明化，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品質(zhì)量的全面監(jiān)控。

1)養(yǎng)殖種植：屬于食品生產(chǎn)階段，對(duì)育苗進(jìn)行登記(包括：品種、產(chǎn)地、飼料類(lèi)型等)，并初始化標(biāo)示信息的溯源碼(二維碼及RFID標(biāo)簽)[3]。生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫濕度、光照等，采用ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)進(jìn)行采集，終端節(jié)點(diǎn)通過(guò)外接傳感器(如：溫濕度、光敏傳感器)，采集并發(fā)送數(shù)據(jù)給ZigBee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再轉(zhuǎn)發(fā)給中心服務(wù)器并存儲(chǔ)[4]。

2)食品加工：讀取RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)的信息，在系統(tǒng)中登記相關(guān)的加工信息，并將ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)采集的加工環(huán)境數(shù)據(jù)以及WiFi攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控的加工環(huán)境視頻等同步上傳到中心服務(wù)器[5]。

3)食品冷藏：加工后的食品入庫(kù)，登記入庫(kù)時(shí)間，采用ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冷藏庫(kù)的溫濕度，把入庫(kù)環(huán)境等信息登記到系統(tǒng)。冷藏庫(kù)管理系統(tǒng)也可通過(guò)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，都環(huán)境溫濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

4)售后溯源：當(dāng)用戶(hù)拿到食品時(shí)，通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端掃描包裝上二維碼，進(jìn)行溯源查詢(xún)，可獲得食品生產(chǎn)全過(guò)程的數(shù)據(jù)資料[6]。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)基于上文的系統(tǒng)分析，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，主要包括4個(gè)功能模塊。

圖1　系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2)在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要采用了ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)，ZigBee節(jié)點(diǎn)采用的是TI的CC2530處理器，協(xié)議棧采用Z-Stack[7]。在組網(wǎng)方式上，ZigBee 有星狀、樹(shù)狀及網(wǎng)狀三種組網(wǎng)方式。由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型較小，在構(gòu)建Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)時(shí)采用星狀結(jié)構(gòu)[8]。系統(tǒng)的服務(wù)器端搭載在基于Cortex-A8內(nèi)核三星SPV210處理器上，控制板則留有WIFI接口與局域網(wǎng)相通，串口與ZigBee協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)一個(gè)主要的功能即是中心服務(wù)器接收各個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)采集的信息，因此服務(wù)器端采用多線(xiàn)程編程，并合理運(yùn)用互斥鎖機(jī)制，防止數(shù)據(jù)讀寫(xiě)沖突[9-10]。該設(shè)計(jì)中，加了三個(gè)互斥鎖，如圖2所示。

圖2　多線(xiàn)程互斥鎖

服務(wù)器端關(guān)鍵代碼如下：

pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//多線(xiàn)程互斥鎖初始化

memset(RBuf,0,10);//申請(qǐng)內(nèi)存空間

fd=open("/dev/ttyUSB0",O_RDWR|O_NOCTTY|O_NONBLOCK);//文件方式打開(kāi)串口

if(fd<0) { fprintf (stderr,"open USB failed! ");

return 0; }//提示串口打開(kāi)失敗，退出程序

init_tty(fd);//初始化串口

pthread_create(&id1,NULL,func,NULL);//創(chuàng)建線(xiàn)程

while(1){pthread_mutex_destroy(&mutex);

return 0; }//互斥鎖銷(xiāo)毀，退出

3.2Android客戶(hù)端溯源

消費(fèi)者可通過(guò)Android客戶(hù)端登錄系統(tǒng)，掃描該食品溯源碼，詳盡地了解食品生產(chǎn)全過(guò)程中的數(shù)據(jù)，客戶(hù)端操作流程圖如圖3所示，溯源結(jié)果示例如圖4所示。

圖3　客戶(hù)端操作流程圖

圖4　Android客戶(hù)端溯源示例

3.3Web客戶(hù)端

Web網(wǎng)頁(yè)主要是系統(tǒng)管理者用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制整個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)登錄界面如圖5所示。查看所有信息，調(diào)整參數(shù)或直接控制如圖6所示。

圖5　Web客戶(hù)端登錄界面

圖6　系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示

4結(jié)語(yǔ)

考慮整個(gè)食品生產(chǎn)過(guò)程中的養(yǎng)殖種植、食品加工、食品冷藏、售后溯源等環(huán)節(jié)，綜合利用ZigBee等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，分析并設(shè)計(jì)了一種食品溯源系統(tǒng)，具有良好的實(shí)踐性。

參 考 文 獻(xiàn)

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Food Safety Traceability System Based on IOT Technology

HONG XiaoyuXIE ManCHEN Yangyang

(Computer College, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China)

AbstractFood security crises frequently occur and make seriously threat to human’s lives and health. Considering the procedures in the whole food production, such as breeding and planting, food processing, food frozen and after-sales traceability, this paper comprehensively employs IOT technologies, such as ZigBee, RFID and Android to analyze and design a food safety traceability system, which implements the whole simulation for the food supply chain process.

Key wordsfoodsafety; traceability; IOT technology

文章編號(hào)：1009-0312(2016)01-0007-03

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：洪小宇(1988—)，男，廣東潮州人，主要從事無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)研究。

收稿日期：2015-05-13