苗芃 上海上蔬電子商務(wù)有限公司

基于物聯(lián)網(wǎng)的生鮮蔬菜供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

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為了推進(jìn)中國農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，對生產(chǎn)、加工、收購等重要環(huán)節(jié)進(jìn)行更好的質(zhì)量控制，面對分開種植水果和蔬菜，很難控制標(biāo)準(zhǔn)，追溯源頭無法順利進(jìn)行的矛盾，打造新鮮的蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)。根據(jù)生鮮水果蔬菜供應(yīng)鏈的特征，利用混合模式，即二維碼結(jié)合RFID標(biāo)簽編碼，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，應(yīng)用產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)的產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，該系統(tǒng)能讓用戶在智能手機(jī)上或者電腦上查詢產(chǎn)品，以及將條碼打印出來。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)h(huán)境信息主動(dòng)采集到，同時(shí)也可以采集到手機(jī)或者其他設(shè)備的攝像頭拍到的圖像，將這些圖像上傳到服務(wù)器，將其當(dāng)作產(chǎn)品源頭信息。最后利用二維碼溯源，達(dá)到產(chǎn)品生產(chǎn)、采摘、檢測和處理的信息溯源。

物聯(lián)網(wǎng) 溯源系統(tǒng) 新鮮果蔬 產(chǎn)品質(zhì)量安全

1 緒論

隨著無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、GPRS、GIS、計(jì)算機(jī)技術(shù)、RFID技術(shù)的幫助下，傳統(tǒng)的蔬菜供銷也走上了網(wǎng)絡(luò)化路線，相應(yīng)的蔬菜配送系統(tǒng)就成為了完成這一系列工程的關(guān)鍵，通過對蔬菜供應(yīng)鏈的追溯，能夠更方便地進(jìn)行蔬菜跟蹤分析，對蔬菜供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的全部信息自動(dòng)分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有不正常的地方，馬上將運(yùn)送蔬菜的車輛召回或者蔬菜召回，蔬菜追溯效率獲得實(shí)時(shí)保護(hù)。解決了蔬菜溯源體系的發(fā)展，為我國蔬菜供應(yīng)鏈追溯體系建設(shè)作貢獻(xiàn)。

從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多層面分析系統(tǒng)的可行性，結(jié)合國內(nèi)外的追溯特點(diǎn)，從開始的信息錄入，以及中間的加工，乃至后期的銷售及后續(xù)服務(wù)實(shí)行全方位的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)化和信息的電子化，不光能有效的控制每個(gè)環(huán)節(jié)，還能夠?qū)θ我猸h(huán)節(jié)出現(xiàn)的緊急情況作出快速反應(yīng)，將其打造為一個(gè)以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的蔬菜供應(yīng)體系。

2 生鮮蔬菜供應(yīng)鏈特點(diǎn)

人們幾乎每天都要食用蔬菜，因此，蔬菜的消費(fèi)擁有分散性以及普遍性，同時(shí)蔬菜的生長具有分散性、季節(jié)性、地域性。

2.1 資產(chǎn)專用性相對工業(yè)企業(yè)高

蔬菜在市場上實(shí)現(xiàn)流通應(yīng)在再生產(chǎn)過程中進(jìn)行分類、整理和加工，所以，蔬菜的資產(chǎn)專用性更強(qiáng)，相比工業(yè)企業(yè)。

2.2 蔬菜市場的不確定性大

整個(gè)生產(chǎn)蔬菜，以及人們購買蔬菜的過程是分散的。所以根本不能達(dá)到蔬菜信息的共享，信息的不確定性非常強(qiáng)，這樣容易導(dǎo)致，蔬菜太便宜，傷害的是農(nóng)民的利益，蔬菜太貴，仍然傷害的是農(nóng)民的利益。另外，蔬菜有很強(qiáng)的季節(jié)性，也非常容易變質(zhì)，造成蔬菜容易斷銷，供應(yīng)不足，這會(huì)導(dǎo)致交易成本更大，投機(jī)性會(huì)提高在供應(yīng)鏈中。

2.3 較晚的起步和家庭經(jīng)營為主的模式造成不均衡的市場發(fā)展

自古中國就是一個(gè)以農(nóng)業(yè)為主的大國，農(nóng)作物均以家庭經(jīng)營為主，不同地域差距較大，生產(chǎn)也較為分散，導(dǎo)致市場發(fā)展異常不均衡。加上中國網(wǎng)絡(luò)化起步較晚，很多人甚至未從傳統(tǒng)的模式里邊走出來。因此蔬菜需要有企業(yè)單位來帶動(dòng)聯(lián)合生產(chǎn)，方能夠帶動(dòng)整個(gè)市場的發(fā)展。

2.4 蔬菜供應(yīng)鏈需較高的物流要求

蔬菜是一種要求保鮮，保存期短，忌擠壓和要求特殊環(huán)境存放的商品，甚至一些蔬菜連配送都非常講究，總的說來配送不同于常規(guī)商品且需加以區(qū)分，還要求蔬菜運(yùn)輸設(shè)備需要有一些特殊裝置，比如冷藏設(shè)備，密封設(shè)備等等，蔬菜的配送對物流的要求非常高，西藥有完善的設(shè)備和專業(yè)化的運(yùn)輸管理，相應(yīng)的工作人員也要求具備一定的處理能力。

3 溯源編碼設(shè)計(jì)

EPC系統(tǒng)是一種編碼規(guī)則，這是由國際商品編碼協(xié)會(huì)提出（GS1），這與EAN/UCC編碼系統(tǒng)兼容，并具有良好的可擴(kuò)展性，良好的安全性，大容量的特點(diǎn)。由于RFID標(biāo)簽不會(huì)受到不好的自然環(huán)境的作用，諸如高濕度、高溫、低溫、強(qiáng)烈光線等，所以能夠利用RFID識別如何種植新鮮蔬菜，以及采摘蔬菜的過程。如果利用EPC編碼規(guī)則，在對種植蔬菜的農(nóng)戶編號，以及種植蔬菜的地塊編號，最終產(chǎn)生RFID編碼，并把無線傳感器采集的信息、作物種植作業(yè)信息、農(nóng)作物基本信息標(biāo)識出來。在采集時(shí)，工作人員只需對產(chǎn)品匹配的射頻卡進(jìn)行掃描，就可以將信息收集到，并更新采集信息。由于二維碼具有手機(jī)簡單掃描、大容量編碼等特點(diǎn)，因此在別的環(huán)節(jié)，利用QR技術(shù)和EAN/UCC規(guī)則達(dá)到標(biāo)識一維、二維碼標(biāo)簽的技術(shù)。在每個(gè)環(huán)節(jié)的新鮮蔬菜編碼過程如圖1所示。

圖1 生鮮蔬菜整體編碼流程

本系統(tǒng)是基于對生產(chǎn)過程的優(yōu)化，在數(shù)字化各個(gè)部分時(shí)，融合各種類型的編碼。在這個(gè)過程中，每個(gè)代碼必須有前面和后面的函數(shù)之間的鏈接，至少攜帶兩個(gè)相鄰鏈接之間的信息。編碼格式如下文。

3.1 種植標(biāo)識編碼

采用RFID標(biāo)簽技術(shù)識別種植區(qū)，以及對應(yīng)各種植區(qū)的信息和數(shù)據(jù)庫的環(huán)境信息、農(nóng)事操作、基本信息等。RFID標(biāo)簽使用二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲農(nóng)產(chǎn)品身份信息，包括三個(gè)部分：十六位的CRC校驗(yàn)碼、二十四位的Kill碼、九十六位的EPC碼。通過二十四位的十六進(jìn)制識別和GID-96編碼格式（EPC編碼規(guī)范），詳細(xì)的代碼結(jié)構(gòu)如圖2所示。種植代碼=六位產(chǎn)源代碼+兩位管理器代碼+六位生產(chǎn)項(xiàng)目代碼+八位生產(chǎn)批號。這個(gè)地塊的劃分以統(tǒng)一地理區(qū)域的，擁有相同生產(chǎn)手段、生產(chǎn)種類、生產(chǎn)時(shí)間的地塊，由六位共同組成產(chǎn)地編碼，前面四位是基地的編號，后面兩位是這個(gè)基地不同的地塊的編號。由八位數(shù)組成批號，種植的日期是前面的六位，后面兩位是順序標(biāo)識號。以00-99，表示00-99，以01-12表示月，以01-31表示日。批號由8位表示，標(biāo)志為種植日期的6和標(biāo)識序列號的2。其中，00-99的編碼范圍，對范圍內(nèi)的01-31 01-12，編碼范圍的日期。

圖2 蔬菜收購標(biāo)識編碼結(jié)構(gòu)

3.2 物流標(biāo)識編碼

蔬菜物流碼使用sscc-18編碼標(biāo)識，打印采用GS1-128條碼標(biāo)準(zhǔn)。sscc-18編碼結(jié)構(gòu)由十八個(gè)十進(jìn)制編碼，詳細(xì)的編碼格式如圖3所示。其中，N是一個(gè)擴(kuò)展，代表包裝的類型，N是通過SSCC廠家統(tǒng)一配送產(chǎn)生，為0-9的范圍。序列號為第八位到第十七位，由制造商按序號分配僅有的編碼；最后一個(gè)是奇偶校驗(yàn)位，由系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生依據(jù)驗(yàn)證規(guī)則。

圖3 蔬菜物流標(biāo)識編碼結(jié)構(gòu)

3.3 倉儲編碼

倉庫代碼標(biāo)識符是產(chǎn)品倉庫的位置，倉庫操作最終產(chǎn)生倉儲編碼的信息源。詳細(xì)的編碼格式是gin-13，分別由廠商的位置識別碼和廠商識別代碼組成，詳細(xì)如圖4所示。

圖4 溯源碼

本系統(tǒng)對于新鮮蔬菜溯源代碼的使用，選擇QR二維條，廠家給每批蔬菜提供了獨(dú)特的二維編碼。消費(fèi)者購買到產(chǎn)品后，智能手機(jī)對包裝上的二維碼進(jìn)行掃描，針對數(shù)據(jù)管理平臺的可追溯性，解碼二維碼，經(jīng)過驗(yàn)證后，可追溯信息數(shù)據(jù)庫檢索到產(chǎn)品，并將產(chǎn)品信息發(fā)送給消費(fèi)者的移動(dòng)電話。圖5顯示了整體編碼的例子，以白菜為例，圖A是種植編碼，圖B為傳輸編碼，圖C為位置的編碼，圖D為收購和加工的代碼及QR二維碼。圖5蔬菜存儲標(biāo)識編碼結(jié)構(gòu)。

圖5 包菜產(chǎn)品溯源編碼應(yīng)用實(shí)例

4 生鮮蔬菜溯源系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由6個(gè)模塊組成：查詢網(wǎng)站、查詢軟件、條碼打印系統(tǒng)、智能手機(jī)管理平臺、短信管理平臺、網(wǎng)絡(luò)管理平臺，見圖6。面對不一樣的用戶，會(huì)產(chǎn)生級別不一樣的密鑰，對用戶進(jìn)行登錄，首先確定用戶的類型，然后給出相應(yīng)的功能模塊。

結(jié)論：在參考國內(nèi)外相同技術(shù)的前提下，一句新鮮蔬菜生產(chǎn)的特征，選擇混合編碼方式，即采用RFID、二維碼標(biāo)簽混合方式，利用互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)和創(chuàng)造以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的新鮮的蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)探索了一種新的企業(yè)與農(nóng)民合作模式，以新技術(shù)為先導(dǎo)，致力于實(shí)現(xiàn)企業(yè)收入與利潤的雙贏。

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圖6 生鮮蔬菜溯源功能圖