張舒寧

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 軟件學(xué)院，山西 晉中 030801）

0 引 言

隨著民眾生活水平質(zhì)量的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題越來越受國家及人民的關(guān)注[1]，大眾提倡健康飲食，更加看重食品的質(zhì)量安全。為了提高并保障日常食用的農(nóng)產(chǎn)品的安全質(zhì)量，需要從多角度多方面進(jìn)行監(jiān)管管理，如規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程與生產(chǎn)環(huán)境，加大對(duì)產(chǎn)品安全質(zhì)量的監(jiān)控管理[2]，建立完善農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)法律規(guī)定[3]，使農(nóng)產(chǎn)品投入和生產(chǎn)更加嚴(yán)格化、規(guī)范化。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程進(jìn)行跟蹤追溯，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)共享的信息安全體系[4-6]，建立實(shí)現(xiàn)政府監(jiān)管、企業(yè)生產(chǎn)基地管理、消費(fèi)者查詢農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量信息的系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)提高我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平具有重大意義[7]。

為了加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管能力，提高農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)質(zhì)量安全意識(shí)[8]，滿足公眾的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯需求[9]，本文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)穩(wěn)定可靠的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理平臺(tái)[10-11]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1.1 頂層設(shè)計(jì)方法

本文采用頂層設(shè)計(jì)方法構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理統(tǒng)一平臺(tái)，支撐區(qū)/縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)多層級(jí)使用，實(shí)現(xiàn)市內(nèi)公眾農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯信息跨區(qū)域、零距離查詢的創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式。

1.1.2 “數(shù)據(jù)+服務(wù)”系統(tǒng)構(gòu)架

本設(shè)計(jì)采用此設(shè)計(jì)思路進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)架，以支撐業(yè)務(wù)發(fā)展過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、業(yè)務(wù)流程配置等靈活便捷的業(yè)務(wù)需求。

1.1.3 開發(fā)環(huán)境

本文采用Windows 操作系統(tǒng)、JDK（J2EE）開發(fā)環(huán)境、Java 開發(fā)語言，數(shù)據(jù)庫采用Oracle 11g、B/S結(jié)構(gòu)，確保追溯管理平臺(tái)高效、順暢運(yùn)行，具有安全性、可靠性、穩(wěn)定性、開放性和拓展性等特點(diǎn)。

1.2 技術(shù)開發(fā)路線設(shè)計(jì)

因?yàn)镴ava具備面向?qū)ο笄也灰蕾囉谟布h(huán)境的開放架構(gòu)，具有較好的可移植性、較高的安全性、敏捷的響應(yīng)和強(qiáng)交互能力，因此采用Java進(jìn)行平臺(tái)設(shè)計(jì)，可保證系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性、安全性和維護(hù)性。整個(gè)系統(tǒng)需要一個(gè)強(qiáng)的交互性數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，所以需要將多種Java 技術(shù)相結(jié)合以動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的交互，即將JSP、Java Applet、JavaBean、Servlet等技術(shù)相結(jié)合，協(xié)同處理系統(tǒng)的交互、操作功能。數(shù)據(jù)庫訪問、會(huì)話采用JSP技術(shù)和JavaBean，圖像處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、查錯(cuò)檢錯(cuò)采用Servlet，一些應(yīng)用模型則采用JavaBean、JTA技術(shù)。

MVC框架應(yīng)用了當(dāng)下最流行的SpringMVC。Spring框架不僅可以利用策略接口對(duì)其進(jìn)行高度配置，還具有多種視圖 技術(shù)，如 JSP、POI、Velocity、iText和 Tiles等。Spring MVC將控制器、分派器、模型及程序?qū)ο筮M(jìn)行了分離，易于后期對(duì)其定制。

通過MyBatis對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了快速連接。MyBatis以更靈活的方法訪問數(shù)據(jù)庫，以及管理事務(wù)和多線程，并且還支持對(duì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集、SQL語句、會(huì)話管理等的連接與管理功能。

數(shù)據(jù)的交換使用XML可以簡化、規(guī)范對(duì)分布式[12]數(shù)據(jù)的耦合操作。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本文從多性能與需求對(duì)平臺(tái)進(jìn)行了全面設(shè)計(jì)構(gòu)建，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）面向?qū)ο笙到y(tǒng)，其擴(kuò)展性和移植性得到了較好提升；

（2）三層架構(gòu)系統(tǒng)，有利于系統(tǒng)橫縱向的平滑擴(kuò)張；

（3）用戶業(yè)務(wù)邏輯獨(dú)立于數(shù)據(jù)信息，存儲(chǔ)于服務(wù)器層，方便系統(tǒng)修改業(yè)務(wù)；

（4）模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅擴(kuò)大了空間，還便于系統(tǒng)的更新操作；

（5）中間件技術(shù)提升了系統(tǒng)的性能，如安全性、可靠性等；

系統(tǒng)是一個(gè)集成的整體，用戶可以用不同的方式對(duì)其進(jìn)行訪問，看到一致的系統(tǒng)界面。

1.4 系統(tǒng)架構(gòu)和軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理統(tǒng)一平臺(tái)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.4.2 軟件架構(gòu)

系統(tǒng)平臺(tái)的軟件架構(gòu)如圖2所示。

圖2 軟件架構(gòu)

1.4.3 服務(wù)器設(shè)置

平臺(tái)共安裝2臺(tái)服務(wù)器，1臺(tái)服務(wù)器專門用于運(yùn)行農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心數(shù)據(jù)庫，1臺(tái)服務(wù)器用于提供農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理平臺(tái)核心應(yīng)用服務(wù)。

為了保證傳輸速率，將服務(wù)器直接同核心交換機(jī)進(jìn)行連接。服務(wù)器上安裝操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)集中運(yùn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件，為客戶提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由“一庫四平臺(tái)”構(gòu)成，如圖3所示。包括農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯信息數(shù)據(jù)庫、政府監(jiān)管平臺(tái)、企業(yè)管理平臺(tái)、公眾信息查詢平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

圖3 系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯信息數(shù)據(jù)庫

通過系統(tǒng)平臺(tái)獲取的數(shù)據(jù)信息，建立統(tǒng)一全面的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯信息數(shù)據(jù)庫，運(yùn)用大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)庫建設(shè)。數(shù)據(jù)庫是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理信息平臺(tái)應(yīng)用的核心，結(jié)合農(nóng)產(chǎn)品信息化建設(shè)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)與已有數(shù)據(jù)資源的共享，避免重復(fù)建設(shè)，滿足綜合應(yīng)用系統(tǒng)的各種需要，為各部門業(yè)務(wù)平臺(tái)提供穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)源，同時(shí)提供完善的權(quán)限管理機(jī)制，以及對(duì)共享數(shù)據(jù)的更新和維護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)共享數(shù)據(jù)的及時(shí)更新。

2.2 政府監(jiān)管平臺(tái)

該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)政府管理者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)的生產(chǎn)過程、流通過程、檢驗(yàn)檢測、農(nóng)資投入等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)管[13]，統(tǒng)一管理農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)品牌農(nóng)產(chǎn)品管理。通過該平臺(tái)設(shè)立市、區(qū)/縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、企業(yè)多級(jí)賬號(hào)、分配多級(jí)權(quán)限進(jìn)行使用。

系統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成。

（1）系統(tǒng)用戶管理子系統(tǒng)。主要針對(duì)用戶的信息進(jìn)行管理，平臺(tái)管理員可以根據(jù)需求靈活配置各級(jí)用戶的查詢、統(tǒng)計(jì)、配置等操作權(quán)限[14]。用戶管理如圖4所示。

圖4 用戶管理構(gòu)成

（2）體系機(jī)構(gòu)管理子系統(tǒng)。錄入、管理轄區(qū)機(jī)構(gòu)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)測等基本信息。

（3）農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)管理子系統(tǒng)。錄入、管理轄區(qū)內(nèi)所有農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)的基本信息、地理信息、農(nóng)產(chǎn)品信息、初加工信息、倉儲(chǔ)信息、銷售信息、誠信信息等；錄入對(duì)轄區(qū)內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)的管理信息，包括每次監(jiān)管總體情況信息和違規(guī)企業(yè)的具體違規(guī)信息和不合格產(chǎn)品的具體信息。

（4）品牌農(nóng)產(chǎn)品管理子系統(tǒng)。錄入、管理轄區(qū)內(nèi)所有已獲得認(rèn)證的無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品、有機(jī)食品、地理標(biāo)志農(nóng)產(chǎn)品和名牌農(nóng)產(chǎn)品即“三品一標(biāo)[15-16]一名牌”農(nóng)產(chǎn)品的基本信息。如產(chǎn)品名稱、注冊商標(biāo)、產(chǎn)地名稱、產(chǎn)地地址及GPS位置、產(chǎn)品數(shù)量、包裝規(guī)格、銷售去向[17]、證書編號(hào)、認(rèn)證期限、認(rèn)證類別、誠信信息等。根據(jù)企業(yè)信息，在平臺(tái)內(nèi)置GIS地圖上進(jìn)行定位，并生成“三品一標(biāo)一名牌”企業(yè)分布圖。

（5）農(nóng)事活動(dòng)監(jiān)控管理子系統(tǒng)。涵蓋企業(yè)各項(xiàng)農(nóng)事活動(dòng)的完整記錄，要求可提供視頻監(jiān)控接口，實(shí)時(shí)掌握企業(yè)生產(chǎn)狀況，對(duì)不規(guī)范的農(nóng)事活動(dòng)及時(shí)整改。預(yù)留視頻數(shù)據(jù)接口，有條件的企業(yè)可安裝監(jiān)控設(shè)備，其實(shí)時(shí)視頻可在平臺(tái)上進(jìn)行查看。

（6）生產(chǎn)初加工監(jiān)控管理子系統(tǒng)。記錄產(chǎn)品初級(jí)加工各個(gè)流程及各道工序的實(shí)施人員及實(shí)施時(shí)間，由企業(yè)自主錄入數(shù)據(jù)。

（7）投入品監(jiān)控管理子系統(tǒng)。記錄投入品基本信息（名稱、規(guī)格、有效成分）、來源（生產(chǎn)廠家、經(jīng)銷商）、庫存[18]、領(lǐng)取和使用情況，由企業(yè)自主錄入數(shù)據(jù)。

（8）預(yù)警報(bào)警管理子系統(tǒng)。涵蓋禁用、限用農(nóng)藥、獸藥、非食用物質(zhì)目錄及上千種常規(guī)農(nóng)藥、獸藥、非食用物質(zhì)的使用限量，及時(shí)對(duì)使用禁、限用農(nóng)藥、獸藥、非食用物質(zhì)和超劑量使用常規(guī)農(nóng)藥、獸藥和非食用物質(zhì)的行為通過農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全平臺(tái)發(fā)布預(yù)警報(bào)警信息，通過平臺(tái)短消息、手機(jī)短信等方式進(jìn)行信息推送。

（9）產(chǎn)地準(zhǔn)出證明管理子系統(tǒng)。記錄農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品每一批次獲得農(nóng)業(yè)部門相關(guān)產(chǎn)地準(zhǔn)出證明證書，并按照一證一編碼[19]實(shí)施管理，政府監(jiān)管平臺(tái)保留對(duì)應(yīng)證書的副本文件。

2.3 企業(yè)管理平臺(tái)

對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)主要實(shí)現(xiàn)：基地地塊、農(nóng)事活動(dòng)、生產(chǎn)加工、原料半成品、投入品、農(nóng)產(chǎn)品等數(shù)據(jù)的采集、審核和管理，實(shí)現(xiàn)追溯鏈條全線貫通。

包括如下主要功能。

（1）基地地塊管理子系統(tǒng)。記錄企業(yè)所屬的基地地塊信息、認(rèn)證信息及環(huán)境監(jiān)測情況。

（2）農(nóng)事活動(dòng)記錄管理子系統(tǒng)。針對(duì)不同企業(yè)定制適宜的農(nóng)事活動(dòng)記錄表。

（3）生產(chǎn)初加工活動(dòng)管理子系統(tǒng)。針對(duì)不同企業(yè)定制適宜的生產(chǎn)加工活動(dòng)記錄表。

（4）企業(yè)原料、半成品管理子系統(tǒng)。記錄企業(yè)原料、半成品原料投入情況。

（5）企業(yè)投入品進(jìn)銷存管理子系統(tǒng)。記錄農(nóng)藥、獸藥、肥料、飼料、種子等農(nóng)業(yè)投入品的進(jìn)貨渠道、進(jìn)貨量、領(lǐng)取情況、庫存等。

（6）產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)。記錄企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量信息、批次信息以及二維碼信息。

（7）企業(yè)農(nóng)產(chǎn)品倉儲(chǔ)物流管理子系統(tǒng)。記錄企業(yè)農(nóng)產(chǎn)品的倉儲(chǔ)物流信息。由企業(yè)自主錄入數(shù)據(jù)。

（8）企業(yè)農(nóng)產(chǎn)品銷售信息管理子系統(tǒng)。管理農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量、銷售數(shù)量及庫存、產(chǎn)品銷售價(jià)格、銷售去向等，為企業(yè)提供長線價(jià)格行情數(shù)據(jù)分析。由企業(yè)自主錄入數(shù)據(jù)。

（9）企業(yè)管理子系統(tǒng)。管理企業(yè)本身的部門、人員、倉庫、場地信息，便于填寫生產(chǎn)信息時(shí)的調(diào)用。

（10）投訴管理子系統(tǒng)。對(duì)公眾客戶、對(duì)企業(yè)及產(chǎn)品投訴建議的實(shí)時(shí)受理和回復(fù)。

2.4 公眾信息查詢平臺(tái)

公眾信息查詢平臺(tái)通過移動(dòng)終端、二維碼查詢機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等方式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全信息查詢[20]，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全信息跨區(qū)域、零距離查詢。

該平臺(tái)主要包括移動(dòng)終端二維碼掃描、手機(jī)短信、微信公眾賬號(hào)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯網(wǎng)等。查詢功能主要包括以下內(nèi)容。

（1）企業(yè)信息查詢。企業(yè)名稱、所在區(qū)域、企業(yè)分類以及企業(yè)誠信級(jí)別等信息。

（2）產(chǎn)品信息查詢?；拘畔ⅲóa(chǎn)品名稱、產(chǎn)品生產(chǎn)過程、認(rèn)證類別、證書編號(hào)、所屬行業(yè)、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品銷售區(qū)域）、產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)記錄、質(zhì)量檢測、物流記錄等信息進(jìn)行單一條件查詢和復(fù)合條件查詢。

（3）網(wǎng)頁展示。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯網(wǎng)以及所瞎區(qū)/縣級(jí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)追溯網(wǎng)的新聞資訊、法規(guī)政策、網(wǎng)站公告、曝光臺(tái)、追溯企業(yè)、產(chǎn)品基地廣告內(nèi)容展示。

2.5 數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

數(shù)據(jù)的來源與分析如圖5所示，該分析平臺(tái)主要包括如下功能。

（1）中心數(shù)據(jù)庫的首要任務(wù)就是建立農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全元數(shù)據(jù)體系。元數(shù)據(jù)體系是數(shù)據(jù)資源庫資源體系的內(nèi)在核心和描述基礎(chǔ)。

（2）建立農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全數(shù)據(jù)指標(biāo)體系。元數(shù)據(jù)指標(biāo)體系是業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)中最基礎(chǔ)、最重要的組成部分，下面對(duì)指標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全數(shù)據(jù)定義、特性、分類等方面進(jìn)行描述。

（3）農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理平臺(tái)將為農(nóng)委多部門提供數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)報(bào)表支持。平臺(tái)中心數(shù)據(jù)庫將根據(jù)農(nóng)委業(yè)務(wù)需求建設(shè)多個(gè)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理專題數(shù)據(jù)庫，提供多種數(shù)據(jù)分析報(bào)表，并生成多個(gè)數(shù)據(jù)分析專題，根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)區(qū)域、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品認(rèn)證類別等多個(gè)維度進(jìn)行專題數(shù)據(jù)分析。

（4）中心平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集方式，在示范點(diǎn)企業(yè)主要通過人工方式對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，經(jīng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、區(qū)縣各級(jí)部門審核后上報(bào)市級(jí)平臺(tái)入庫。

（5）快速檢測數(shù)據(jù)則通過快速檢測設(shè)備連接PC機(jī)接入平臺(tái)，數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至平臺(tái)中心數(shù)據(jù)庫。

（6）中心數(shù)據(jù)庫自動(dòng)檢測模塊。

（7）由平臺(tái)中心數(shù)據(jù)庫向平臺(tái)各子系統(tǒng)、功能模塊提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。

（8）平臺(tái)數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)企業(yè)類型、生產(chǎn)產(chǎn)品種類，標(biāo)準(zhǔn)和各地區(qū)分布數(shù)據(jù)。

（9）統(tǒng)計(jì)企業(yè)打印追溯碼的數(shù)量及查詢次數(shù)并自動(dòng)生成圖表。

圖5 數(shù)據(jù)來源與分析示意圖

數(shù)據(jù)分析過程如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)分析過程

3 結(jié) 語

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理平臺(tái)是將物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)對(duì)研發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品安全進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線追溯。本文系統(tǒng)具有很高可用性、可靠性及安全性的數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用支撐平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)，擁有多種接入方式的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)。通過研發(fā)能實(shí)現(xiàn)信息采集和信息展現(xiàn)，以快速安全的方式與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)交互，具備先進(jìn)感知與數(shù)據(jù)傳送技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)終端。開發(fā)集“管、防、控”于一體，面向生產(chǎn)企業(yè)、加工企業(yè)、流通企業(yè)、銷售終端和消費(fèi)者的農(nóng)產(chǎn)品安全實(shí)時(shí)、在線追溯系統(tǒng)，可為政府決策、企業(yè)管理、消費(fèi)者追溯提供全方位服務(wù)。