基于Web的蔬菜可追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　自20世紀(jì)70年代以來，食品安全問題日益突出，國(guó)際上，瘋牛病、口蹄疫、禽流感等疾病相繼爆發(fā)和傳播，在國(guó)內(nèi)，發(fā)生了蘇丹紅、劣質(zhì)奶粉、龍口粉絲、永年大蒜等食品質(zhì)量問題。食品安全問題引起了人們的廣泛關(guān)注，歐盟國(guó)家在國(guó)際食品法典委員會(huì)關(guān)于“生物技術(shù)與食品生產(chǎn)”的政府間特別工作組會(huì)議上率先提出了食品可追溯體系。目前，歐盟、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)積極推廣可追溯系統(tǒng)，要求對(duì)出口到當(dāng)?shù)氐牟糠质称繁仨毦邆淇勺匪菪?nbsp;。

　　中國(guó)于2004年9月發(fā)布了《進(jìn)一步加強(qiáng)食品安全工作的決定》，指出“要建立統(tǒng)一規(guī)范的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)體系，建立農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全例行監(jiān)測(cè)制度和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯制度”。順應(yīng)這一形勢(shì)，本研究參照一些蔬菜企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)流程，借鑒國(guó)內(nèi)外可追溯系統(tǒng)的相關(guān)研究，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套基于Web的蔬菜可追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)為企業(yè)提供了生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)記錄蔬菜從播種到采收包裝出庫的詳細(xì)信息，消費(fèi)者和銷售商可以通過成品包裝上的追溯碼逆向追溯到該批次的蔬菜在田問種植的管理信息和加工車間的信息等。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

　　通過實(shí)際考察蔬菜企業(yè)的生產(chǎn)過程，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)管理和部門職能將各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備和人力，通過擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可追溯功能，不僅能夠快速完成系統(tǒng)的開發(fā)，而且還能與企業(yè)生產(chǎn)管理結(jié)合，保障可追溯的可行性和完整性。

　　考慮到參與生產(chǎn)的各個(gè)部門分布在不同的地域，系統(tǒng)采用B／S體系結(jié)構(gòu)，采取基于Web的方式，不僅方便公司各個(gè)部門在不同地點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的上傳和外部用戶通過瀏覽器就可以訪問系統(tǒng)，而且，公司內(nèi)部各級(jí)部門的客戶端在系統(tǒng)更新時(shí)不需要逐個(gè)更新客戶端程序，減少系統(tǒng)人員的維護(hù)工作。系統(tǒng)基本框架設(shè)計(jì)如圖1所示。

　?、贁?shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web服務(wù)器：對(duì)于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲(chǔ)系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，客戶端可通過Internet訪問數(shù)據(jù)庫。web服務(wù)器獨(dú)立運(yùn)行，使公司內(nèi)部各個(gè)部門和外部的客戶端可通過瀏覽器訪問系統(tǒng)。

　?、谑卟松a(chǎn)基地：蔬菜基地根據(jù)地塊土壤情況和地理位置進(jìn)行地塊劃分，并按地塊劃分給管理人員?；毓芾砣藛T每日實(shí)時(shí)記錄蔬菜的Et常詳細(xì)種植信息，如播種記錄、灌溉記錄、施肥記錄、病蟲害防治記錄等，還要在蔬菜即將成熟時(shí)上報(bào)預(yù)測(cè)的采收數(shù)量?？紤]到蔬菜基地的地理位置因素，設(shè)計(jì)采用手持設(shè)備將Et常的種植信息上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。不僅改變了以往的手寫記錄方式，方便管理人員記錄信息，提高工作效率，而且還可實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)采集，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　?、酃靖骷?jí)部門：公司內(nèi)部主要有辦公室、采購部、技術(shù)部、包裝車間、財(cái)務(wù)部5個(gè)管理部門。辦公室主要職能是接收每日的訂單和根據(jù)預(yù)測(cè)的蔬菜收獲信息制定次日的加工包裝計(jì)劃；采購部除了負(fù)責(zé)各種農(nóng)資原料的采購和上傳采購數(shù)據(jù)外，還負(fù)責(zé)根據(jù)加工包裝計(jì)劃安排基地管理人員采收蔬菜；技術(shù)部負(fù)責(zé)對(duì)采收的蔬菜進(jìn)行農(nóng)殘等項(xiàng)目的檢測(cè)；包裝車間對(duì)檢測(cè)合格的蔬菜進(jìn)行包裝并打印追溯條碼，并根據(jù)加工包裝計(jì)劃進(jìn)行配送；財(cái)務(wù)部保存以上業(yè)務(wù)過程中的各種記錄，并進(jìn)行財(cái)務(wù)管理。5個(gè)部門對(duì)蔬菜生產(chǎn)的管理通過瀏覽器訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳等操作。

　?、芸蛻舳耍合M(fèi)者可以通過客戶端瀏覽器或者銷售地點(diǎn)的觸摸屏將蔬菜包裝上的追溯碼輸入，系統(tǒng)就可根據(jù)追溯碼調(diào)用數(shù)據(jù)庫中該批次的蔬菜從播種到收獲的田問管理以及檢測(cè)、包裝運(yùn)輸?shù)脑敿?xì)信息。例如追溯碼批次為200803130101001的產(chǎn)品，系統(tǒng)根據(jù)0101查找到這個(gè)地塊的田間管理信息，根據(jù)20080313和001查找到2008年3月13日收獲的第001批蔬菜的檢測(cè)、包裝、運(yùn)輸信息，使蔬菜的生產(chǎn)管理過程對(duì)消費(fèi)者透明化，讓消費(fèi)者對(duì)所購買的蔬菜產(chǎn)品有所了解，同時(shí)也向消費(fèi)者反映了蔬菜的安全生產(chǎn)管理。

1．2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

　　將追溯系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要分為蔬菜種植階段的信息、蔬菜采收和入庫的信息、蔬菜相關(guān)法規(guī)信息3類。蔬菜種植階段的信息、蔬菜采收和入庫的信息在設(shè)計(jì)時(shí)建立了一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組，專門存儲(chǔ)企業(yè)對(duì)基地地塊劃分、人員基本資料、采購供應(yīng)商和銷售單位的基本信息，方便企業(yè)各級(jí)部門和生產(chǎn)基地的管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，提高錄入效率，還保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。蔬菜相關(guān)法規(guī)信息庫專門存放蔬菜種植管理中涉及到的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，如禁用農(nóng)藥、化肥施用量、農(nóng)殘檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等等，輔助管理人員對(duì)蔬菜的生產(chǎn)管理進(jìn)行監(jiān)控。

圖1 蔬菜可追溯系統(tǒng)基本框架

1．3 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)

　　該系統(tǒng)運(yùn)用Internet環(huán)境，采用B／S模式進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)服務(wù)器端操作系統(tǒng)選用Windows server2003 enterprise，開發(fā)工具為Visual studio．NET 2005，主要技術(shù)為ASP．NET和使用c#語言編程，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)選用MS SQL server 2005。Visual studio．NET2005與MS SQL server 2005完美結(jié)合，開發(fā)者無需開發(fā)復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫連接就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀、寫、改、查功能。同時(shí)，統(tǒng)一采用微軟公司的軟件產(chǎn)品保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2．1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

2．1．1 對(duì)可追溯鏈條上每個(gè)參與對(duì)象進(jìn)行編碼保證可追溯性及其完整性

　　追溯鏈條上每個(gè)參與對(duì)象都是追溯系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)；一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問題，是否能夠查找到具體的問題來源和正確實(shí)施產(chǎn)品回收取決于參與對(duì)象的記錄是否健全。為確保追溯的完整性，追溯鏈條上每個(gè)參與對(duì)象都進(jìn)行了唯一編碼。在種植階段，對(duì)種植者與地塊都進(jìn)行編碼，地塊編碼以兩位基地?cái)?shù)字加兩位地塊號(hào)組成，如農(nóng)墾基地第18個(gè)地塊用0318表示；為每一位種植者發(fā)放一個(gè)RFID卡，每張RFID卡唯一對(duì)應(yīng)1位種植者及其管理的地塊：RFID卡能快速準(zhǔn)確地為手持機(jī)提供自動(dòng)識(shí)別功能，操作快捷方便，同時(shí)在蔬菜基地的惡劣環(huán)境中即使RFID卡部分磨損也不會(huì)影響手持機(jī)的識(shí)別效果。在企業(yè)管理中，企業(yè)管理人員同樣有工作編碼，如包裝人員的編碼用包裝的拼音首字母加數(shù)字代表，如BZ12，避免同名的干擾。蔬菜脫離土地后按照批次進(jìn)行編碼，以采收日期、地塊號(hào)和采收順序組合成批次號(hào)，可以唯一確定每一批蔬菜；可追溯碼對(duì)應(yīng)批次號(hào)是根據(jù)中國(guó)EAN．UCC系統(tǒng)應(yīng)用標(biāo)識(shí)符國(guó)標(biāo)《GB／T 16986．2003》設(shè)計(jì)的，見圖2所示。

2．1．2 使用先進(jìn)的二維碼技術(shù)制作可追溯標(biāo)簽

　　系統(tǒng)采用中國(guó)物品編碼中心研發(fā)的漢信碼作為追溯碼的形式。對(duì)比其他二維碼，漢信碼具有能將照片、指紋、掌紋、簽字、文字等凡可數(shù)字化的信息進(jìn)行編碼的優(yōu)點(diǎn)，能使更多的追溯信息集成，并且為消費(fèi)者提供了手機(jī)等更多的查詢方式。并且其加密技術(shù)、抗污損和畸變及修正錯(cuò)誤的優(yōu)勢(shì)非常適合作為可追溯碼，可解決假冒、標(biāo)簽污損造成的不可讀等問題。

圖2 蔬菜可追溯碼
Fig．2 The vegetable tracing-code

　　同時(shí)，對(duì)于企業(yè)的可追溯成本來說，不改變?cè)械臈l碼打印設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)漢信碼標(biāo)簽的制作，可稱得上“零成本”。

2．1．3 系統(tǒng)中的可追溯碼標(biāo)簽打印、漢信碼的形成、種植者RFID卡的寫和讀、手持機(jī)將種植信息上傳等功能的實(shí)現(xiàn)采用組件方式構(gòu)造

　　組件的創(chuàng)建與引用在．NET環(huán)境中很容易實(shí)現(xiàn)，以可追溯碼標(biāo)簽的形成與打印為例?？紤]到打印功能只在加工包裝管理使用，并且為了保證打印速度，采用WinForm控件實(shí)現(xiàn)打印標(biāo)簽。首先，創(chuàng)建一個(gè)Windows控件庫，將中國(guó)物品編碼中心研發(fā)的漢信碼生成組件的DLL文件引入，然后創(chuàng)建一個(gè)命名空間，調(diào)用DLL中的各個(gè)函數(shù)，生成．CS文件。然后設(shè)計(jì)打印頁面，需要生成漢信碼圖時(shí)，直接引用。CS文件即可。最后，將建立好的C／S模式的打印文件封裝成。EXE組件：添加→新建項(xiàng)目→安裝和部署→安裝項(xiàng)目→為其命名→單擊確定→生成；右鍵單擊生成的安裝組件→添加→項(xiàng)目輸出→主輸出→單擊確定→生成，文件夾下即生成安裝文件夾(／Debug文件夾中生成．msi和．exe文件)；工具→oleview→找到命名的文件→右鍵選擇(Copy HTML<object>Tag to Clipboard)；在蔬菜系統(tǒng)中需要打印的頁面中粘貼即可實(shí)現(xiàn)這個(gè)控件的布局，要使用打印功能時(shí)，單擊．exe文件安裝后即可使用。打印采用組件方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、界面設(shè)計(jì)也方便，同時(shí)C／S與B／S結(jié)合，提高了系統(tǒng)性能。

2．2 系統(tǒng)運(yùn)行

　　蔬菜可追溯系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試通過，運(yùn)行正常。在蔬菜企業(yè)的運(yùn)行中，由于蔬菜企業(yè)內(nèi)部已有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，并且企業(yè)管理部門的環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室相差不大，系統(tǒng)順利安裝，企業(yè)管理人員能順利對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行查詢、修改、添加數(shù)據(jù)、打印追溯碼等功能。

3 討論

　　中國(guó)的蔬菜可追溯系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用尚處于起步階段?？勺匪菹到y(tǒng)應(yīng)建立在企業(yè)生產(chǎn)流程的基礎(chǔ)上，但是中國(guó)企業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)過程的機(jī)械化水平不高，主要采用手工生產(chǎn)，對(duì)比發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械化生產(chǎn)，我們的可追溯系統(tǒng)要保障蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量安全需要監(jiān)控的步驟更多，也需要更多的考慮各種影響蔬菜質(zhì)量安全的因素。因此，依據(jù)生產(chǎn)流程建立可追溯系統(tǒng)要詳細(xì)了解每一個(gè)過程，通過對(duì)生產(chǎn)過程中每個(gè)參與對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控并記錄其信息來完成可追溯鏈條。

　　對(duì)于蔬菜可追溯碼標(biāo)簽，國(guó)外現(xiàn)有的系統(tǒng)大部分采用一維碼制作可追溯標(biāo)簽。但是考慮到蔬菜包裝一般都比較小，因此可追溯碼的標(biāo)簽不能設(shè)計(jì)過大，而且蔬菜在運(yùn)輸?shù)冗^程中容易受到污損，而一維碼信息集成度不高，并且一旦有磨損就會(huì)造成識(shí)別困難，同時(shí)也容易仿制，因此選用信息集成度以及抗污損和畸變能力高的二維碼。而中國(guó)可追溯系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)正在逐漸規(guī)范中，將二維碼應(yīng)用到可追溯系統(tǒng)符合其發(fā)展趨勢(shì)，而漢信碼作為中國(guó)當(dāng)前先進(jìn)的二維碼產(chǎn)品，其對(duì)于漢字等的編碼集成技術(shù)可為中國(guó)蔬菜可追溯系統(tǒng)進(jìn)行下一步的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

　　蔬菜可追溯系統(tǒng)的開發(fā)是基于Web的環(huán)境，除了考慮到蔬菜企業(yè)的布局和蔬菜生產(chǎn)的特殊地域性，還考慮到中國(guó)企業(yè)人員對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作水平和使用情況；如果依照發(fā)達(dá)國(guó)家和中國(guó)現(xiàn)有的蔬菜可追溯系統(tǒng)采用企業(yè)生產(chǎn)模塊使用C／S模式的系統(tǒng)，消費(fèi)者查詢模塊使用B／S查詢的系統(tǒng)，雖然錄入信息方便、快捷，但是系統(tǒng)每日數(shù)據(jù)庫信息的更新、C／S系統(tǒng)的升級(jí)等需要更多的專業(yè)人員來維護(hù)，不符合中國(guó)實(shí)際生產(chǎn)的要求。因此，選擇建立基于Web的系統(tǒng)，系統(tǒng)升級(jí)和數(shù)據(jù)的傳輸更便捷。同時(shí)，設(shè)計(jì)將相對(duì)獨(dú)立的功能模塊采用C／S模式來開發(fā)成組件，不僅可縮短系統(tǒng)開發(fā)的周期，而且還可方便的移植和運(yùn)用到其他食品(如水果、水產(chǎn)品、肉類等)的可追溯系統(tǒng)中。

　　蔬菜可追溯系統(tǒng)由于參照的是一家生產(chǎn)商，僅實(shí)現(xiàn)了蔬菜從種子到包裝出庫這一過程的可追溯鏈，而完整的供應(yīng)鏈可追溯還應(yīng)涉及批發(fā)商、零售商以及最終消費(fèi)者，可追溯的范圍更大，不同層次的個(gè)體問信息的對(duì)接和協(xié)調(diào)會(huì)增加可追溯的難度。我們的項(xiàng)目正在逐步發(fā)展與配送、供應(yīng)等鏈條的連接，以形成更完善的蔬菜可追溯系統(tǒng)。

     (中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，李輝 傅澤田 付驍 張領(lǐng)先)