【正文】 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國 食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用 及 相關(guān) 系統(tǒng)設(shè)計 研究 摘要： 在我國 食品 安全 監(jiān)管 中， 工作 效率和食品安全是必須考慮的兩個重要問題，物聯(lián)網(wǎng)可以很好地解決這些問題，但是物聯(lián)網(wǎng)在 食品安全監(jiān)管 上廣泛應(yīng)用也面臨著一些實際困難。 本文參照 一些食品企業(yè)的實際生產(chǎn)流程，借鑒國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在食品安全領(lǐng)域 應(yīng)用的相關(guān) 成果 ，通過研究基于物聯(lián)網(wǎng)的食品生產(chǎn)應(yīng)用、食品流通應(yīng)用、食品監(jiān)管應(yīng)用、食品追溯系統(tǒng)應(yīng)用等方案，提出了一些新的 系統(tǒng) 設(shè)計思想、觀點和建議，希望能對我國的食品安全管理 貢獻 綿薄 之力 。 關(guān)鍵詞： 食品安全；物聯(lián)網(wǎng) ；系統(tǒng)設(shè)計；食品流 通；食品追溯 現(xiàn)階段我國的一個重要民生問題就是食品安全問題，幾年來毒奶粉、地溝油等食品安全問題頻發(fā)，如何對食品安全問題進行有效地監(jiān)管，是一個亟待解決的問題。物聯(lián)網(wǎng)是 Inter 的一個演進，可以把食品和網(wǎng)絡(luò)有效地連接起來。通過物聯(lián)網(wǎng)可以有效地采集食品、環(huán)境的信息，既可以對食品進行某種控制，也可以對食品生產(chǎn)、流通、監(jiān)管、檢測、 銷毀、 追溯的各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)視。 一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述及其與食品安全的關(guān)系 （一）物聯(lián)網(wǎng)的概念綜述 2020 年 8 月，溫家寶總理提出“感知中國”概念 ,物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn) 業(yè)之一 ,寫入“政府工作報告” ,物聯(lián)網(wǎng)在 中國受到了全社會極大的關(guān)注 ,其受關(guān)注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。物聯(lián)網(wǎng) (Inter of Things)這個詞 ,國內(nèi)外普遍公認的是 MIT AutoID中心 Ashton教授 1999 年在研究射頻識別（ RFID）時最早提出來的。在 2020 年國際電信聯(lián)盟 (ITU)發(fā)布的同名報告中 , 物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化 ,覆蓋范圍有了較大的拓展 ,不再只是指基于 RFID 技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的概念與其說是一個外來概念 , 不如說它已經(jīng)是一個“中國制造”的概念 , 他的 覆蓋范圍與時俱進 , 已經(jīng)超越了 1999 年 Ashton 教授和 2020 年 ITU報告所指的范圍 ,物聯(lián)網(wǎng)已被貼上“中國式”標簽。目前比較常用的對物聯(lián)網(wǎng)的定義 , 是指通過 RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備 ,按約定的協(xié)議 , 把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來 ,進行信息交換和通信 ,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。這種定義有兩種含義 ,第一 ,物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展 , 其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng) , 第二 , 其用戶端不僅僅是個人 ,還包括任何物品。 （二）物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)概述及工作流程 技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是 RFID 電子標簽技術(shù)。RFID 系統(tǒng)由三部分組成 :電子標簽、天線和讀寫器。其中 , 電子標簽芯片具有數(shù)據(jù)存儲區(qū) , 用于存儲待識別物品的標識信息 。天線用于發(fā)射和接收射頻信號 。讀寫器是將約定格式的待識別物品的標識信息寫入電子標簽的存儲區(qū)中。 當前物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中的一個重要技術(shù)就是云 計算 , 即通過互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供分時的硬件服務(wù)和分空間的硬件服務(wù)技術(shù) , 實現(xiàn)為用戶提供托管服務(wù)和配置的計算資源。云計算有三大優(yōu)勢 ,第一 , 用戶端不需購買計算機 。第二 ,用戶端不必購買昂 貴的計算機軟件 。第三 ,計算機硬件和軟件會不斷升級。 傳感器是能感知制定的被測量信息 ,并能按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由在空間分布的和獨立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成的。節(jié)點包含有傳感器來監(jiān)控節(jié)點的物理或環(huán)境條件 ,如溫度、聲音、震動、壓力、運動或污染物等。每個節(jié)點通常帶有無線電收發(fā)器或其他無線設(shè)備通信設(shè)備以通過網(wǎng)絡(luò)把傳感數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫和其他用戶。這樣 ,傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用于數(shù)據(jù)收集 (Data Collection)、目標跟蹤 (Object tracking)以及報警 監(jiān)控 (Alarm monitoring)等。 中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序 , 分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源 , 中間件位于客戶機服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上 , 管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。在操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫市場格局早已確定的情況下 ,中間件發(fā)展尤為重要。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為物聯(lián)網(wǎng)中間件的發(fā)展提供了新的機遇。物聯(lián)網(wǎng)中間件處于物聯(lián)網(wǎng)的集成服務(wù)器和感知層、傳輸層的嵌入設(shè)備中。 ５．物聯(lián)網(wǎng)的工作流程 物聯(lián)網(wǎng)的基本工作流程由 四 部分組成，即由信息采集系統(tǒng)（ RFID 系統(tǒng)）、 PML 信息服務(wù) 器、產(chǎn)品命名服務(wù)器（ ONS）和應(yīng)用管理系統(tǒng) [1]。物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 它們的功能分別如下： （ 1）信息采集系統(tǒng) 信息采集系統(tǒng)包括 RFID 電子標簽（ tag）、二維碼、閱讀器（ Reader）以及數(shù)據(jù)交換和管理系統(tǒng)軟件，主要完成產(chǎn)品的識別和產(chǎn)品的 EPC（ Electronic Product Code）碼的采集和處理。 圖 1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （ 2）產(chǎn)品命名服務(wù)器（ ONS） 產(chǎn)品命名服務(wù)器 ONS（ Object Name Service） 主要實現(xiàn)的功能是在各個信息采集點與 PML 信息服務(wù)器之 間建立關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)從物品電子標簽 EPC 碼到產(chǎn)品 PML 描述信息之間的映射。 （ 3） PML 信息服務(wù)器 PML（ Physical Markup Language，實體描述語言）信息服務(wù)器中的數(shù)據(jù)定義規(guī)則由用戶創(chuàng)建并維護，用戶根據(jù)事先規(guī)定的規(guī)則對物品進行編碼，并利用 XML 對物品信息進行詳細描述。在物聯(lián)網(wǎng)中， PML 服務(wù)器主要用于以通用的模式提供對物品原始信息的規(guī)則定義，以便于其他服務(wù)器訪問。 （ 4）業(yè)務(wù)管理系統(tǒng) 業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)通過獲取信息采集軟件得到的 EPC 信息， 并通過 ONS 找到物品的 PML 信息服務(wù) 器，從而可以以 Web 的形式向 Inter 用戶提供諸如信息查詢、跟蹤等功能，用戶也可以通過手機或無線 PDA 實時了解物品的狀態(tài)。 （三）物聯(lián)網(wǎng)與食品安全的關(guān)系 物聯(lián)網(wǎng)作為新興的物品信息網(wǎng)絡(luò)，為實現(xiàn)供應(yīng)鏈中物品自動化的跟蹤和追溯提供了基礎(chǔ)平臺。在物流供應(yīng)鏈中對物品進行跟蹤和追溯對于實現(xiàn)高效的物流管理和商業(yè)運作具有重要的意義。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到食品生產(chǎn)、流通、監(jiān)管、檢測、回溯的各個環(huán)節(jié)中，目前大多食品生產(chǎn)企業(yè)一直打著綠色食品的旗號，但消費者并不能看到食品是否是真正的綠色食品。而利用物聯(lián) 網(wǎng)，消費者可以通過應(yīng)用安裝在廚房中的點菜機，把所需的食品信息發(fā)送給生產(chǎn)廠家，廠家會把最新鮮的食品送上門；食品送到家后，消費者可以通過上網(wǎng)查詢食品包裝上的條碼，就能了解這件食品從種子到采摘的全過程。應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，可以提供綠色食品的網(wǎng)上在線訂購，這樣可以及時的將綠色食品送到消費者手中，保證了食品的新鮮程度，同時使消費者能上網(wǎng)通過商品條碼查詢，了解所購買的食品生產(chǎn)的全過程，保證綠色有機不摻假，讓消費者買的放心。同時，應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)的追溯技術(shù)，每個食品上都貼上二維碼，不管食品賣到哪里，消費者都可以查到食品的 來源、施肥及用藥情況，讓消費者明明白白消費。食品生產(chǎn)企業(yè)可以實時監(jiān)測食品生產(chǎn)館內(nèi)的空氣及土地的溫度、濕度以及氣壓、二氧化碳濃度等與種植息息相關(guān)的數(shù)據(jù)。不僅如 此，廳內(nèi)何時通風(fēng)、食品何時澆水、遮陽網(wǎng)如何打開等這些此前很多需要管理人員完成的工作， 現(xiàn)在安裝了物聯(lián)網(wǎng)傳感器和網(wǎng)絡(luò)后，這些工作由可以自動由安裝在網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)設(shè)置來完成。 （四）物聯(lián)網(wǎng)在食品安全領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)及研究現(xiàn)狀 物聯(lián)網(wǎng)在食品安全領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)方面，國內(nèi)目前在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件方面也取得了相應(yīng)的突破，在基于國外的操作系統(tǒng)之上，開發(fā)自己的中間 件軟件。如南京郵電大學(xué)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中心開發(fā)的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件平臺，深圳聯(lián)合科技有限公司開發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)套件。國內(nèi)研究機構(gòu)在理論研究方面，如對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、算法、體系結(jié)構(gòu)等方面，提出了許多具有創(chuàng)新性的想法與理論。在這方面，國內(nèi)的南京郵電大學(xué)、清華大學(xué)、北京郵電大學(xué)等都取得了一些相關(guān)