【正文】 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó) 食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用 及 相關(guān) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 研究 摘要： 在我國(guó) 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(gè)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(shí)際困難。 本文參照 一些食品企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)流程，借鑒國(guó)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(jì)思想、觀點(diǎn)和建議，希望能對(duì)我國(guó)的食品安全管理 貢獻(xiàn) 綿薄 之力 。 關(guān)鍵詞： 食品安全；物聯(lián)網(wǎng) ；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；食品流 通；食品追溯 現(xiàn)階段我國(guó)的一個(gè)重要民生問題就是食品安全問題，幾年來(lái)毒奶粉、地溝油等食品安全問題頻發(fā)，如何對(duì)食品安全問題進(jìn)行有效地監(jiān)管，是一個(gè)亟待解決的問題。物聯(lián)網(wǎng)是 Inter 的一個(gè)演進(jìn)，可以把食品和網(wǎng)絡(luò)有效地連接起來(lái)。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(duì)食品進(jìn)行某種控制，也可以對(duì)食品生產(chǎn)、流通、監(jiān)管、檢測(cè)、 銷毀、 追溯的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)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(guó)”概念 ,物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn) 業(yè)之一 ,寫入“政府工作報(bào)告” ,物聯(lián)網(wǎng)在 中國(guó)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注 ,其受關(guān)注程度是在美國(guó)、歐盟、以及其他各國(guó)不可比擬的。物聯(lián)網(wǎng) (Inter of Things)這個(gè)詞 ,國(guó)內(nèi)外普遍公認(rèn)的是 MIT AutoID中心 Ashton教授 1999 年在研究射頻識(shí)別（ RFID）時(shí)最早提出來(lái)的。在 2020 年國(guó)際電信聯(lián)盟 (ITU)發(fā)布的同名報(bào)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(gè)外來(lái)概念 , 不如說它已經(jīng)是一個(gè)“中國(guó)制造”的概念 , 他的 覆蓋范圍與時(shí)俱進(jìn) , 已經(jīng)超越了 1999 年 Ashton 教授和 2020 年 ITU報(bào)告所指的范圍 ,物聯(lián)網(wǎng)已被貼上“中國(guó)式”標(biāo)簽。目前比較常用的對(duì)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(lái) ,進(jìn)行信息交換和通信 ,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)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(kuò)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(gè)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(biāo)簽技術(shù)。RFID 系統(tǒng)由三部分組成 :電子標(biāo)簽、天線和讀寫器。其中 , 電子標(biāo)簽芯片具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) , 用于存儲(chǔ)待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)信息 。天線用于發(fā)射和接收射頻信號(hào) 。讀寫器是將約定格式的待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)信息寫入電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)區(qū)中。 當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中的一個(gè)重要技術(shù)就是云 計(jì)算 , 即通過互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供分時(shí)的硬件服務(wù)和分空間的硬件服務(wù)技術(shù) , 實(shí)現(xiàn)為用戶提供托管服務(wù)和配置的計(jì)算資源。云計(jì)算有三大優(yōu)勢(shì) ,第一 , 用戶端不需購(gòu)買計(jì)算機(jī) 。第二 ,用戶端不必購(gòu)買昂 貴的計(jì)算機(jī)軟件 。第三 ,計(jì)算機(jī)硬件和軟件會(huì)不斷升級(jí)。 傳感器是能感知制定的被測(cè)量信息 ,并能按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)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(dú)立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的。節(jié)點(diǎn)包含有傳感器來(lái)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的物理或環(huán)境條件 ,如溫度、聲音、震動(dòng)、壓力、運(yùn)動(dòng)或污染物等。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常帶有無(wú)線電收發(fā)器或其他無(wú)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(kù)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(biāo)跟蹤 (Object tracking)以及報(bào)警 監(jiān)控 (Alarm monitoring)等。 中間件是一種獨(dú)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(jī)服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上 , 管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。在操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)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(jī)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(biāo)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(shí)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(shí)現(xiàn)的功能是在各個(gè)信息采集點(diǎn)與 PML 信息服務(wù)器之 間建立關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)從物品電子標(biāo)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(shí)體描述語(yǔ)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(hù)，用戶根據(jù)事先規(guī)定的規(guī)則對(duì)物品進(jìn)行編碼，并利用 XML 對(duì)物品信息進(jìn)行詳細(xì)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(duì)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(jī)或無(wú)線 PDA 實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈中物品自動(dòng)化的跟蹤和追溯提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。在物流供應(yīng)鏈中對(duì)物品進(jìn)行跟蹤和追溯對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效的物流管理和商業(yè)運(yùn)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(cè)、回溯的各個(gè)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(hào)，但消費(fèi)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(fèi)者可以通過應(yīng)用安裝在廚房中的點(diǎn)菜機(jī)，把所需的食品信息發(fā)送給生產(chǎn)廠家，廠家會(huì)把最新鮮的食品送上門；食品送到家后，消費(fèi)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(gòu)，這樣可以及時(shí)的將綠色食品送到消費(fèi)者手中，保證了食品的新鮮程度，同時(shí)使消費(fèi)者能上網(wǎng)通過商品條碼查詢，了解所購(gòu)買的食品生產(chǎn)的全過程，保證綠色有機(jī)不摻假，讓消費(fèi)者買的放心。同時(shí)，應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)的追溯技術(shù)，每個(gè)食品上都貼上二維碼，不管食品賣到哪里，消費(fèi)者都可以查到食品的 來(lái)源、施肥及用藥情況，讓消費(fèi)者明明白白消費(fèi)。食品生產(chǎn)企業(yè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)通風(fēng)、食品何時(shí)澆水、遮陽(yáng)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(dòng)由安裝在網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)設(shè)置來(lái)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(guó)內(nèi)目前在無(wú)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(guó)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中心開發(fā)的基于移動(dòng)代理的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件平臺(tái)，深圳聯(lián)合科技有限公司開發(fā)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)套件。國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)在理論研究方面，如對(duì)無(wú)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(guó)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)