基于物联网的蔬菜流通追溯系统设计与应用

引言

近年来，肉类蔬菜等食品安全事故时有发生，引起广大消费者的普遍担忧。2010 年 10 月，商务部、财政部发布《关于肉类蔬菜流通追溯体系建设试点指导意见》的通知，称肉类、蔬菜是城乡居民重要的基本生活必需品，解决肉类蔬菜流通来源追溯难、去向查证难等问题，有助于解除消费者后顾之忧。基于此，本文根据商务部《全国肉类蔬菜流通追溯系统建设规范 ( 试行 )》要求，将物联网技术中的终端采集技术、RFID技术、ZigBee 技术和 GPRS 技术应用到蔬菜流通追溯系统中，提出了结合超市原有电子标签秤控制系统的蔬菜流通追溯系统的设计方案，以实现从批发市场采购到蔬菜直销配送、再到超市进行零售的蔬菜流通数据自动采集、自动传送。该系统可为提高流通主体的安全责任意识，强化防范措施，形成溯源追责机制，改善消费预期，促进消费，提高食品安全监管和公共服务水平提供坚实基础，具有很高的社会效益和经济效益。

1 物联网技术简介

物联网是在传感网的基础上，按照约定的协议，把各种网络连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。从狭义上看，物联网就是物物相连的互联网络。从广义上讲，物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，并通过网络传输互联进行计算、处理和知识挖掘，以实现人与物、物与物的信息交互和无缝连接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策之目的。

2 蔬菜流通追溯系统结构

本系统包括城市追溯平台、批发市场追溯子系统、超市追溯子系统。系统主要由射频卡、终端采集器、电子秤、电子秤控制器、计算中心服务器组成。其中，批发市场追溯子系统由终端采集器结合 GPRS模块构成 ；超市追溯子系统由电子秤、电子秤控制器、集中器组成 ；电子秤控制器与集中器之间则用ZigBee 技术构成无线数据通信局域网 ；计算中心服务器与商务局、批发市场、超市、公共查询系统通过互联网进行通信。图 1 所示是系统结构框图。

图1 系统结构框图2.1 城市追溯管理平台

城市追溯管理平台可按照统一的信息采集标准和数据传输协议，汇总各流通节点的追溯信息，作为城市蔬菜流通追溯体系的指挥调度中心。其主要功能有流通节点备案、批发市场和超市上报的追溯数据查询统计、根据批次码正向跟踪蔬菜以及对外提供通过追溯码反向溯源的查询服务，图 2 所示是该系统的部分界面截图。

图 2 系统的部分界面截图。

2.2 批发环节追溯子系统

在批发市场建立经营者备案登记、蔬菜进场、检测、交易等关键环节，健全覆盖蔬菜进场、检测、分拣、配送等直销渠道环节的追溯子系统，可以终端采集器为追溯信息采集工具，结合原有电子秤进行自动采集。图 3所示是批发环节主要流程图。图 3 中的经营者备案就是对进场经营者 ( 批发商、零售商 ) 进行实名登记备案，并发流通服务卡，对备案的经营者发放蔬菜流通服务卡。经营者在交易过程中须持卡交易。

图 3 批发环节主要流程

蔬菜入场登记包括已建立电子台账的蔬菜和尚未建立电子台账的蔬菜。其中已建立电子台账的蔬菜可以刷流通服务卡，以同一批发商的同一张产地证明或交易凭证的蔬菜为同一批次进行选择，打印进货凭证由市场管理人员监督并分清批次单独存放 ；而尚未建立电子台账的蔬菜则刷流通服务卡后，以蔬菜产地证明或交易凭证为批次管理依据来确定批次，打印进货凭证由市场管理人员监督并分清批次单独存放。

蔬菜检测登记就是批发市场按照相关法律法规规定对蔬菜进行抽检，将相关信息录入该批次电子台账。检测不合格的，通知经营者暂时停止该批蔬菜的交易，并通知商务主管部门进行处理。

蔬菜交易登记主要是指非直销配送渠道所产生的蔬菜交易记录。这些交易的交易双方在结算完成后，会获取带有追溯码的交易凭证 ；蔬菜凭交易凭证出场。

此外，蔬菜交易登记也应当包括直销配送渠道的蔬菜交易记录。直销配送一般包括直销采购和直销分拣与配送。其中，直销采购是指直销配送渠道负责蔬菜采购的人员在批发市场内选择合适的蔬菜品种，通过在终端信息采集器刷流通服务卡来记录供应商信息，再通过按键录入批次码、种类、采购数量、金额等交易信息，然后打印交易凭证，并随该批次蔬菜运送至分拣中心 ；直销分拣与配送是在分拣中心根据不同批次单独分拣至周转箱中，根据分拣配送计划将送往同一超市的不同周转箱单独存放，并将本次配送信息单独写入一张流通服务卡、打印配送交易小票后一同配送至目标超市。

2.3 超市追溯子系统

超市追溯子系统其实主要是直销配送渠道，用于选择直销配送渠道下游超市所建立的覆盖蔬菜进场、检测、交易等关键环节的追溯子系统。该系统采用电子秤控制器通过串口通讯方式与超市电子秤 PLU 控制软件系统相连，在该设备上刷商品卡即可将批次码数据更新至电子标签秤中对应商品的PLU 记录中，交易时，则通过电子秤为消费者提供打印追溯码的功能。图 4 所示是超市环节的主要流程图。

图 4 超市环节主要流程

图 4 中的蔬菜入场登记也包括已建立电子台账的蔬菜和尚未建立电子台账的蔬菜。对于已建立电子台账的蔬菜，则可刷流通服务卡以直销配送渠道交易凭证为分批依据进行选择，打印进货凭证由超市接货人员分清批次单独存放 ；而对于尚未建立电子台账的蔬菜，也可刷流通服务卡，然后以直销配送渠道交易凭证为批次管理依据确定批次，并对接批发市场相关信息将蔬菜品种、追溯码等信息下传至电子秤，打印进货凭证由超市接货人员分清批次单独存放。

蔬菜检测登记就是超市按照相关法律法规规定对蔬菜进行抽检，将相关信息录入该批次电子台账。检测不合格的，通知销售人员暂时停止该批蔬菜的交易，并通知政府主管部门进行处理。

超市的蔬菜交易登记是消费者购买蔬菜时，由超市销售人员再确认当前蔬菜批次是否与电子秤当前批次信息对应。如遇当前蔬菜批次与电子秤当前批次不一致，则通过在电子秤控制器上刷当前蔬菜的商品卡来更新电子秤批次信息，然后打印具有追溯码的零售凭证，记载市场名称、摊位号、日期、商品名称、追溯码、价格、数量、金额等内容。

3 物联网数据采集终端

由于工作现场有时候因条件限制等因素而无法使用计算机进行数据采集，为此，笔者结合物联网的特点，研制开发了物联网远程自助终端机系列产品。该产品适合于各种条件下的现场数据录入、环境监测、设备控制、物体识别等工作，可以彻底解决信息的终端采集和控制问题，为精细化生产、控制、管理提供设备保证。系统可通过单片机与 LED 显示单元、键盘和 RFID 电子标签读写模块相连接，并通过 GPRS 或 WIFI 与计算机相连接。图 5 所示是物联网数据采集终端机的硬件框图。

图 5 物联网数据采集终端机的硬件框图

4 应用情况

笔者所在的某省规模最大的农产品综合批发市场——XX农产品批发市场有限公司——是国家“双百市场工程”承办企业。公司现有营业面积 4.3 万余平方米，建有配送中心、服务中心、信息中心、结算中心、监控中心、检测检验中心等，属标准的现代化“一站式”一级农产品批发市场。蔬菜年交易量 31万吨，交易额 11.1 亿元 ；蔬菜加工制品年交易量1.5 万吨。蔬菜批发除满足地区需求外，还销往周边地市及周边省的部分城市。目前，公司正在规划建设肉类批发市场，预计年内可投入使用。

5 结 论

经过对某批发市场的直销渠道进行蔬菜流通领域追溯研究，并与下游“农超对接”超市进行追溯链条对接，目前本系统已经基本形成由批发市场到蔬菜直销配送中心、再到超市的完整追溯链条，并且能够向市商务局的城市追溯平台实时上报追溯数据。本系统经过试运行发现，系统软硬件设施设备均可满足最终消费者通过追溯码进行反向溯源与商务局正向批次码跟踪的需要，从而证明，基于物联网的蔬菜流通追溯系统方案可行，可以为后续建立健全食品安全应急保障体系提供及时准确的数据支持。

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