陈天华¹ 闫宏浩¹

 （1.北京工商大学计算机与信息工程学院，北京 100048；）

摘要：针对传统的食品安全不能实时化、可溯化、可透明化的进行监控，同时食品具有很强的复杂性、分散性、流动性，进而导致潜在的问题,严重危害着食品安全。因此本文提出了基于物联网农产品溯源信息共享平台的设计与实现。本设计采用模块化以满足个性化需求，通过数据库模块采集食品的详细信息，以能够对该食品进行追溯，同时利用web services技术，建立服务器与客户端，能够进行远距离通信，从而实时查询食品的质量信息。在用户注册时采用MD5算法进行加密，保障用户的信息安全。通过应用平台的测试表明，该系统对食品安全的监控比传统的食品安全监控效率提高了90%左右，对食品安全有着跨时代的意义。

关键字：物联网; 农产品; 溯源系统; web service

中图分类号: TP212                               文献标识码：A

Based on the Internet of things the design and implementation of agricultural products traceability information sharing platform

CHEN Tian-Hua¹ , YAN Hong-Hao¹

（1. School of Computer and Information Engineering, Beijing Technology and Business University,Beijing)

Abstract: In view of the traditional food safety can not be real-time, traceability, monitor can be transparent, and at the same time, the complexity of the food has a strong dispersion, fluidity and lead to potential problems which cause serious damage to the food safety. So this article is presented based on the Internet of things the design and implementation of agricultural products traceability information sharing platform. This design adopts the modular in order to meet the personalized needs, through a database module detailed information gathering food, to can carry on the back of the food, at the same time using web services technology, set up the server and the client, the ability of long distance communication, real-time query food quality information. When the user registration using MD5 encryption algorithm, to ensure the safety of the user's information. Through the application platform of test show that the system of food safety monitoring than traditional food safety monitoring efficiency increased by 90% or so, for food safety has the cross time significance.

Keywords: The Internet of things; Agricultural products; Traceability system; web service

1 引言

随着社会经济高速发展,人民的生活水平显著提高,人民对于食物的要求远远的超过了最开始的“吃饱”，同时对于食品质量安全也有了更高的标准^[1]。由于食品安全监控工作不到位，导致了高频率食品安全事件的发生，因此构建农产品流通追溯体系势在必行，所以本文提出了基于物联网农产品溯源信息共享平台的设计与实现。本设计就是在流通领域的基础上构建一个市场倒逼机制,加强企业和企业负责人安全意识和安全水平,让企业“负责任"地生产,保障食品的安全质量^[2]。同时该系统设计能够对农产品在种植、加工、运输、销售等流程都有介绍,让消费者对食品有一个健全的认识。构建农产品可追溯制度,使社会大众监管监督整个供应链系统,才能真正解决食品的安全问题。

2 物联网食品溯源系统的平台设计

物联网食品溯源系统的平台总体架构由前期的需求分析、平台结构设计、平台实现、平台应用测试和测试结果分析组成，系统总体构架如图1所示。

图1 系统总体构架图

Fig.1 System overall structure diagram

在详细调研了完整的农产品生产流程后,按照企业各部门职能分工协作,通过扩展的方法来构建可追溯系统,可以尽快构建出该系统,并顺利运用在生产管理中,确保农产品质量追溯系统的可行性^[3]。然后通过对平台结构进行设计，满足人们对软件产品的需求，平台结构设计主要包括Web接口设计、数据库设计、安全模块设计，流通业务平台四部分构成，系统平台结构设计如图2所示。

图2 系统平台结构设计

Fig.2 The structure design of the    system platform

2.1 Web接口设计

Web接口设计主要采用web service技术，web service 是一种可以接收从Internet上其它系统中传递过来的请求，是轻量级的独立通讯技术。XML、SOAP、WSDL和UDDI技术是web服务的基石，它们为web服务提供了一个开放的、支持 “即插即用”的、不依赖于任何语言和平台的应用，从而促进了物联网应用系统的发展和广泛应用^[4]。该系统web接口设计是采用XML文件格传输数据，然后再通过SOAP协议对XML文件进行包装，使之能够在网上按照HTTP协议进行通信，其WSDL文件进行说明，并通过UDDI进行注册^[5]。Web服务体系结构如图3所示。

图3 web service服务体系结构

Fig.3 Web service service system structure

2.2 数据库设计

本系统采用sql server 数据库为业务逻辑层提供数据支持，根据传入的值来操作数据库，实现增、删、改或其他数据访问操作^[6]。农产品追溯数据库系统从五个模块对农产品进行追溯，五个模块分别设计5种表，每个表的名称分别为种植基地表、加工环节表、仓储环节表、运输环节表、销售环节表，然后再针对5种表设计其表结构，种植基地表应该包括蔬菜品种、生产日期、收割日期、施肥名称及次数、喷施农药及次数、种植地检验信息等字段，加工环节表应该包括加工单位、加工日期、添加剂名称与用量、包装规格与重量等字段，仓储环节表应该包括库存信息、运输起止位置时间等字段，运输环节表应该包括车辆运输、农产品周转信息等字段，销售环节表应该包括分割包装信息等字段。农产品追溯数据库系统设计如图4所示。

     图4 农产品追溯数据库系统设计

Fig.4 Agricultural products traceability system database design

2.3 安全模块设计

为了确保用户注册时具有很高的保密性，所以本系统采用MD5算法进行加密。MD5的全称是Message-Digest Algorithm 5，别名单向散列算法,MD5算法能够保证输入任意长度的信息，经过处理，输出为128位的信息（数字指纹）；并且具有惟一性即不同的输入得到的不同的结果；同时根据128位的输出结果不可能反推出输入的信息，具有不可逆性。

MD5算法原理是以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值^[7]。MD5具体演算步骤：（1）将每一512字节细分成16个小组，每个小组64位（8个字节）。

I（2）A B C D为四个常量，分别为：A=0X67452301L，B=0XEFCDAB89L，C=0X98BADCFEL，D=0X10325476L。

（3）将以下的非线性函数：

F(X,Y,Z)=(X&Y)|((~X)&Z),

G(X,Y,Z)=(X&Z)|(Y&(~Z)),

H(X,Y,Z)=X^Y^Z,

I(X,Y,Z)=Y^(X|(~Z)),

代入到下列表达式中：

FF(a,b,c,d,Mj,s,ti)即

a=b+((a+F(b,c,d)+Mj+ti)<<<s);

GG(a,b,c,d,Mj,s,ti)即

a=b+((a+G(b,c,d)+Mj+ti)<<<s);

HH(a,b,c,d,Mj,s,ti)即

a=b+((a+H(b,c,d)+Mj+ti)<<<s);

II(a,b,c,d,Mj,s,ti)即

a=b+((a+I(b,c,d)+Mj+ti)<<<s);

（4）将上述求出的结果分别加上A、B、C、D之后，所得的结果仍为A、B、C、D。循环N+1之后，得出A、B、C、D。输出的结果为DBCA。

2.4 流通业务平台

通过业务流通平台，可以查看农产品追溯的内容，主要通过查看包装，找到二维码，输入15位和18位二维条码信息，然后选择追溯的内容，进一步查看追溯的信息，并且同时能够对追溯的内容进行评价^[8]。其中追溯的内容主要包括生产基本信息、生产关键点信息和生产全过程追溯。实现业务流通平台，更有利于加深对农产品的了解，更有利于对食品进行安全监督^[9]。农产品溯源系统客户端如图5所示。

    图5 农产品溯源系统客户端

Fig.5 Agricultural products traceability system to the client

3 农产品溯源系统应用平台测试

将种植基地信息、加工环节信息、仓储环节信息、运输环节信息、销售环节信息等存储到数据库，采用web service技术，建立服务器端和客户端，实现远距离

通信。在客户端通过条形码采集数据，通过界面显示出所需要的数据。通过测试能够直观的看出所需要的数据，例如产品名称、产地、生产日期、保存方法、保质日期、认证标准、认证单位、认证单位、物流方式、物流温度等信息。测试结果显示，农产品溯源系统更能让人们了解农产品的信息，如果发生食品安全事件，能够第一时间发现问题的所在，节省解决问题的时间，更加有效率的提高食品安全。

4 结论

通过对农产品溯源系统的研究和测试，该系统进一步满足了人们对食品安全的迫切要求，同时人们可以更加深入的了解农产品的溯源，对农产品的安全起到监督作用，为人们的身体健康提供保障，同时对监控食品安全有着巨大的现实意义。

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