基于二維碼的綠色食品溯源系統的設計與實現

黃全高

摘 要：可追溯性是食品安全保障的基本原則，而建立食品溯源系統不僅能夠獲取食品的相關信息，還能夠及時發現食品質量方面存在的問題，更有助于防范和處理食品質量方面的問題。文中，筆者根據自己的研究，介紹了二維碼技術，在此基礎上設計了綠色食品溯源系統，同時還詳細闡述了該系統主要功能的實現。綠色食品溯源系統確實存在傳統食品溯源系統不可比擬的優勢，且在其他類的食品也可以廣泛的應用。

關鍵詞：二維碼 綠色食品 溯源系統 設計與實現

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0048-02

隨著社會經濟的飛速發展，人們的生活水平和生活質量越來越好，人們已經開始關注食品安全問題，但是，由于受到各種因素的影響，目前國內外的食品安全事件頻頻發生，如英國的瘋牛病，國內的“福壽螺”“瘦肉精”“三鹿奶粉”“皮革奶”“毒生姜”“地溝油”等事件，對人們生活造成了很大的影響。因此，我們必須要構建食品溯源系統，為食品安全提供保障，確保人們的生活質量和生活水平不受影響，有效防止類似食品毒害事件重發。

目前，二維碼技術已經廣泛的應用于食品的溯源、食品的防偽等領域，且取得了顯著的成效。越來越多的人關注二維碼技術，因為它的信息儲存量非常大，同時還具有非常強的保密性和追蹤性，更有助于實現信息化管理，滿足當前社會的需求。文中，筆者研究了二維碼的綠色食品溯源系統。利用智能終端掃描綠色食品上的二維碼，采集食品的溯源信息。假如食品存在安全方面的問題，可以很容易就找到源頭，從而采取有針對性的措施，從源頭上解決問題，不僅提高了解決問題的速度，還能夠將食品安全問題造成的損失降低到最低。

1 溯源方式與選擇

目前，食品安全溯源標識技術一般采用條形碼管理（一維條碼、二維碼以及彩碼）、RFID技術以及DNA標志技術等。本文中，筆者就二維碼技術進行了詳細的介紹，選用二維碼技術是因為它的保密性和追蹤性都非常強，且還具有非常高的抗損性，能夠較少維修花費的人力、物力以及財力，更重要的是其操作起來較為容易。食品與人們的生活息息相關，且面對的消費者形形色色，便于操作的二維碼能夠滿足大多數消費者的需求。

二維碼（又稱“二維條碼”）是用某種特定的集合圖形按照一定的規律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息。人們常常接觸到的二維碼就是堆疊式二維碼和矩形式二維碼。二維碼可以將所有的食品溯源信息都包含在內，且還便于操作，能夠滿足不同消費群體的需求。相較二維碼和一維碼，其具有兩個優勢：一是，二維碼可以單獨使用，不需要依靠數據庫和通訊網絡，且包含的信息量大，生成二維碼需要的成本也較小。二維碼可以有針對性將綠色食品的特征、圖像以及原材料全部形象、生動地呈現于消費者面前，從而形成形象的綠色食品溯源信息。二是，二維碼的容錯能力非常強，同時還能夠校驗錯誤，具有糾錯能力。假如二維碼出現問題，只要破壞的面積達不到二維碼面積的50%，就能夠正確地給予識別，將綠色食品溯源信息完整、形象地呈現于眼前。

2 系統設計

2.1 系統框架結構的設計

食品溯源系統要具有針對性，因此對于綠色食品來講，本系統需要與綠色食品的特征有機結合起來，同時將二維碼技術運用到其中，建立綠色食品溯源系統。以二維碼技術為基礎設計的綠色食品溯源系統的框架總體結構，如圖1。本系統大概的工作模式如下：首先，要采集與綠色食品相關的數據，且還要保障數據的真實性和準確性，才能夠建立滿足綠色食品溯源需求的數據庫；然后，建立綠色食品溯源的數據庫，且將該數據庫傳輸到綠色食品溯源平臺。其次，抓住綠色食品的特征，利用綠色食品溯源平臺，生成二維碼，并要將二維碼制作成為標簽貼在綠色食品的包裝上或者將二維碼直接印刷到綠色食品幫裝上。再次，將綠色食品發給各個銷售商，銷售商要將綠色食品的銷售信息和物流信息及時反饋到綠色食品溯源平臺上。最后，消費者可以利用移動手持終端，掃描綠色食品的二維碼，獲取自己想要查詢的食品信息，從而完成食品的追溯。

2.2 二維碼編碼方式的設計

為了便于綠色食品的溯源，必須要規范二維碼的編碼方式。筆者在本系統中編碼的二維碼都是有商品的名稱、食品生產商、食品的生產日期、食品的保質期以及食品生產的批號組成。其中，商品名稱、生產商、生產日期以及保質期作為直接記錄類信息，也就是可以直接通過移動手機終端直接掃描就可以獲取的，而生產批號作為數據庫檢索類信息，需要根據移動手持終端掃描出來的批號信息，查詢綠色食品溯源的信息數據庫，才能夠獲得綠色食品的溯源信息。

根據筆者實驗結果證明，寫入二維碼的字段數因受總字符數4K和編解碼硬速度限制，而不能無限增加，并且其中不能含有“；、‘、=、&、？”等特殊字符，否則程序腳本會報錯，導至二維碼解碼失敗或長時間識別等待。因此，寫入二維碼的字段或鏈接必須精簡，總字符數應根據二維碼尺寸，高、中、低糾錯要求和解碼速度來設定，盡可能不含特殊字符，根據二維碼圖像中是否含有LOG，優先選擇效率高的通用編碼模板編碼成像，確保手持移動終端快速解碼譯文，且LOG的尺寸不宜超過二維碼尺寸的1/7。因編解碼模板眾多，設計者不宜直接使用二維碼編解碼組件進行編程，而應在充分了解二維碼編解碼原理基礎上，設計出符合實際應用需求的個性化組件，以提高實際應用效率。

2.3 研究消費者體驗技術

傳統的食品安全溯源系統中，消費者只能夠被動地接受食品溯源系統的信息，而不能夠及時反饋自己對食品以及溯源系統本身的意見和看法。由于受到各種因素的影響，傳統的食品安全溯源系統的互動反饋系統缺乏，甚至說根本就沒有設計互動反饋系統，所以消費者在完成食品追溯之后，不能夠及時完成信息反饋。基于二維碼技術的綠色食品溯源系統設計的過程中，要關注消費者體驗技術，深入研究，且要在本系統中構建一個交流互動的軟件平臺，使消費者能夠將自己獲取的信息及時反饋到綠色食品溯源數據平臺上。由于受到各種因素的影響，消費者的消費習慣和溯源信息的關注點都不盡相同，所以我們要在綠色食品溯源系統上輸入調查問卷，且要及時查閱分析調查問卷，及時了解消費者的實況，從而選擇一種消費者樂于接受的互動評價系統。互動評價系統在整個綠色食品溯源系統中占有舉足輕重的作用，必須引起高度重視，且要落實到實踐中。

3 系統關鍵功能的實現

3.1 實現二維碼的生成功能

將需要生成二維碼圖形的文本內容、圖片類型以及尺寸等相關信息，全部以參數形式傳送給自定義的QRCode類的QRCodeCreate方法，同時還要選用目前較為實用的二維碼信息編解碼核心庫core.jar中的Qrcode類創建對象。二維碼的創設不要盲目進行，而是要根據具體的創建對象，設置二維碼拍錯率、生成內容以及尺寸，通過Graphics2D類的fillRect方法循環生成Bufferedlmage類型的二維碼圖像。

3.2 實現二維碼的識別

對二維碼的識別主要通過調用二維碼信息編解碼核心庫core.jar中相關包的方法來實現，其中，com.zxing.Demo.camera為攝像頭控制包，負責手機攝像頭的閃光燈控制、自動對焦和掃描二維碼；com.zxing.Demo.decoding二維碼解碼包中的Capture Activity Handler.java為解碼處理類，負責調用Decode Handler.java線程進行解碼；com.zxing.Demo.view為掃描時的界面包，負責識別詞句，且將回調結果顯示在界面上。

3.3 實現消費者互動評價功能

基于二維碼的綠色食品溯源系統要將消費者互動評價系統包括在內，因為消費者互動評價系統能夠完成由單方面的追溯模式轉變為互動的新模式，既能夠調動消費者溯源的積極性，改善消費者的溯源體驗，還便于獲取消費者的實況，從而有針對性進行調整。

本系統設計的二維碼，只要消費者利用移動手持終端掃描一個就可以直接轉跳到消費者互動評價的界面，并將自己內心的真實想法描述出來。這樣不僅保護了消費者的合法權益，使消費者的話語權得到保護，還能夠使消費者更加放心的食用綠色食品，長此以往，消費者就會形成正確的消費觀，抑制了“人云亦云，人買我買”的消費現象，使人們能夠客觀的消費。通過消費者互動系統，可以使消費者及時反饋綠色食品和溯源系統本身存在的問題，有助于提高綠色食品的質量，同時還能夠為改進綠色食品溯源系統提供幫助。該系統對于生產和銷售上來講，都存在很多好處。

4 結語

二維碼需要占用的面積非常小，一般需要占用的面積也就4 cm2，而它涵蓋的信息量非常繁多。另外，二維碼的識別率也非常高，能夠使人們快速完成操作，使人們輕輕松松就可以完成綠色食品的追溯。相較于傳統的食品安全溯源系統，該系統增設了消費者互動模塊，有助于了解消費者的實況，同時還能夠使消費者及時對綠色食品信息和溯源系統進行反饋。

在食品溯源應用系統中，二維碼是貫穿整個系統功能模塊的關鍵技術，有效解決了用戶對食品安全擔憂、農戶有計劃種植、加工企業質量檢驗證明、防偽和上、下游經銷商串貨等問題。有效解決了食品從田間地頭到餐桌的全過程追蹤。質監部門或用戶可以通過掃描二維碼查詢食品來源、何時種植、采收，加工企業是誰，經過了哪些經銷和物流環節等細節信息；發生食品安全問題時，可以迅速追責和處罰。

當然二維碼技術不能獨立存在，而必需結合RFID技術來解決遠程數據采集問題。它們的完美組合才能真正解決食品溯源及追責問題。

基于二維碼的食品溯源系統不單純適用于綠色食品，同樣也適用于其他類的食品。目前，防偽問題也需要引起我們的高度重視，因此我們可以在原本的系統結構上，將二維碼設計成為加密二維碼，整合有標識密碼、云計算以及綠色食品安全防偽溯源服務系統，賦予產品唯一的加密二維碼標識，使生產商、銷售商、消費者以及監管機構可以根據自己的需求，通過手持終端查詢信息，能夠實現信息共享，相信在未來人們的生活中，食品安全溯源系統會發揮越來越多樣化的功能，成為必不可少的工具。

為了管理人員便于管理食品企業，也可以在綠色食品溯源 系統中建設移動監控平臺和移動信息處理平臺。移動監控平臺建設后，管理人員出差時可以使用手機/Pad可以隨時隨地查看監控情況，實現遠程管理和監督；建設移動信息處理平臺，公司管理人員使用智能手機、平板電腦等終端設備，通過身份認證后可以訪問重要決策數據，了解生產經營情況，實現遠程操控。

參考文獻

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