基于XML和WebService的農產品溯源數據交換技術設計與應用

嚴志雁，陳桂鵬，蘇小波，鄭立平，吳 輝，丁 建

(1.江西省農業科學院 農業經濟與信息研究所，江西 南昌 330200;2.江西省農業科學院，江西 南昌 330200;3.江西省地理國情監測與遙感院，江西 南昌 330029)

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基于XML和WebService的農產品溯源數據交換技術設計與應用

嚴志雁1，陳桂鵬1，蘇小波1，鄭立平2*，吳 輝3，丁 建1

(1.江西省農業科學院 農業經濟與信息研究所，江西 南昌 330200;2.江西省農業科學院，江西 南昌 330200;3.江西省地理國情監測與遙感院，江西 南昌 330029)

隨著農業信息化的深入和各個層面大量農產品追溯系統的建設，農產品溯源信息數據量已急劇增大，各系統間及系統與政府監管系統間的異構數據交換與訪問是亟需解決的問題。追溯系統通過暴露一個繼承標準接口的WebService，使得其他系統能夠通過標準化的XML消息傳遞機制來訪問基于溯源信息數據模型的XML文件，屏蔽了系統間、數據源間的差異，使得各追溯系統間及系統與政府監管系統可以相互訪問。

農產品；追溯；WebService；XML

隨著農業信息化研究的深入和各個層面大量農產品追溯系統的建設[1-3]，農產品溯源信息數據量已急劇增加。由于實施數據管理系統的階段性、技術性以及其他經濟和人為因素的影響，采用的數據管理系統也大不相同，它們構成了龐大的異構系統和異構數據源[4-7]。農產品溯源信息數據交換與共享在農業追溯中大量存在，包括各類農業追溯管理系統之間，追溯子系統與其數據中心，各級農業管理部門及農業企業間的信息交換[8-10]，溯源信息交換是不同追溯系統實現聯網追溯的關鍵之一。異構系統的信息表述統一以及無縫訪問，才能實現消費者和監管部門跨平臺查詢，因此，涉農信息系統的數據共享及查詢互操作機制，是建立全國性的農產品質量安全追溯管理信息系統[11-14]，實現質量可追溯、責任可追查的前期基礎性研究工作。為發展農業信息化，更好地為農產品消費者服務，有必要建立統一的數據交換規范體系。

XML(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)的自描述性、可擴展性及開放性等優點已使之逐漸成為信息表示和信息交換的標準，可實現不同平臺和系統間的數據交換[15-18]。WebService即web服務，WebService是用標準的、規范的基于XML的WDSL語言描述的，它向外界暴露出一個能夠通過Web進行調用的API，使得程序員能夠通過標準化的消息傳遞機制來訪問這個的API[19]。WebService定義了應用程序如何在Web上實現系統交互操作，程序員用任何語言在任何平臺上寫WebService，其他系統可通過WebService標準協議如SOAP(Simple Object Access Protocol,簡單對象訪問協議)對這些WebService進行訪問，WebService為異構農產品追溯系統提供了一種跨平臺的查詢交互手段[20-23]。

本文針對解決不同追溯系統間和政府監管部門對各類農產品溯源系統數據訪問與交換問題，通過分析溯源系統信息交換模型，以XML數據文件為信息載體，建立基于統一接口WebService方式的數據交互技術，為解決異構產品追溯系統之間進行農產品信息追溯提供了一種解決方案。

1 溯源信息數據模型設計

1.1 溯源信息發布描述模型

不同追溯系統間進行數據交換的目的是查詢追溯單位的生產商及其質量信息[24-25]，因此，本文設計了基于XML的農產品溯源數據交換信息模型(圖1)。政府監管部門則根據相關標準要求，需查詢完整的生產電子檔案，由于數據交換目的不同，在數據交換信息模型的質量信息項中，增加了完整的質量信息描述模型。

用于不同追溯系統間數據交換的查詢信息模型包括5個方面的內容，具體見圖1。

圖1 異構系統信息交換模型

根據調研，用于政府監管部門的農產品電子生產檔案描述模型，通過對各類溯源系統調研結果的總結歸納，將收錄的追溯信息數據元劃分為6個環節信息(圖2)。

圖2 質量信息描述模型

1.2 基于XML Schema的追溯信息數據模型的實現

根據溯源信息特點，可利用XML Schema定義一套溯源信息的數據格式[26-27]。按照圖1結構，編寫溯源信息詞表，詞表采用模塊化設計，將不同層次元素和屬性定義在不同模塊，主要內容包括元素和屬性命名、元素間關系及元素順序等[28]，位于頂層的是根元素。

為方便查詢交換和針對不同系統查詢，XML文件根標記下有一個必需且唯一的追溯號屬性，XML Schema有5個子元素，這些子元素均為復雜類型，包含下級元素。文件定義示例如下：

2 交互查詢應用架構的設計

2.1 異構追溯系統查詢架構

目前，大多數農產品追溯系統都有一定的區域性、針對性，各個溯源系統僅能查詢本系統采集農產品溯源信息，溯源系統在農產品生產、加工、流通和銷售的各個階段可以采用自定義的數據組織方式與本身的數據庫進行信息交互。

為使每一個農產品溯源系統都成為開放系統，每個系統都需對外發布一個數據查詢的WebService，使得其他系統通過此WebService查詢本系統的追溯信息；為使追溯系統能夠查詢其他農產品溯源系統的追溯信息，每個農產品溯源系統應具備一個調用WebService獲取數據和解析XML數據文件的查詢模塊，具體追溯系統查詢結構見圖3。

圖3 異構追溯系統查詢架構

2.2 政府監管系統的查詢架構

政府農業部門的監管系統按照相關標準，制定如圖4所描述的XML標準數據接口，對外提供統一的數據訪問接口，即其他相關單位要訪問政府農業部門業務信息系統中的數據時需遵循此接口。對于支持政府監管的追溯系統，需要開發提供的標準數據接口的WebService，并部署在Internet上，同時在對應監管部門的系統中進行注冊備案，請求加入監管的目錄。

圖4 政府監管系統的查詢架構

2.3 WebService支持的接口

每個系統發布的對外查詢WebService都應遵循相同的規則，也就是實現ITraceWebService接口(圖5)，該接口的作用：一是實現追溯碼的傳遞，并連接服務器數據庫完成查詢，并返回查詢結果；二是獲取農產品溯源信息描述模型的XML Schema。

圖5 ITraceWebService接口

具體實現的部分代碼是：

Public Class QueryWebService：ITraceWebService

{

Bool isLegalTracyCode (tracyCode);//判斷追溯碼的合法性

String ExecuteQuery (tracyCode);//通過傳遞追溯碼的，連接服務器數據庫完成查詢，并返回string形式的查詢結果。

String GetXMLSchema ();//返回本系統農產品質量的數據結構。

}

基于追溯信息描述模型的XML追溯數據文件主要用于實現溯源數據的結構化傳遞和解析，本文需要通過WebService的信息傳遞，在不同系統間傳遞以XML文件格式描述的追溯信息。由于所有系統的WebService都支持ITraceWebService接口，即支持相同的調用方法和返回元素等，因此追溯系統開發商可以很容易通過對WebService的調用獲得溯源數據XML文件，然后對文件內容進行XML解析，理解以XML格式定義的追溯信息，具體執行過程如圖6所示。用戶啟動查詢流程，出現查詢界面，輸入查詢條件，系統對查詢條件進行檢驗，若合法，則調用產品信息表進行查詢，然后將查詢結果顯示出來。

3 基于WebService的農產品溯源信息交換應用案例

2015年國務院發布《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》后，江西省委省政府提出了“123+N”的江西智慧農業發展路徑，即建成即江西農業云、農業應急指揮中心、“12316”綜合信息服務中心、農業綜合支撐平臺、農產品追溯監管平臺、農產品電子商務平臺，建設“N個系統”即涉及種植業、農業技術服務等各部門子系統。目前江西省已建成了多個農產品追溯系統，異構系統至少有10個，需要交換的數據量至少10 G。巨大的數據交換量需求對農產品追溯監管平臺的系統開發及消費者的查詢是嚴峻的挑戰。為了應對這一問題，實現異構系統的信息表述統一以及無縫訪問，實現消費者和監管部門跨平臺查詢，是建立涵蓋全省的農產品質量安全追溯管理信息系統，實現聯網追溯、責任可追查的前期基礎性工作。基于XML和WebService的農產品溯源數據交換技術簡單易行，能夠不改變現有系統并為在增加少量系統功能的情況下解決數據交換問題。

圖6 查詢產品序列

圖7 異構追溯系統數據查詢界面

本文在.NET框架的支持下，采用ASP.NET和C#語言，分別開發農產品追溯系統交換接口和政府監管中心數據。政府質量追溯系統的數據中心服務器端操作系統選用Windows Server 2008 Enterprise，數據庫系統為SQL Server 2008。考慮到跨平臺性，政府質量追溯系統采用B/S的體系結構，網絡追溯采用網站形式為消費者提供基于瀏覽器查詢平臺(圖7)。

目前，該系統已經在北京市樂蘋農產品產銷有限公司、北京小湯山特菜基地等多家企業得到了應用，從使用情況來看，該系統規范了農產品檔案的管理，提升了產品附加值，提高了企業的聲譽，滿足了消費者的知情權，取得了良好的經濟效益和社會效益。

4 結論

本文建立了分布式異構農產品溯源數據交換和交互查詢模型，探討了基于XML的追溯信息描述模型及數據傳輸WebService方法，提出了分布式異構農產品溯源系統數據交換中的應用思路，通過WebService屏蔽了數據庫、數據結構或者數據接口的細節，將完全不同的異構分布式數據庫中的數據，統一到XML追溯信息描述模型上來，屏蔽了異構農產品溯源平臺的差異；通過WebService的查詢，在不改變原有各農產品溯源信息系統體系結構與分布方式、數據存儲結構的基礎上，能有效地集成溯源數據，實現了數據共享，為農產品追溯信息服務平臺對接電商系統奠定了技術基礎。

互聯網技術正逐步進入一個開放、標準和跨平臺的時代，在未來的應用中可利用WebService規范來構建一個網絡農產品溯源系統，人們能夠通過一個平臺方便地查詢獲得各種農產品溯源信息的服務。根據農業信息化的需求，農產品追溯監管平臺的建設，對江西省的農產品生產及消費層面都將產生巨大影響。

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(責任編輯:曾小軍)

Design and Application of Agricultural Product Traceability Data Exchange Technology Based on XML and WebService

YAN Zhi-yan1, CHEN Gui-peng1, SU Xiao-bo1, ZHENG Li-ping2*, WU Hui3, DING Jian1

(1. Institute of Agricultural Economics and Information, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; 2. Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; 3. Geographic Condition Monitoring and Remote Sensing Institute of Jiangxi Province, Nanchang 330029, China)

Along with the development of agricultural informationalization and the construction of a large number of agricultural product traceability systems at various levels, the data volume of agricultural product traceability information has increased sharply, and the exchange and access of heterogeneous data among different traceability systems, or between a traceability system and government’s supervision system have become an urgent problem to solve. Through exposing a WebService which inherited the standard interface, the traceability system can make other systems access the XML documents which are based on the traceability information data model by the standardized XML message passing mechanism, and can shield the differences among various systems or different data formats, which makes different traceability systems and government’s supervision system can access each other.

Agricultural product; Traceability; WebService; XML

2016-08-01

江西省科技支撐計劃項目“農產品溯源信息共享平臺研究與應用”(20132BBF60081)、“基于多源無線網絡的農業生產管 理與溯源信息自動獲取方法研究”(20144BBF60021)；江西省農業科學院創新基金項目“蘆筍等高值農產品質量安全追溯 系統研究與應用”(2011CJJ014)。

嚴志雁(1982─)，男，助理研究員，碩士，研究方向：農業信息技術。*通訊作者：鄭立平。

TP393.4

A

1001-8581(2016)11-0080-05