基于云計算的食品質量安全溯源系統關鍵技術探索與研究

【摘要】食品安全關系到國計民生。對食品的生產和流通，特別是原材料的采購、加工、存儲、物流、銷售等環節進行監管，為消費者提供完整、誠信、高效的食品信息查詢服務，建立“從源頭到餐桌”的信息溯源體系，是食品安全的理想手段。本文以蔬菜的種植與流通為為例，論述借助云計算數據庫功能，研究物聯網環境下的食品質量安全溯源系統，以便實現有效的數據跟蹤與實時監管決策。

【關鍵詞】食品質量安全；溯源系統；云計算

Research on Key Technologies of

food quality safety traceability

system based on Cloud Computing◆ZHAO Yong-hui

（Guangsha College of Construction Career Technology，Zhejiang Jinhua 322100）

【Abstract】Food safety is related to people′s livelihood.On food production and circulation，in particular，the procurement of raw materials，processing，storage，logistics，sales and other aspects of regulation，to provide consumers with integrity，integrity，efficient food information query service，establish a source to the table of information traceability system，is an ideal tool for food safety.In this paper，the cultivation and distribution of vegetables as an example，this paper discusses the quality of agricultural products quality traceability system based on cloud computing database，to realize the effective data tracking and real-time monitoring.

【Key words】Imbalance Food quality safety；traceability system；cloud computing0引言

食品質量安全問題近年來時常發生，生產者、消費者和政府對食品安全問題高度關注。近幾年，云計算開始由概念性的討論走出來，轉向更具實際意義的應用，為各產業注入新的機遇，利用云基礎設施可以獲得大規模計算能力，提高數據處理與管理能力，為計算密集型和數據密集型的各類服務提供高性能處理的技術。食品是百姓的日常生活必需品，建立基于云平臺的食品質量安全追溯系統，對食品的運輸、儲藏、加工、銷售等過程實施質量安全控制，有利于完善食品監管體系，維護國家食品安全及信譽。同時系統的研究可以為智慧城市中智慧食品安全追溯與預警系統探索方向，積累經驗。

本文以蔬菜的種植與流通為例，借助云計算數據庫功能，建立一個基于云計算的食品質量安全溯源系統，實現有效的數據跟蹤與實時監管決策。該系統能將多種信息技術融為一體，對眾多的異構信息進行轉換、融合和挖掘，并對信息進行基于云平臺的數據存儲，通過群集、數據遷移、數據同步實現統一管理。從而真正實現對食品從種殖到銷售的全生命周期的智能化生產管理。

1系統設計目標

基于云計算的食品安全檢測信息化平臺所要實現的目標是：（1）建立運行穩定、安全的食品質量安全溯源系統。（2）建立高質量的系統操作體系，規范業務流，降低質量風險。（3）提高企業在信息化管理上的水平，推動企業往技術創新方向發展。（4）采用Hadoop架構，極大的降低了硬件配置成，使得存儲、查詢大量信息數據方便快捷。（5）實現可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件，只要可以連入互聯網，任何PC機、移動終端、手機終端都可以通過登陸該平臺。

2關鍵技術研究

2.1食品信息知識組織與標準化

食品本體知識庫設計：食品知識庫是建立在食品本體的基礎上。本課題采用了資源描述框架（RDF）關系圖構建食品知識本體，并在此基礎上建立食品知識庫。食品本體知識庫框架結構設計如圖1所示。

圖1食品本體知識庫框架結構設計圖

本體庫結構：本體庫是由本體元數據信息庫、本體概念庫和本體概念的關系集合組成。本體元數據信息庫（本體名稱，創建者，設計時間，修改時間，目的，知識來源，本體概念關聯），食品本體概念庫（本體名稱，屬性1，屬性2，…，屬性m，元數據關聯，關系關聯，側面關聯，公理關聯）概念的關系通?？梢杂靡粋€三元組來表示。本體概念的關系動詞（對象1，對象2，約束關系），這個三元組表示當關系動詞在對象1與對象2之間的動作發生時的約束關系或條件，其中的對象可以是本體名或本體概念名，這個關系動詞也可以看著是一條知識規則。

2.2食品信息智能服務

著重圍繞食品信息智能服務個性化、本地化的重大需求，利用語義技術對眾多涉食品信息智能服務的多源、海量和異構涉農信息進行語義集成整合，構建基于語義數據庫的自動推理機制，從而提供本地化和個性化食品信息服務，實現基于語義技術的食品信息智能服務。

2.3食品質量安全溯源系統運行機制與發展模式探索

發展模式：

（1）政府主導與社會參與的前期建設及發展模式；

（2）企業主導和市場運營的后期建設及發展模式。

長效運行機制：

資金投入機制：前期采取政府公益性投入運作機制，中期建立政府補貼與企業投入相結合的運營機制，后期逐步建立商業信息有償消費機制。

利益分配機制：建立農業農村信息收集、加工、傳播、發布、反饋等環節信息服務參與者的利益共享機制，形成有效的利益分配形式和合理的利益分配比例，建立利益分配過程中。的協調及保障機制。

動態管理機制：在各級部門以及企業之間建立分級管理考核制度，并完善對平臺資源提供者和后期平臺使用者的內容、行為進行監管機制。

服務保障機制：建立網絡共享環境下農業農村信息的質量保證、信息服務過程的時效控制以及專家現場服務的質量控制等服務保障機制，提高服務效能。

3食品質量安全溯源系統設計

以蔬菜的種植與流通為例，構建食品質量安全溯源系統的主要功能如圖2所示。

圖2食品質量安全溯源系統總體結構

3.1運行環境

在J2EE技術的基礎之上，采用B/S（瀏覽器/服務器）結構模式，以MyEclipse8.0作為開發平臺，Struts2作為web編程框架，Weblogic10.3作為web服務器，MySQL作為數據庫的環境下進行了開發。

3.2云平臺搭建

軟件環境：CentOS5.5+JDK6.0+hadoop0.20.203。

硬件環境：4臺普通HP商用機，Intel Pentium E5700CPU/3.0GHz主頻，2GB內存，500GB硬盤。

第一步，4臺虛擬機上分別安裝部署Hadoop系統，完成所有安裝后，將其中安裝了Windows XP的虛擬機作為HIS應用程序的Client，將另外3臺安裝了Linux的虛擬機作為HDFS架構的3個節點進行配置。第二步，HDFS集群的搭建：將3臺虛擬機組合成一個Hadoop集群平臺，需要設置其中一臺虛擬機作為HDFS的JobTracker和NameNode節點，剩余的2臺虛擬機作為TaskTracker和Datanode節點，其IP地址以及具體功能如下表所示：

機器名IP地址作用Hadoop0202.194.20.24NameNode、master、JobTrackerHadoopl202.194.20.25DataNode、slave、TaskTrackerHadoop2202.194.20.26DataNode、slave、TaskTracker3.3系統功能模塊介紹

本系統系統設計遵循以下原則：實用性原則、分層管理原則、可擴展性原則、安全性原則。在數據庫設計上，要求數據具有一致性、完整性、安全性，可讀性的原則。通過關鍵字和程序中的判斷來設置并提示用戶在使用時避免數據的重復、命名規范便于維護及字段沖突等情況。

該平臺劃分為幾個模塊，分別是系統管理、檢測任務、業務科室信息管理、數據查詢統計分析、專家庫等。下面對系統的主要功能實現部分按模塊進行詳細分析說明。

（1）追溯信息管理。追溯信息管理包括政府食品生產、運輸、配送等模塊。食品生產管理模塊：食品生產信息；配送相關信息；零售相關信息。

（2）追溯信息查詢。包括食品生產、運輸、配送等相關信息的查詢。

（3）追溯信息采集。此模塊主要負責錄入食品信息，包括食品編號、名稱、委托單位信息、生產單位信息、食品單位信息、食品基本信息，并將食品信息遞交給某科室進入業務，還包括對食品復核信息、報表、補樣信息的管理等。

（4）數據查詢統計分析。此模塊方便用戶查看采集的歷史數據。由于隨著時間的推移，歷史數據會越來越，這里可以計入一個界面實現選擇你要查詢的時間段，避免數據過大查找比較麻煩的問，為不同層級的用戶提供靈活條件的查詢、統計分析。

（5）系統管理。包括管理員管理和用戶管理。管理員信息的增加、修改、查詢和刪除等。用戶管理包括用戶注冊和權限分配等。

4結束語

本文對基于云計算的食品質量安全溯源系統的關鍵技術進行了深入研究，并給出了相應的系統總體設計和初步的實現成果，不僅讓Hadoop云計算平臺的優勢充分發揮到食品安全檢測信息化平臺當，解決檢測中心目前信息量大、工作繁雜等問，也讓Hadoop云平臺的應用領域加，并提升了食品安全檢測中心的信息技術水平。但在很多方面仍需要進一步的改善，主要體現在以下幾方面。

（1）目前實現的系統功能和服務還未能盡善盡，只實現檢測中心最基本的功能要求，一些擴展功能還需進一步完善。

（2）Hadoop的計算框架MapReduce能夠實現對分布式操作，但在某些算法方面還需要一些改，以實現Hadoop云平臺運轉更加高效。

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基金項目：

2015年度金華市科協重點學術研究項目。

作者簡介：

趙永暉（1974-），男，浙江東陽人，副教授，碩士，研究方向：數據挖掘與教學管理。