基于物聯網的生鮮蔬菜供應鏈可追溯系統設計與研究

苗芃 上海上蔬電子商務有限公司

基于物聯網的生鮮蔬菜供應鏈可追溯系統設計與研究

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為了推進中國農業標準化生產，對生產、加工、收購等重要環節進行更好的質量控制，面對分開種植水果和蔬菜，很難控制標準，追溯源頭無法順利進行的矛盾，打造新鮮的蔬菜質量安全追溯系統以物聯網為基礎。根據生鮮水果蔬菜供應鏈的特征，利用混合模式，即二維碼結合RFID標簽編碼，運用網絡和數據庫技術，應用產品質量安全可追溯系統的產品追溯系統，該系統能讓用戶在智能手機上或者電腦上查詢產品，以及將條碼打印出來。利用物聯網技術，能夠將環境信息主動采集到，同時也可以采集到手機或者其他設備的攝像頭拍到的圖像，將這些圖像上傳到服務器，將其當作產品源頭信息。最后利用二維碼溯源，達到產品生產、采摘、檢測和處理的信息溯源。

物聯網 溯源系統 新鮮果蔬 產品質量安全

1 緒論

隨著無線網絡系統、GPRS、GIS、計算機技術、RFID技術的幫助下，傳統的蔬菜供銷也走上了網絡化路線，相應的蔬菜配送系統就成為了完成這一系列工程的關鍵，通過對蔬菜供應鏈的追溯，能夠更方便地進行蔬菜跟蹤分析，對蔬菜供應鏈環節的全部信息自動分析，當發現有不正常的地方，馬上將運送蔬菜的車輛召回或者蔬菜召回，蔬菜追溯效率獲得實時保護。解決了蔬菜溯源體系的發展，為我國蔬菜供應鏈追溯體系建設作貢獻。

從經濟、技術等多層面分析系統的可行性，結合國內外的追溯特點，從開始的信息錄入，以及中間的加工，乃至后期的銷售及后續服務實行全方位的監控，實現數據的精準化和信息的電子化，不光能有效的控制每個環節，還能夠對任意環節出現的緊急情況作出快速反應，將其打造為一個以物聯網為基礎的蔬菜供應體系。

2 生鮮蔬菜供應鏈特點

人們幾乎每天都要食用蔬菜，因此，蔬菜的消費擁有分散性以及普遍性，同時蔬菜的生長具有分散性、季節性、地域性。

2.1 資產專用性相對工業企業高

蔬菜在市場上實現流通應在再生產過程中進行分類、整理和加工，所以，蔬菜的資產專用性更強，相比工業企業。

2.2 蔬菜市場的不確定性大

整個生產蔬菜，以及人們購買蔬菜的過程是分散的。所以根本不能達到蔬菜信息的共享，信息的不確定性非常強，這樣容易導致，蔬菜太便宜，傷害的是農民的利益，蔬菜太貴，仍然傷害的是農民的利益。另外，蔬菜有很強的季節性，也非常容易變質，造成蔬菜容易斷銷，供應不足，這會導致交易成本更大，投機性會提高在供應鏈中。

2.3 較晚的起步和家庭經營為主的模式造成不均衡的市場發展

自古中國就是一個以農業為主的大國，農作物均以家庭經營為主，不同地域差距較大，生產也較為分散，導致市場發展異常不均衡。加上中國網絡化起步較晚，很多人甚至未從傳統的模式里邊走出來。因此蔬菜需要有企業單位來帶動聯合生產，方能夠帶動整個市場的發展。

2.4 蔬菜供應鏈需較高的物流要求

蔬菜是一種要求保鮮，保存期短，忌擠壓和要求特殊環境存放的商品，甚至一些蔬菜連配送都非常講究，總的說來配送不同于常規商品且需加以區分，還要求蔬菜運輸設備需要有一些特殊裝置，比如冷藏設備，密封設備等等，蔬菜的配送對物流的要求非常高，西藥有完善的設備和專業化的運輸管理，相應的工作人員也要求具備一定的處理能力。

3 溯源編碼設計

EPC系統是一種編碼規則，這是由國際商品編碼協會提出（GS1），這與EAN/UCC編碼系統兼容，并具有良好的可擴展性，良好的安全性，大容量的特點。由于RFID標簽不會受到不好的自然環境的作用，諸如高濕度、高溫、低溫、強烈光線等，所以能夠利用RFID識別如何種植新鮮蔬菜，以及采摘蔬菜的過程。如果利用EPC編碼規則，在對種植蔬菜的農戶編號，以及種植蔬菜的地塊編號，最終產生RFID編碼，并把無線傳感器采集的信息、作物種植作業信息、農作物基本信息標識出來。在采集時，工作人員只需對產品匹配的射頻卡進行掃描，就可以將信息收集到，并更新采集信息。由于二維碼具有手機簡單掃描、大容量編碼等特點，因此在別的環節，利用QR技術和EAN/UCC規則達到標識一維、二維碼標簽的技術。在每個環節的新鮮蔬菜編碼過程如圖1所示。

圖1 生鮮蔬菜整體編碼流程

本系統是基于對生產過程的優化，在數字化各個部分時，融合各種類型的編碼。在這個過程中，每個代碼必須有前面和后面的函數之間的鏈接，至少攜帶兩個相鄰鏈接之間的信息。編碼格式如下文。

3.1 種植標識編碼

采用RFID標簽技術識別種植區，以及對應各種植區的信息和數據庫的環境信息、農事操作、基本信息等。RFID標簽使用二進制數據存儲農產品身份信息，包括三個部分：十六位的CRC校驗碼、二十四位的Kill碼、九十六位的EPC碼。通過二十四位的十六進制識別和GID-96編碼格式（EPC編碼規范），詳細的代碼結構如圖2所示。種植代碼=六位產源代碼+兩位管理器代碼+六位生產項目代碼+八位生產批號。這個地塊的劃分以統一地理區域的，擁有相同生產手段、生產種類、生產時間的地塊，由六位共同組成產地編碼，前面四位是基地的編號，后面兩位是這個基地不同的地塊的編號。由八位數組成批號，種植的日期是前面的六位，后面兩位是順序標識號。以00-99，表示00-99，以01-12表示月，以01-31表示日。批號由8位表示，標志為種植日期的6和標識序列號的2。其中，00-99的編碼范圍，對范圍內的01-31 01-12，編碼范圍的日期。

圖2 蔬菜收購標識編碼結構

3.2 物流標識編碼

蔬菜物流碼使用sscc-18編碼標識，打印采用GS1-128條碼標準。sscc-18編碼結構由十八個十進制編碼，詳細的編碼格式如圖3所示。其中，N是一個擴展，代表包裝的類型，N是通過SSCC廠家統一配送產生，為0-9的范圍。序列號為第八位到第十七位，由制造商按序號分配僅有的編碼；最后一個是奇偶校驗位，由系統自動產生依據驗證規則。

圖3 蔬菜物流標識編碼結構

3.3 倉儲編碼

倉庫代碼標識符是產品倉庫的位置，倉庫操作最終產生倉儲編碼的信息源。詳細的編碼格式是gin-13，分別由廠商的位置識別碼和廠商識別代碼組成，詳細如圖4所示。

圖4 溯源碼

本系統對于新鮮蔬菜溯源代碼的使用，選擇QR二維條，廠家給每批蔬菜提供了獨特的二維編碼。消費者購買到產品后，智能手機對包裝上的二維碼進行掃描，針對數據管理平臺的可追溯性，解碼二維碼，經過驗證后，可追溯信息數據庫檢索到產品，并將產品信息發送給消費者的移動電話。圖5顯示了整體編碼的例子，以白菜為例，圖A是種植編碼，圖B為傳輸編碼，圖C為位置的編碼，圖D為收購和加工的代碼及QR二維碼。圖5蔬菜存儲標識編碼結構。

圖5 包菜產品溯源編碼應用實例

4 生鮮蔬菜溯源系統功能模塊設計

該系統由6個模塊組成：查詢網站、查詢軟件、條碼打印系統、智能手機管理平臺、短信管理平臺、網絡管理平臺，見圖6。面對不一樣的用戶，會產生級別不一樣的密鑰，對用戶進行登錄，首先確定用戶的類型，然后給出相應的功能模塊。

結論：在參考國內外相同技術的前提下，一句新鮮蔬菜生產的特征，選擇混合編碼方式，即采用RFID、二維碼標簽混合方式，利用互聯網、數據庫和網絡技術，設計和創造以物聯網為基礎的新鮮的蔬菜質量安全追溯系統。該系統探索了一種新的企業與農民合作模式，以新技術為先導，致力于實現企業收入與利潤的雙贏。

[1]張耘凡,柳平增,馬鴻健,張艷.農產品產業鏈柔性溯源模型研究[J].農業網絡信息.2014(04)

[2]馬鴻健,柳平增,張耘凡,陳棟.我國蔬菜供應鏈可追溯體系研究現狀[J].農業網絡信息.2014(04)

[3]邢少華,張小栓.食品質量安全可追溯關鍵技術發展研究[J].農業機械學報.2013(07)

[4]李海濤.基于EAN UCC的蔬菜供應鏈追溯體系構建[J].物流科技.2013(07)

圖6 生鮮蔬菜溯源功能圖