食品安全電子溯源中間件建設方案研究

金志剛++王瑋健

背景及意義

目前，我國食品電子溯源系統多是基于單個企業實際需求定制開發的內部溯源系統，滿足本企業溯源需求尚可。由于多個部門通過不同渠道在不同區域推行不同系統，大多數企業但較難與其他部門共享溯源信息，形成溯源區域壁壘。

通過食品安全溯源中間件的實現，一方面，中間件起到了承上啟下的作用，解決了企業食品溯源數據的異構性，規范了企業上傳食品安全溯源數據的格式，降低了企業上傳食品溯源數據的冗余性和雜質，提高了企業上傳食品溯源數據的格式和規范，為國家食品監管的各類應用分析提供底層的數據支持；另一方面食品安全溯源中間件的實現，可以屏蔽不同企業ERP系統的差異性，滿足企業已建食品溯源系統接入國家食品安全溯源監管平臺的需求，減輕已建食品溯源系統企業為了適應國家食品監管平臺要求而進行ERP系統個性化改造的成本和負擔。

食品安全電子溯源中間件國內外研究

RFID中間件技術對于解決食品安全電子溯源中硬件設備數據采集、不同應用系統數據異構、上層應用系統對底層數據調用等起到關鍵性的作用，為食品安全電子溯源不同類型數據庫的建立提供了強大的軟件支持。現在RFID中間件已經廣泛應用于食品安全電子溯源的乳品、肉制品、白酒、糧食等領域，為每個食品生產、流通和銷售環節的追溯記錄起到了關鍵的作用。

最早提出RFID中間件的是美國，其中代表性產品主要是：BEA的Web Logic RFID Edge Server、Compliance Express、Enterprise Server、基于Savant的RFID中間件和IBM的Web Sphere RFID DeviceInfrastructure 、Premises Server。

BEA RFID中間件產品的介紹主要是對數據采集中間件（Web Logic RFID Edge Server）架構和功能的說明，除了包含IBM RFID中間件產品邊緣層的功能，還拓展了數據篩選、數據與現有平臺無縫集成等功能。

美國麻繩理工學院自動識別中心在2003年出臺了EPC Network相關規范，其中提出把Auto_ID Savant specification1.0作為Savant中間件的相關規范。規范中明確了相關的接口、運行機制和Savant內部模塊。

IBM RFID中間件產品架構主要可分為邊緣層和集成層。邊緣層對接各類硬件設備，實現不同RFID硬件設備的管理、信息的讀取和數據過濾，以及產生ALE（應用事件管理協議）事件上傳至到集成層。集成層則實現對各類ALE事件的整合和調度分配。

郭洪役、酈蘇丹對IBM和BEA的RFID中間件產品的總體架構分別進行了詳細的介紹，并對兩種產品的性能進行了對比分析，為不同應用場景下RFID中間件產品的選擇提供了依據。由于IBM RFID中間件產品和BEA RFID中間件產品都是一套完整的產品集，作者從整體性能對兩個產品進行了對比分析，主要不同點集中在WEB服務器支持、緩存重用性和擴展性等方面。

梁嘉、王東指出所有的RFID中間件都應該遵守應用層事件（ALE）標準的接口規范，針對ALE標準在滿足應用系統定義獲取底層RFID數據的時間、地方、周期、過濾規則等基本功能的基礎上，如何為應用系統提供快速可調用的接口方式，提出了一種基于OSGI（Open Systems Gateway Initiative）框架的可重構的ALE引擎實現方式，采用事件驅動方式實現對各類觸發器的統一管理，降低各模塊之間的耦合度，增強引擎的可擴展性和可維護性。

王冰、陳庭貴為了提高上層應用調用底層設備通訊數據的靈活性和可靠性，構建了Tgent中間件服務程序，和上面梁嘉、王東提出的思想基本一致，只不過采用實現方式不太相同。

需求分析

為了解決已建企業ERP系統（比如金蝶、用戶、SAP、oracle等ERP）與IOTIS（物聯網信息服務平臺）的數據對接問題，如何減少已建溯源系統企業的改造負擔，實現各異構溯源數據的統一清洗、轉換、處理、傳輸和存儲等，為IOTIS提供統一規范化的食品安全溯源數據，減少上層IOTIS數據處理壓力。

根據食品監管部門對食品安全電子溯源的數據需求，開發的數據中間件需要滿足下述功能要求：

（1）滿足不同類型企業ERP溯源異構數據的動態接入

在食品生產環節中，由于不同企業ERP系統不盡相同，有的是用友、金蝶、Oracle等，不同的ERP系統企業溯源數據格式存在差異，這就要求中間件能夠支持異構數據的清洗、處理、轉換等，規范不同企業上傳的溯源數據格式，為IOTIS提供其所需的溯源數據。且對于上層應用系統，食品安全電子溯源中間件應該具有整合和處理異構數據的能力，實現異構數據間的互聯互通。“此外，中間件對于上層應用系統不僅具有匯總異構數據的功能，而且還具備處理異構數據的功能，從而能夠完成異構數據之間的通信。”

（2）滿足不同類型企業ERP系統間異構數據的可靠性接入

在食品企業的實際生產過程中，因為不同的食品行業相關的企業在實際生產活動中多多少少都會存在著異構數據，所以這就決定了中間件除了高校穩定的數據傳遞機制之外，更需要提供統一的數據訪問接口，從而實現了能夠統一傳輸異構數據，因而保證了數據發送的準確性。至于消息中間件能夠實現對異構數據的統一發送，是因為它支持以形式的數據跨平臺發送，除此之外，還可以支持異步通信，因而在一定程度上增加了數據發送的響應效率。

（3）適應頻繁的數據交互

在面向不同企業的食品溯源系統，上傳的溯源數據會出現與中間件頻繁的數據交互，在企業ERP系統和iotls之間的過濾機制，主要對不同企業ERP系統上傳的食品溯源數據進行過濾，剔除重復和無用數據，減少iotls數據處理壓力，提高數據處理效率。endprint

中間件設計方案

根據已建食品安全電子溯源系統企業上傳溯源數據的特點，針對企業內部已運行了追溯系統的企業，為了不增加企業負擔，有效利用已有的數據資源，有條件的企業可以根據系統對企業數據要求，對原有系統進行改造，達到本系統建設要求，并向公共平臺推送數據。特針對已建溯源系統或者ERP系統的企業開發此中間件。

要求溯源企業提供企業ERP管理系統的相關溯源需要的數據接口，包括有：企業基本信息上傳接口、原料進廠信息上傳接口、原料自檢信息上傳接口、投入產出信息上傳接口、出廠檢驗信息上傳接口、出廠銷售信息上傳接口、不合格產品處理信息上傳接口、產品召回事件信息上傳接口、產品召回跟蹤信息上傳接口、批次、單品信息上傳接口等。

iotIS建設中數據格式標準、標識數據內容標準、數據庫服務標準、數據接口標準都是按照國際標準進行制定的，而溯源企業內部管理系統ERP是無法直接對接。為減輕企業的開發成本，本文檔的目的是制定食品生產企業ERP系統與中間件數據交換的接口規范，滿足食品電子溯源網絡數據庫（iotIS）對數據交換的要求。

中間件軟件的總體結構如圖所示：

本項目中間件分為三個層次，分別為：食品安全電子溯源中間件接口服務層，食品安全電子溯源中間件數據處理層，食品安全電子溯源中間件數據通信層。

食品安全電子溯源中間件接口服務層面向多樣的企業自建ERP系統或者溯源系統，滿足對不同技術和接口方式的封裝，對上一層數據傳輸提供了統一的通信接口。且接口服務層面向多樣的企業ERP系統，數據格式各異，以規范為標準，將對不同企業上傳溯源數據格式的支持封裝為對異構數據的支持以為單位進行開發，完成了中間件對不同企業溯源數據動態接入的需求。

食品安全電子溯源中間件數據處理層包含數據過濾和數據格式的統一。冗余數據過濾是建立在企業ERP系統和iotls之間的過濾機制，主要對不同企業ERP系統上傳的食品溯源數據進行過濾，剔除重復和無用數據，減少iotls數據處理壓力。數據格式的統一是通過調用相應的組件進行數據解析和轉換，將不同ERP系統上傳的原始溯源數據進行清洗轉換和處理，再根據上層iotIS所需要的企業基本信息、原料進廠信息、原料自檢信息等進行數據轉換和格式規范化處理，然后將規范化之后的數據提交至數據通信層，再對數據進行封裝和封發。

食品安全電子溯源中間件數據通信層主要實現中間件和iotIS系統間數據的同步或者異步通信。

本方案中的食品安全電子溯源中間件與RFID中間件還存在一定的不同，主要是滿足食品生產企業與食品安全電子溯源物聯網信息數據庫服務（iotIS）數據交換的需要，滿iotIS系統對數據交換的要求。中間件向下對接已建企業不同的ERP或者溯源系統接口，向上對接IOTIS系統，滿足食品溯源數據的傳輸和交換，實現異構數據的統一傳輸，進一步規范企業溯源數據和監管需求溯源數據之間的交互。endprint