種子防偽防竄系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

文/張壘 劉雙印 吉曉娟 郭孟浩

1 引言

我國對于種子行業(yè)的監(jiān)督一直都沒有松懈，但種子質(zhì)量問題和其他問題仍頻頻出現(xiàn)，這直接阻礙了農(nóng)業(yè)的發(fā)展[1]。目前，種子市場品種多、亂、雜現(xiàn)象仍然存在，主要包括：一品多名、部分新品種未審先推、執(zhí)法不力、監(jiān)管不嚴(yán)等[2]，大多數(shù)農(nóng)民缺乏足夠的辨別力，這使得農(nóng)民選擇好種子的困難大大增加。

為了避免假種子在市場流通并做到責(zé)任可追溯，種子防偽防竄系統(tǒng)的建立勢在必行。國內(nèi)部分學(xué)者也對防偽防竄系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行研究，李小平等[3]設(shè)計了一款基于二維碼和射頻識別技術(shù)的防偽防串貨管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)ΨN子從生產(chǎn)、流通到消費者手中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)測，但該系統(tǒng)是基于C/S模式設(shè)計，數(shù)據(jù)查詢方式落后，無法滿足現(xiàn)代信息技術(shù)需求；潘樹飛[4]介紹了防偽防竄貨系統(tǒng)如何利用二維碼的優(yōu)勢以及二維碼在防偽防竄系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的銜接方法；張晟[5] 設(shè)計一款基于條形碼的產(chǎn)品防偽和物流綜合管理的系統(tǒng)，系統(tǒng)提供在產(chǎn)品生產(chǎn)、庫存、運輸、銷售和售后中的防偽與物流綜合管理；陳斌[6]設(shè)了一種基于條形碼的物流防偽防竄貨解決方案，系統(tǒng)將條形碼作為信息的載體，通過計算機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)管理采集的條碼信息，對產(chǎn)品的身份進(jìn)行識別與規(guī)范，實現(xiàn)對產(chǎn)品流通和銷售環(huán)節(jié)的控制；李舜豐[7] 利用計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、密碼學(xué)等技術(shù)，實現(xiàn)了集物流防偽防竄貨功能于一體的信息管理平臺。從以上的文獻(xiàn)可以看出，針對種子的防偽防竄系統(tǒng)研究較少，本文以二維碼為信息載體，對種子來源、質(zhì)量安全和生產(chǎn)等全過程進(jìn)行追溯。通過將流動數(shù)據(jù)匯集，構(gòu)建平臺數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)防偽碼錄入、手機(jī)掃碼等方式的查詢，從而保障種子的準(zhǔn)確來源，使企業(yè)能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地控制整個生產(chǎn)和供應(yīng)鏈中產(chǎn)品的流動和變化，并控制整個生產(chǎn)和流通環(huán)節(jié)的安全性和可靠性。

2 需求分析

圖1：系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2：系統(tǒng)功能設(shè)計

根據(jù)對種子市場及種子生產(chǎn)公司的調(diào)研，將系統(tǒng)主要分為六個模塊：系統(tǒng)管理、用戶管理、產(chǎn)品管理、安全碼管理、經(jīng)銷商管理及可追溯性管理。其中，安全碼管理和追溯管理是系統(tǒng)的核心模塊，負(fù)責(zé)核心防偽碼的生產(chǎn)以及溯源信息的錄入、維護(hù)以及信息的回溯。系統(tǒng)管理為系統(tǒng)的基本功能模塊，負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)以及權(quán)限的管理。用戶管理、產(chǎn)品管理和經(jīng)銷商管理是對用戶、信息主體的補(bǔ)充管理。

系統(tǒng)主要實現(xiàn)企業(yè)、倉庫種子的入庫、組裝、發(fā)貨等信息的錄入功能，防偽碼以及回溯是系統(tǒng)的核心功能，即針對批次對每一產(chǎn)品產(chǎn)生唯一標(biāo)識，最終解析出該種子的完整流通信息，以及其他相關(guān)信息。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用的是三層架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，分層設(shè)計可有效減少系統(tǒng)后期維護(hù)、擴(kuò)展的工作量。利用“高內(nèi)聚低耦合”的軟件設(shè)計思路，降低層層之間的耦合性，完成各層次之間的解耦，使得系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可維護(hù)性高，便于應(yīng)對開發(fā)任務(wù)的進(jìn)行以及后期擴(kuò)展。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)包括六大模塊：系統(tǒng)管理、用戶管理、產(chǎn)品管理、防偽碼管理、經(jīng)銷商管理、溯源管理。同時不同的角色用戶登錄將看到不同的功能模塊。整體功能架構(gòu)如圖2所示。

3.3 加密算法設(shè)計

系統(tǒng)首先通過生成32位的UUID作為防偽碼，保證了防偽碼的在系統(tǒng)中的唯一性以及無規(guī)律性。再通過RSA非對稱加密算法對防偽碼進(jìn)行加密操作，進(jìn)一步保障了防偽碼的安全性。

RSA算法包括了密鑰的生成、加密操作和解密操作三部分，在系統(tǒng)中是通過keyPairGen.generateKeyPair()方法生成密鑰，加密操作通過Base64.encodeBase64String()方法實現(xiàn)，解密操作則通過Base64.decodeBase64()方法實現(xiàn)。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)功能模塊眾多，本文著重介紹防偽碼生成、流程管理和溯源查詢的實現(xiàn)。

4.1 防偽碼生成

圖3：溯源碼列表

圖4：流程管理

圖5：防偽碼查詢界面

圖6：種子詳情頁面

系統(tǒng)采用的二維碼為QR Code，是日本電裝公司在1994年9月所研發(fā)的一種矩陣二維條碼符號[8]。其原理是通過生成一個矩陣圖形，有色的像素點表示二進(jìn)制“1”，無色的像素點表示二進(jìn)制“0”，利用像素點的排列與組合形成一種編碼機(jī)制[9]。QR Code除了具備其他二維碼具有的特點，如存儲數(shù)據(jù)量大、安全性強(qiáng)、可存儲多種數(shù)據(jù)格式的信息等，還具備其特有超高速識別、支持全方位識別及掃描設(shè)備需求低的優(yōu)點[10]。

系統(tǒng)管理員可根據(jù)該批次生成種子的數(shù)量生成相應(yīng)批次的防偽碼。生成溯源碼列表如圖3所示。

4.2 流程管理

種子流通銷售過程的流程管理可實現(xiàn)種子從生產(chǎn)到流通各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)的錄入，管理界面如圖4所示。

4.3 溯源查詢

普通用戶無需登錄即可通過手機(jī)或計算機(jī)瀏覽器登錄系統(tǒng)進(jìn)行防偽查詢，查詢界面如圖5所示。

在用戶輸入和通過掃描設(shè)備錄入追溯碼之后可以驗證該種子的真?zhèn)危绻麨檎嫫罚娠@示該種子的詳細(xì)相關(guān)信息，如圖6所示。

5 結(jié)論

隨著國家對農(nóng)業(yè)的重視，以及相關(guān)政策的引導(dǎo)。種子作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，越來越受到人們的重視。本文設(shè)計并開發(fā)了一款種子防偽防竄系統(tǒng)，滿足了種子防偽防竄業(yè)務(wù)的需求，保障種子生產(chǎn)流通信息的公開透明。通過防偽碼記錄種子的溯源過程，一旦發(fā)生種子質(zhì)量安全等問題，可以快速定位到出問題的步驟所在，定位到責(zé)任人，有效的保障了種子生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)民的利益。