基于Web Service技術的農產品溯源系統開發研究

摘? 要：隨著物聯網的興起，各個領域都在現有問題開發相關的物聯網應用系統，物聯網技術不是新技術，它是綜合應用現有技術，進行整合開發的技術。本文主要闡述農產品溯源系統中，Web Service技術的應用開發思想。在運用Web Service技術后，以解決不同平臺間的服務共享問題，同時使系統的功能得以復用。正是基于Web Service技術的優勢，使得農產品溯源系統相關數據交互問題得到圓滿解決。同時在系統其他應用領域中，Web Service技術也能有效解決涉及的廠家內部之間、不同廠商之間、不同系統平臺開發之間的數據交互問題。

關鍵詞：農產品溯源系統架構;Web Service技術;服務共享

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

Research on the Development of Farm Produce Traceability

Application System Based on Web Service Technology

LIN Zhipeng

（Fujian Forestry Vocational Technical College，Nanping 353000，China）

Abstract：Internet of things technology has been applied in almost all aspects of our daily life with its rapid development.It is not a new technology but an integrated development of current different technologies.This paper introduces the development of a farm produce traceability application system based on Web Service technology.With the help of Web Service technology，not only the problems of service sharing among different platforms can be solved，but also the system function can be reused.In the system，the issue of interaction among different manufacturers，different system platforms can also be solved by Web Service technology and ensure its efficient operation.

Keywords：farm produce traceability system architecture;Web Service technology;service sharing

1? ?引言（Introduction）

現在是互聯網+時代，其中物聯網技術更是引導著世界信息產業的第三次革命浪潮。農產品溯源系統是指在一定的產業區域內，綜合運用物聯網相關技術，其中有Web Service技術實現數據交互的重要手段[1，2]，將農產品的養殖、運輸、加工及流通等過程中產生的數據信息，基本上是來自不同平臺系統的數據信息，需要進行相互關聯，有效整合后，形成一個完整的農產品數據信息追溯鏈。通過開發農產品養殖、農產品運輸、農產品加工、農產品零售、農產品市場監管、農產品追溯查詢等應用子系統，并建立統一數據交換中心，最好是省市級的農產品品質信息安全追溯數據中心，從而實現從農產品養殖、農產品加工到農產品零售終端等，此過程產生的正向跟蹤信息加以傳遞使用。以及從農產品零售到農產品養殖與防疫過程等此過程產生的相關農產品信息的逆向溯源[1，2]，還有農產品流通中所需的監管和品質的綜合查詢分析等流程自動化。其完整的硬件拓撲結構示意如圖1農產品溯源系統的硬件拓撲圖所示。

2? ?系統設計（System design）

在本系統的開發過程中，應將整個系統分為三層來架構，其中有UI界面交互層（User Interface）、Web Service服務層（融入BLL業務邏輯層-Business Logic Layer）和DAL數據訪問層（Data Access Layer）[3，4]。

具體的應用思想表述為：UI界面交互層（User Interface）：其功能是為農產品溯源系統用戶提供操作數據交互窗口，比如在農業生產環節，通過Win Form窗口調用Web Service中的BLL層業務邏輯，產生農產品生產時需要的追溯碼，打印并加載到數據庫中心。在流通追溯環節，提供web頁面調用BLL層業務功能，在頁面中通過輸入追溯碼，查詢農產品養殖信息等。

BLL業務邏輯層（Business Logic Layer）：該層是本系統中應用思想的核心，主要表現為Web Service服務層，其主要負責處理農產品溯源系統的關鍵業務調用接口，達到解決不同平臺的數據傳輸問題。其次對于較為復雜的業務邏輯判斷和關聯到數據庫的有效數據驗證業務，也是在該層進行業務實現，向外提供服務接口。比如可通過傳遞參數值種植戶名字，調用相應Web Service接口函數，返回生成的追溯碼信息。再比如在加工環節，對于加工廠，通過傳遞參數值IC號、持卡人名字，調用Web Service接口函數，返回開卡信息等。

DAL數據訪問層（Data Access Layer）：該層主要為Web Service服務層提供數據庫的基本連接訪問、數據查詢、數據操作。與其他類型的系統開發不同在于，本層不提供給其他層調用，只提供給Web Service層調用。整體數據分層交互思想，如圖2農產品溯源應用系統的數據交互架構圖所示。

由此通過Web Servicer技術在瀏覽器、PC終端、PDA平臺、電子秤、查詢終端的數據交互中起著橋梁的作用，這些平臺全都在調用Web Service層的服務接口基礎上，再實現其應用功能[5，6]。否則就得重新從底層開始開發各個平臺的應用系統業務功能，達不到功能模塊復用的目的。下面對Web Service技術特點進行簡要說明。

3? 系統實現之Web Service技術的作用（The role of system implementation of web service technology）

Web Service技術是什么，它到底在什么情況下適合使用。現從之前人們開發應用程序習慣出發，發現客戶端與服務器的通信存在諸多不便。比如傳統的桌面應用程序用C/S架構，使用DCOM與服務器通信與遠程調用，在大型網絡中配置DCOM工作就是一項挑戰，也成為配置管理員的噩夢。造成現在的配置管理員寧愿忍受網頁界面的功能局限，也不愿在局域網上再去運行DCOM。那就產生了另一個后果，為了發布容易，使得開發難度更大，用戶得到的是一個用戶界面功能極其受限的系統。換個說法就是開發人員花更多的物力和人力，卻讓客戶獲取一個功能更弱的應用系統。例如，讓會計師來選擇是使用基于B/S的會計軟件，還是使用對于商業用戶更加友好的C/S架構的Windows應用程序。絕大多數商業用戶都是選擇后者。

在C/S架構中，要實現客戶端與服務器通信，其中完美的解決方法是使用HTTP協議。這是因為防火墻通常只允許HTTP連接，任何Web瀏覽器都可以在HTTP協議下運行。但是商用程序在使用過程中又產生一個新問題，就是如何實現與其他程序的交互。因為除了Windows平臺，還有大量的其他平臺程序，還有大量運行使用老式語言開發的程序，要進行數據交互，這個任務需要有一個通信標準，獨立于平臺的規范技術來支持，這就是Web Service技術。

Web Service技術是一個應用程序，其暴露出API接口，讓外界通過Web方式進行調用。它是建立分布式應用程序的可交互操作平臺。Web Service技術平臺也是一套標準，一套協議用于創建新分布式應用程序平臺。其主要提供標準來描述Web Service服務，同時提供足夠的信息來調用該服務;實際上就是進行遠程調用的一種遠程過程調用協議RPC。這種協議是與平臺無關的。所以Web service技術平臺應包含三個技術：XML、XSD、SOAP、WSDL[7]。

XML是可擴展的標記語言，是用于表示數據的基本格式。優點在于與平臺和廠商都無關，比起技術優越性，這點更重要。XML只解決數據的表示問題，但是數據的標準類型問題，需用XSD，即W3C制定的XML Schema來負責。不管用何種語言來構造Web Service，都需要根據Web Service標準轉換為XSD類型，該過程可利用工具自動完成。

SOAP是簡單對象訪問協議，其提供調用Web Service的標準RPC方法。它也是基于XML和XSD的，主要是定義SOAP消息的編碼方式，及使用SOAP的HTTP協議。

WSDL是基于XML的Web Service描述語言。主要用于描述Web Service服務和相關函數、參數及返回值信息。它是機器和人皆可閱讀的。可利用新的開發工具自動生成WSDL文檔，產生相應的調用代碼。為了使以上三種技術整合使用，加速推廣Web Service技術、加強其互操作能力，而產生基于標準的服務描述和發現的規范，既是UDDI商業注冊中心。其完整架構如圖3基于Web Service技術的數據流示意圖所示。

適合使用Web Service技術平臺的情況：（1）跨越防火墻;（2）應用程序集成;（3）B2B集成;（4）軟件復用。同時發現不適合使用Web Service技術的情況有：（1）單機版應用程序;（2）局域網上的同構應用程序。因而農產品溯源系統的數據跨平臺交互、功能復用需求，完全符合使用Web Service技術的情況。

4? 系統實現之Web Service服務層創建與應用（System implementation-building and application of Web services layer）

下面將詳細說明需要搭建的Web Service服務層的功能函數。

首先，運用數據庫技術，在SQL Server 2005平臺，作為數據庫服務器平臺，依據圖2中農產品溯源應用系統的數據交互架構圖原型，先構造相應的數據中心，主要是建立數據表的過程。

其次，在Visual Studio2008集成開發環境，點擊主菜單的“文件”→“新建”→“項目”子菜單，在彈出“新建項目”窗口中選擇“Visual C#”下的“ASP.NET Web服務應用程序”子節點，將名字修改為“PLEDU_FarmProductTrace”，點擊確定，創建該項目。

追溯碼是一串唯一標識農產品的16位數字序列，是在生產環節生成后，就一直跟隨農產品，不再改變，直到消亡。由于追溯碼是整個系統的核心數據，需在所有子系統中流動，因此，采用便捷的二維碼、RFID等方式，同時加入相應的其他信息，如種植戶的名稱等生成二維碼，讀寫RFID碼。根據追溯碼獲取種植、防疫、交易、進場加工、入場、出場、零售等流通環節信息。

農產品溯源系統的Web Service服務共創建如下：

⑴WS_BaseData.asmx服務內部實現的接口函數有：

用于合法用戶驗證函數：函數名AdminUserLogin，參數為username、password;字符串類型。

用于提取合法用戶函數：函數名HouUserInfo，參數分別為username、password，字符串類型。

用于產生農產品追溯碼使用記錄函數：函數名ProduceTraceCodeRecord，參數分別為traceCode、user，字符串類型。

用于根據IC卡號獲取用戶名函數：函數名SelectUserNameByIcID，參數為ICID，字符串類型。

⑵WS_BaseDevice.asmx服務內部實現的函數有：

用于追加農產品防疫記錄函數：函數名AddPreventionInfo，參數分別為日期型preventionDate、字符串類型的medicineName、regionName、traceCode。

用于追加交易信息函數：函數名AddTradeInfo，參數分別為字符串IC序列號sellerIcNo、日期transTime、字符串FarmProductsName、浮點型price、totalPrice、FarmProductsWeight、字符串traceCode。

⑶WS_RuChangEnterRegister.asmx服務內部實現的函數有：

用于追加農產品進場加工函數：函數名AddEnterHouseRegister，參數分別有字符串vehicleNo、整型type、字符串producingArea、字符串quarantineSN、字符串quarantineOfficer、字符串quarantineResult、日期signDate、整型operatorId、字符串traceCode。

用于根據農產品追溯碼號獲取養殖廠信息函數：函數名GetOwnerByTraceCode，參數為字符串traceCode。

用于依據傳遞的追溯碼檢測農產品入場記錄存在性的函數：函數名HasEnterInfoByTraceCode，參數為字符串traceCode。

用于根據日期和追溯碼檢索農產品入場記錄函數：函數名QueryFarmProductEnterInfo，參數分別為日期startDate、endDate、字符串traceCode。

用于根據生豬ID號刪除農產品入場記錄的函數：函數名DeleteEnterFarmProductInfoByID，參數為整型id。

用于更新農產品入場記錄的函數：函數名UpdateFarmProductEnterRecord，參數分別為整型id、fruitType、字符串productingArea、quartineSN、quartineOfficer、quartineResult、vehicleNo、signDate、整型operatorId。

⑷WS_WarehouseFarmProductOutputRegister.asmx服務內部實現的函數有：

用于增加農產品出場信息函數：函數名AddFarmProductOutputInfo，參數分別為整型enterID、字符串quarantineFarmProductProductsSN、浮點數productWeight、整型operatorID、字符串buyerIcNo、日期outPutDate。

用于根據農產品追溯碼獲取農產品養殖戶記錄函數：函數名SelectFarmProductOwner，參數為字符串traceCode。

用于根據農產品追溯碼獲取農產品入場記錄函數：函數名SelectFarmProductEnterInfoByTraceCode，參數為整型traceCode。

用于依據IC號獲得銷售客戶購買的農產品總重量函數：函數名SelectTotalFarmProductSelledWeightByIcND，參數為字符串icND。

用于依據生產日期和農產品追溯碼查詢農產品出場記錄函數：函數名GetFarmProductOutPutInfo，參數分別為日期型startDate、endDate、字符串traceCode。

用于檢索農產品買家名根據傳遞的IC卡號函數：SelectFarmProductBuyerNameByIcND，參數為字符串ICND。

用于根據農產品出場記錄ID號刪除農產品出場記錄函數：函數名DeleteFarmProductOuputRecordByID，參數為整型ID號。

用于根據id號出場日期和檢疫號更新農產品出場記錄函數：函數名UpdateFarmProductOutputRecord，參數分別為整型出場ID、日期exitDate、字符串quartineFruitProductsSN。

創建完以上函數代碼后，可利用圖1的服務器，在IIS配置WebService服務層應用程序，提供API接口給外界調用，則在PDA、電子秤、Web查詢終端等平臺，直接調用API接口，進行二次開發。

例如在開發PC端農產品溯源管理系統，需要打印農產品的溯源二維碼功能窗口[8]，如圖5所示。其調用Web Service服務中的WS_BaseData服務，實現生成按鈕的主要代碼如下：

WS_BaseData.WS_BaseData myQrCode = new WS_Base.WS_BaseData（）;

try{

myQrCode.ProduceTraceCodeRecord （this.txtTraceMark.Text，this.txtOwner.Text）;

MessageBox.Show（"增加數據集記錄操作成功！"，"信息提示"，MessageBoxButtons.OK，MessageBoxIcon.Information）;

}

catch （Exception Err） {

MessageBox.Show（"增加數據集記錄操作失敗："+Err.Message，"信息提示"，MessageBoxButtons.OK，MessageBoxIcon.Information）;

}

其他子系統的功能開發代碼，與上面代碼相似。可見Web Service服務調用的實現代碼量少，開發簡單，功能還可以給其他平臺復用。整個農產品溯源系統開發解決方案中其他項目有：Web Service項目，9000項目用于Web端查詢網站，PDA平臺開發項目等。如圖4農產品溯源系統解決方案示意圖。

5? 其他子系統的功能實現（Function implementation of the other subsystems）

接下來還要創建農產品生產、農產品養殖防疫、農產品加工前檢疫、農產品檢疫、農產品交易、農產品追溯查詢六個子應用程序，詳細功能實現思想說明如下。

5.1? ?生產子系統實現

該環節主要在移動環境下操作，因而考慮在Android平臺下，開發手機客戶端應用程序。為了實現農產品生產的智能監控目的，主要利用Android手機和平板電腦配置的相關傳感設備。農場主在Android平臺上操作設備，收集各種生產數據，并進行過程農產品遠程生產管理。例如，配置相應的溫濕度Zigbee無線傳感器，獲取生產環境的溫度和溫度數據值，為農場主提供決定是否給農場進行降溫除溫的重要依據;還可配置火焰Zigbee無線傳感器節點，第一時間獲取到火情信息，為火情的防控提供及時監控數據等。最后利用Wi-Fi連接網絡，把數據通過調用Web Service服務上傳到數據庫服務器上，作為數據服務中心。

5.2? ?養殖防疫子系統實現

其主要是在WindowsCE平臺下的PDA設備應用程序開發。其主要功能是采用手持PDA設備收集農產品防疫信息，錄入時也可采用掃描二維碼標識，來實現農業專家在轄區內對農產品養殖戶進行防疫時，將防疫信息通過該系統，調用Web Service服務，上傳到數據庫服務中心，作為生豬養殖防疫的源頭信息。

5.3? ?加工前檢疫子系統實現

其主要是在PC端開發C/S應用程序。主要功能是通過調用Web Service層的服務，將RFID和二維碼數據等農產品來源信息錄入到電腦上，包括：農場、農場主及農產品的溯源標簽等信息。為了輸入方便，可在農產品加工場的入場加工流程水線上安裝無線RFID識別卡設備和RFID標簽[9]，收集相關信息到電腦上，同時監控機將自動拍下現場證明圖片，從而實現農產品加工前都要進行該檢疫過程。

5.4? ?加工后檢疫子系統實現

其主要是用Visual Studio 2008集成開發環境，在PC端開發C/S應用程序。主界面示意圖如圖6農產品溯源系統客戶端界面。主要功能是通過遠程調用Web Service服務，將檢疫信息通過網絡上傳到數據庫服務中心，同時監控自動拍攝現場證明圖像保存。在農產品加工出廠時，對農產品進行包裝稱重，產生農產品安全質量檢疫信息，并打印相應的農產品追溯碼，在農產品的包裝上粘上標碼，從而使農產品的溯源標簽與農產品的安全質量追溯碼相連接起來。并實現農產品養殖防疫與農產品交易信息的交互，解決了農產品在生產過程的全程可溯源。

5.5? ?交易子系統實現

其主要是在Linux平臺下，開發嵌入式應用程序。主要功能是通過遠程調用WebService服務，將在智能農產品追溯電子臺秤的數據信息，上傳到數據服務中心保存。具體業務過程是農產品零售攤點商戶用IC卡進行身份標識進貨，后在農產品大包裝上賦上農產品安全溯源碼，在攤主進行零售時，利用手持條碼掃描槍，復制相關的農產品溯源碼，粘貼在食品小包裝袋上。從而實現了零售農產品的可溯源。其架構如圖7農產品溯源電子秤應用開發架構示意圖所示。

5.6? ?追溯查詢子系統實現

其主要是應用MVC三層架構的思想，采用ASP.NET網頁編程語言，開發基于B/S架構的調用WebService服務的農產品溯源查詢網站系統。其主要功能是在消費者購買農產品后，在市場監管部門安裝的查詢終端上掃描相應的農產品溯源碼，就可以查詢出農產品的養殖、防疫、檢疫、加工信息。從而實現整個農產品生產、銷售的質量保障閉合環節[10]。該農產品溯源查詢網站界面效果如圖8豬肉溯源查詢子系統網站界面所示。

6? ?結論（Conclusion）

通過以上的研究設計，整個農產品溯源系統通過遠程調用Web Service服務，使得農產品溯源各個業務子系統的數據得以交互傳遞，有效解決了農產品溯源的業務需求。因Web Service技術提供的開放性、語言無關性、平臺無關性、廠商無關性和支持“即插即用”，為實現農產品質量安全保障體系的構建，提供了有力的信息技術手段。將農產品養殖、運輸、屠宰加工及流通的信息形成完整的信息追溯鏈[10]。可建立起省市級的農產品質量安全信息追溯中心，達到農產品從養殖、加工到零售的正向跟蹤，同時也可實現農產品零售到養殖防疫的逆向溯源。該系統能為農產品流通的監管與綜合分析提供有力保障。從中也看出物聯網的廣泛應用，將為企業的各種業務服務集成，帶來巨大的商機。

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作者簡介：

林志鵬（1981-），男，本科，副教授，高級工程師.研究領域：計算機語言，算法，信息系統軟件開發與應用.