基于物聯網的茶葉質量監管系統的研究

摘要：將物聯網技術與茶葉產業相融合，利用RFID技術和無線傳感技術，設計了一個覆蓋茶葉種植、加工、包裝、倉儲、銷售等關鍵環節的茶葉質量監管系統。為茶葉企業、消費者、監管部門進行產品溯源提供了數據支撐，對茶葉質量和企業品牌影響力有良好的促進作用。

關鍵詞：物聯網;茶葉;RFID;質量;監管系統

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）22-0023-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 背景

我國是全球第一大茶葉生產國，種植規模與產量一直位居世界前列。近年來，隨著茶葉需求量的增大，我國的茶產業經濟也得到了快速發展。但由于茶園管理方式落后、茶葉加工流程復雜、加工過程控制不嚴等因素，容易導致茶葉農藥殘留、重金屬超標等問題，直接影響消費者的健康以及茶業品牌的聲譽，上述問題亟待通過現代化的信息技術進行解決[1]。

隨著物聯網技術的發展，運用傳感技術、無線射頻識別技術、無線通信技術、智能控制技術等，可實現對茶葉土壤、空氣、水分、溫度、光照等環境參數的全程監控與管理。因此，將物聯網技術應用在茶葉生產、經營、管理和服務中，構建一個基于物聯網技術，覆蓋茶葉種植、加工、包裝、倉儲、銷售等主要監控環節的茶葉質量監管系統，實現對茶葉質量安全的精準監測、全程記錄和高效管理。

2 原理與技術

無線射頻識別技術（ RFID）是物聯網的主要技術之一，該技術可實現數據的快速讀寫，通過RFID標簽中的唯一性電子編碼，實現產品的識別和追蹤。將RFID標簽作為茶葉產品的識別標簽，利用各種傳感器和互聯網采集和傳輸茶葉信息，在茶葉種植、加工、倉儲、物流、銷售等環節中將茶葉關鍵信息寫入標簽，利用后臺軟件平臺對茶葉信息進行收集和處理，從而實現對茶葉產業鏈的全過程監控和科學管理。

茶葉監控體系架構分為感知層、傳輸層、應用層[2]，其中感知層負責采集生產種植相關信息，如：光照、溫度、濕度等;網絡層負責將感知層采集的各種數據，通過無線傳感網絡傳輸到應用層;應用層的茶葉質量監管系統，主要實現采集數據的存儲、分析和處理，并進行實時控制和精準管理。

在茶葉種植環節，工作人員使用RFID手持設備掃描地塊前的RFID標簽，獲取地塊編號，同時將生產作業及茶葉采摘信息錄入，再經過網絡上傳到數據庫服務器中;鮮葉采摘時，茶農先用RFID手持機掃描地塊標簽和采收筐內的標簽，錄入采摘人姓名、批次、數量等信息。

鮮葉采購入庫和出庫主要使用RFID手持機掃描鮮葉容器上RFID標簽，錄入等級、批次、出入庫時間、數量等信息，茶葉初加工過程，通過讀取容器上RFID標簽，錄入批次、加工時間等信息，通過網絡傳到數據庫服務器。

3 系統設計

根據國家標準GBT33915-2017《農產品追溯要求一茶葉》中的要求，按照茶葉的流通過程，設計了一個追溯范圍覆蓋生產、加工、流通、銷售等流通過程的智能化監管系統。茶園作為茶產品生產的源頭，也是溯源系統的源頭[3]，因此把質量追溯源頭定為茶園生產隊的地塊，追溯單元為產品追溯碼、產品批次、加工批次。

系統分為前臺系統和后臺管理系統兩部分，前臺系統為消費者提供瀏覽、查詢和投訴功能。后臺管理系統為各級管理員使用，包括生產管理、加工管理、流通管理、銷售管理、投訴管理、追溯管理、用戶管理等七個管理模塊，系統功能模塊如表1所示。

4 系統實現

茶葉質量監管系統的開發基于WAMP平臺，WAMP是Windows環境下的一組搭建動態網站和服務器的開源軟件，其中使用到了Apache網站服務器、Mysql數據庫和PHP語言，使用Dreamweaver開發系統的前臺頁面和后臺視圖頁面，使用PHP語言來完成前臺查詢功能和后臺管理功能。

4.1 前臺查詢系統

在首頁中設置了首頁、介紹、投訴、查詢、登錄等五個導航，可鏈接到對應的網頁。用戶可在查詢頁面中，通過輸入產品外包裝上的產品編碼，查看產品的關鍵信息，如圖1所示。

4.2 后臺管理系統

管理員通過輸入用戶名和密碼登錄到后臺管理系統。系統左側的導航設置了茶葉生產環節、茶葉加工環節、茶葉流通環節、茶葉銷售環節、投訴管理、追溯查詢、用戶管理、統計查詢等八個模塊。如圖2所示為基地信息頁面，該頁面中可以存儲關于生產基地的數據：茶園編號、茶園名稱、負責人、聯系電話、地址、茶園面積。管理員可以添加數據、修改數據和刪除數據，點擊鏈接跳轉到對應頁面進行操作。

4.3 追溯查詢

追溯查詢模塊的主要功能是對茶葉的相關信息進行管理，包括產品碼查詢和批次查詢兩種方式。當發生產品質量安全問題時，可查詢問題產品的流向和供應鏈，查找發生問題的環節和原因、問題產品的批次和流向。其中批次查詢的頁面如圖3所示，在該頁面中，通過輸入各類批次來查詢詳細數據。如輸入鮮葉批次或茶葉批次，查詢最終的茶葉商品信息;輸入加工批次，查詢詳細的加工信息;輸入商品編號，查詢流通過程中的企業信息等。

4.4 編碼管理

編碼管理主要用于二維碼的生成、更新、維護，通過二維碼生成器，將產品的關鍵數據，如產品名稱、產品編號、等級、產品重量、產地、茶葉生產商、網站地址等，生成對應的二維碼圖片。銷售商在銷售前將二維碼圖片打印出來，粘貼在產品外包裝上即可。消費者使用智能手機掃描二維碼，就可快捷地查詢溯源信息。例如，消費者通過手機微信掃描二維碼圖4中的二維碼，就可顯示出如圖5的信息：碧螺春，7746981540011904051601001，特級綠茶，200克，江蘇蘇州，蘇州市東山碧螺春茶葉專業合作社，2019年5月25日。

5 結束語

將物聯網技術與茶葉產業相融合，利用傳感器網絡對茶葉的環境參數進行監控與記錄，構建一個覆蓋茶葉生產種植、加工、包裝、倉儲、銷售等主要環節的茶葉質量監管系統，實現茶葉質量安全的精準監測和高效管理，為消費者、企業、政府進行產品溯源提供支撐，有效地提高溯源效率。

參考文獻：

[1]江進.基于RFID的茶葉產品質量安全溯源體系研究[J].現代計算機（專業版），2017（13）： 59-62.

[2]陳竹秋，鄭新旺.物聯網體系架構在茶葉可追溯體系構建中的應用研究[J].內蒙古民族大學學報（自然科學版），2017，32（6）： 477-480.

[3]熊麗娜，李亞莉，鄧秀娟，等.基于數據庫技術的茶葉質量安全追溯APP設計[J].食品安全質量檢測學報，2016，7（6）：2555-2559.

【通聯編輯：謝媛媛】

基金項目：2018年蘇州農業職業技術學院青年教師科研能力提升計劃（項目編號：SNQ201805）

作者簡介：譚彥（1985-），女，廣西桂林人，講師，碩士，主要研究方向為計算機應用、物聯網。