基于大數據的信陽毛尖產品溯源系統設計與應用

姜明富，段天堯

（信陽農林學院 信息工程學院，河南 信陽 464000）

0 引言

隨著食品安全越來越被社會重視,消費者和監管部門希望更全面地了解茶葉的制作過程,企業需要監督溯源。 本文通過分析毛尖從生產到銷售的流通過程,構建快速追溯、簡潔查看、簡單信息錄入的溯源系統。 追溯系統由應用軟件(JSP,SSM 框架等)、二維碼、RFID 標簽等技術來實現毛尖茶葉生產流通過程的記錄。 企業僅需要將含有詳細信息的二維碼或者溯源碼印刷到產品包裝上面,即可對毛尖產品進行追溯與監控,便于消費者更加直觀地了解其信息。 溯源系統既有利于追溯毛尖茶葉的各個環節詳細信息,又有利于茶葉行業生產的標準化,在茶葉的生產、加工、儲運、銷售的各個環節進行跟蹤記錄［1］。

1 溯源系統主要技術

1.1 RFID 技術

無線射頻識別技術(Radio Frequency Edenfication,RFID)原理是RFID 標簽在感應到讀寫器的磁場后,芯片電源通過天線獲得感應電流,經過升壓電路,然后射頻前端電路將帶有信息的感應電流送入邏輯控制電路中心進行信息處理。 信息分析正確后,感應電流形成的電源把該產品的詳細信息發送給接收方［2］。

1.2 二維碼技術

二維碼技術是在一張二維平面上,信息隱藏于按照某種規律排列并用黑白條紋表示在幾何圖形中,在計算機中二進制編碼用采用“0”“1”表示,若干個“0”“1”采用二進制來表示數值編碼信息,圖像輸入設備(攝像頭、手機等)結合掃碼軟件識別二維碼,解析二維碼并顯示所隱藏的信息。

1.3 軟件開發平臺及數據庫

本系統采用B/S 架構［3］,MySQL 數據庫,JSP 技術Model,View 和Control 組件,SSM 框架。

2 信陽毛尖產品溯源系統的需求分析和總體設計

2.1 溯源系統總體業務流程需求

溯源系統業務分為3 個環節:茶樹管理環節,記錄茶樹信息、購買的除蟲藥、營養液等茶樹生長過程中所用信息；管理者需要記錄當日具體的實施情況記錄,確定關鍵點。 在加工生產環節,記錄毛尖的采摘時間信息、記錄加工環節的各個流程以及所需要的時間等。在倉儲運輸環節,管理員將記錄茶葉的出入庫時間、庫存剩余等信息。 以上各環節的詳細信息,消費者或者茶商可通過掃描二維碼或者登錄特定網址在PC 端詳細了解毛尖詳細信息。 本溯源系統的功能設計是記錄毛尖茶葉在各個環節中產生的詳細數據,并存入MySQL 數據庫,管理員可以查詢、修改、刪除、分析存儲的信息,消費者或者政府可以通過溯源碼或者二維碼查詢詳細信息［4］。 控制系統的用戶有兩類,一類是前臺操作,即消費者,只能進行查看茶葉的詳細信息；另外一類是管理員,即對系統各種功能進行常規操作。系統管理員具有最高管理權限,可以控制系統的不同模塊功能,包括有茶樹管理、加工生產、庫存管理、經銷商信息等。 消費者或者有關職能人員可以使用手機掃描二維碼,就能查詢相關產品的信息,或者進入特定的網址查看了解茶葉的詳細信息。

2.2 溯源系統架構設計

系統的邏輯架構［5］主要包括3 個部分:茶葉數據采集、茶葉數據存儲、茶葉數據顯示。 (1)數據采集:底層數據采集通過RFID 采集各種數據并匯總,再由專業的管理輸入信息,將采集的數據提供給數據存儲層。(2)數據存儲:數據存儲具有承上啟下的作用。 對下,接收采集的數據并存入數據庫。 對上,將數據完整地傳輸給數據展示層。 (3)數據顯示:數據顯示作為溯源系統的表現層,相當于可視化窗口,將數據通過文本形式進行展示,管理員在此頁面完成對茶葉的添加、刪除、修改、查詢等相關操作。 溯源系統記載毛尖的茶樹管理、加工生產、庫存儲運、經銷商信息各個環節的詳細信息,再將數據存入數據庫,用特定的關鍵詞建立相關表,使得消費者可以通過溯源碼或者二維碼查詢某種茶葉的詳細信息。

2.3 溯源系統功能設計及相關數據表

毛尖溯源系統分為主頁面信息管理模塊、茶樹管理模塊、加工生產管理模塊、庫存管理模塊、經銷商信息管理模塊和溯源查詢模塊。 主頁面信息表模塊主要是對茶樹的加工生產過程、經銷商基本信息的管理,對各個環節的信息進行常規操作等［6］。 主頁面信息及其功能描述如表1 所示。

表1 主頁面信息

茶樹管理模塊主要對毛尖在茶園種植階段的栽種、打藥、施肥、采摘等農事活動信息的管理。 農事活動包括對毛尖的栽種、施肥、打藥、除草、采摘等,根據上述結構劃分［7］,種植管理模塊的功能描述如表2 所示。

表2 茶樹種植管理模塊功能描述

加工生產管理模塊記錄毛尖加工各個步驟的過程,包括加工生鍋時間、熟鍋時間、初烘時間、攤晾時間、復烘時間、毛茶整理時間等步驟信息［8］。 庫存儲運管理主要是記錄毛尖茶葉庫存儲運的信息以及運輸到商家的信息,主要記錄毛尖茶葉從加工廠發貨至經銷商的運輸過程。 依據上述結構劃分,其系統的功能設計分為輸入、輸出、記錄增加、刪除、修訂、查詢等操作。

2.4 數據庫設計

數據庫設計是將用戶需求用模型表示出來［9］,包括3 個部分:實體、聯系、屬性。 數據庫中主要表如下:主頁面表實體字段包括編號、名稱、產地、庫存、錄入時間。 茶樹管理表實體字段包括編號、種植時間、營養劑、噴灑營養劑時間、除草劑、除草時間、采摘時間、種植地、信息錄入時間。 加工生產管理頁面表實體字段包括編號、采摘時間、生鍋時間、熟鍋時間、初烘時間、攤晾時間、復烘時間、毛茶整理時間、再復烘時間、信息錄入時間。 庫存管理表實體字段包括編號、庫名、庫存溫度、入庫時間、數量、信息錄入時間、溯源碼。 經銷商管理表實體字段包括編號、姓名、電話、地址、進貨數、信息錄入時間、溯源碼。 從系統的數據流程得知,包括各個流通環節的操作過程數據庫包含的信息表有:主頁面信息表、茶樹管理信息表、加工生產信息表、庫存管理信息表、經銷商信息表,其中一些表的設計如表3—4 所示。

表3 茶樹管理數據

表4 主頁面茶葉數據庫

2.5 溯源查詢模塊

毛尖溯源查詢子系統主要是為消費者和經銷商查詢產品信息建立相關文檔記錄。 其系統的功能設計如表5 所示。

表5 溯源查詢模塊功能描述

3 信陽毛尖產品溯源系統實現與測試

3.1 功能實現

系統運行在Windows10 系統,數據庫為MySQL,Web 容器為Tomcat,數據采集器為RFID 數據采集器。在登錄頁面中,用戶登錄后,系統有兩種類型:一類是消費者登錄板塊。 消費者只要輸入溯源碼就可以跳轉到該毛尖的詳細信息頁面。 一類是管理員登錄板塊。信息錄入模塊由管理員記錄毛尖信息,管理員登錄界面后,可以按照內容填寫對應的內容。 當頁面中的編號毛尖名稱等詳細信息填寫完整后就可以進入下個界面,輸入的信息包括茶樹管理、加工生產管理、庫存管理等信息。 溯源查詢頁面能夠綜合服務溯源,可供用戶追溯毛尖信息,這是一個開放的平臺,能有效地滿足不同用戶對毛尖信息的個性化需求,還可以同時滿足有關政府部門人員查詢毛尖生產過程信息的需求。

3.2 溯源系統功能測試

溯源系統功能測試主要通過對系統的各個模塊進行測試,觀察系統能否滿足設想的目標。 文章選取系統關于管理員登錄、毛尖管理功能、溯源查詢測試等功能進行測試［10］。 通過管理員使用不同的賬號進行登錄,便于測試登錄系統是否正常。 通過對毛尖溯源系統的增、刪、改、查等各項功能測試,分析該溯源系統管理功能是否正常運行,其測試表如表6 所示。

表6 毛尖管理功能測試

消費者或者有關政府職員可以通過二維碼或者輸入溯源碼,跳轉到毛尖各個環節的詳細信息頁面,其測試結果如表7 所示。

表7 溯源查詢功能測試

4 結語

本文主要進行毛尖生產過程追溯系統設計與開發,并實現毛尖生產過程的安全追溯,把毛尖的種植、加工、庫存等作為研究對象,進行設計與開發,實現毛尖生產過程追溯平臺的建立［11］。

今后,筆者將針對基于大數據的信陽毛尖產品防偽溯源系統進行深入研究并做出如下改進。 (1)二維碼的生成:沒有編輯自動生成二維碼,借助與第三方生成二維碼軟件合作,需要改進。 (2)簡化系統的操作過程:考慮到使用系統的用戶大多是茶場的種植員工、加工廠的工人,對計算機的操作水平不高,因此,該系統在操作界面的操作流程及系統容錯性方面還有待提高。 (3)強化數據處理能力:數據處理速度關鍵取決于數據分析速度,所以合適的算法很重要,在算法上還需要進一步的研究。