食品安全网络监控系统设计研究

摘要：食品安全问题是现代科技亟待解决的核心问题之一，需要从源头开始对有害食品的流通渠道进行监控。基于食品安全角度，分析了常规的流通环节、监管对象和监督机制，提出了基于物联网技术平台的食品流通监控系统，详细设计了源头追溯模块、报警模块和管理模块，以实现对食品生产、加工、存储、物流和销售等各环节的监管。

关键词：追溯系统；网络监控；食品安全；物联网；RFID

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）009007603

基金项目：贵州省重大专项项目（20116011）

作者简介：柳飞（1978-），男，博士，贵州大学机械工程学院讲师，研究方向为物联网定位；

丁筑红（1966-），女，贵州大学生命科学学院教授，研究方向为农产品储藏加工与应用。

0引言

食品安全关系到大众健康、经济繁荣、社会稳定等多个方面。近年来，食品安全事故频发，食品安全监管屡受质疑[1]。人查、手记的传统方式无法应对庞大的食品市场，需要利用技术手段，对食品的生产、加工、存储、物流和销售等各环节进行监管，即对“农田到餐桌”的全过程进行跟踪，并提品追溯功能。

基于无线射频（RFID）和无线传感器网络（Wireless Sensors Networks，WSNs）的物联网技术，能够有效地满足食品安全的监管需要。 利用RFID给产品贴上标签，便于随时感知产品的来源、去向和内容等信息，利用WSNs可以满足多重要求，如：在食品原料培养过程中，可以检测生产环境是否受到污染，在加工环境中可以检测食品质量是否受到外部因素干扰，在物流和销售领域可以检测存储环境是否满足技术要求[2]。

1系统设计

构建食品安全监控体系，除去技术因素外还需要有两个先决条件，其一是相关部门的协同，其二是相关行业的协作和数据共享。

部门协同。食品安全监控体系包括了食品从生产到销售的诸多环节，如何将众多的环节进行有效的串联是一个系统工程。其中，许多流程的主管单位是相关部门，监控系统提供的信息反馈和服务提供都需要相关部门的支持和互动，才能更好地理顺食品安全信息通道。通过相关部门的协同工作，数据资源得到整合和综合利用，极大地提高了食品监控的成功率和正确性，也有效地降低了各从业人员的劳动强度。

行业协作和数据共享。除去相关部门的协同外，还需要大量的数据支撑，它们主要来源于相关行业。经过十几年的信息化建设，各个行业都建立起较为完善的数字化平台，但由于行业信息安全和沟通原因，各信息平台主要以独立形式存在，对于食品安全监管等跨领域项目来说，它们是多个信息孤岛。比如，指导农业生产的环境信息平台与指导销售的信息平台没有深度的信息协作，指导销售的信息平台与交通部门的公路管理平台没有深度的信息协作，公路管理平台与食品批发市场、超市没有深度的信息协作，批发市场和超市等与卫生部门的信息平台没有深入的信息协作。

另外，包括防疫、疾控、质检等多个部门的信息平台没有得到数据共享和业务协作。任何一个环节的脱落，都可能造成食品安全监管系统的不正常工作，造成信息的错误和监管的缺失。

2范围分析

监控系统根据现实需要，确定了3个监控的维度，分别是时间维、地域维和产品维。

其中，时间维是指以时间作为监控的目标，构建和追溯食用产品的生产时间、加工时间、物流时间、存储时间、销售时间、反馈时间等信息；地域维是指以地理位置为监控目标，构建和追溯食用产品的生产地、存储地、物流路径、销售地、反馈来源等信息；对象维是指以食用产品的产品信息作为监控目标，构建和追溯产品的名称、构成、种类、生产企业、物流企业、销售企业、购买对象等信息。

3功能设计

监控系统的设计思路是建立好产品信息的传递链路，任何一环的缺失和延迟，都会造成产品质量监管的失误和安全事故追溯的困难。链路中的信息传递是双向的，便于进行信息输入、展示、汇总、智能处理和事故追溯等功能[34]。

食用产品需要经历包括生产、加工、包装、物流、存储、销售、反馈等多个环节，参照IPO（InputProcessingOutput，输入-处理-输出）模式设计监控系统。输入包括产品相关信息的输入、产品反馈的输入、产品信用信息输入、安全事故信息输入等；处理包括信息查询、产品及企业信用信息管理、市民社区管理、安全事故和督办案件管理等；输出包括产品和企业相关信息报文、企业信用信息报文、市民社区食品安全报警、安全事故信息报文、督办案件进展报文等。

根据上述要求，监控系统具体包括：数据采集、数据转换、数据融合、数据存储、数据处理和数据展示等六大功能。

（1）数据采集。将食用产品各阶段的信息通过人工或机器自动化方式输入到系统。

（2）数据转换。食品行业涉及行业众多，不同行业之间的数据格式存在许多差异，需要建立数据转换格式，用统一化方式对输入数据进行处理。

（3）数据融合。产品数据的采集在同一行业或区域，出于冗余考虑，存在许多重复数据，在系统功能没有受到影响的前提下，需要对相关数据进行融合处理，减少信息的规模，并从中提取核心数据。

（4）数据存储。保存监控系统所涉及的各种数据信息，便于系统实现信息展示、数据汇总和管理，以及事故追溯等多方面要求。

（5）数据处理。对数据库中的存储数据进行处理，对出现的质量事故提出智能化处理意见，并对可能发生的食品安全问题进行预警。

（6）数据展示。对于主管部门，给出具有统计性质的食品质量汇总报文；对于社会大众，提品质量反馈平台；对于从业人员，提供相关法律、法规和标准的查询和实现业务申报等操作。

4详细设计

为了更大程度地兼容各个行业系统的软硬件配置现状和使用习惯，监控系统采用B/S（浏览器/服务器）模式，分为前台客户端和后台服务器。同时，为了尽可能降低系统用户的使用难度和升级难度，建立瘦客户机架构，即将绝大部分功能模块配置在后台服务器，用户端只需要具备基本的网络浏览软硬件即可。

根据系统功能设计要求，对系统基础功能进行划分，如图1所示[56]。

4.1信息输入

信息输入选项用于输入各种食用产品相关的信息，包括：产品名称、生产企业、加工企业、物流企业、销售企业、基本构成、参考价格、执行标准、保存时间和方法等。系统根据输入的选项和范围，对输入信息进行判断，给出相应的说明。完成输入后，系统将输入信息和操作员名称合并后传递至后台数据库存储。

4.2信息查询

信息查询选项用于查询各种数据库信息。根据操作人员的角色和权限，具有不同的查询视图。系统采用错误判断，对注入式数据库攻击等进行屏蔽，保证了数据库信息的安全。

4.3产品信用管理

考虑到企业生产的特殊性，对产品的信誉管理参考银行系统的征信模式。根据产品信誉的历史记录、质量事故的危害性、时间间隔、事故处理情况等多个角度进行模糊判断。若产品或企业未通过评判，则产品信用管理模块为灰色，禁止操作，作为产业链终端的销售管理部门，将不允许未通过监控系统审核的产品上架。鉴于安全原因，本模块的安全级别较高，需要有较高权限和对应角色的操作人员才能进行输入和处理。

4.4市民社区

市民社区选项是一个网址接口，用于连接到一个专用于社会大众的食品安全论坛。该论坛的建设初衷是构建一个食品安全“舆情晴雨表”，老百姓可以在其中添加各种关于食品的回馈和评价。考虑到信息安全和健康办网的原则，设定了相应的角色和权限：游客只能浏览；注册用户可以发帖和删帖；版主可以删除不健康的内容，但不能删除涉及食品安全的帖子；系统管理员具备所有信息的操控能力，但是在删除食品安全相关帖子时，需要进行电脑和手工双重备案。

4.5安全事故记录

安全事故记录选项用于输入食品安全事故的相关信息，包括：产品名称、涉事企业和资质、主管部门、涉及行业、时间、地点、经办人、安全级别、人物损失及事态跟踪等。考虑到信息的安全性，记录一旦提交将不可以修改，如遇特殊情况，需经书面申请和相关部门核准，才可以删除，且需要进行电脑和手工双重备案。

4.6督办管理

督办管理选项是展示重大食品安全事故处理的窗口。展示的信息包括：安全事故的简介、主管部门、涉及行业、人员损失、督办部门、当前状态、处理结果、时间节点等。督办管理窗口仅供浏览，只有高级管理员才能进行内容的更新，在时间节点到达后，系统自动锁定模块，不能继续更新，且当前状态改为“超时，未审结”，并做永久记录，不可删除。若有特殊要求需要解锁，需要由督办单位出具书面证明，系统管理员才可以解锁，且需要进行电脑和手工双重备案。

5结语

食品流通监控系统的目标是建立一套行之有效的系统平台，可以将食用产品在各个环节的信息、产品标准、质量反馈、事故追溯和监督管理等各方面的信息进行有效的整合，可以同时为主管部门、从业人员、消费者提供信息融会的平台。只要明确监督机制，严格执行管理规范，切实做好系统数据的输入、输出和处理流程，食品流通监控系统无疑可以成为食品安全管理的有效工具。

参考文献：

[1]卢磊，张峰.基于物联网的蔬菜可追溯系统的设计与实现[J].电子设计工程， 2011，19（7）：1922.

[2]杨海东，周洺.基于RFID中间件的食品安全监控系统[J].微计算机信息， 2008，24（12）：227 229.

[3]施晟.食品安全可追踪系统的信息传递效率研究[D].武汉：华中农业大学，2007.

[4]魏笑笑.基于RFID的物联网技术在农产品安全领域中的应用研究[J].安徽农业科学，2011，39（24）：1515015152.

[5]高嵘.基于物联网的猪肉溯源及价格预警模型研究[D].成都：电子科技大学，2010.

[6]潘春华，谢刚生.食品安全源头追踪网络监控系统设计研究[J].微计算机信息，2010，18（6）：8990.