基于云计算的食品质量安全溯源系统关键技术探索与研究

【摘要】食品安全关系到国计民生。对食品的生产和流通，特别是原材料的采购、加工、存储、物流、销售等环节进行监管，为消费者提供完整、诚信、高效的食品信息查询服务，建立“从源头到餐桌”的信息溯源体系，是食品安全的理想手段。本文以蔬菜的种植与流通为为例，论述借助云计算数据库功能，研究物联网环境下的食品质量安全溯源系统，以便实现有效的数据跟踪与实时监管决策。

【关键词】食品质量安全；溯源系统；云计算

Research on Key Technologies of

food quality safety traceability

system based on Cloud ComputingZHAO Yong-hui

（Guangsha College of Construction Career Technology，Zhejiang Jinhua 322100）

【Abstract】Food safety is related to people′s livelihood.On food production and circulation，in particular，the procurement of raw materials，processing，storage，logistics，sales and other aspects of regulation，to provide consumers with integrity，integrity，efficient food information query service，establish a source to the table of information traceability system，is an ideal tool for food safety.In this paper，the cultivation and distribution of vegetables as an example，this paper discusses the quality of agricultural products quality traceability system based on cloud computing database，to realize the effective data tracking and real-time monitoring.

【Key words】Imbalance Food quality safety；traceability system；cloud computing0引言

食品质量安全问题近年来时常发生，生产者、消费者和政府对食品安全问题高度关注。近几年，云计算开始由概念性的讨论走出来，转向更具实际意义的应用，为各产业注入新的机遇，利用云基础设施可以获得大规模计算能力，提高数据处理与管理能力，为计算密集型和数据密集型的各类服务提供高性能处理的技术。食品是百姓的日常生活必需品，建立基于云平台的食品质量安全追溯系统，对食品的运输、储藏、加工、销售等过程实施质量安全控制，有利于完善食品监管体系，维护国家食品安全及信誉。同时系统的研究可以为智慧城市中智慧食品安全追溯与预警系统探索方向，积累经验。

本文以蔬菜的种植与流通为例，借助云计算数据库功能，建立一个基于云计算的食品质量安全溯源系统，实现有效的数据跟踪与实时监管决策。该系统能将多种信息技术融为一体，对众多的异构信息进行转换、融合和挖掘，并对信息进行基于云平台的数据存储，通过群集、数据迁移、数据同步实现统一管理。从而真正实现对食品从种殖到销售的全生命周期的智能化生产管理。

1系统设计目标

基于云计算的食品安全检测信息化平台所要实现的目标是：（1）建立运行稳定、安全的食品质量安全溯源系统。（2）建立高质量的系统操作体系，规范业务流，降低质量风险。（3）提高企业在信息化管理上的水平，推动企业往技术创新方向发展。（4）采用Hadoop架构，极大的降低了硬件配置成，使得存储、查询大量信息数据方便快捷。（5）实现可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，只要可以连入互联网，任何PC机、移动终端、手机终端都可以通过登陆该平台。

2关键技术研究

2.1食品信息知识组织与标准化

食品本体知识库设计：食品知识库是建立在食品本体的基础上。本课题采用了资源描述框架（RDF）关系图构建食品知识本体，并在此基础上建立食品知识库。食品本体知识库框架结构设计如图1所示。

图1食品本体知识库框架结构O计图

本体库结构：本体库是由本体元数据信息库、本体概念库和本体概念的关系集合组成。本体元数据信息库（本体名称，创建者，设计时间，修改时间，目的，知识来源，本体概念关联），食品本体概念库（本体名称，属性1，属性2，…，属性m，元数据关联，关系关联，侧面关联，公理关联）概念的关系通常可以用一个三元组来表示。本体概念的关系动词（对象1，对象2，约束关系），这个三元组表示当关系动词在对象1与对象2之间的动作发生时的约束关系或条件，其中的对象可以是本体名或本体概念名，这个关系动词也可以看着是一条知识规则。

2.2食品信息智能服务

着重围绕食品信息智能服务个性化、本地化的重大需求，利用语义技术对众多涉食品信息智能服务的多源、海量和异构涉农信息进行语义集成整合，构建基于语义数据库的自动推理机制，从而提供本地化和个性化食品信息服务，实现基于语义技术的食品信息智能服务。

2.3食品质量安全溯源系统运行机制与发展模式探索

发展模式：

（1）政府主导与社会参与的前期建设及发展模式；

（2）企业主导和市场运营的后期建设及发展模式。

长效运行机制：

资金投入机制：前期采取政府公益性投入运作机制，中期建立政府补贴与企业投入相结合的运营机制，后期逐步建立商业信息有偿消费机制。

利益分配机制：建立农业农村信息收集、加工、传播、、反馈等环节信息服务参与者的利益共享机制，形成有效的利益分配形式和合理的利益分配比例，建立利益分配过程中。的协调及保障机制。

动态管理机制：在各级部门以及企业之间建立分级管理考核制度，并完善对平台资源提供者和后期平台使用者的内容、行为进行监管机制。

服务保障机制：建立网络共享环境下农业农村信息的质量保证、信息服务过程的时效控制以及专家现场服务的质量控制等服务保障机制，提高服务效能。

3食品质量安全溯源系统设计

以蔬菜的种植与流通为例，构建食品质量安全溯源系y的主要功能如图2所示。

图2食品质量安全溯源系统总体结构

3.1运行环境

在J2EE技术的基础之上，采用B/S（浏览器/服务器）结构模式，以MyEclipse8.0作为开发平台，Struts2作为web编程框架，Weblogic10.3作为web服务器，MySQL作为数据库的环境下进行了开发。

3.2云平台搭建

软件环境：CentOS5.5+JDK6.0+hadoop0.20.203。

硬件环境：4台普通HP商用机，Intel Pentium E5700CPU/3.0GHz主频，2GB内存，500GB硬盘。

第一步，4台虚拟机上分别安装部署Hadoop系统，完成所有安装后，将其中安装了Windows XP的虚拟机作为HIS应用程序的Client，将另外3台安装了Linux的虚拟机作为HDFS架构的3个节点进行配置。第二步，HDFS集群的搭建：将3台虚拟机组合成一个Hadoop集群平台，需要设置其中一台虚拟机作为HDFS的JobTracker和NameNode节点，剩余的2台虚拟机作为TaskTracker和Datanode节点，其IP地址以及具体功能如下表所示：

机器名IP地址作用Hadoop0202.194.20.24NameNode、master、JobTrackerHadoopl202.194.20.25DataNode、slave、TaskTrackerHadoop2202.194.20.26DataNode、slave、TaskTracker3.3系统功能模块介绍

本系统系统设计遵循以下原则：实用性原则、分层管理原则、可扩展性原则、安全性原则。在数据库设计上，要求数据具有一致性、完整性、安全性，可读性的原则。通过关键字和程序中的判断来设置并提示用户在使用时避免数据的重复、命名规范便于维护及字段冲突等情况。

该平台划分为几个模块，分别是系统管理、检测任务、业务科室信息管理、数据查询统计分析、专家库等。下面对系统的主要功能实现部分按模块进行详细分析说明。

（1）追溯信息管理。追溯信息管理包括政府食品生产、运输、配送等模块。食品生产管理模块：食品生产信息；配送相关信息；零售相关信息。

（2）追溯信息查询。包括食品生产、运输、配送等相关信息的查询。

（3）追溯信息采集。此模块主要负责录入食品信息，包括食品编号、名称、委托单位信息、生产单位信息、食品单位信息、食品基本信息，并将食品信息递交给某科室进入业务，还包括对食品复核信息、报表、补样信息的管理等。

（4）数据查询统计分析。此模块方便用户查看采集的历史数据。由于随着时间的推移，历史数据会越来越，这里可以计入一个界面实现选择你要查询的时间段，避免数据过大查找比较麻烦的问，为不同层级的用户提供灵活条件的查询、统计分析。

（5）系统管理。包括管理员管理和用户管理。管理员信息的增加、修改、查询和删除等。用户管理包括用户注册和权限分配等。

4结束语

本文对基于云计算的食品质量安全溯源系统的关键技术进行了深入研究，并给出了相应的系统总体设计和初步的实现成果，不仅让Hadoop云计算平台的优势充分发挥到食品安全检测信息化平台当，解决检测中心目前信息量大、工作繁杂等问，也让Hadoop云平台的应用领域加，并提升了食品安全检测中心的信息技术水平。但在很多方面仍需要进一步的改善，主要体现在以下几方面。

（1）目前实现的系统功能和服务还未能尽善尽，只实现检测中心最基本的功能要求，一些扩展功能还需进一步完善。

（2）Hadoop的计算框架MapReduce能够实现对分布式操作，但在某些算法方面还需要一些改，以实现Hadoop云平台运转更加高效。

参考文献：

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[5]肖志鹏.高校精品课程与网络平台建设的思考[J].中国教育信息化，2010（9）：72-73

基金项目：

2015年度金华市科协重点学术研究项目。

作者简介：

赵永晖（1974-），男，浙江东阳人，副教授，硕士，研究方向：数据挖掘与教学管理。