□何建崎
“民以食為天”。近年來(lái)，屢屢發(fā)生的食品安全事故，讓社會(huì)各界都強(qiáng)化了對(duì)食品供應(yīng)安全的管理。如何利用物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，推進(jìn)食品的供應(yīng)鏈監(jiān)控，正在成為一門新課題。
    近十年以來(lái)，我國(guó)食品質(zhì)量安全問(wèn)題十分突出，食品安全監(jiān)控問(wèn)題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。被稱為世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮的物聯(lián)網(wǎng)，技術(shù)用途廣泛，將其應(yīng)用到食品安全領(lǐng)域，是人們關(guān)注的重要課題。物聯(lián)網(wǎng)概念及其技術(shù)體系框架“The　Internet　of　things”是物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱，在中國(guó)把物聯(lián)網(wǎng)也稱之為“傳感網(wǎng)”。2005年11月27日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》的報(bào)告，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念：“物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)”。
    目前,　物聯(lián)網(wǎng)還沒(méi)有一個(gè)廣泛認(rèn)同的體系結(jié)構(gòu)，最具代表性的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是歐美支持的 EPCGlobal　“物聯(lián)網(wǎng)”體系架構(gòu)和日本的Ubiquitous　ID(UID)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。本文的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系以EPC體系架構(gòu)為基礎(chǔ)。
    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層技術(shù)和公共技術(shù)，可劃分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層3個(gè)層次。感知層為收集信息的感知元器件，由最底端的EPC編碼標(biāo)簽、傳感器、攝像頭以及傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)關(guān)組成；網(wǎng)絡(luò)層包括傳感器網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用層在網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上，將收集來(lái)的信息進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)以視頻、語(yǔ)音等方式對(duì)物品進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，包含應(yīng)用支撐平臺(tái)子層和應(yīng)用服務(wù)子層，實(shí)現(xiàn)物品的全程“可視化”運(yùn)作；公共層技術(shù)不屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的某個(gè)特定層面，而是與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的三層都有關(guān)系，它包括編碼標(biāo)識(shí)與解析、安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)質(zhì)量管理。
    基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)框架
    食品安全監(jiān)控系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用上分為三個(gè)層次：
    一個(gè)是傳感網(wǎng)絡(luò)。以EPC編碼、RFID、傳感器為主，食品從開始生產(chǎn)起，植入統(tǒng)一EPC編碼標(biāo)識(shí)，通過(guò)安裝在食品生產(chǎn)企業(yè)重要工序崗位、流通企業(yè)關(guān)鍵物流點(diǎn)的讀寫器，實(shí)現(xiàn)“物”的識(shí)別。
    二是傳輸網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)讀寫器自動(dòng)記錄食品在整個(gè)供應(yīng)鏈從生產(chǎn)線到最終的消費(fèi)者的流動(dòng)記錄，通過(guò)3S技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)保留在互聯(lián)網(wǎng)上的食品供應(yīng)鏈信息平臺(tái)。食品安全監(jiān)控系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)管理，支持海量存儲(chǔ)和維護(hù)，提供一致、高效的數(shù)據(jù)查詢機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的查詢和分析。
    三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入輸出控制終端。通過(guò)基于物聯(lián)網(wǎng)的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)的軟件操作平臺(tái)，供應(yīng)鏈上的各企業(yè)和監(jiān)管部門之間可實(shí)現(xiàn)“可視”的信息交互，企業(yè)在食品供應(yīng)鏈信息平臺(tái)上發(fā)布信息，監(jiān)管部門則通過(guò)食品安全信息平臺(tái)發(fā)布企業(yè)食品安全監(jiān)控信息。消費(fèi)者、媒體、第三部門根據(jù)各自的權(quán)限，通過(guò)食品供應(yīng)鏈信息平臺(tái)可對(duì)正處于生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、銷售等環(huán)節(jié)的食品可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“可視化”觀察和掌握食品“生命流程”，通過(guò)食品安全信息平臺(tái)了解食品經(jīng)營(yíng)企業(yè)的食品質(zhì)量安全狀況信息�；�于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)下圖所示。
    基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)功能
    一、數(shù)據(jù)采集和分析。在生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)部署EPC編碼數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)采集、傳輸、管理，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)快速的反饋到食品監(jiān)控系統(tǒng)，支持企業(yè)對(duì)其業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的全程監(jiān)控，可將采集到的數(shù)據(jù)編制報(bào)表，作為跟蹤、調(diào)度、決策依據(jù)。政府監(jiān)管部門通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立食品安全檢測(cè)與經(jīng)營(yíng)企業(yè)備案信息庫(kù)，并進(jìn)行業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)食品安全數(shù)據(jù)的效能監(jiān)控和輔助決策。
    二、食品安全信息共享。系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)為依托，可向政府、食品企業(yè)、社會(huì)公眾、食品行業(yè)組織等第三方機(jī)構(gòu)提供各類信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各組織機(jī)構(gòu)、消費(fèi)者之間的信息互動(dòng)。
    三、可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控。食品生產(chǎn)企業(yè)可通過(guò)電腦終端或3G手機(jī)連接基于物聯(lián)網(wǎng)的食品安全監(jiān)控系統(tǒng)的信息平臺(tái)，隨時(shí)隨地觀察和監(jiān)控食品生產(chǎn)、加工現(xiàn)場(chǎng)由傳感器傳來(lái)的實(shí)際影像，并通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的遠(yuǎn)程控制；供應(yīng)鏈上的各企業(yè)和監(jiān)管部門之間則通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“可視”的信息交互和監(jiān)控。
    四、數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)維護(hù)，食品安全信息可追溯。安裝在食品工廠關(guān)鍵環(huán)節(jié)、配送中心倉(cāng)庫(kù)、銷售商品貨架、交通控制點(diǎn)上的讀寫器，能夠自動(dòng)記錄食品在整個(gè)供應(yīng)鏈從生產(chǎn)線到最終的消費(fèi)者的流動(dòng)記錄，信息保留在支持海量存儲(chǔ)和維護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)中，形成知識(shí)庫(kù)，提供一致、高效的數(shù)據(jù)查詢、追溯機(jī)制。
    五、建立錯(cuò)誤預(yù)報(bào)警機(jī)制。在食品生產(chǎn)、加工環(huán)節(jié)，通過(guò)HACCP體系設(shè)置質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn)，允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，生產(chǎn)加工現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度、光照度等數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如果傳感器上報(bào)的參數(shù)超標(biāo)，系統(tǒng)出現(xiàn)閾值告警，并自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，達(dá)到預(yù)報(bào)警目的。
    六、建立統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證、集中管理控制，包括用戶管理、設(shè)備管理、認(rèn)證管理、權(quán)限管理等功能。
    基于物聯(lián)網(wǎng)的食品安全監(jiān)控信息流程
    基于物聯(lián)網(wǎng)的食品安全監(jiān)控信息流程一般按以下步驟進(jìn)行：
    第一，對(duì)食品的屬性進(jìn)行標(biāo)識(shí)。屬性包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的屬性，靜態(tài)屬性可以直接存儲(chǔ)在EPC標(biāo)簽中，EPC標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作范圍時(shí),能自動(dòng)向讀寫器發(fā)送自身的編碼等EPC信息，動(dòng)態(tài)屬性需要先由傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)。
    第二，射頻讀寫器接收到來(lái)自食品EPC標(biāo)簽或傳感器發(fā)送的載波信息。對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后，將其信息送至中間件系統(tǒng)進(jìn)行處理，將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。
    第三，實(shí)時(shí)信息查詢。讀寫器獲取信息通過(guò)中間件系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⒐芾硐到y(tǒng)，提供用戶完成實(shí)時(shí)查詢.
    第四，歷史信息跟蹤追溯。適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息被傳送到ONS服務(wù)器，完成相互請(qǐng)求和通信的相關(guān)計(jì)算，ONS服務(wù)器在產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)找到食品對(duì)應(yīng)地址，將食品相關(guān)信息保存到產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。用戶如需查詢食品歷史信息，可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)由中間件系統(tǒng)、ONS服務(wù)器到保存著產(chǎn)品信息的產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)查找，獲取食品歷史數(shù)據(jù)，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送到用戶手中，完成食品跟蹤和可追溯性查詢監(jiān)控。
    食品安全監(jiān)控系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制
    食品安全的監(jiān)控系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制包括以下幾個(gè)階段：
    第一，食品 “可視”識(shí)別階段。為滿足食品安全監(jiān)控的快速感知、可視化的需要，建設(shè)專用的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)中間件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)互連互通。傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成，提供單一用戶的接入應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)企業(yè)以運(yùn)營(yíng)傳感器網(wǎng)絡(luò)接入，提供遠(yuǎn)程通信服務(wù)。
    第二，協(xié)同處理階段。物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層協(xié)同工作，以政府、企業(yè)、消費(fèi)者滿意的食品監(jiān)控為目標(biāo)，建立傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)融合標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)企業(yè)投資建設(shè)運(yùn)營(yíng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)向大眾服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)度，提供多用戶應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。
    第三，系統(tǒng)融合階段。政府食品安全檢測(cè)監(jiān)管信息系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)外服務(wù)管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)高度融合，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、綜合服務(wù)基站、超級(jí)計(jì)算中心等設(shè)施設(shè)備成為公共的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，政府、企業(yè)、消費(fèi)者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入傳感器網(wǎng)絡(luò)公共平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)操作和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的“食品可視物”監(jiān)控。（作者單位：湖南現(xiàn)代物流職業(yè)技術(shù)學(xué)院）