基于互联网+物联网的果蔬园艺产品质量安全追溯系统的制作方法
本发明涉及农产品质量安全追溯技术领域，特别是涉及一种果蔬园艺产品质量安全追溯系统，将产品质量保障与市民生活消费需求紧密相连。
背景技术：
近年来,果蔬园艺等农产品质量安全问题日益突出，果蔬产品质量安全问题给人们身体健康和果蔬产品出口贸易造成不利的影响。实施果蔬园艺产品质量安全追溯能够从生产到销售的整个供应链，对果蔬园艺产品质量安全信息进行记录、存储，从而保障果蔬产品的质量安全，为果蔬产品质量安全问题的跟踪与溯源提供依据。
虽说前人在追溯领域已做了比较多的工作，但绝大多数局限于农业生产投入品的记录追溯，部分稍微功能丰富一点的能反映农产品检测报告，但针对果蔬园艺农产品的生产过程中的关键控制点进行跟踪与记录，实现集果蔬产品生产视频连线生产基地、无线传感器环境监控、生产农事记录信息、二维码追溯、产品健康养生等综合性追溯系统采集于一体的果蔬产品质量安全追溯系统的研究尚未见。
在进行果蔬园艺产品质量安全追溯时，单纯的文本追溯信息，不能使普通消费者更直观、充分地了解所购买果蔬产品的相关信息。在果蔬园艺产品生产过程中，将生产农事记录、生产过程、投入品、检测报告、分拣分级信息、生产环境、生产视频图片信息进行详细记录，并将这些信息同步至质量安全追溯平台，建立果蔬园艺产品追溯编码与视频文件、环境数据、生产过程农事记录的映射关系，使消费者在果蔬园艺产品追溯时能够根据果蔬园艺产品追溯码查询到诸如果蔬园艺产品生产过程中关键阶段的视频信息、从种植到采收过程中的环境温度、土壤温湿度以及光照强度等环境变化曲线、生产过程农事操作详细记录、投入品记录、包装检测记录等追溯信息。同时对这些信息进行详细记录也能够为企业生产者提供有效实用的参考数据。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明以果蔬园艺产品质量安全追溯为研究对象，采用主流java(包括jsp、ejb、servlet等相关web开发技术)和xml相结合的技术、条码识别技术、二维码识别技术、移动开发技术、物联网应用技术、3g/4g技术、大数据技术、数据共享交换技术等实现果蔬园艺产品质量安全追溯，包括网站追溯、手机二维码追溯等多方式产品追溯。通过对从种植到分拣分级包装等环节的跟踪和溯源进行分析，建立“从基地到餐桌”的果蔬园艺产品生产过程的追溯体系。在实现果蔬园艺产品质量安全追溯的同时，可以获得相关果蔬园艺产品文化、营养菜谱、健康养生知识，对建有物联网设施的生产基地(企业)，消费者可以直接视频连线生产基地，通过手机/电脑，可以直接看到田间果蔬生产现场实时视频或生产录像、图片。
为了实现上述发明目的，本申请采用的技术方案为：一种基于互联网+物联网的果蔬园艺产品质量安全追溯系统，包括前台功能展示模块(产品信息、溯源信息、产品中心、生长故事、基地直播、养生食谱、菜谱视频、创业故事)和后台管理模块(我的面板、系统设置、生产企业基础信息、种植信息、生产过程管理、投入品、追溯码、标签打印)及手机端二维码扫描展示溯源信息模块，其特征在于：所述系统平台为bs多层体系开放式架构开发的系统，对果蔬园艺产品的生产过程中的关键控制点进行跟踪与记录，实现集果蔬园艺产品生产视频连线生产基地、无线传感器环境监控、生产农事记录信息、二维码追溯、果蔬产品健康养生等综合性追溯系统采集于一体的果蔬产品质量安全追溯系统。
本发明的果蔬产品质量安全追溯系统采用主流java(包括jsp、ejb、servlet等相关web开发技术)和xml相结合的技术开发的开放式架构体系。
二维码追溯中二维码是选用qrcode，满足信息容量大、译码可靠性高、编码范围广、保密性防伪性好、容错能力强的要求。二维码追溯码是基于农产品追溯编码规则和现有的基础上(包含产品流通码和农产品追溯码，采用ean.ucc系统应用标识符的产品流通码)，通过专有加密算法提起生产主体代码、产品代码、产地代码及产出批次代码加密生成，通过系统可以查询果蔬产品的追溯信息。
无线传感器环境监控采用物联网技术，采集参数包括空气温湿度、土壤温湿度、光照、二氧化碳浓度等信息，通过无线传感器网络将这些信息进行采集并传输至企业端数据库中,通过调用不同映射关系的企业编号传感器编号等，展示环境监控数据。
基地直播是通过采集各生产主体基地视频监控等信息并传输至企业端数据库中,通过调用不同映射关系的企业编号监控摄像头编号等，展示视频监控数据。
养生食谱和菜谱视频是通过检索并调用系统数据库实现，展现果蔬产品的营养价值、药用功效、菜谱介绍等图文及视频信息。
关键控制点进行跟踪与记录是采用webservice技术实现追溯系统与生产主体端生产过程管理系统之间的数据交互；webservice能够提供一个能够通过web进行调用的api(applicationprograminterface)，它为应用程序间的互操作提供了分布式的应用程序平台；服务提供者使用web服务描述语言wsdl(webservicedescriptionlanguage)将服务发布到注册中心，服务请求者通过服务发布者提供的服务地址查找所需服务，并使用通过简单对象访问协议soap(simpleobjectaccessprotocol)来调用服务。
标签打印是系统提供打印标签样式自动生成功能；结合溯源编码信息，可自动生成一维/二维溯源条码，条码包含产品标示、基础信息及认证标志等；通过系统驱动调用标签打印程序完成标签打印。手机端二维码扫描展示溯源信息与网页版一致。
有益效果：
在果蔬园艺产品质量安全追溯过程中，采用视频采集、转换、上传技术对视频信息进行处理和传输，并建立追溯产品和生产视频的映射关系。此外，与传统的果蔬园艺产品追溯相比，在追溯内容上该系统实现了视频信息、环境信息、生产信息、品种生长树、菜谱视频、健康养生信息等多源信息的采集与展示，在追溯手段上实现了包括手机应用程序扫码、触摸屏、手机二维码扫描、追溯网站四种方式的产品追溯。在系统实现上应用面向对象分析设计技术，采用分层编码的方式，下层功能为上层功能提供服务，实现了各层之间程序代码的分离，降低了系统各功能模块之间的偶合度，提高了系统的可重用性、可扩展性。系统可以通过简单的扩展能够将种植业、畜禽、水产等农产品集成至追溯平台中。
从果蔬园艺产品质量安全及优化高品质果蔬园艺产品生产过程技术标准角度出发，果蔬产品质量安全追溯系统平台，为广大农业从业者、农产品消费者、农业职能监管部门提供技术支撑与信息服务。
附图说明
图1为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统平台web展示-首页。
图2为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统平台web展示-基地直播(基地环境物联网展示)。
图3为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统平台web展示-生长故事(果蔬园艺品种生产过程生长展示)。
图4为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统平台web展示-健康养生-食谱展示。
图5为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统平台后台管理平台展示。
图6为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统种植环节信息采集流程图。
图7为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统采收环节信息采集流程图。
图8为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统加工环节信息采集流程图。
图9为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统包装环节信息采集流程图。
图10为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统仓储环节信息采集流程图。
图11为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统销售环节信息采集流程图。
图12为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统溯源信息管理流程图。
图13为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统产品流通码示意图。
图14为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统代码编制方式示意图。
图15为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统追溯码编码示意图。
图16为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统产品流通码和追溯码示意图。
图17为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统标签打印输出示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
本实施例的基于互联网+物联网的果蔬园艺产品质量安全追溯系统平台，按照农业部种植业产品质量追溯标准开发，面向市民追溯与消费需求，从实时生产场景、产品质量安全、果蔬健康养生、产品菜谱、企业创业故事等角度集成开发，与果蔬产销网紧密衔接，将产品二维码与追溯码相结合，将生产企业产品品牌宣传、产品信息、生产信息、相关果蔬产品的健康养生、菜谱文字(视频)等融为一体，增加消费者对企业产品的信赖。图1-图5为本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统平台web展示-首页、基地环境物联网展示、果蔬园艺品种生产过程生长展示、健康养生-食谱展示、后台管理平台展示示意图。
本发明的果蔬园艺产品质量安全追溯系统在实现上应用面向对象分析设计技术，采用mvc分层设计的模式，下层功能为上层功能提供服务，实现了各层之间程序代码的分离，降低了系统各功能模块之间的偶合度，提高了系统的可重用性、可扩展性。系统采用符合j2ee标准的多层体系结构，实现b/s架构，完成操作者之间的动态交互。系统主要分为基础支撑层、数据集成层、数据交换层、应用层、用户层。
基础支撑层包括系统建设提供必要的网络硬件环境，包括服务器主机、网络交换设备、数据存储设备、视频监控设备、物联网传感设备等；
数据集成层包括基础数据库(统一身份验证、用户权限)、业务数据库(追溯码/二维码标识、环境采集数据、视频数据)、综合数据库(养生数据、产品数据)和数据仓库(大数据分析)。
数据交换层包括果蔬产品追溯系统与企业端生产过程管理系统之间的数据交互。通过webservice方式实现。从企业生产过程管理系统角度考虑还是从消费者及监管部门角度考虑，数据交换层包括从追溯系统下载数据和将本地数据上传至追溯系统两部分。
应用层包括产品信息展示、溯源信息展示、产品中心展示、生长故事展示、基地直播展示、健康养生食谱、菜谱视频等。
用户层包括：基地企业、消费者、农业职能监管部门用户。
果蔬产品质量安全追溯系统包括前台web页面展示、手机二维码扫描展示、后台管理平台。
前台web页面展示产品信息、溯源信息、产品中心、生长故事、基地直播、养生食谱、菜谱视频等。
产品信息：果蔬品种、上市信息、产品认证(绿色食品、无公害农产品、有机食品、地理标注农产品)等。
溯源信息：生产主体详情展示、溯源具体信息展示(包括采收日期、采收量、收获面积、包装日期、包装方式、包装数量、检测结果、检测时间、判定标准等)。
产品中心：优秀生产主体展示、优良品种展示、服务范围展示等。
生长故事：展示果蔬园艺产品从幼苗期、开花期、结果期、采收期的整个生长周期内的详细记录，更好更全面的展示品种。
基地直播：即环境信息，环境信息的采集主要包括果蔬产品生产过程中的环境信息采集，采集参数包括空气温湿度、土壤温湿度、光照、氨氮浓度、二氧化碳浓度等信息，通过无线传感器网络将这些信息进行采集并传输到系统数据库中,并对企业编号、传感器的设备编号、地块(棚室)或仓库的映射关系进行配置。同时包括视频采集，和环境信息的配置方式一样，视频信息是将企业编号、监控设备所在地块(棚室)或贮存仓库、ip地址、端口号的映射关系进行配置。
养生食谱：展示果蔬园艺产品相关的食疗功效、营养价值、食谱等。
菜谱视频：展示与果蔬有关的菜谱视频。
手机二维码扫描展示：采用智能手机扫码方式实现或者目前主流的app应用扫码实现(微信、支付宝等)，它的核心是图像的实时获取与解码。手机在识别出追溯编码后，将启动手机端的web浏览器，通过含有追溯码的url请求方式获得追溯结果。
后台管理平台包括基地信息管理、生产环节管理、生产档案管理、投入品管理、溯源信息管理、溯源编码管理等。
1、基地信息管理
系统涉及的果蔬园艺产品种植到销售全过程的生产资料的增添、删减、修改，包括土地信息资料、作业人员信息资料、作业设备信息资料、农产品信息资料等。
2、生产环节管理
育苗播种环节：环境基础条件、施肥用药措施等；
种植采收环节：病虫防治作业标准、灌溉施肥作业标准、采收环节作业标准等。
加工包装环节：加工处理作业标准、包装作业标准等。
销售流通环节：入库出库作业标准、条码封装标准等。
3、生产档案管理
3.1种植环节信息采集流程图(如图6所示)
种植环节，管理责任人在生产作业时，通过信息终端进行信息的采集录入。由于种植环节的周期较长，系统可自行设定信息录入时间间隔，或根据关键作业节点进行信息录入。对于迟报或忘报的管理责任人，系统自动给予消息提醒。
3.2采收环节信息采集流程图(如图7所示)
采收环节，作业管理人员通过信息终端进行信息的采集录入。登陆后，选择作业田块编号，录入采收信息(采收品种、数量等)，生成采收批号后，信息确认上传数据中心。
3.3加工环节信息采集流程图(如图8所示)
加工环节，作业管理人员通过信息终端进行信息的采集录入。登陆后，选择采收批号，录入加工作业信息(加工工艺、标准等)，生成加工批号后，确认上传数据中心。
3.4包装环节信息采集流程图(如图9所示)
包装环节，作业管理人员通过信息终端进行信息的采集录入。登陆后，选择加工批号，录入包装作业信息(包装规格、产品等级等)，生成包装批号后，确认上传数据中心。
3.5仓储环节信息采集流程图(如图10所示)
仓储环节，作业管理人员通过信息终端进行信息的采集录入。登陆后，选择包装批号，录入仓储作业信息(库存位置、环境标准等)，生成仓储批号后，确认上传数据中心。
3.6销售环节信息采集流程图(如图11所示)
销售环节，作业管理人员通过信息终端进行信息的采集录入。登陆后，选择仓储批号，录入销售流通信息(销售数量、流通去向等)，生成销售批号后，确认上传数据中心。
4、投入品管理
投入品信息管理的内容包括：投入品名称、购买单位、购买时间、购买重量、播种时间、播种面积、用种量；
5、溯源信息管理流程图(如图12所示)
系统建立果蔬园艺产品的生产操作信息(包括育苗播种、定植、施肥、灌溉、采收、投入品、检测等)、生产环境信息(温度、湿度、光照、土壤氨氮含量等)、农产品视频信息与二维码/追溯码的映射对应关系。
系统对外提供溯源信息查询接口，消费者可通过web网站登陆的形式或者手机扫描形式访问系统溯源数据库，查询购买果蔬园艺产品的履历信息。系统对查询的情况进行统计记录，提醒重复查询的信息。在进行产品追溯时,系统首先根据追溯码查到定植编号,然后查询出与此定植编号相关的投入品、灌溉、采收、产品检测信息。对于生产环境与视频信息系统则根据定植编号查找到所在地块(棚室)、定植日期、包装日期,可查询从定植至包装这一阶段的视频和环境信息。
6、溯源编码管理
6.1编码原则
每一件商品仅有一个代码，每个代码只唯一对应一件商品。
代码留有适当的后备容量，以应对后续扩充的需要。
代码的结构和形式简单明了，便于输入和管理。
6.2产品流通码流程图(如图13所示)
针对种植采收和加工流通两个重要环节，确定编码对象，细化编码节点信息，确保包含质量安全可追溯性的必要项。
种植采收环节
以种植时间、种植品种、生产措施相对一致的种植区域为一单位一块对每个追溯地块进行编码，按排列顺序编码，并建立产地地块编码档案。产地地块编码档案包括地理区域、地块面积、地块环境等信息。
对产品的品种进行编码，并建立品种编码档案。品种编码档案包括种类、等级等信息。
生产、采收、后续处理相对统一的种植户或组统称为管理责任人，对管理责任人进行编码并建立管理责任人档案。管理责任人编码档案包括姓名(户名或组名)、责任地块、面积、种植品种等信息。
对采摘进行编码，并建立采摘编码档案。采摘编码档案包括采摘者(户名或组名)、采摘地块、采摘品种、采摘面积、采摘数量等信息。
加工流通环节
对采后处理批次进行编码，并建立采后处理批次编码档案。采后处理批次编码档案包括处理工艺、处理标准等信息。
对包装批次进行编码，并建立包装批次编码档案。编码档案包括产品等级、包装规格及检测结果等信息。
对储存批次进行编码，并建立储存批次编码档案。编码档案包括储存时间、地点、环境等信息。
对销售批次进行编码，并建立销售批次编码档案。编码档案包括销售时间、去向等信息。
代码编制形式
种植采收环节提取产品代码和作业主体代码合为产品项目代码，加工流通环节提取产品生产批号合为产品批号代码，采用ean.ucc系统应用标识符的产品流通码可如图14表示(备注：ean.ucc系统是全球统一标识系统)。
3、产品追溯码
追溯码编码采用无序码，由20位数字代码依次连接而成，其中最后一位为校验码，具体形式如图15所示。
以采用ean.ucc系统应用标识符代码形式的产品流通码和追溯码为例，如图16所示。
产品流通代码包括两段代码：种植采收环节的产品项目代码和加工流通环节的产品批号代码；产品追溯码是在产品流通码两段代码的基础上，通过系统加密算法提取生产主体代码、产品代码、产地代码及批次代码加密生成，通过系统提供的查询接口(web网站、手机)可以查询、验证该码所包含的追溯信息。
产品追溯码首次查询后系统自动记录存储该追溯码的查询时间，并在再次查询该追溯码时作出信息提示。
7、标签打印输出(如图17所示)
系统提供打印标签样式自动生成功能。结合溯源编码信息，可自动生成一维/二维溯源条码(二维码采用通用的qrcode)，条码包含产品标示、基础信息及认证标志。
以上仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。
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