物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的校園食品安全管理系統(tǒng)

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摘要：針對(duì)當(dāng)前校園食品來(lái)源和流轉(zhuǎn)過(guò)程中存在不安全因素的問(wèn)題，文章利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)校園食品安全管理系統(tǒng)來(lái)解決此問(wèn)題。首先對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)框架和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行分析描述；其次給出了系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；最后給出了系統(tǒng)的部分實(shí)現(xiàn)。本文對(duì)于校園食品管理人員和物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員都有著積極的作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；食品安全；校園

隨著我國(guó)教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，學(xué)生的人數(shù)日益增加。近年來(lái)，校園的食品安全問(wèn)題一直廣泛受到社會(huì)各界的關(guān)注，對(duì)校園餐廳通過(guò)安裝監(jiān)控?cái)z像等裝置來(lái)加強(qiáng)食品的安全管理，從某種程度起到了一定的積極作用。但食品安全問(wèn)題仍然時(shí)有發(fā)生，主要原因是攝像裝置只是對(duì)食品加工的最后一道工序進(jìn)行了監(jiān)管，而對(duì)于食品的來(lái)源、流通等環(huán)節(jié)并沒(méi)有達(dá)到真正的管理。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，全程對(duì)食品的供應(yīng)鏈進(jìn)行管理，可以有效保證學(xué)生的飲食健康。

1系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

校園食品安全管理系統(tǒng)是架構(gòu)在互聯(lián)網(wǎng)上，利用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和終端等設(shè)備，發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而完成食品安全的信息化管理。

1.1開(kāi)發(fā)框架

Django框架是免費(fèi)和開(kāi)源的，可以用更少的程序代碼構(gòu)建出完善的Web系統(tǒng)，讓開(kāi)發(fā)工作更加省時(shí)和簡(jiǎn)便。Django框架采用MTV（Model－Template－View）模式，Model是模型，主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系映射；T是模板，負(fù)責(zé)如何把頁(yè)面展示給用戶(hù)；V是視圖，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯，并在合適的時(shí)候調(diào)用模型和模板。其中Django主要負(fù)責(zé)控制模型與視圖之間的代碼交互。其架構(gòu)如圖1所示。

1.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

（1）傳感器技術(shù)傳感器是一種將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化，成為另一種對(duì)應(yīng)輸出的刺激裝置。主要由轉(zhuǎn)換元件和敏感元件兩部分組成，是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要組成部分。在校園食品安全管理系統(tǒng)中，可以對(duì)食品的位置定位和存儲(chǔ)的外部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（2）RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)主要由主機(jī)、閱讀器和RFID標(biāo)簽三部分組成。其中主機(jī)對(duì)閱讀器獲取的信息進(jìn)行處理分析；閱讀器對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信和讀寫(xiě)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行加密、身份驗(yàn)證及編解碼操作；RFID標(biāo)簽可以通過(guò)天線(xiàn)收集原始信號(hào)。其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

校園食品直接關(guān)系到學(xué)生的身體健康，是每個(gè)學(xué)校所關(guān)注的最重要事情。食品安全僅僅依賴(lài)某一個(gè)職能部門(mén)的抽樣檢查，是無(wú)法保障食品的絕對(duì)安全的。需要學(xué)校的相關(guān)職能部門(mén)、食品提供商、運(yùn)輸部門(mén)、倉(cāng)庫(kù)管理人員等協(xié)調(diào)運(yùn)作，監(jiān)控好食品的每一個(gè)流程，對(duì)食品每一個(gè)流通環(huán)節(jié)的狀態(tài)都有清楚的描述和表示，可以將食品安全的責(zé)任追溯到具體的人和具體的活動(dòng)上。對(duì)于食品流通環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的不確定事件，及時(shí)發(fā)出預(yù)警通知，并派專(zhuān)人進(jìn)行確認(rèn)問(wèn)題，將未知安全食品阻絕在校園之外。整個(gè)食品安全管理系統(tǒng)主要涉及學(xué)校的系統(tǒng)管理人員、職能部門(mén)、倉(cāng)庫(kù)管理人員、供應(yīng)商管理人員及輔助人員等。其中系統(tǒng)管理人員對(duì)系統(tǒng)中不同人員的角色進(jìn)行分配，主導(dǎo)系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行；職能部門(mén)的管理人員對(duì)食品的整個(gè)流程進(jìn)行監(jiān)管，并對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行篩選；供應(yīng)商人員提供食品供應(yīng)的相關(guān)資質(zhì)，可提供食品的詳細(xì)信息，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)核實(shí)后，供應(yīng)商提供的所有信息將不能自行修改；倉(cāng)庫(kù)管理人員和運(yùn)輸人員主要負(fù)責(zé)食品的周轉(zhuǎn)和運(yùn)輸，另外需要對(duì)食品及時(shí)分發(fā)二維碼，通過(guò)RFID標(biāo)簽讓相關(guān)人員了解食品動(dòng)態(tài)；輔助人員可以是學(xué)生家長(zhǎng)、老師或?qū)W生，隨時(shí)通過(guò)系統(tǒng)對(duì)食品進(jìn)行抽查。根據(jù)系統(tǒng)的使用人員分析，系統(tǒng)的功能模塊主要有系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊、預(yù)警管理模塊、設(shè)備管理模塊、倉(cāng)庫(kù)管理模塊和供應(yīng)商管理模塊。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。（1）系統(tǒng)管理模塊主要管理系統(tǒng)每個(gè)用戶(hù)的個(gè)人信息、密碼修改、角色管理等功能；（2）數(shù)據(jù)處理模塊主要是傳感器信息收集、二維碼RFID綁定等功能；（3）數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊主要對(duì)供應(yīng)商、食品、倉(cāng)庫(kù)等信息進(jìn)行查詢(xún)；（4）預(yù)警管理模塊主要對(duì)食品名稱(chēng)、來(lái)源地、生產(chǎn)日期等信息發(fā)生變化，或者食品在倉(cāng)庫(kù)存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、存放環(huán)境（溫度、濕度過(guò)高）或庫(kù)存不足時(shí)，及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，通知相關(guān)人員進(jìn)行處理；（5）倉(cāng)庫(kù)管理模塊主要分為供應(yīng)商倉(cāng)庫(kù)和校園倉(cāng)庫(kù)，對(duì)入庫(kù)食品進(jìn)行RFID標(biāo)簽進(jìn)行綁定，記錄入庫(kù)、出庫(kù)的時(shí)間、數(shù)量、品種等信息；（6）供應(yīng)商管理模塊主要是對(duì)供應(yīng)商的資質(zhì)、可提供食品的信息進(jìn)行核實(shí)。

2.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

校園食品安全管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)主要包含基本信息和變化信息?；拘畔⒅饕ㄐ@食品安全中涉及到的人、設(shè)備、倉(cāng)庫(kù)、供應(yīng)商等信息；變化信息主要包括食品的存儲(chǔ)的溫度、濕度等傳感信息、食品流轉(zhuǎn)過(guò)程中的經(jīng)手人、食品的圖片等信息。本系統(tǒng)的可變信息量比較龐大，而且需要長(zhǎng)時(shí)間的保存，以便于追溯源頭，因此選取MyCOMMANDSQL數(shù)據(jù)庫(kù)作為信息的存儲(chǔ)方案。食品安全管理系統(tǒng)中的信息存放在數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)表中，根據(jù)系統(tǒng)的使用人員和功能，主要涉及的數(shù)據(jù)表有用戶(hù)表、部門(mén)表、食品表等。（1）用戶(hù)表主要是使用系統(tǒng)的所有人員信息，包含用戶(hù)名、密碼、真實(shí)姓名、身份證號(hào)、性別、籍貫、電話(huà)號(hào)碼、健康狀況、角色等信息。見(jiàn)表1：（2）行政部門(mén)表主要是指學(xué)校負(fù)責(zé)食品安全的行政部門(mén)，包含部門(mén)名稱(chēng)、負(fù)責(zé)人、電話(huà)等，見(jiàn)表2：（3）食品流轉(zhuǎn)總表主要是對(duì)食品從采購(gòu)到進(jìn)入校園之間所經(jīng)手的所有人員，它主要有食品的來(lái)源、所經(jīng)過(guò)的用戶(hù)集、進(jìn)入校園時(shí)間、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等。其主要數(shù)據(jù)字段見(jiàn)表3。除了上述的幾個(gè)表之外，還有傳感器設(shè)備表、食品流轉(zhuǎn)細(xì)表、食品表、供應(yīng)商表、倉(cāng)庫(kù)表、角色表、傳感數(shù)據(jù)信息表等數(shù)據(jù)表，在此不再進(jìn)行具體描述。

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

校園食品安全系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的采集非常重要，食品在存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，對(duì)外部環(huán)境的采集，可以對(duì)食品的保質(zhì)效果進(jìn)行分析，確保食品的安全性。傳感器采集到的數(shù)據(jù)，如何傳入數(shù)據(jù)庫(kù)中至關(guān)重要。其核心代碼如下所示：

4結(jié)束語(yǔ)

隨著學(xué)校人數(shù)的增加，學(xué)生對(duì)校園食品的需求量越來(lái)越大，這對(duì)食品的安全問(wèn)題提出了更高的要求。本系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將校園、家長(zhǎng)、供應(yīng)商、倉(cāng)管人員等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，隨時(shí)追溯食品的來(lái)源、流通情況，確保了食品的安全可靠。

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作者：張思源 單位：麗江師范高等專(zhuān)科學(xué)校