基于QR码的清真牛羊肉质量安全信息追溯系统的设计实现

唐艳薇等

摘要：可追溯性是食品安全保障的基本原则，建立食品追溯系统对于清真食品来说，可以对食品生产运销过程中的危害物及穆斯林禁忌物进行有效控制。在阐述QR Code二维码基本特性的基础上，根据清真牛羊肉生产、加工与流通的特点，设计了清真牛羊肉质量安全信息追溯系统的总体框架，阐述了QR码在系统中的具体应用。构建基于QR码的清真肉品追溯系统，保障消费者对产品的知情权，提高清真肉品的安全性与可靠性。

关键词：清真牛羊肉；追溯系统；质量安全；QR码

中图分类号： S126文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）10-0395-03

收稿日期：2014-01-12

基金项目：国家科技支撑计划（编号：2012BAK17B07）。

作者简介：唐艳薇（1988—），女，宁夏银川人，硕士研究生，研究方向为射频无线技术。E-mail：tangyanwei_2010@163.com。

通信作者：郭中华，教授，硕士生导师，研究方向为信号处理与检测、图像处理、网络通信。E-mail：guozhh@nxu.edu.cn。食品质量安全溯源就是对生产、加工和流通全程中各关键环节的质量安全信息进行有效管理，并通过对全程质量信息的监控和管理来实现溯源与预警，当出现问题时可快速追溯到问题食品源头[1]。近年来，畜产品的质量安全问题，引起了社会各界的高度重视[2-4]，在对畜产品质量安全的全程监管过程中，建立食品追溯管理制度便是一个有效手段。欧盟各国、美国、澳大利亚等发达国家分别出台了一系列的法律法规，要求在其国家销售的肉制品和生鲜水果、蔬菜都要具有可追溯功能[5]。中国农产品质量安全追溯系统也出台了一系列法律法规，如《农产品质量安全法》以及国家质检总局实施的中国条码推进工程，奠定了食品安全追溯的基础[6]。

近年来，宁夏畜牧业生产得到快速发展，已成为该区农业和农村经济的重要支柱产业[7-8]。宁夏清真肉食品已成为与伊斯兰国家贸易的重要内容之一。由于清真食品的特殊性，清真牛羊肉质量安全信息的溯源预警技术成为产业发展亟待解决的问题。由于肉品行业自身的复杂性，使得肉品追溯制度的研究和建立需要完整的措施及关键技术来支撑，二维条码便是肉品可追溯系统的关键技术之一，国内外学者对条码技术在农产品质量安全追溯系统中的应用已进行了较多研究[9-10]。构建基于QR码的清真牛羊肉质量安全信息溯源系统，以保证清真肉品生产及流通的规范性，达到对清真肉品的全程监管。

1QR Code二维码

二维码因其具有信息存储量大、保密性、追踪性高、抗损性强且易实现信息化管理等特性，已广泛应用于食品溯源、防伪等领域。QR Code（quick response code，快速响应矩阵码）是目前应用最广泛的二维条码技术之一[11]，它除了具有二维条码的共同特点之外，还具有超高速与全方位识读、可以高效地表示汉字等特点。QR 码的基本特性如下：（1）符号版本：版本1（21×21模块）～版本40（177×177模块）。（2）可编码字符集及容量：可存放字型数据7 089个字符，字母数字型数据4 296个字符，8位字节型数据2 953个字符，中国汉字字符1 817个字符。（3）数据表示方法：深色模块表示二进制“1”，浅色模块表示二进制“0”。（4）纠错能力：采用Reed-Solomon纠错，纠错等级分为L级（纠错7%）、M级（纠错15%）、Q级（纠错25%）、H级（纠错30%）。

2追溯系统

2.1追溯系统概述

可追溯性最早的定义是在 ISO8402《质量管理和质量保证术语》中，“追溯”是指通过标志的方法追溯和跟踪某个实物的来历、应用和位置的能力[12]。肉品追溯系统记录了每个追溯环节的信息，是实现清真肉品全程质量和禁忌物控制的必要工具，是消费者对肉类产品享有知情权的窗口。

清真牛羊肉追溯系统主要是针对牛羊肉产品的清真生产信息和质量安全信息进行监管与质量控制。清真牛羊肉追溯系统总体框架结构如图1所示。

系统通过RFID标签采集牛羊饲养、屠宰加工以及运输过程中动物的相关信息，利用RFID阅读器读取标签采集的信息并将其上传到系统数据库中，最终提交到溯源系统平台。由溯源系统平台按相应的编码规则生成二维码并打印，制作成标签贴在分装深加工后的肉品上，发往经销商处，由经销商将物流、销售等信息推送到溯源平台。消费者扫描肉品上的二维码，获取基本的溯源信息，还可以登录溯源系统网站进一步查看有关肉品详细的溯源信息。

2.2追溯系统总体功能设计

构建清真牛羊肉追溯系统的关键技术包括RFID技术、数据库技术以及Web服务器技术等。根据系统设计思想，利用RFID和数据库技术完成追溯系统管理模块的溯源信息采集、管理和传输，本系统运用SQL Server 2008建立溯源系统

数据库；并通过JSP技术设计溯源网站查询模块的用户登录界面、信息查询界面以及用户信息反馈界面，运行JSP的Web服务器平台采用Apache+Tomcat+JDK整合的方式。追溯系统的总体功能如图2所示。

3QR码在系统中的应用

在清真肉品追溯系统中，二维码是溯源信息传递的载体，通过智能终端扫描食品包装上的二维码，追溯其溯源信息达到对食品全过程的跟踪。随着移动互联网的发展和智能手机的普及，使得农产品质量安全追溯系统在智能终端的查询成为可能，这使农产品质量追溯更加便捷，实现即时查询[13]。

3.1QR码的设计与生成

3.1.1QR码的设计在清真牛羊肉溯源系统中，QR Code二维码的编码信息包括肉品的产品名称、产地、生产日期、包装日期、追溯码及网址，信息可以直接通过智能终端设备上的二维码识别软件扫描显示出来，消费者还可以利用扫描出来的追溯码登录追溯系统网站进一步查看详细的溯源信息。

在追溯系统中，QR码的生成是利用Java EE开发平台实现的，开发环境为Eclipse IDE。在QR码的生成与识别过程中利用DES算法对QR码进行加密与解密，保障信息的安全性与可靠性。DES 算法是通过循环和迭代，将简单的运算和变换构成数据流的非线性变换，算法设计核心是将整个算法的安全性寓于密钥之中。该算法具有运算简单、成本低、保密性好等特点，是实现条形码加密的理想算法。

3.1.2QR码的生成QR Code二维码为ISO/IEC 18004所规范，在网上有许多开放的Library可供下载引用，此次QR码生成程序中引用的是SwetakeQRCode.jar函数库。QR码生成过程：（1）将QR码的编码信息以字符串的形式输入；（2）利用SwetakeQRCode.jar函数库转成产生图片文件的二维数组；（3）绘制二维码图片。

部分程序如下：

public void AndroidQREncode（String strEncoding，int qrcodeVersion）

{try

{ com.swetake.util.Qrcode testQrcode = new com.swetake.util.Qrcode（）；

/* L′，′M′，′Q′，′H′ */

testQrcode.setQrcodeErrorCorrect（H‘）；

/* “N”，“A” or other */

testQrcode.setQrcodeEncodeMode（B‘）；

/* 0-20 */

testQrcode.setQrcodeVersion（qrcodeVersion）；

……

private void drawQRCode（boolean[][]bRect，int colorFill）

{ int intPadding = 20；

Canvas mCanvas01 = mSurfaceHolder01.lockCanvas（）；

mCanvas01.drawColor（getResources（）.getColor（R.drawable.white））；

Paint mPaint01 = new Paint（）；

mPaint01.setStyle（Paint.Style.FILL）；

mPaint01.setColor（colorFill）；

mPaint01.setStrokeWidth（1.0F）；

for（int i=0；i

{for（int j=0；j

{if（bRect[j][i]）

{mCanvas01.drawRect（new Rect（intPadding+j*3+2，intPadding+i*3+2，intPadding+j*3+2+3，intPadding+i*3+2+3），mPaint01）；}}}

mSurfaceHolder01.unlockCanvasAndPost（mCanvas01）；

}……

QR码生成程序中自定义函数AndroidQREncode（）有2个参数，分别位于编码的字符串以及要指定的符号版本QR CodeVersion（可接受0～40），本次程序中所用的版本是15。创建对象testQrcode后，将纠错等级Error Correction设置为H（可接受L、M、Q、H等值），以及调用函数testQrcode.calQrcode（）将其编码为二维boolean数组，自定义函数draw QR Code（）则接受来自编码后的boolean二维数组，将其在画布SurfaceView上绘制出QR Code二维码。运行程序后，运行结果如图3所示。

3.2QR码的识别与追溯

QR识别过程的程序与QR码生成一样，也在Eclipse IDE开发环境中进行，这里引用的函数库为Source ForgeQRCode.jar。QR码扫描过程：（1）打开相机，将瞄准框对准二维码，扫描后取得二维码静态图片；（2）将静态图片送往Source ForgeQRCode.jar函数库中运行译码；（3）取得译码之后的字符串，识别条码的类型，显示二维码图片信息。

系统采用的是Android智能设备，扫描二维码前，首先将应用程序部署到扫描设备上，通过扫描二维码，设备上将显示二维码的格式、类型，以及扫描二维码的时间等信息，QR码识别如图4所示。本程序中还设置了网页搜索、通过E-mail分享和短信分享的功能。扫描二维码可以得到追溯基本信息和溯源查询码，登录溯源网站输入追溯码，可以进一步查询动物养殖过程、屠宰以及肉品运输过程等相关溯源信息。

4结语

清真牛羊肉质量安全信息溯源系统是一个涉及多渠道、

多层次、多方面的信息采集、统计、管理的综合系统，QR码的小型化、高储量、识别率高等特点很好地满足了系统的技术需求。建立基于QR码的清真牛羊肉质量安全信息追溯系统有利于规范产品的生产与流通，保障产品质量安全，还可以对肉品生产运销过程中的危害物及穆斯林禁忌物进行有效控制，提高企业竞争力，推动民族特色产业的发展。随着智能手机的发展与普及，食品溯源信息查询也变得更加简捷、高效，将进一步促使二维码技术在食品安全溯源领域发挥更大作用。

参考文献：

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