洪小宇 谢满 陈杨杨
(东莞理工学院 计算机学院,广东东莞 523808)
基于物联网技术的食品溯源系统分析与设计
洪小宇谢满陈杨杨
(东莞理工学院计算机学院,广东东莞523808)
摘要:食品安全危机频繁发生,严重威胁着人们的生命健康。从整个食品生产过程中的养殖种植、食品加工、食品冷藏、售后溯源等环节出发,综合运用ZigBee、RFID、Android等物联网应用技术,分析并设计了一种食品溯源系统,实现了对食品供应链全过程的场景模拟。
关键词:食品安全;溯源;物联网技术
近年来,食品安全“门”事件不断发生,严重威胁着人们的生命健康,食品安全日益受到各国政府和消费者的关注[1]。系统从现实问题出发,综合利用ZigBee、RFID、Android等物联网应用技术,分析并设计了一种食品溯源系统。
1系统分析
整个食品生产过程包括养殖种植、食品加工、食品冷藏、售后溯源等环节[2]。系统采用物联网技术对食品生产过程进行实时数据采集及追踪,使其透明化,实现对食品质量的全面监控。
1)养殖种植:属于食品生产阶段,对育苗进行登记(包括:品种、产地、饲料类型等),并初始化标示信息的溯源码(二维码及RFID标签)[3]。生产环境数据,如温湿度、光照等,采用ZigBee无线传感网进行采集,终端节点通过外接传感器(如:温湿度、光敏传感器),采集并发送数据给ZigBee协调器,协调器再转发给中心服务器并存储[4]。
2)食品加工:读取RFID标签中存储的信息,在系统中登记相关的加工信息,并将ZigBee无线传感网采集的加工环境数据以及WiFi摄像头实时监控的加工环境视频等同步上传到中心服务器[5]。
3)食品冷藏:加工后的食品入库,登记入库时间,采用ZigBee无线传感网实时监测冷藏库的温湿度,把入库环境等信息登记到系统。冷藏库管理系统也可通过采集到的环境数据,都环境温湿度进行自动调节。
4)售后溯源:当用户拿到食品时,通过手机客户端扫描包装上二维码,进行溯源查询,可获得食品生产全过程的数据资料[6]。
2系统设计
1)基于上文的系统分析,系统功能结构图如图1所示,主要包括4个功能模块。
图1 系统功能结构图
2)在系统开发过程中,主要采用了ZigBee无线传感网,ZigBee节点采用的是TI的CC2530处理器,协议栈采用Z-Stack[7]。在组网方式上,ZigBee 有星状、树状及网状三种组网方式。由于本系统设计的模型较小,在构建Zigbee无线传感网时采用星状结构[8]。系统的服务器端搭载在基于Cortex-A8内核三星SPV210处理器上,控制板则留有WIFI接口与局域网相通,串口与ZigBee协调器进行数据传输。
3系统实现
3.1服务器端实现
本系统一个主要的功能即是中心服务器接收各个ZigBee节点采集的信息,因此服务器端采用多线程编程,并合理运用互斥锁机制,防止数据读写冲突[9-10]。该设计中,加了三个互斥锁,如图2所示。
图2 多线程互斥锁
服务器端关键代码如下:
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//多线程互斥锁初始化
memset(RBuf,0,10);//申请内存空间
fd=open("/dev/ttyUSB0",O_RDWR|O_NOCTTY|O_NONBLOCK);//文件方式打开串口
if(fd<0) { fprintf (stderr,"open USB failed! ");
return 0; }//提示串口打开失败,退出程序
init_tty(fd);//初始化串口
pthread_create(&id1,NULL,func,NULL);//创建线程
while(1){pthread_mutex_destroy(&mutex);
return 0; }//互斥锁销毁,退出
3.2Android客户端溯源
消费者可通过Android客户端登录系统,扫描该食品溯源码,详尽地了解食品生产全过程中的数据,客户端操作流程图如图3所示,溯源结果示例如图4所示。
图3 客户端操作流程图
图4 Android客户端溯源示例
3.3Web客户端
Web网页主要是系统管理者用于远程监控和控制整个系统。系统登录界面如图5所示。查看所有信息,调整参数或直接控制如图6所示。
图5 Web客户端登录界面
图6 系统数据显示
4结语
考虑整个食品生产过程中的养殖种植、食品加工、食品冷藏、售后溯源等环节,综合利用ZigBee等物联网应用技术,分析并设计了一种食品溯源系统,具有良好的实践性。
参 考 文 献
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Food Safety Traceability System Based on IOT Technology
HONG XiaoyuXIE ManCHEN Yangyang
(Computer College, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China)
AbstractFood security crises frequently occur and make seriously threat to human’s lives and health. Considering the procedures in the whole food production, such as breeding and planting, food processing, food frozen and after-sales traceability, this paper comprehensively employs IOT technologies, such as ZigBee, RFID and Android to analyze and design a food safety traceability system, which implements the whole simulation for the food supply chain process.
Key wordsfoodsafety; traceability; IOT technology
文章编号:1009-0312(2016)01-0007-03
中图分类号:TP311
文献标识码:A
作者简介:洪小宇(1988—),男,广东潮州人,主要从事无线传感网络研究。
收稿日期:2015-05-13