基于物联网的茶叶质量监管系统的研究

摘要：将物联网技术与茶叶产业相融合，利用RFID技术和无线传感技术，设计了一个覆盖茶叶种植、加工、包装、仓储、销售等关键环节的茶叶质量监管系统。为茶叶企业、消费者、监管部门进行产品溯源提供了数据支撑，对茶叶质量和企业品牌影响力有良好的促进作用。

关键词：物联网;茶叶;RFID;质量;监管系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）22-0023-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 背景

我国是全球第一大茶叶生产国，种植规模与产量一直位居世界前列。近年来，随着茶叶需求量的增大，我国的茶产业经济也得到了快速发展。但由于茶园管理方式落后、茶叶加工流程复杂、加工过程控制不严等因素，容易导致茶叶农药残留、重金属超标等问题，直接影响消费者的健康以及茶业品牌的声誉，上述问题亟待通过现代化的信息技术进行解决[1]。

随着物联网技术的发展，运用传感技术、无线射频识别技术、无线通信技术、智能控制技术等，可实现对茶叶土壤、空气、水分、温度、光照等环境参数的全程监控与管理。因此，将物联网技术应用在茶叶生产、经营、管理和服务中，构建一个基于物联网技术，覆盖茶叶种植、加工、包装、仓储、销售等主要监控环节的茶叶质量监管系统，实现对茶叶质量安全的精准监测、全程记录和高效管理。

2 原理与技术

无线射频识别技术（ RFID）是物联网的主要技术之一，该技术可实现数据的快速读写，通过RFID标签中的唯一性电子编码，实现产品的识别和追踪。将RFID标签作为茶叶产品的识别标签，利用各种传感器和互联网采集和传输茶叶信息，在茶叶种植、加工、仓储、物流、销售等环节中将茶叶关键信息写入标签，利用后台软件平台对茶叶信息进行收集和处理，从而实现对茶叶产业链的全过程监控和科学管理。

茶叶监控体系架构分为感知层、传输层、应用层[2]，其中感知层负责采集生产种植相关信息，如：光照、温度、湿度等;网络层负责将感知层采集的各种数据，通过无线传感网络传输到应用层;应用层的茶叶质量监管系统，主要实现采集数据的存储、分析和处理，并进行实时控制和精准管理。

在茶叶种植环节，工作人员使用RFID手持设备扫描地块前的RFID标签，获取地块编号，同时将生产作业及茶叶采摘信息录入，再经过网络上传到数据库服务器中;鲜叶采摘时，茶农先用RFID手持机扫描地块标签和采收筐内的标签，录入采摘人姓名、批次、数量等信息。

鲜叶采购入库和出库主要使用RFID手持机扫描鲜叶容器上RFID标签，录入等级、批次、出入库时间、数量等信息，茶叶初加工过程，通过读取容器上RFID标签，录入批次、加工时间等信息，通过网络传到数据库服务器。

3 系统设计

根据国家标准GBT33915-2017《农产品追溯要求一茶叶》中的要求，按照茶叶的流通过程，设计了一个追溯范围覆盖生产、加工、流通、销售等流通过程的智能化监管系统。茶园作为茶产品生产的源头，也是溯源系统的源头[3]，因此把质量追溯源头定为茶园生产队的地块，追溯单元为产品追溯码、产品批次、加工批次。

系统分为前台系统和后台管理系统两部分，前台系统为消费者提供浏览、查询和投诉功能。后台管理系统为各级管理员使用，包括生产管理、加工管理、流通管理、销售管理、投诉管理、追溯管理、用户管理等七个管理模块，系统功能模块如表1所示。

4 系统实现

茶叶质量监管系统的开发基于WAMP平台，WAMP是Windows环境下的一组搭建动态网站和服务器的开源软件，其中使用到了Apache网站服务器、Mysql数据库和PHP语言，使用Dreamweaver开发系统的前台页面和后台视图页面，使用PHP语言来完成前台查询功能和后台管理功能。

4.1 前台查询系统

在首页中设置了首页、介绍、投诉、查询、登录等五个导航，可链接到对应的网页。用户可在查询页面中，通过输入产品外包装上的产品编码，查看产品的关键信息，如图1所示。

4.2 后台管理系统

管理员通过输入用户名和密码登录到后台管理系统。系统左侧的导航设置了茶叶生产环节、茶叶加工环节、茶叶流通环节、茶叶销售环节、投诉管理、追溯查询、用户管理、统计查询等八个模块。如图2所示为基地信息页面，该页面中可以存储关于生产基地的数据：茶园编号、茶园名称、负责人、联系电话、地址、茶园面积。管理员可以添加数据、修改数据和删除数据，点击链接跳转到对应页面进行操作。

4.3 追溯查询

追溯查詢模块的主要功能是对茶叶的相关信息进行管理，包括产品码查询和批次查询两种方式。当发生产品质量安全问题时，可查询问题产品的流向和供应链，查找发生问题的环节和原因、问题产品的批次和流向。其中批次查询的页面如图3所示，在该页面中，通过输入各类批次来查询详细数据。如输入鲜叶批次或茶叶批次，查询最终的茶叶商品信息;输入加工批次，查询详细的加工信息;输入商品编号，查询流通过程中的企业信息等。

4.4 编码管理

编码管理主要用于二维码的生成、更新、维护，通过二维码生成器，将产品的关键数据，如产品名称、产品编号、等级、产品重量、产地、茶叶生产商、网站地址等，生成对应的二维码图片。销售商在销售前将二维码图片打印出来，粘贴在产品外包装上即可。消费者使用智能手机扫描二维码，就可快捷地查询溯源信息。例如，消费者通过手机微信扫描二维码图4中的二维码，就可显示出如图5的信息：碧螺春，7746981540011904051601001，特级绿茶，200克，江苏苏州，苏州市东山碧螺春茶叶专业合作社，2019年5月25日。

5 结束语

将物联网技术与茶叶产业相融合，利用传感器网络对茶叶的环境参数进行监控与记录，构建一个覆盖茶叶生产种植、加工、包装、仓储、销售等主要环节的茶叶质量监管系统，实现茶叶质量安全的精准监测和高效管理，为消费者、企业、政府进行产品溯源提供支撑，有效地提高溯源效率。

参考文献：

[1]江进.基于RFID的茶叶产品质量安全溯源体系研究[J].现代计算机（专业版），2017（13）： 59-62.

[2]陈竹秋，郑新旺.物联网体系架构在茶叶可追溯体系构建中的应用研究[J].内蒙古民族大学学报（自然科学版），2017，32（6）： 477-480.

[3]熊丽娜，李亚莉，邓秀娟，等.基于数据库技术的茶叶质量安全追溯APP设计[J].食品安全质量检测学报，2016，7（6）：2555-2559.

【通联编辑：谢媛媛】

基金项目：2018年苏州农业职业技术学院青年教师科研能力提升计划（项目编号：SNQ201805）

作者简介：谭彦（1985-），女，广西桂林人，讲师，硕士，主要研究方向为计算机应用、物联网。