基于物联网的蔬菜可追溯系统的设计与实现

它们的作用分别如下：
1)蔬菜识别 蔬菜识别系统的核心是蔬菜的编码和识别。由于每棵蔬菜的条形码都有唯一编码，不管蔬菜卖到哪儿，只要输入蔬菜的编号，就可以对蔬菜进行跟踪和监控。所以，在基于RFID或二维码标签的蔬菜可追溯系统采用EPC码作为蔬菜的唯一标识码，标签由芯片和天线(Antenna)组成，每个标签具有唯一的产品电子码。EPC码(Electronic Product Code)是Auto-ID研究中心为每个物理目标分配的唯一的可查询的标识码，其内含的一串数字可代表蔬菜类别和蔬菜ID、生产日期和生产地等信息。同时，随着蔬菜的销售转移或变化，这些数据可以实时更新。通常，EPC码可存入硅芯片做成的电子标签内，并附在被标识蔬菜上，以被信息处理软件识别、传递和查询。
2)信息处理／蔬菜控制／跟踪 信息处理／控制／跟踪模块是系统的核心功能模块，它通过数据采集接口、信息处理、蔬菜跟踪和监控3个接口同其他功能模块进行交互，从而实现蔬菜的自动处理。
3)PML服务器 PML服务器主要由蔬菜生产厂家创建并维护的服务器，它以标准的XML为基础，提供蔬菜的详细信息，如蔬菜类别和ID、登生产日期和产地等信息，并允许通过蔬菜的EPC码对蔬菜信息进行查询。
4)本地数据库服务器 本地数据库服务器主要用于存储数据采集和处理接口获得的蔬菜信息，以便在业务系统中查询和维护。例如，用户可以通过手机或无线PDA或Web客户端随时随地查询蔬菜的当前状态。
3．2 系统开发平台
该系统运用Internet环境，采用B／S模式进行开发。系统服务器端操作系统选用Linux，主要技术为Java EE和使用Java语言编程，数据库系统选用Oraclellg。

4 基于物联网的蔬菜可追溯系统实现
4．1 系统实现的关键技术
为了确保蔬菜处理的完整性，对每棵蔬菜上的标签都进行了唯一编码。编码由3位蔬菜类别码和10位蔬菜ID码、10位生产日期码、4位生产地码、4位生产厂家码、4位销售地码、10位销售日期码、4位销售企业码及6位序列号组成。在蔬菜销售前，为每棵蔬菜上贴一个RFID标签。RFID电子标签编码组成如图3所示。

4．2 RFID中间件的设计
根据前面研究的标签ID表示方法以及Savant中间件的定义，RFID中间件的功能模块应该包含如下几个功能模块：Reader接口模块、逻辑驱动器映射模块、RFID数据过滤模块、业务规则过滤模块、设备管理与配置模块、上层服务接口模块。其中，Reader接口用于中间件与RFID读写器的数据通信，主要有获取RFID数据以及下达设备管理模块的读写器指令。设备管理配置模块用于调整RFID读写设备的工作状态，配置相应的Reader接口参数等，逻辑读写器映射模块用于将多个物理读写器或者读写器的多条天线映射成为一个逻辑读写器。
4．3 RFID数据采集过滤方法设计
RFID采集的原始数据量非常大，在实际应用中，根据具体的配置不同，每台读写器每秒可以上报数个至数十个不等的电子标签数据，如重复多次扫描同一个电子标签，但其中只有少部分是对用户有意义的、非重复性的数据，这样大量的数据如果不经过去冗等处理而直接上传，将会给整个RFID系统带来很大的负担。所以，对RFID采集的数据进行过滤处理。
RFID数据采集过滤方法设计主要可以分为如下几类：
1)建立数据采集事件列表类 对每一个新到电子标签数据进行实时检测，如果是新扫描的电子标签，则加入到相应列表中，如果该标签在列表中已存在，则仅更新对应标签的时间等状态数据，而不新建标签数据记录，以达到清除重复数据的目的。
2)数据采集事件编码类 对电子标签状态的改变进行编码，定义标签出现的状态编码为0，标签状态消失的编码为1。然后加入计时器机制，对计时器有效时间内的同一标签的状态跳变进行忽略，从而在状态定义和时间维度2个方面对数据进行了去重化。
上述这些算法均能够很好地消除冗余数据，减少了上层系统的负荷。但在实际应用中，除了RFID数据的去冗化以外，对数据的过滤还有着其他的需求。比如，由于信号不稳定或其他干扰因素，蔬菜上的RFID标签并不能在每一个读写器周期中被检测到。针对上述问题，设计了在不同应用场景下的适应性和有效性的过滤算法，实验平台使用RS232接口的单天线读写器，该读写器报告周期为1 s，每次报告标签数为5个。算法实现采用java语言，通过Java串口来进行串口通讯。
4．4 业务系统的实现
依据上述的基本原理，本文基于Java EE平台下设计并实现了一个基于蔬菜可追溯系统，该原型系统实现了蔬菜识别、信息处理／控制／跟踪、PML服务器的维护、本地数据库的维护等，基于物睽网的蔬菜可追溯系统主要通过RFID电子标签实现蔬菜的自动识别和发运，利用物联网获取蔬菜的生产日期等相关信息。其中，业务管理系统通过获取信息采集软件得到的EPC信息，并通过ONS找到物品的PML信息服务器，以Web的形式向Internet用户提供诸如信息查询、跟踪等功能的管理的界面如图4所示，用户通过手机或无线PDA实时了解蔬菜的状态的界面如图5所示。