專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)品溯源與安全預(yù)警方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)品溯源與安全預(yù)警方法及系統(tǒng)，屬于水產(chǎn)健康養(yǎng)殖的數(shù)字化范疇。
背景技術(shù)：
我國是世界第一水產(chǎn)養(yǎng)殖國，養(yǎng)殖產(chǎn)量占水產(chǎn)品總產(chǎn)量的64%，是世界養(yǎng)殖產(chǎn)量的70%。但是目前我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)面臨著很多方面的挑戰(zhàn)水環(huán)境的污染，養(yǎng)殖過程中的藥物濫用水產(chǎn)品質(zhì)量安全不到位等，使我國水產(chǎn)養(yǎng)殖品質(zhì)量安全問題成為制約和影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，一些不法水產(chǎn)生產(chǎn)者使用違禁添加劑時有發(fā)生，養(yǎng)殖過程中濫用藥物殘留往往嚴(yán)重超標(biāo)，其產(chǎn)品進入消費市場，嚴(yán)重影響消費者的身體健康。
同時，隨著人們生活水平的提高和營養(yǎng)與安全意識的加強，對水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品的需求日益增加，水產(chǎn)品的安全性越來越得到人們的關(guān)心和重視。因此，使水產(chǎn)品的養(yǎng)殖生長過程實現(xiàn)可追溯，將其所有信息完全透明給消費者是一個很好的解決方法。實現(xiàn)水產(chǎn)品從“池塘到餐桌”的全程信息追溯，從源頭上杜絕不安全因素，這樣確保了水產(chǎn)品的質(zhì)量安全，同時消費者買的放心、吃的也放心，實現(xiàn)雙贏。物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)的定義是通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。所以一個物聯(lián)網(wǎng)可以細分為標(biāo)識、感知、處理和信息傳送四個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)分別為RFID射頻設(shè)別、傳感器、智能芯片和電信運營商的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。目前物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、食品溯源等多個領(lǐng)域。水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品追溯體系的建立關(guān)鍵是個體標(biāo)識的設(shè)計和實現(xiàn)，如何選取個體標(biāo)識設(shè)備，并實現(xiàn)水產(chǎn)品從育苗到放養(yǎng)，從飼料喂食到病害防治，從捕撈到銷售的統(tǒng)一編號問題是關(guān)鍵所在。本發(fā)明應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中RFID技術(shù)構(gòu)建一個水產(chǎn)品的溯源及安全系統(tǒng)，對RFID技術(shù)中的RFID編碼進行了設(shè)計，使每個育苗剛出生就有唯一的個體標(biāo)識，之后通過該EPC碼生成的十六進制追溯條碼進行水產(chǎn)品全程追溯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)品溯源及安全預(yù)警方法和系統(tǒng)。本發(fā)明通過利用RFID技術(shù)對養(yǎng)殖環(huán)節(jié)和運輸銷售環(huán)節(jié)的信息進行采集和記錄，采用了一種基于EAN/UCC的RFID編碼方式先對養(yǎng)殖水體進行編碼，將編碼完成后做成的防水RFID電子標(biāo)簽放入養(yǎng)殖水體中，以時刻監(jiān)測其養(yǎng)殖環(huán)境的變化；之后再利用同一編碼方式對捕撈后的水產(chǎn)品進行編碼，并根據(jù)具體的情況將編碼完成后的電子標(biāo)簽做成恰當(dāng)?shù)男问剑糜诒O(jiān)視其運輸銷售過程中的情況。達到消費者手中后，消費者可以按照該編碼即追溯碼查詢對應(yīng)水產(chǎn)品的養(yǎng)殖全過程，包括養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)、飼料的喂食、藥物的使用，運輸?shù)刃畔?。為了解決上述技術(shù)問題本發(fā)明的方法包括如下步驟A、采用RFID技術(shù)對水產(chǎn)品的所有養(yǎng)殖信息進行記錄；B、水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；C、利用水產(chǎn)品安全預(yù)警系統(tǒng)，通過控制裝置來控制水產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境；D、對于捕撈出來的水產(chǎn)品按情況貼上已使用本發(fā)明中編碼方法的RFID標(biāo)簽；E、消費者利用RFID標(biāo)簽中的EPC碼通過水產(chǎn)品溯源系統(tǒng)進行追溯，查看所購買水產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖全過程和捕撈之后的運輸銷售的過程；
其中，步驟A中所述的還包含以下詳細步驟Al、在養(yǎng)殖環(huán)境中布置傳感器節(jié)點，包括溫度傳感器節(jié)點、溶解氧傳感器節(jié)點、PH傳感器節(jié)點、氨氮含量傳感器節(jié)點和波動力度傳感器節(jié)點，利用這些傳感器獲取水產(chǎn)品養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、溶解氧濃度、PH值、氨氮含量和波動力度等數(shù)據(jù)信息；A2、通過對RFID編碼的設(shè)計，給每一個養(yǎng)殖水體設(shè)計一個帶有EPC碼的RFID防水電子標(biāo)簽，記錄同一養(yǎng)殖水體的共同信息，如通過傳感器得到的水體的溫度、溶解氧濃度、PH值、氨氮含量和波動力度，還有養(yǎng)殖過程中的喂食飼料和藥品使用數(shù)據(jù)，以及檢疫檢測數(shù)據(jù)等其它相關(guān)數(shù)據(jù)信息；其中，步驟A2涉及的RFID編碼設(shè)計流程如下A2-1、EAN/UCC-13 條碼標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計關(guān)鍵在于對商品標(biāo)識碼的確定，商品標(biāo)識碼米用國際上通用的EAN-13條碼編碼方式，EAN-13條碼由國家代碼、廠商代碼、產(chǎn)品代碼和校驗位組成，國家代碼由3位數(shù)字組成，是EAN分配給國家的代碼，代表商品制造商所屬的國家，接下來的四位數(shù)字表示商品制造商的代碼，是由國家物品編碼中心審查批準(zhǔn)并登記注冊的，接下來的五位是產(chǎn)品的代碼，這部分由企業(yè)自己編制，校驗碼用來校驗條形閱讀器的結(jié)果是否正確；A2-2、養(yǎng)殖水體的條碼編碼設(shè)計根據(jù)EAN/UCC-13條碼結(jié)構(gòu)，對可以自行編制的產(chǎn)品代碼部分進行編碼，此部分根據(jù)養(yǎng)殖場的編號來進行編碼；A2-3、基于EAN/UCC的標(biāo)識SGTIN-96碼的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計SGTIN-96碼采用二進制編碼，它對應(yīng)于常用的EAN13條碼，由標(biāo)頭、濾值、分區(qū)值、廠商識別碼、廣品代碼和序列碼組成，I 8位為標(biāo)頭，唯一確定SGTIN-96的標(biāo)頭是“00110000”，9 11位為濾值，即包裝類型，用于基本物流類型的快速過濾和預(yù)選的附加數(shù)據(jù)，12 14位是分區(qū)值，用于指示其后的44位廠商識別碼和產(chǎn)品代碼的分配狀況，15 58位為廠商識別碼+產(chǎn)品代碼，其后的59 96位是序列碼，是廠商分配給每一個產(chǎn)品的唯一標(biāo)識符。A2-4、電子標(biāo)簽的RFID編碼根據(jù)條形碼與EPC碼的關(guān)系，將確定了的養(yǎng)殖水體條碼轉(zhuǎn)換為EPC碼，其中38位的序列碼部分是養(yǎng)殖企業(yè)分配給每一區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖水體的唯一標(biāo)識符，此處從該水體養(yǎng)殖的產(chǎn)品的類別、品種和水體順序方面來編碼，類別、品種各占4位，其余30位水體的順序號，這樣每個養(yǎng)殖水體都有屬于自己的唯一標(biāo)識碼。其中，步驟B中涉及的上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)包括
BI、利用傳感器節(jié)點獲取的養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、溶解氧濃度、PH值、氨氮含量和波動力度信息；B2、養(yǎng)殖過程中人工喂食飼料和使用藥品的數(shù)據(jù)；其中，步驟C涉及的步驟包括以下過程Cl、將獲取的養(yǎng)殖水體的環(huán)境數(shù)據(jù)信息和安全預(yù)警中的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)殖環(huán)境進行對比分析；C2、一旦達到設(shè)定的危險臨界值就進行預(yù)警，并指示相應(yīng)的對策；C3、利用現(xiàn)場監(jiān)控計算機對控制裝置進行自動控制，比如一旦溫度低于某一值或高于某一值，則發(fā)出預(yù)警并自動調(diào)用控制裝置對水體放溫水；其中，步驟D提及的按情況貼標(biāo)簽，包括兩種情況一種是類似蝦之類的水產(chǎn)品， 這類按批次貼上RFID標(biāo)簽，另一類是類似螃蟹類的水產(chǎn)品，這些則可給每一只貼上RFID標(biāo)簽；涉及的RFID編碼設(shè)計流程如下Dl、水廣品條碼編碼設(shè)計根據(jù)EAN/UCC-13條碼結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品代碼部分從水產(chǎn)品的類別、種類、品種和包裝類型方面進行編碼；D2、水產(chǎn)品的RFID編碼設(shè)計根據(jù)條形碼與EPC碼的關(guān)系，將確定了的水產(chǎn)品條碼轉(zhuǎn)換為EPC碼，其中序列碼部分是廠商分配給每一個產(chǎn)品的唯一標(biāo)識符，此處對水產(chǎn)品從捕撈日期和順序方面設(shè)置序列號，捕撈日期占6位，其余32位就按水產(chǎn)品順序編號，將編好的96位的EPC碼轉(zhuǎn)換為十六進制，則變?yōu)?4位，這樣就有唯一的RFID編碼，此編碼亦即之后追溯用的碼；以上方法為指導(dǎo)思想，本發(fā)明實現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖溯源與安全體系，具體包括以下內(nèi)容一、水產(chǎn)品安全預(yù)警系統(tǒng)二、水產(chǎn)品溯源系統(tǒng)三、基于GSM/GPRS的短信追溯系統(tǒng)這一發(fā)明主要是為養(yǎng)殖企業(yè)提供了水產(chǎn)養(yǎng)殖品電子化管理系統(tǒng)，還為消費者提供了查詢水產(chǎn)品的溯源系統(tǒng)。存儲在RFID電子標(biāo)簽中的水產(chǎn)品EPC碼(即水產(chǎn)品的個體標(biāo)識)和基本養(yǎng)殖信息數(shù)據(jù)還有傳感器節(jié)點及時感知的各種養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、PH值、溶解氧含量等，通過射頻通信技術(shù)發(fā)送到RFID識讀器，同時當(dāng)水產(chǎn)品在運輸銷售的過程中，GPS芯片可以通過衛(wèi)星定位功能，得出水產(chǎn)品的坐標(biāo)信息，通過串口傳輸?shù)絉FID識讀器中，該識讀器中的單片機對信息進行匯總，并通過GSM芯片傳送到GSM接收裝置，再通過該裝置把信息發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)中的一個計算機終端上，該終端對所或得的數(shù)據(jù)進行綜合的分析，根據(jù)水產(chǎn)品的養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)進行安全預(yù)警提示，并自動控制調(diào)節(jié)養(yǎng)殖環(huán)境，使水產(chǎn)品實現(xiàn)全過程的安全養(yǎng)殖，增加了養(yǎng)殖企業(yè)的效益。


圖I基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)品溯源和安全預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖2無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和RFID識別器交互原理圖。圖3水產(chǎn)品溯源系統(tǒng)流程圖。
圖4水產(chǎn)品安全預(yù)警系統(tǒng)功能模塊圖。圖5控制機制的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式本發(fā)明是一種硬件和軟件相結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)，硬件主要是用來采集系統(tǒng)需要的核心數(shù)據(jù)，包括存儲在RFID電子標(biāo)簽存儲器中的基本信息數(shù)據(jù)，各種傳感器感知的物資環(huán)境數(shù)據(jù)，還有就是利用衛(wèi)星和GPS芯片得到的運輸銷售過程中的信息，這些信息通過無線射頻技術(shù)和串口傳送到GSM芯片，再通過GSM接收裝置傳送到互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，該服務(wù)器對所或得的數(shù)據(jù)進行綜合的分析，根據(jù)水產(chǎn)品的養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)進行安全預(yù)警提示。
在養(yǎng)殖水體中放入防水RFID電子標(biāo)簽和一個天線，用來實現(xiàn)讀寫器和電子標(biāo)簽之間的信息傳輸，從而達到對電子標(biāo)簽讀和寫的目的，讀寫器本身就具有信息的防碰撞功能，因此不需要擔(dān)心多個標(biāo)簽之間信息的干擾問題。養(yǎng)殖場在對水產(chǎn)品的養(yǎng)殖過程中，監(jiān)控計算機控制讀寫器對電子標(biāo)簽實時寫入一些重要的信息，例如蟹苗的來源、喂食的飼料、是否得過病以及用過什么藥物等信息。這些信息為保證食用安全起到非常重要的作用，實現(xiàn)了之后水產(chǎn)品的可溯源要求。當(dāng)水產(chǎn)品捕撈上來之后，再次對其應(yīng)用RFID技術(shù)，按情況給每一只或每一批的水產(chǎn)品配上RFID電子標(biāo)簽，用來監(jiān)測運輸銷售過程中的情況。由于電子標(biāo)簽的容量大，使用非常方便。對于放入水體的RFID標(biāo)簽存儲的RFID編碼的方案，在此進行舉例說明。假設(shè)某養(yǎng)殖企業(yè)已申請的廠商識別碼為69265562,某一養(yǎng)殖產(chǎn)編號為15,根據(jù)校驗碼規(guī)則生成13位的條碼￠926556200159)。假設(shè)某一水體養(yǎng)殖產(chǎn)品的類別是螃蟹，記為3，品種是梭子蟹，記為2，水體的編號順序是12345，所以序列碼部分為3212345。根據(jù)條形碼和EPC碼的轉(zhuǎn)換規(guī)則，最后生成的二進制數(shù)為0011 0000 0001 0010 0001 0000 0111 0100 0100 11010000 0000 0000 0011 1100 0000 0000 0000 0011 0001 0000 0100 0011 1001，為方便，轉(zhuǎn)換為十六進制301210744D0003C000310439。對于捕撈之后的RFID標(biāo)簽中存儲的編碼方案與此類似。如圖2，本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和RFID識別器交互原理圖，它由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和RFID識讀器組成，其中無線傳感器節(jié)點包含各種傳感器，一個數(shù)據(jù)處理單元即單片機，存儲器，天線，無線射頻模塊即CCllOO和供電單元五個部分，RFID識讀器由單片機，無線射頻模塊CCl 100，天線，串口接口模塊和供電單元組成。這兩個元件之間的運行交互過程如下溫度，溶解氧含量、PH值、氨氮含量和波動力度傳感器收集水產(chǎn)品養(yǎng)殖的環(huán)境信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)絾纹瑱C中，本設(shè)計的控制模塊選用了 MSP430系列中更低成本、更高性能的新型單片機MSP430F2012，數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機的編碼處理后，通過串口傳送到存儲器，存儲器通過串口連接到無線射頻模塊，把數(shù)據(jù)傳送到該模塊，該模塊選用的芯片是Chipcon公司最新推出的CCllOO射頻芯片，它是一種特別適合應(yīng)用于UHF的無線傳輸芯片，體積小，功耗低，數(shù)據(jù)傳輸速率I. 2kb/s-500kb/s，其典型工作頻率是315、433、868和915MHz，本設(shè)計采用915MHz為中心頻率，這些傳感和屬性數(shù)據(jù)通過天線傳遞到RFID識讀器的天線，這里射頻卡用到的天線是采用三角微帶天線模型設(shè)計，最大場強方向為O. 125，識別器天線用到的是915MHz諧振頻率線極化天線，天線的輻射功率是IW左右，RFID識別器CCllOO將這些獲取的數(shù)據(jù)通過串口傳遞到單片機MSP430F2012，該單片機對數(shù)據(jù)進行編碼和處理，通過RS232串口與外部計算機實現(xiàn)雙向交互，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和RFID識讀器的供電單元是7000mAH的鋰電池。如圖1，經(jīng)過對圖2的介紹，傳感器節(jié)點和RFID識讀器的控制模塊采用MSP430F2012單片機處理數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)傳輸模塊采用CC1100射頻芯片和天線進行數(shù)據(jù)無線通信，通過傳感器節(jié)點和RFID電子標(biāo)簽的采集和處理，RFID讀寫器中存儲了水產(chǎn)品的基本信息數(shù)據(jù)和養(yǎng)殖環(huán)境傳感信息，在水產(chǎn)品捕撈后的運輸銷售過程中，GPS芯片可以根據(jù)衛(wèi)星的定位功能，得到水產(chǎn)品的坐標(biāo)信息，本發(fā)明采用的是Ublox的GPS模塊，因為模塊的好處是便于直接從串口得到其接收到的信息，也便于同無線通信模塊GSM芯片進行集成，這些水產(chǎn)品的坐標(biāo)信息也通過串口輸送到RFID識讀器的MSP430F2012單片機中，該單片機對所有信息進行一個編碼和處理，然后傳送到GSM芯片，本發(fā)明的GSM芯片采用了華為的GTM900，GSM芯片通過無線網(wǎng)絡(luò)將這些信息傳遞到一個裝有SM卡的GSM接收裝置，該裝置通過GSM無線網(wǎng)絡(luò)傳遞信息到互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，終端通過對這些信息進行分析和評估，以便對水產(chǎn)品的整個養(yǎng)殖過程和運輸銷售過程進行輔助預(yù)警的作用。如圖3，本發(fā)明的水產(chǎn)品溯源系統(tǒng)流程圖。系統(tǒng)通過對養(yǎng)殖企業(yè)水產(chǎn)品的放養(yǎng)、投 喂、病害防治到收獲、運輸?shù)攘鞒踢M行剖析，設(shè)計水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)活動、質(zhì)量安全管理及銷售狀況等功能模塊，以滿足養(yǎng)殖企業(yè)日常管理的需要。通過結(jié)合佩戴的RFID電子標(biāo)簽中的EPC代碼，開發(fā)通訊模塊，實現(xiàn)基于GSM/SMS/GPRS網(wǎng)絡(luò)的短信追溯。如圖4，本發(fā)明的水產(chǎn)品安全預(yù)警系統(tǒng)功能模塊圖。本系統(tǒng)包含四個模塊，分別是信息采集模塊，信息存儲模塊，信息展示模塊和質(zhì)量安全預(yù)警模塊。信息采集模塊包括GPS芯片和衛(wèi)星的協(xié)同交互得到水產(chǎn)品運輸銷售時的坐標(biāo)信息，是在流通過程中才使用得到的。在還未捕撈時，即養(yǎng)殖過程中，各種傳感器感知水產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)，還有RFID電子標(biāo)簽存儲的養(yǎng)殖過程中錄入的基本數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到管理的主機上。信息存儲模塊主要是利用Hibernate框架存儲水產(chǎn)品的基本信息和養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中，以便為后來的安全預(yù)警提供數(shù)據(jù)支持。信息展示模塊展示監(jiān)控過程中的所有信息。質(zhì)量安全預(yù)警模塊主要是對傳送過來的數(shù)據(jù)進行一個綜合的分析和評估，在這里主要是把得到的所有數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)殖數(shù)據(jù)進行對比分析，當(dāng)某一項不匹配時，提供安全預(yù)警并提供相應(yīng)的解決方法，類似于專家系統(tǒng)。如圖5，本發(fā)明的控制機制的結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)安全預(yù)警系統(tǒng)中提供的決策，利用控制機制對養(yǎng)殖環(huán)境進行調(diào)節(jié)，使其達到安全養(yǎng)殖環(huán)境范圍內(nèi)。此機制中關(guān)鍵是執(zhí)行機構(gòu)，該機構(gòu)包括調(diào)節(jié)養(yǎng)殖環(huán)境水溫用的池底部熱泵電磁閥和有關(guān)輸水管電磁閥，調(diào)節(jié)水的溶解氧含量的增氧機、電動機、潛水泵等。綜上所述，本發(fā)明通過傳感器，單片機，衛(wèi)星，GPS芯片，GSM芯片和CC1100射頻模塊等硬件的協(xié)同工作，采集和傳送水產(chǎn)品的所有信息，包括各種傳感器感知養(yǎng)殖的環(huán)境數(shù)據(jù)以及RFID電子標(biāo)簽存儲的隨時記錄的信息數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，通過水產(chǎn)品溯源系統(tǒng)可以隨時查詢到水產(chǎn)品的全程養(yǎng)殖及運輸銷售信息，通過質(zhì)量安全預(yù)警系統(tǒng)對所有采集的數(shù)據(jù)進行實時顯示和綜合分析，通過與標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)殖環(huán)境和喂食飼料的各項數(shù)據(jù)進行比較匹配分析，時刻為水產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境和飼料的喂食進行監(jiān)視并提供預(yù)警決策，同時調(diào)用控制裝置對養(yǎng)殖環(huán)境進行自動控制，保證水產(chǎn)品的健康成長，提高養(yǎng)殖企業(yè)的效益。至少包括以下優(yōu)點
一、溫度、溶解氧含量、PH值、氨氮含量和波動力度傳感器能夠及時、穩(wěn)定和低能耗的感知水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)境因子；二、無線射頻模塊CCllOO性能穩(wěn)定并且耗能低，能夠高效傳感信息；三、RFID電子標(biāo)簽和RFID讀寫器中的單片機MSP430F2012具有成本低，功耗低，能夠高效進行多種數(shù)據(jù)的編碼，并且性能穩(wěn)定的功能；四、水產(chǎn)品溯源系統(tǒng)能夠讓消費者根據(jù)追溯碼查詢到購買水產(chǎn)品的養(yǎng)殖全過程，實現(xiàn)了水產(chǎn)品養(yǎng)殖的完全透明化，讓消費者放心；五、水產(chǎn)品質(zhì)量安全預(yù)警系統(tǒng)能夠全面快速的處理和分析各種信息，并且?guī)椭?產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)做出決策，同時也能夠無障礙地發(fā)出預(yù)警信息，并自動調(diào)用控制系統(tǒng)進行控制。
權(quán)利要求
1.基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)品溯源及安全預(yù)警方法，其特征是包括下列步驟 A、采用RFID技術(shù)對水產(chǎn)品的所有養(yǎng)殖信息進行記錄； B、水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器； C、利用水產(chǎn)品安全預(yù)警系統(tǒng)，通過控制裝置來控制水產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境； D、對于捕撈出來的水產(chǎn)品按情況貼上RFID標(biāo)簽； E、消費者利用RFID標(biāo)簽中的EPC碼通過水產(chǎn)品溯源系統(tǒng)進行追溯，查看所購買水產(chǎn)品的養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖全過程和捕撈之后的運輸銷售的過程； 其中，步驟A中所述的還包含以下詳細步驟 Al、在養(yǎng)殖環(huán)境中布置傳感器節(jié)點，包括溫度傳感器節(jié)點、溶解氧傳感器節(jié)點、PH傳感器節(jié)點、氨氮含量傳感器節(jié)點和波動力度傳感器節(jié)點，利用這些傳感器獲取水產(chǎn)品養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、溶解氧濃度、PH值、氨氮含量和波動力度等數(shù)據(jù)信息； A2、通過對RFID編碼的設(shè)計，給每一個養(yǎng)殖水體設(shè)計一個帶有EPC碼的RFID防水電子標(biāo)簽，記錄同一養(yǎng)殖水體的共同信息，如通過傳感器得到的水體的溫度、溶解氧濃度、PH值、氨氮含量和波動力度，還有養(yǎng)殖過程中的喂食飼料和藥品使用數(shù)據(jù)，以及檢疫檢測數(shù)據(jù)等其它相關(guān)數(shù)據(jù)信息； 其中，步驟A2涉及的RFID編碼設(shè)計流程如下 A2-UEAN/UCC-13條碼標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計 關(guān)鍵在于對商品標(biāo)識碼的確定，商品標(biāo)識碼采用國際上通用的EAN-13條碼編碼方式，EAN-13條碼由國家代碼、廠商代碼、產(chǎn)品代碼和校驗位組成，國家代碼由3位數(shù)字組成，是EAN分配給國家的代碼，代表商品制造商所屬的國家，接下來的四位數(shù)字表示商品制造商的代碼，是由國家物品編碼中心審查批準(zhǔn)并登記注冊的，接下來的五位是產(chǎn)品的代碼，這部分由企業(yè)自己編制，校驗碼用來校驗條形閱讀器的結(jié)果是否正確； A2-2、養(yǎng)殖水體的條碼編碼設(shè)計 根據(jù)EAN/UCC-13條碼結(jié)構(gòu)，對可以自行編制的產(chǎn)品代碼部分進行編碼，此部分根據(jù)養(yǎng)殖場的編號來進行編碼； A2-3、基于EAN/UCC的標(biāo)識SGTIN-96碼的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計 SGTIN-96碼采用二進制編碼，它對應(yīng)于常用的EAN13條碼，由標(biāo)頭、濾值、分區(qū)值、廠商識別碼、產(chǎn)品代碼和序列碼組成，I 8位為標(biāo)頭，唯一確定SGTIN-96的標(biāo)頭是“00110000”，9 11位為濾值，即包裝類型，用于基本物流類型的快速過濾和預(yù)選的附加數(shù)據(jù)，12 14位是分區(qū)值，用于指示其后的44位廠商識別碼和產(chǎn)品代碼的分配狀況，15 58位為廠商識別碼+產(chǎn)品代碼，其后的59 96位是序列碼，是廠商分配給每一個產(chǎn)品的唯一標(biāo)識符； A2-4、電子標(biāo)簽的RFID編碼 根據(jù)條形碼與EPC碼的關(guān)系，將確定了的養(yǎng)殖水體條碼轉(zhuǎn)換為EPC碼，其中38位的序列碼部分是養(yǎng)殖企業(yè)分配給每一區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖水體的唯一標(biāo)識符，此處從該水體養(yǎng)殖的產(chǎn)品的類別、品種和水體順序方面來編碼，類別、品種各占4位，其余30位水體的順序號，這樣每個養(yǎng)殖水體都有屬于自己的唯一標(biāo)識碼； 其中，步驟B中涉及的上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)包括 BI、利用傳感器節(jié)點獲取的養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、溶解氧濃度、PH值、氨氮含量和波動力度信息； B2、養(yǎng)殖過程中人工喂食飼料和使用藥品的數(shù)據(jù)； 其中，步驟C涉及的步驟包括以下過程 Cl、將獲取的養(yǎng)殖水體的環(huán)境數(shù)據(jù)信息和安全預(yù)警中的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)殖環(huán)境進行對比分析； C2、一旦達到設(shè)定的危險臨界值就進行預(yù)警，并指示相應(yīng)的對策； C3、利用現(xiàn)場監(jiān)控計算機對控制裝置進行自動控制，比如一旦溫度低于某一值或高于某一值，則發(fā)出預(yù)警并自動調(diào)用控制裝置對水體放溫水； 其中，步驟D提及的按情況貼標(biāo)簽，包括兩種情況一種是類似蝦之類的水產(chǎn)品，這類按批次貼上RFID標(biāo)簽，另一類是類似螃蟹類的的水產(chǎn)品，這些則可給每一只貼上RFID標(biāo)簽；涉及的RFID編碼設(shè)計流程如下 D1、水產(chǎn)品條碼編碼設(shè)計 根據(jù)EAN/UCC-13條碼結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品代碼部分從水產(chǎn)品的類別、種類、品種和包裝類型方面進行編碼； D2、水產(chǎn)品的RFID編碼設(shè)計 根據(jù)條形碼與EPC碼的關(guān)系，將確定了的水產(chǎn)品條碼轉(zhuǎn)換為EPC碼，其中序列碼部分是廠商分配給每一個產(chǎn)品的唯一標(biāo)識符，此處對水產(chǎn)品從捕撈日期和順序方面設(shè)置序列號，捕撈日期占6位，其余位數(shù)就按水產(chǎn)品順序編號，將編好的96位的EPC碼轉(zhuǎn)換為十六進制，則變?yōu)?4位，這樣就有唯一的RFID編碼，此編碼亦即之后追溯用的碼。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求I的系統(tǒng)，其特征是包括以下內(nèi)容 系統(tǒng)基于Eclipse采用Java語言，實現(xiàn)三層架構(gòu)體系，顯示層放在jsp頁面中，數(shù)據(jù)庫操作和邏輯層用組件來實現(xiàn)，客戶端為用戶提供系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)的圖形界面，并以6個工程模塊形式實現(xiàn) (1)BussinessRules:規(guī)則層,主要存放一些公用的規(guī)則類； (2)Common :數(shù)據(jù)實體類，與數(shù)據(jù)庫表一一對應(yīng)，通過該類實現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)； (3)DataAccess:數(shù)據(jù)訪問層，與數(shù)據(jù)實體--對應(yīng)，一個數(shù)據(jù)訪問類對應(yīng)一個數(shù)據(jù)實體，通過對數(shù)據(jù)實體屬性的控制來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的添加、更新、刪除和檢索； (4)Web:數(shù)據(jù)表示層，用戶可書寫數(shù)據(jù)； (5)WinTest:用來在構(gòu)建底層結(jié)構(gòu)時，對相關(guān)方法進行測試； (6)SystcmFramwork :系統(tǒng)參數(shù)的初始化及日志的處理工程； 所述系統(tǒng)還包括 權(quán)限分配模塊，用于為用戶分配權(quán)限，以使用戶在同一時刻只能以一個角色登錄； 網(wǎng)站追溯模塊，用戶直接登錄查詢界面，輸入追溯碼就可顯示對應(yīng)水產(chǎn)品的全部信息； 短信追溯模塊，包括基于TC351模塊的GSM/GPRS/SMS的短信平臺，以接收用戶發(fā)送的追溯碼，完成水產(chǎn)品的追溯。
全文摘要
本發(fā)明是基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)品溯源與安全預(yù)警方法及系統(tǒng)，屬于水產(chǎn)健康養(yǎng)殖的數(shù)字化范疇。它提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)品溯源與安全預(yù)警的方法及系統(tǒng)。它運用物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)——射頻識別RFID技術(shù)實現(xiàn)對水產(chǎn)品養(yǎng)殖過程、養(yǎng)殖環(huán)境和運輸銷售過程的信息記錄，在射頻識別RFID電子標(biāo)簽的產(chǎn)品電子代碼EPC設(shè)計中，采用了基于EAN/UCC的標(biāo)識，實現(xiàn)了對每個水體和捕撈之后水產(chǎn)品的個體標(biāo)識，使每個水體和水產(chǎn)品都有唯一的身份認(rèn)證。采用本發(fā)明技術(shù)方案，建立“從池塘到餐桌”的水產(chǎn)品全程管理追溯體系，使水產(chǎn)品的養(yǎng)殖和運輸過程實現(xiàn)了完全透明化，能有效地提高各個相關(guān)企業(yè)的管理水平，增強政府的監(jiān)管力度，提高水產(chǎn)品的安全和質(zhì)量，讓消費者放心購買和食用。
文檔編號A01K61/00GK102810197SQ20111032139
公開日2012年12月5日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者袁紅春, 胡倩倩, 龔希章, 蔣耀忠, 汪金濤, 沈曉倩, 顧怡婷, 葉雋, 黃思浩, 唐旭陽 申請人:上海海洋大學(xué), 江蘇湖豐特種水產(chǎn)品科技有限公司, 宜興市豐沃水產(chǎn)專業(yè)合作社