【生鲜货物追溯系统的总设计案例分析7200字】

生鲜货物追溯系统的总设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u17422生鲜货物追溯系统的总设计案例分析 118563（一）生鲜货物追溯系统的硬件设计 112132（二）生鲜货物追溯系统的数据采集 410354（三）生鲜货物追溯系统的网络传输 721736（四）生鲜货物追溯系统的数据处理 926265（五）小结 16（一）生鲜货物追溯系统的硬件设计本文所研究的生鲜货物追溯系统主要以云服务器中的数据处理模块（包括云服务器的数据库、安全中心、面向不同类型客户的平台）为中心，利用无线传感器网络与RFID技术对生鲜货物交易运输的整个过程进行动、静态数据的追溯与记录，不同类型的客户可以通过不同的方式对生鲜货物进行监督，而生鲜货物追溯系统的构建离不开硬件设施的支撑。生鲜货物追溯系统硬件拓扑图如图4-1所示。图4-1生鲜货物追溯系统硬件构成图由图4-1中可以看出，一个完整的生鲜货物追溯系统由若干个不同的硬件构成，云计算平台连接着无线传感器网络中的数据采集器与若干个节点服务器。数据收集器与若干个不同功能类型的传感器组成一个无线传感器网络系统，负责采集与传输生鲜货物运输过程中所有的动态数据，而传感器的选择则由生鲜货物的自身环境需求来决定，比如温度传感器、湿度传感器、光感传感器等等，数据采集器则可以借由手机代替，这些硬件为生鲜货物追溯系统的动态数据采集提供了物质上的支持。生鲜货物追溯系统的动态数据则依靠RFID技术采集，节点服务器下与RFID读写器、电子标签组成生鲜货物追溯系统的静态数据采集系统，云服务器连接着若干个节点服务器，每当生鲜货物经过一个物流节点时都会向云服务器更新一次静态数据。动态数据采集系统与静态数据采集系统互不干扰，共同组成了生鲜货物追溯系统的数据采集子系统。图4-2RFID静态数据采集硬件拓扑图静态数据采集的硬件组成主要由上图4-2所示，静态数据采集主要由RFID标签打印机、电子标签、RFID读写门、RFID采集器（手持）、RFID读写器-天线、节点服务器构成。具体实操流程如下所示：生鲜入库时RFID标签打印机打印所需的电子标签，并录入生鲜货物的原始静态数据→客户的生鲜订单生成后通过仓库相关工作人员通过手持式RFID采集器采集生鲜货物的静态数据→生鲜货物出库时会通过RFID读写门，RFID读写门采集生鲜货物的原始出库静态数据→生鲜货物到达下一物流节点，节点仓库内设置的RFID读写器利用天线采集相关的生鲜货物静态数据。RFID是用于控制、检测、跟踪物体的简单无线系统，一个系统由一个询问器（或读取器）和多个应答器（或标签）组成。且其特征主要有：扫描速度快、小型化、形状多样化、防污染能力和持久性、可反复使用、可穿透性和无障碍阅读、数据存储容量大、安全性高。RFID阅读器可以提供跟踪系统与标签和终端管理之间的连接。虽然它可以包装成不同的尺寸，但它通常非常小，可以便携安装在需要监测的区域。另外，根据不同的应用和工作条件，可以同时使用多个读卡器，达到完全覆盖某一区域的目的。读卡器通过天线发送的信息在特定频率的传输信号中进行编码和充电，脉冲信号由读卡器工作区域的标志接收，相关电路对信号进行解调、解码，然后判断指令，密码和权限请求。如果是读取命令，逻辑控制电路读取相关存储信息，对其进行编码和调制，然后通过卡上的天线发送给读卡器。然后发送到中央信息系统进行相关数据处理；如果是修改信息的写入命令，控制逻辑引起的内部负载会增加工作量，需要重写EEPROM的内容，如果判断相应的密码和权限不对应，则返回错误消息。应答器的工作原理是通过天线单元和编解码单元，并将读写器的控制信息传送给控制器进行解调和解码。控制器完成控制指令指定的操作。读卡器发送的信息也必须进行反汇编和解码，控制器完成写信息的操作。相反，如果从应答器向读取器发送数据，则在CPU的控制下从存储器发送状态数据，并通过编码和负载调整单元发送给读取器。图4-3无线传感器网络动态数据采集硬件拓扑图动态数据采集硬件如上图4-3所示，动态数据采集主要由无线传感网络完成，而无线传感器网络的硬件设施主要有若干个不同功能的传感器和数据采集器组成，具体的实际操作流程如下所示：根据所需要运输的生鲜货物在运输工具内密集的部署传感器→检测到生鲜货物，传感器开始工作→运输时，传感器实时监控，并将采集的动态信息通过短距离传输上传到数据采集器（收集）。无线传感器网络是一个完全分布式的无中心节点的系统，通过随机安放的方法，将许多传感器密集地安装到所要监控的区域，这些传感器节点集成由若干传感器、数据处理单元和通信模块组成，且这些节点通过无线通道连接，形成一个自组织的网络系统，节点通过多个嵌入式传感器的帮助，可以测量周围环境中的热、红外、声纳、雷达和地震信号，包括温度、湿度、噪声、光强、压力等，地面组成、运动物体的大小、速度和方向等许多人们感兴趣的物理现象。传感器节点之间具有良好的协作能力，整体任务通过局部数据交换来完成。同时，它能有效地防止信号在长距离无信号传输过程中的突然消失和或受到干扰。通过网关，还可以将传感器网络连接到现有的网络基础设施上，以便将收集到的信息发送回远程终端客户。图4-4生鲜货物追溯系统硬件拓扑图采集完成的动、静态数据会通过网络传输到云服务器中进行处理，云服务器负责接收生鲜货物的所有数据，并将其接收的数据处理。云计算从根本上改变了互联网原有的结构，弱化了终端概念，提高了技术资源的综合利用率。互联网和物联网的根本区别在于，互联网主要处理人输入的数据，而物联网也处理机器产生的数据（传感器等）。（二）生鲜货物追溯系统的数据采集在完善生鲜货物追溯系统的过程中，将分散的生鲜货物数据信息采集并进行记录尤为重要，所以在进行生鲜货物的动、静数据收集时应该对采集而来的动、静数据信息进行简单的处理和管理，进而达到动、静态数据传输的安全与便捷。生鲜货物追溯系统中数据采集是第一步，在对生鲜货物运输节点静态信息采集的过程中应该要对采集到的静态数据通过节点服务器行分析、整理、储存处理，并把有效数据传输到云服务器中，保证必要数据的准确性和一致性，并与各个物流节点的相关数据相互关联，确保静态数据的的连续性，来提升追溯系统的延续性。同时在进行生鲜货物数据采集以及信息数据分类等方面进行调整的基础上，满足客户生鲜货物信息查询需求。图4-5数据采集子系统总体功能RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，它可以通过射频信号自动识别所要运输生鲜货物并获取相关数据，识别过程中无需人工干预，可以保证信息的公正性和准确度。无线传感网络则是一种无中心节点的全分布系统，通过随机投放的方式将众多传感器节点部署在生鲜货物的运输工具上，实现运输过程中的实时环境监控。生鲜货物出库前通过RFID技术将生鲜货物的原产地、数量、质量、发货仓库、负责人等静态数据通过网络传输的方式到上传到云服务器，而后生鲜货物每到达一个特定的物流节点都会通过RFID技术采集相对应的生鲜货物的静态数据，并存储到与其物流节点对应的节点服务器，节点服务器再通过传输将静态数据发送到云服务器，重复此过程直到生鲜货物到达最终目的地，生鲜货物追溯系统结束其追溯部分的工作。而在运输过程中则是利用无线传感网络实现对运输环境的全程监控，传感器将采集的实时动态数据存储到数据采集器，数据采集器按照每五分钟一次的间隔向云服务器传输动态数据。数据采集信息分为静态信息和动态信息，静态信息主要依靠RFID技术，动态信息依靠无线传感器网络，如图4-6所示。图4-6数据采集分工图动、静态信息采集的各环节互不干扰，却又共同服务于数据采集子系统，数据采集的过程涵盖整个生鲜货物追溯系统。参考表3-1与图3-4，对果蔬类货物数据采集进行以下流程设计：果蔬入库{品类，原产地，入库时间，生产过程追溯信息，入库数量，存放位置，存放负责人}→根据订单拣选果蔬{拣选负责人，拣选时间，存放时长，仓库内动线}→果蔬货物出库出库{出库负责人，出库时间，出库数量，运输负责人}→果蔬运输过程{实时温度信息，实时湿度信息，实时运输速度，实时运输路线}→物流节点{到达时间，运输耗损量，节点负责人}因为果蔬类货物的特性，长期的运输极易造成运输环境的不稳定，基于风险最小化的目的，当出现环境变化时应立即做出反应。图4-7运输温度异常反馈流程图以图4-7中果蔬运输环境中的温度变化的响应为例，运输过程中传感器实时采集果蔬货物运输过程中的环境温度并传输到数据采集器，由采集判断温度是否超出适宜运输的范围。若温度属于适宜的变化范围，数据采集器按每每五分钟传送一次动态数据的设定向云服务器传输果蔬的动态数据；若温度超过适宜的变化范围，数据采集器立即向云服务器传输数据，由云服务器发送到商家的应用端，与此同时数据采集器将会通过鸣声的方式对运输负责人发出警告。（三）生鲜货物追溯系统的网络传输网络传输层应包括短距离无线传输和远距离无线网络传输。短距离无线传输融合蓝牙、ZigBee等短距离通信技术将读写器、传感器、摄像头等感知设备采集到的生鲜货物数据信息传输给网关设备，当然，诸多文献将短距离传输技术归为感知层技术，但是，此处侧重于强调网络的传输功能，所以将其归类到网络传输层。远距离网络传输则以互联网（IPv6）和移动通信网为基础，融合卫星网、专用网、异构网，将网关设备处的农产品数据无障碍、高可靠性、高安全性地传输给远程服务器进行处理。图4-8网络流程图由图4-8网络流程图网络流程图可知，无线传感器网络内部由自组织网传输，而RFID系统与云服务器、节点服务器与云服务器之间靠移动通信连接，云服务器与客户之间靠云连接。网络传输贯穿着整个生鲜货物追溯系统的运行，支撑生鲜货物追溯系统网络传输所需的硬件图4-9如下图所示。图4-9网络传输硬件图由图4-9可以看出网络传输连接着生鲜货物追溯系统中的各个环节，动、静数据的能否成功传输到云服务器取决于网络是否安全。而数据传输的主路径有以下三条：节点服务器（静态数据）→云服务器→客户端数据采集器（动态数据）→云服务器→客户端客户端（不同渠道）→云服务器每条传输路线都是独立的，当其中一条传输路线出现问题并不会影响其他路线的数据传输。但若是网络传输出现问题，会导致生鲜货物追溯系统数据采集的不完整，因此，当云服务器在规定时间内接收不到数据采集子系统传输的数据时，应立即做出响应。图4-10数据传输子系统无效流程图在应该接受数据的时间范围里云服务器系统未检测到相关的数据，云系统立刻向系统申请远程控制节点服务器或数据采集器的权限，获得权限后读取相应的存储数据，同时向系统平台发送警示信息，申请系统检查当前问题路线找到当前网络间断点，立即修复。（四）生鲜货物追溯系统的数据处理1.云服务器生鲜货物追溯系统的数据处理层主要包括数据处理和面向客户的反馈。其中数据处理主要依靠云计算技术，这是生鲜货物追溯系统至关重要的环节，它为整个生鲜货物追溯系统的正常运转提供了重要的技术支撑。数据收集以及信息化管理，需要利用云计算平台，针对云端数据传输、数据计算以及信息数据处理等方面进行控制，在优化系统功能的前提下，通过数据传输、数据处理，实现生鲜货物数据收集及监控效果的综合提升。将从节点服务器和无线传感网络上传而来的动、静态数据进行相关的处理和整合，生成相应的生鲜货物信息，以供客户随时查询，这就要求采集来的信息要素基于客户的实际需求。云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，数据的读操作频率远大于数据的更新频率，云中的数据管理是种读优化的数据管理。因此，云计算系统的数据管理往往采用数据库领域中列存储的数据管理模式，将表按列划分后存储。生鲜货物信息分为静态信息和动态信息，不同类型的生鲜货物的静、动态信息下又有不同的信息构成，经需求调查并初步归纳出系统需要存储的信息如下表4-1所示。表4-1动态信息和静态信息采集要素表数据类型监测对象静态信息生鲜货物的原产地、生鲜货物的基本信息、出库日期、途径节点日期、原始仓库、数量、出库负责人、节点负责人动态信息水果：光强、空气湿度、温度、速度、蔬菜：温度、相对湿度、速度、光强肉类：图像、温度、湿度、光强水产：水温、图像生鲜货物追溯系统的云计算体系结构如下图4-10所示，共分为四层——物理资源层、资源池层、管理中间件和构建层。图4-11云服务器结构图当客户的订单生成时，云计算系统就开始工作了，在接收到由RFID系统采集而来的生鲜货物原始数据后，由云服务器内部安全模块判断数据来源的安全性。若安全便将生鲜货物的原始数据发送至数据处模块（云服务器内部数据库），若存在危险，则将生鲜货物的原始数据发送至安全中心，待数据经过安全中心处理后再一次发送到云服务器。生鲜货物运输过程中主要由静态数据与动态数据构成，静态数据的更新由物流节点决定，生鲜货物每到达一个物流节点就会更新一次静态数据，这些数据会经由各个节点服务器传输至云服务器，其中云服务器的安全模块会检验数据的安全性，若安全就可以将生鲜货物的静态数据传输到云服务器中的数据处理模块，经由数据处理后输出。动态数据的传输则与静态数据不同，因为动态数据由无线传感器网络采集，所以动态数据每隔五分钟就会由无线传感网络中的黑盒子向云服务器传输。传输的动态数据需先经过云服务器的安全监测，若是安全则发送至云服务器的数据处理模块，经过处理后输出。图4-12云服务器数据处理流程图云服务器的运行存在在运输过程中的每一个环节，并决定着整个生鲜货物追溯系统的准确性和实用性，是生鲜货物追溯系统不可替代的重要枢纽。2.面向用户生鲜货物追溯系统的目的是在商家与消费者之间搭起一座“信息桥梁”，则客户包括商家与消费者，两种不同类型的客户所需求的信息也不尽相同。面对商家时，生鲜货物信息的查询主要是对运输过程中的各个环节的实时监控，实现党发生生鲜货物变质、丢失或损坏时能够准确的责任的承担方，并迅速的做出相应的补救措施，提高服务质量，加强商家企业的公信力。而面对消费者时，侧重点则在生鲜货物的质量安全、运输进度以及到手时的货物完整度。图4-13面向客户的功能图如图4-13所示，生鲜追溯系统在商家与消费者之间搭建了一座关于生鲜货物的信息桥梁，两种客户将通过不同的查询渠道获取信息。而客户向云服务器发送连接请求时，需先通过登入方式判断客户类型，而后云服务器平台根据客户的类型对客户开放不同的访问权限。图4-14客户类型认证流程图如图4-14所示，客户向云服务器发出查询请求，通过云端认证客户的身份，若为商家，则向客户输送针对商家设计的应用模块；若为消费者，则向客户输送针对消费者设计的应用模块。二维码技术诞生于20世纪40年代初，但在近20年得到了迅速的应用和发展，二维码作为一种新的信息存储、传输和识别技术，自诞生以来就受到了各国的重视。20世纪90年代初，二维条码以其“数据存储量大”、"资讯随着产品走"、"可以传真影印"、“纠错能力强”四大特点逐渐得到应用。图4-15生鲜追溯系统消费者小平台简易模拟图消费者平台简易模拟图如上图4-15所示，消费者查询需要通过扫面订单专属二维码进入，自行选择所需要的信息。为了让消费者能快速熟悉生鲜货物追溯系统的小程序功能，消费者查询小程序的界面设计比较简洁。在不影响消费者查询功能的前提下，将界面分成以下三个大模块；生鲜简介：这部分信息属于静态数据，在生鲜货物入库时录入。消费者下单后便可通过扫描订单专属二维码进入生鲜货物追溯平台的小程序查询到相关信息。订单追踪：这部分属于实时更新的动态信息与静态信息相结合，会在生鲜货物运输过程中不断更新，以供消费者了解生鲜货物的动态。消费者可以在这个模块查询到生鲜订单的运输路径、目前所在地、生鲜的质量状况以及当前运输承担方。联系商家：这部分属于商家、运输方与消费者三方的沟通渠道，其中运输方会根据生鲜货物的运输进程更换相关的负责人。这个模块的目的主要是方便三方在发生利益纠纷时可以有效的进行直接沟通。消费者进入小程序界面后，根据自身想要查询的信息类型选择相对应的模块，比如想了解生鲜产品的原产地、特性，就应该选择生鲜简介模块；想要了解订单的途径地、当前位置就可以选择订单追踪的模块；在收到货物后发现生鲜出现质量问题，可以通过联系商家进行协调，或者在生鲜货物运输的途中出现了生鲜的损坏，可以立即向商家提出补发或者退款的要求。图4-16商家生鲜货物追溯平台简易模拟图商家生鲜货物追溯平台如下图4-16所示，相对于消