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农畜产品物联网溯源营销平台的开发
摘要：为实现农畜产品信息可溯源，帮助农畜厂商建立一种安全、可视、可靠的营销模式，本文基于Arduino和微信小程序，提出一种物联网全链路可溯源订单式农畜产品的种养销模式，并设计出一个针对农村产业及相关产品的可溯源营销平台。实际测试的结果表明，系统基本达到了设计的要求。
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1、引言
随着我国全面迈入小康社会，农畜产品消费率逐步提高，互联网电商也为农民带来了很大的福音，打破了传统销售的局限性[1]。然而，食品安全问题屡屡发生，农畜产品质量安全问题始终是社会公众关注的焦点问题[2]，也是国家监管的难题[3]。
根据我国第三次农业普查数据，截止2016年底，全国共有农户约2.3亿户，户均经营规模7.8亩，经营耕地10亩以下的农户有2.1亿户，人均一亩三分地，户均不过十亩田，特别是在一些西南地区的丘陵山区，不但户均经营规模小，而且地块零散。同时，全国登记的食品生产加工类企业有44多万家，其中约有80%的企业实际上只是10人以下的小规模作坊和小工厂。食品生产加工主体呈现出规模小、分布散、数量多等点多面广的特点，给相关部门的食品安全监管工作造成了一定的难度。且我国农畜产品供应涉及环节较多，供应链较长，产品来源复杂，给农畜产品的安全管理带来了巨大的挑战。
农畜产品的质量安全追溯是新三农问题需要解决的热点问题之一。国家非常重视农畜产品的追溯，并且要求加强追溯系统的建设[4]。如果能建设出基于物联网的农畜产品质量安全溯源系统，就可以通过提高监管的质量和效率来提升农畜产品质量安全保障。
全球农业发达国家或地区都在积极建设农畜产品可溯源模式，已经形成一套完整的溯源体系跟法律体系。相比于发达国家[5]，我国农村农畜产品农食产品信息溯源体系建设起步较晚[6]，存在发展不平衡、体系不健全等诸多问题[7]。
研究和实现农畜产品物联网全链路溯源，既可防止造假，又可使产品可监控、可溯源，使得消费者买得放心[8]。这有助于构建安全的农畜产品质量追溯体系，对于推动我国农畜牧业健康、快速发展具有重要的现实意义。同时在一定程度上推动了农村地区的经济发展，提高农民的生活水平。
为实现农畜产品信息可溯源，帮助农畜厂商建立一种安全、可视、可靠的营销模式，本文研究基于Arduino和微信小程序，提出一种物联网全链路可溯源订单式农畜产品的种养销模式，并设计一个针对农村产业及相关产品的可溯源营销平台。
2、开发流程及分析
2.1 开发思路及流程
2.1.1 可溯源开发思路
用户点击农产品转跳到农产品的详情页面，也可以加入购物车，查看溯源信息，有溯源认证过的农产品会在图片下方显示溯源已认证。
溯源展示有两种方法：
(1）通过点击农产品详情页，再点击查看溯源信息可以获悉溯源情况。
(2）通过扫描农产品二维码转跳溯源信息。
这两种方式都是通过获取农产品编号，然后连接云数据库，从而将相关数据展示到页面上供用户查看。
2.1.2 订单交易流程
(1）平台客户从微信小程序下达订单，接单的农畜厂商按要求进行种植或养殖。
(2）云端系统根据订单内容，分发给合适的农畜厂商，多线程下优先给通过溯源认证的厂商。
(3）农畜厂商接受订单，并按订单需求进行种植或养殖，成品按批次进行打包与管理。
(4）农畜厂商上传各批次产品信息到云端，数据由云端下传到系统，系统进行数据的处理与存储，用户可以通过扫码实时追踪产品的相关信息。
(5）农畜厂商完成订单需求，同时将相关产品通过物流发给平台客户。
2.2 核心技术与分析
农畜产品物联网全链路溯源云平台的开发核心是系统架构搭载的微信小程序平台和物联网和后台Spring Boot模块。供用户登录、使用农畜产品溯源平台的工具是腾讯官方所提供的微信开发者工具[9]，可以结合支持的UI框架和API，高效地进行组件化开发。API是一种接口函数，具有实现数据交互、选取图片、扫码等特定功能。例如，使用wx.chooseImage用于本地图片的选择，获取指定原图或者压缩图片。wx.navigateTo用于页面跳转，同时也可以进行页面之间的数据传递，对各个模块进行整合、封装后，便可实现农产品溯源信息上传、维护等需求。
农畜厂商在平台完善商品信息后，系统将会通过第三方工具生成对应商品信息的静态二维码，绑定在与商品相关联的溯源表中。它会展示在厂商已上架的农产品溯源信息页面中。
用户除了通过点击农产品的详情页面的溯源按钮可以查看溯源信息之外，还可以扫描农产品上面附着的二维码进入溯源页面。二维码扫描功能是使用二维码扫描API:wx.scanCode()来实现。API将溯源二维码识别解码为字符串，扫描之后跳转页面将字符串数据传入溯源页面，溯源页面获取传入的字符串溯源码，再通过溯源码查询云数据库获取溯源信息，最后展示在溯源界面上。这样就可以保证用户手上的农产品是经过溯源认证。
物联网基于Arduino和阿里云物联网平台[10]，以Esp8266开发板、HX711传感器以及OLED显示屏为主导进行系统搭建。通过电源模块进行供电，借助MQTT协议将产品基础信息实时更新到物联网上，供用户查询追溯。初始化过程需要根据显示器不同的分辨率进行调整，同时导入ESP8266WiFi.h,HX711.h等相关库函数方便对应地调用，实现对农畜产品重量信息的读入和显示。
同时，系统搭建了一个web端平台，供不同的用户角色管理数据。例如管理员可以在web端审批平台用户的认证信息、管理农畜产品溯源信息，以及生成一个开放的溯源查询报表供各系统角色对产品进行溯源查询。厂商可以管理自己产品的数量和信息，修改各地仓库的数据，方便人员对库存进行分配管理，同时也可以查询客户的订单信息。
3、系统设计实现
3.1 系统架构
针对我国农村农畜、农食产品的特点[11]，将开发物联网全链路溯源的平台，以物联网三层架构体系为基准，即感知物理层、网络层、应用层。系统服务架构在技术选型上选用轻量级Spring Boot框架、持久层Mybatis框架作为服务支持的底层架构。服务器中间件选用腾讯云服务器（Ubuntu Server16.04.1 LTS 64位系统）部署平台系统。数据存储采用云数据库MySQL 5.7作为组织、存储和管理整个系统数据的仓库。系统基于Arduino设计物联网端，利用JAVA相关技术设计云端以及后台管理系统，并通过微信小程序服务用户需求[12]。物联网端负责农畜产品信息的数据采集、上传、打印等功能，并将相关数据上传至云端服务器，同时可以打印出二维码粘贴于等待物流配送的农畜产品外包装。消费者可以实时准确地了解到购买产品的信息，监控农畜产品的物流状态。总体框架见图1。
图1 平台总体框架图示
图2 平台功能结构图示
3.2 系统功能设计
图2展示了系统的功能结构。
3.2.1 用户端的功能
(1）用户登录。用户通过提供个人信息授权登录，无需注册。
(2）发布模块。用户可以在平台上发布农畜产品的情况并进行销售，也可以在平台上发布商品需求。
(3）搜索与扫码溯源模块。用户可以在平台上通过关键字查询已发布在平台上的需求订单，或扫码查看产品的溯源信息。
(4）订单查询模块。用户可以在个人中心根据关键词搜索自己的历史订单记录，包括自己接受过的订单和自己发布过的订单，同时有权查询这些订单的状态。
(5）留言模块。用户接受订单的时候可以在商家的留言板上留言讲价，进行必要的沟通或协商。
3.2.2 管理员端的功能
(1）订单管理。管理员可以查看在线订单的实时状态，对相关订单进行审核或处理。
(2）溯源管理。管理员在后台对农畜产品溯源信息进行认证与管理，同时维护好溯源信息存储的云数据。
(3）人员管理。系统管理员可以管理新的管理员、运营人员并进行相关人员权限的新增、修改或撤销。
(4）用户平台维护。管理员可以跟进、维护用户的功能模块使用，在后台跟进用户端的使用需求与操作体验。
3.3 核心算法
数据库采用InnoDB存储引擎，保证事物的原子性、一致性、隔离性和持久性（即ACID特性）。采用一种改进和优化算法进行加表锁以实现串行化访问来保证数据一致性和可靠性，实现多个客户端的并发访问。InnoDB支持三种行锁的算法。Record-Lock是锁住索引记录的（如图3所示），当发现InnoDB引擎表创建时没有设置索引或者没有主键时，会使用隐藏的主键索引进行加锁。GapLock锁定某一个区间范围，会将两个记录之间的间隙锁定，阻止其他事务插入数据到间隙中。Next-key Lock是Record-Lock和Gap-Lock的结合，InnoDB采用Next-key Lock来避免幻读问题，即连续执行两次相同SQL语句可能带来的问题。Next-key Lock只有当查询列是唯一索引时，才会降级为RecordLock。
图3 Next-key Lock算法
3.4 实现效果
3.4.1 身份验证功能
用户通过获取授权信息登录，如图4所示。
图4 登录模块图示
3.4.2 订单需求发布功能
商家可以在订单需求发布的页面中，结合当前的实际情况填写需求农产品的属性（名称、分类、需求价格、数量、紧急情况）以及备注（见图5）。
图5 订单需求发布模块图示
3.4.3 订单查看和处理功能
为了方便用户使用，平台提供了订单查询的功能。用户可以在平台上查询到自己的历史订单记录和订单状态。同时用户可以查看他人发布的订单需求，并根据自身需要进行接单处理（见图6）。
图6 溯源信息功能模块图示
3.4.4 物联网搭建
帮助平台农畜厂商更好的对自己相关产品信息进行完善，相关信息经系统云端处理与上传，可供平台客户进行追溯查看，如图7、图8和图9所示。
图7 数据采集与显示
图8 数据实时更新到物联网
图1 串口监视器数据显示
4、结语
4.1 完成工作
针对农村产品供销、购买、交易过程的安全问题，本文开发了物联网全链路可溯源订单式农畜产品的营销平台。平台用户可以通过农畜产品的类型、产地和数量进行选择与购买，农畜厂商可以通过平台进行农畜产品的称重与上线销售。在平台的交易流程实现清晰、透明化、可溯源的效果，在一定程度上避免了农畜厂商因当地不良因素而出现的产品滞销、浪费亏损等情况。有源可溯也使得平台用户可以买得放心、用得安心。平台整体页面基于微信小程序进行开发实现，降低用户上手本平台的成本，也便于更多大众用户知晓与使用。
4.2 难点与解决方案
本平台的开发难点主要集中在后端相关功能的实现以及秤端系统的构建。在现实场景中，多数农畜厂商不愿意在一个需要巨大使用成本的平台上拓宽自己产品的销路，因此，秤端系统的使用成本应合理压缩，同时保证使用者能够短时间内轻易上手。
针对后端部分功能实现困难的问题，将微信小程序自带的后台管理系统的用途最大程度地呈现到平台的功能开发与实现上。针对秤端系统构建的相关问题，确定将最具性价比的秤端作为系统模拟测试、开发与实现的工具，并以此为主线进行秤端系统的搭载构建。对相关硬件也不同程度地进行优化与改良，以此更好满足现实场景下的使用需求与使用体验。
4.3 未来展望
我国是传统农耕文化延续至今已有几千年历史的农业大国，在互联网普及生活、万象更新的今天，传统的农畜产品营销模式愈发不能满足人们的需求，同物联网结合的可溯源平台，具备更可观、现实的发展前景。经过不懈的研究和开发，本平台完成了预期的要求，但是仍然存在许多值得改进的地方，一些不影响总体功能的问题也值得更进一步探讨与解决。后续，需研究进一步完善、优化和提升本平台的部分功能，并根据农畜产业的相关政策调整来及时改进。
参考文献:
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基金资助:广东省惠州市科学技术局惠州市2021年省乡村振兴战略专项资金项目(No.2021SC040202005)资助;
文章来源:吴志攀,辜泳新.农畜产品物联网溯源营销平台的开发[J].福建电脑,2023,39(11):81-86.
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X市为我国某少数民族自治区首府，独特的亚热带气候孕育了丰富的特色农产品，对其特色农产品品牌进行培育具有重要意义。一方面，特色农产品品牌培育有助于推动当地农业产业结构调整，实现农业资源的优化配置；另一方面，品牌培育能够提高农产品市场竞争力，增加农民收入，推动农村经济发展。
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河南省农产品冷链物流发展仍存在不少问题，如资源配置不合理、程序标准不完善、信息化水平低等。因此，本文立足河南省发展实际，从众多农产品冷链物流发展影响因素中分析关键影响因素，对提高河南省农产品冷链物流运行效率、促进其高效发展具有重要意义。
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与发达国家相比，如美国、日本和韩国，我国化妆品类人均消费水平仍相对较低。根据弗若斯特沙利文咨询公司报告，人均可支配收入与人均化妆品产品支出之间存在强正相关关系。随着我国经济的稳步增长、人们生活水平的改善，未来人均化妆品支出将持续增长。
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2023-11-21
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