【生鮮貨物追溯系統(tǒng)的總設計案例分析7200字】

生鮮貨物追溯系統(tǒng)的總設計案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u17422生鮮貨物追溯系統(tǒng)的總設計案例分析 118563（一）生鮮貨物追溯系統(tǒng)的硬件設計 112132（二）生鮮貨物追溯系統(tǒng)的數據采集 410354（三）生鮮貨物追溯系統(tǒng)的網絡傳輸 721736（四）生鮮貨物追溯系統(tǒng)的數據處理 926265（五）小結 16（一）生鮮貨物追溯系統(tǒng)的硬件設計本文所研究的生鮮貨物追溯系統(tǒng)主要以云服務器中的數據處理模塊（包括云服務器的數據庫、安全中心、面向不同類型客戶的平臺）為中心，利用無線傳感器網絡與RFID技術對生鮮貨物交易運輸的整個過程進行動、靜態(tài)數據的追溯與記錄，不同類型的客戶可以通過不同的方式對生鮮貨物進行監(jiān)督，而生鮮貨物追溯系統(tǒng)的構建離不開硬件設施的支撐。生鮮貨物追溯系統(tǒng)硬件拓撲圖如圖4-1所示。圖4-1生鮮貨物追溯系統(tǒng)硬件構成圖由圖4-1中可以看出，一個完整的生鮮貨物追溯系統(tǒng)由若干個不同的硬件構成，云計算平臺連接著無線傳感器網絡中的數據采集器與若干個節(jié)點服務器。數據收集器與若干個不同功能類型的傳感器組成一個無線傳感器網絡系統(tǒng)，負責采集與傳輸生鮮貨物運輸過程中所有的動態(tài)數據，而傳感器的選擇則由生鮮貨物的自身環(huán)境需求來決定，比如溫度傳感器、濕度傳感器、光感傳感器等等，數據采集器則可以借由手機代替，這些硬件為生鮮貨物追溯系統(tǒng)的動態(tài)數據采集提供了物質上的支持。生鮮貨物追溯系統(tǒng)的動態(tài)數據則依靠RFID技術采集，節(jié)點服務器下與RFID讀寫器、電子標簽組成生鮮貨物追溯系統(tǒng)的靜態(tài)數據采集系統(tǒng)，云服務器連接著若干個節(jié)點服務器，每當生鮮貨物經過一個物流節(jié)點時都會向云服務器更新一次靜態(tài)數據。動態(tài)數據采集系統(tǒng)與靜態(tài)數據采集系統(tǒng)互不干擾，共同組成了生鮮貨物追溯系統(tǒng)的數據采集子系統(tǒng)。圖4-2RFID靜態(tài)數據采集硬件拓撲圖靜態(tài)數據采集的硬件組成主要由上圖4-2所示，靜態(tài)數據采集主要由RFID標簽打印機、電子標簽、RFID讀寫門、RFID采集器（手持）、RFID讀寫器-天線、節(jié)點服務器構成。具體實操流程如下所示：生鮮入庫時RFID標簽打印機打印所需的電子標簽，并錄入生鮮貨物的原始靜態(tài)數據→客戶的生鮮訂單生成后通過倉庫相關工作人員通過手持式RFID采集器采集生鮮貨物的靜態(tài)數據→生鮮貨物出庫時會通過RFID讀寫門，RFID讀寫門采集生鮮貨物的原始出庫靜態(tài)數據→生鮮貨物到達下一物流節(jié)點，節(jié)點倉庫內設置的RFID讀寫器利用天線采集相關的生鮮貨物靜態(tài)數據。RFID是用于控制、檢測、跟蹤物體的簡單無線系統(tǒng)，一個系統(tǒng)由一個詢問器（或讀取器）和多個應答器（或標簽）組成。且其特征主要有：掃描速度快、小型化、形狀多樣化、防污染能力和持久性、可反復使用、可穿透性和無障礙閱讀、數據存儲容量大、安全性高。RFID閱讀器可以提供跟蹤系統(tǒng)與標簽和終端管理之間的連接。雖然它可以包裝成不同的尺寸，但它通常非常小，可以便攜安裝在需要監(jiān)測的區(qū)域。另外，根據不同的應用和工作條件，可以同時使用多個讀卡器，達到完全覆蓋某一區(qū)域的目的。讀卡器通過天線發(fā)送的信息在特定頻率的傳輸信號中進行編碼和充電，脈沖信號由讀卡器工作區(qū)域的標志接收，相關電路對信號進行解調、解碼，然后判斷指令，密碼和權限請求。如果是讀取命令，邏輯控制電路讀取相關存儲信息，對其進行編碼和調制，然后通過卡上的天線發(fā)送給讀卡器。然后發(fā)送到中央信息系統(tǒng)進行相關數據處理；如果是修改信息的寫入命令，控制邏輯引起的內部負載會增加工作量，需要重寫EEPROM的內容，如果判斷相應的密碼和權限不對應，則返回錯誤消息。應答器的工作原理是通過天線單元和編解碼單元，并將讀寫器的控制信息傳送給控制器進行解調和解碼?？刂破魍瓿煽刂浦噶钪付ǖ牟僮?。讀卡器發(fā)送的信息也必須進行反匯編和解碼，控制器完成寫信息的操作。相反，如果從應答器向讀取器發(fā)送數據，則在CPU的控制下從存儲器發(fā)送狀態(tài)數據，并通過編碼和負載調整單元發(fā)送給讀取器。圖4-3無線傳感器網絡動態(tài)數據采集硬件拓撲圖動態(tài)數據采集硬件如上圖4-3所示，動態(tài)數據采集主要由無線傳感網絡完成，而無線傳感器網絡的硬件設施主要有若干個不同功能的傳感器和數據采集器組成，具體的實際操作流程如下所示：根據所需要運輸的生鮮貨物在運輸工具內密集的部署傳感器→檢測到生鮮貨物，傳感器開始工作→運輸時，傳感器實時監(jiān)控，并將采集的動態(tài)信息通過短距離傳輸上傳到數據采集器（收集）。無線傳感器網絡是一個完全分布式的無中心節(jié)點的系統(tǒng)，通過隨機安放的方法，將許多傳感器密集地安裝到所要監(jiān)控的區(qū)域，這些傳感器節(jié)點集成由若干傳感器、數據處理單元和通信模塊組成，且這些節(jié)點通過無線通道連接，形成一個自組織的網絡系統(tǒng)，節(jié)點通過多個嵌入式傳感器的幫助，可以測量周圍環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達和地震信號，包括溫度、濕度、噪聲、光強、壓力等，地面組成、運動物體的大小、速度和方向等許多人們感興趣的物理現(xiàn)象。傳感器節(jié)點之間具有良好的協(xié)作能力，整體任務通過局部數據交換來完成。同時，它能有效地防止信號在長距離無信號傳輸過程中的突然消失和或受到干擾。通過網關，還可以將傳感器網絡連接到現(xiàn)有的網絡基礎設施上，以便將收集到的信息發(fā)送回遠程終端客戶。圖4-4生鮮貨物追溯系統(tǒng)硬件拓撲圖采集完成的動、靜態(tài)數據會通過網絡傳輸到云服務器中進行處理，云服務器負責接收生鮮貨物的所有數據，并將其接收的數據處理。云計算從根本上改變了互聯(lián)網原有的結構，弱化了終端概念，提高了技術資源的綜合利用率?；ヂ?lián)網和物聯(lián)網的根本區(qū)別在于，互聯(lián)網主要處理人輸入的數據，而物聯(lián)網也處理機器產生的數據（傳感器等）。（二）生鮮貨物追溯系統(tǒng)的數據采集在完善生鮮貨物追溯系統(tǒng)的過程中，將分散的生鮮貨物數據信息采集并進行記錄尤為重要，所以在進行生鮮貨物的動、靜數據收集時應該對采集而來的動、靜數據信息進行簡單的處理和管理，進而達到動、靜態(tài)數據傳輸的安全與便捷。生鮮貨物追溯系統(tǒng)中數據采集是第一步，在對生鮮貨物運輸節(jié)點靜態(tài)信息采集的過程中應該要對采集到的靜態(tài)數據通過節(jié)點服務器行分析、整理、儲存處理，并把有效數據傳輸到云服務器中，保證必要數據的準確性和一致性，并與各個物流節(jié)點的相關數據相互關聯(lián)，確保靜態(tài)數據的的連續(xù)性，來提升追溯系統(tǒng)的延續(xù)性。同時在進行生鮮貨物數據采集以及信息數據分類等方面進行調整的基礎上，滿足客戶生鮮貨物信息查詢需求。圖4-5數據采集子系統(tǒng)總體功能RFID技術是一種非接觸式的自動識別技術，它可以通過射頻信號自動識別所要運輸生鮮貨物并獲取相關數據，識別過程中無需人工干預，可以保證信息的公正性和準確度。無線傳感網絡則是一種無中心節(jié)點的全分布系統(tǒng)，通過隨機投放的方式將眾多傳感器節(jié)點部署在生鮮貨物的運輸工具上，實現(xiàn)運輸過程中的實時環(huán)境監(jiān)控。生鮮貨物出庫前通過RFID技術將生鮮貨物的原產地、數量、質量、發(fā)貨倉庫、負責人等靜態(tài)數據通過網絡傳輸的方式到上傳到云服務器，而后生鮮貨物每到達一個特定的物流節(jié)點都會通過RFID技術采集相對應的生鮮貨物的靜態(tài)數據，并存儲到與其物流節(jié)點對應的節(jié)點服務器，節(jié)點服務器再通過傳輸將靜態(tài)數據發(fā)送到云服務器，重復此過程直到生鮮貨物到達最終目的地，生鮮貨物追溯系統(tǒng)結束其追溯部分的工作。而在運輸過程中則是利用無線傳感網絡實現(xiàn)對運輸環(huán)境的全程監(jiān)控，傳感器將采集的實時動態(tài)數據存儲到數據采集器，數據采集器按照每五分鐘一次的間隔向云服務器傳輸動態(tài)數據。數據采集信息分為靜態(tài)信息和動態(tài)信息，靜態(tài)信息主要依靠RFID技術，動態(tài)信息依靠無線傳感器網絡，如圖4-6所示。圖4-6數據采集分工圖動、靜態(tài)信息采集的各環(huán)節(jié)互不干擾，卻又共同服務于數據采集子系統(tǒng)，數據采集的過程涵蓋整個生鮮貨物追溯系統(tǒng)。參考表3-1與圖3-4，對果蔬類貨物數據采集進行以下流程設計：果蔬入庫{品類，原產地，入庫時間，生產過程追溯信息，入庫數量，存放位置，存放負責人}→根據訂單揀選果蔬{揀選負責人，揀選時間，存放時長，倉庫內動線}→果蔬貨物出庫出庫{出庫負責人，出庫時間，出庫數量，運輸負責人}→果蔬運輸過程{實時溫度信息，實時濕度信息，實時運輸速度，實時運輸路線}→物流節(jié)點{到達時間，運輸耗損量，節(jié)點負責人}因為果蔬類貨物的特性，長期的運輸極易造成運輸環(huán)境的不穩(wěn)定，基于風險最小化的目的，當出現(xiàn)環(huán)境變化時應立即做出反應。圖4-7運輸溫度異常反饋流程圖以圖4-7中果蔬運輸環(huán)境中的溫度變化的響應為例，運輸過程中傳感器實時采集果蔬貨物運輸過程中的環(huán)境溫度并傳輸到數據采集器，由采集判斷溫度是否超出適宜運輸的范圍。若溫度屬于適宜的變化范圍，數據采集器按每每五分鐘傳送一次動態(tài)數據的設定向云服務器傳輸果蔬的動態(tài)數據；若溫度超過適宜的變化范圍，數據采集器立即向云服務器傳輸數據，由云服務器發(fā)送到商家的應用端，與此同時數據采集器將會通過鳴聲的方式對運輸負責人發(fā)出警告。（三）生鮮貨物追溯系統(tǒng)的網絡傳輸網絡傳輸層應包括短距離無線傳輸和遠距離無線網絡傳輸。短距離無線傳輸融合藍牙、ZigBee等短距離通信技術將讀寫器、傳感器、攝像頭等感知設備采集到的生鮮貨物數據信息傳輸給網關設備，當然，諸多文獻將短距離傳輸技術歸為感知層技術，但是，此處側重于強調網絡的傳輸功能，所以將其歸類到網絡傳輸層。遠距離網絡傳輸則以互聯(lián)網（IPv6）和移動通信網為基礎，融合衛(wèi)星網、專用網、異構網，將網關設備處的農產品數據無障礙、高可靠性、高安全性地傳輸給遠程服務器進行處理。圖4-8網絡流程圖由圖4-8網絡流程圖網絡流程圖可知，無線傳感器網絡內部由自組織網傳輸，而RFID系統(tǒng)與云服務器、節(jié)點服務器與云服務器之間靠移動通信連接，云服務器與客戶之間靠云連接。網絡傳輸貫穿著整個生鮮貨物追溯系統(tǒng)的運行，支撐生鮮貨物追溯系統(tǒng)網絡傳輸所需的硬件圖4-9如下圖所示。圖4-9網絡傳輸硬件圖由圖4-9可以看出網絡傳輸連接著生鮮貨物追溯系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)，動、靜數據的能否成功傳輸到云服務器取決于網絡是否安全。而數據傳輸的主路徑有以下三條：節(jié)點服務器（靜態(tài)數據）→云服務器→客戶端數據采集器（動態(tài)數據）→云服務器→客戶端客戶端（不同渠道）→云服務器每條傳輸路線都是獨立的，當其中一條傳輸路線出現(xiàn)問題并不會影響其他路線的數據傳輸。但若是網絡傳輸出現(xiàn)問題，會導致生鮮貨物追溯系統(tǒng)數據采集的不完整，因此，當云服務器在規(guī)定時間內接收不到數據采集子系統(tǒng)傳輸的數據時，應立即做出響應。圖4-10數據傳輸子系統(tǒng)無效流程圖在應該接受數據的時間范圍里云服務器系統(tǒng)未檢測到相關的數據，云系統(tǒng)立刻向系統(tǒng)申請遠程控制節(jié)點服務器或數據采集器的權限，獲得權限后讀取相應的存儲數據，同時向系統(tǒng)平臺發(fā)送警示信息，申請系統(tǒng)檢查當前問題路線找到當前網絡間斷點，立即修復。（四）生鮮貨物追溯系統(tǒng)的數據處理1.云服務器生鮮貨物追溯系統(tǒng)的數據處理層主要包括數據處理和面向客戶的反饋。其中數據處理主要依靠云計算技術，這是生鮮貨物追溯系統(tǒng)至關重要的環(huán)節(jié)，它為整個生鮮貨物追溯系統(tǒng)的正常運轉提供了重要的技術支撐。數據收集以及信息化管理，需要利用云計算平臺，針對云端數據傳輸、數據計算以及信息數據處理等方面進行控制，在優(yōu)化系統(tǒng)功能的前提下，通過數據傳輸、數據處理，實現(xiàn)生鮮貨物數據收集及監(jiān)控效果的綜合提升。將從節(jié)點服務器和無線傳感網絡上傳而來的動、靜態(tài)數據進行相關的處理和整合，生成相應的生鮮貨物信息，以供客戶隨時查詢，這就要求采集來的信息要素基于客戶的實際需求。云計算的特點是對海量的數據存儲、讀取后進行大量的分析，數據的讀操作頻率遠大于數據的更新頻率，云中的數據管理是種讀優(yōu)化的數據管理。因此，云計算系統(tǒng)的數據管理往往采用數據庫領域中列存儲的數據管理模式，將表按列劃分后存儲。生鮮貨物信息分為靜態(tài)信息和動態(tài)信息，不同類型的生鮮貨物的靜、動態(tài)信息下又有不同的信息構成，經需求調查并初步歸納出系統(tǒng)需要存儲的信息如下表4-1所示。表4-1動態(tài)信息和靜態(tài)信息采集要素表數據類型監(jiān)測對象靜態(tài)信息生鮮貨物的原產地、生鮮貨物的基本信息、出庫日期、途徑節(jié)點日期、原始倉庫、數量、出庫負責人、節(jié)點負責人動態(tài)信息水果：光強、空氣濕度、溫度、速度、蔬菜：溫度、相對濕度、速度、光強肉類：圖像、溫度、濕度、光強水產：水溫、圖像生鮮貨物追溯系統(tǒng)的云計算體系結構如下圖4-10所示，共分為四層——物理資源層、資源池層、管理中間件和構建層。圖4-11云服務器結構圖當客戶的訂單生成時，云計算系統(tǒng)就開始工作了，在接收到由RFID系統(tǒng)采集而來的生鮮貨物原始數據后，由云服務器內部安全模塊判斷數據來源的安全性。若安全便將生鮮貨物的原始數據發(fā)送至數據處模塊（云服務器內部數據庫），若存在危險，則將生鮮貨物的原始數據發(fā)送至安全中心，待數據經過安全中心處理后再一次發(fā)送到云服務器。生鮮貨物運輸過程中主要由靜態(tài)數據與動態(tài)數據構成，靜態(tài)數據的更新由物流節(jié)點決定，生鮮貨物每到達一個物流節(jié)點就會更新一次靜態(tài)數據，這些數據會經由各個節(jié)點服務器傳輸至云服務器，其中云服務器的安全模塊會檢驗數據的安全性，若安全就可以將生鮮貨物的靜態(tài)數據傳輸到云服務器中的數據處理模塊，經由數據處理后輸出。動態(tài)數據的傳輸則與靜態(tài)數據不同，因為動態(tài)數據由無線傳感器網絡采集，所以動態(tài)數據每隔五分鐘就會由無線傳感網絡中的黑盒子向云服務器傳輸。傳輸的動態(tài)數據需先經過云服務器的安全監(jiān)測，若是安全則發(fā)送至云服務器的數據處理模塊，經過處理后輸出。圖4-12云服務器數據處理流程圖云服務器的運行存在在運輸過程中的每一個環(huán)節(jié)，并決定著整個生鮮貨物追溯系統(tǒng)的準確性和實用性，是生鮮貨物追溯系統(tǒng)不可替代的重要樞紐。2.面向用戶生鮮貨物追溯系統(tǒng)的目的是在商家與消費者之間搭起一座“信息橋梁”，則客戶包括商家與消費者，兩種不同類型的客戶所需求的信息也不盡相同。面對商家時，生鮮貨物信息的查詢主要是對運輸過程中的各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)黨發(fā)生生鮮貨物變質、丟失或損壞時能夠準確的責任的承擔方，并迅速的做出相應的補救措施，提高服務質量，加強商家企業(yè)的公信力。而面對消費者時，側重點則在生鮮貨物的質量安全、運輸進度以及到手時的貨物完整度。圖4-13面向客戶的功能圖如圖4-13所示，生鮮追溯系統(tǒng)在商家與消費者之間搭建了一座關于生鮮貨物的信息橋梁，兩種客戶將通過不同的查詢渠道獲取信息。而客戶向云服務器發(fā)送連接請求時，需先通過登入方式判斷客戶類型，而后云服務器平臺根據客戶的類型對客戶開放不同的訪問權限。圖4-14客戶類型認證流程圖如圖4-14所示，客戶向云服務器發(fā)出查詢請求，通過云端認證客戶的身份，若為商家，則向客戶輸送針對商家設計的應用模塊；若為消費者，則向客戶輸送針對消費者設計的應用模塊。二維碼技術誕生于20世紀40年代初，但在近20年得到了迅速的應用和發(fā)展，二維碼作為一種新的信息存儲、傳輸和識別技術，自誕生以來就受到了各國的重視。20世紀90年代初，二維條碼以其“數據存儲量大”、"資訊隨著產品走"、"可以傳真影印"、“糾錯能力強”四大特點逐漸得到應用。圖4-15生鮮追溯系統(tǒng)消費者小平臺簡易模擬圖消費者平臺簡易模擬圖如上圖4-15所示，消費者查詢需要通過掃面訂單專屬二維碼進入，自行選擇所需要的信息。為了讓消費者能快速熟悉生鮮貨物追溯系統(tǒng)的小程序功能，消費者查詢小程序的界面設計比較簡潔。在不影響消費者查詢功能的前提下，將界面分成以下三個大模塊；生鮮簡介：這部分信息屬于靜態(tài)數據，在生鮮貨物入庫時錄入。消費者下單后便可通過掃描訂單專屬二維碼進入生鮮貨物追溯平臺的小程序查詢到相關信息。訂單追蹤：這部分屬于實時更新的動態(tài)信息與靜態(tài)信息相結合，會在生鮮貨物運輸過程中不斷更新，以供消費者了解生鮮貨物的動態(tài)。消費者可以在這個模塊查詢到生鮮訂單的運輸路徑、目前所在地、生鮮的質量狀況以及當前運輸承擔方。聯(lián)系商家：這部分屬于商家、運輸方與消費者三方的溝通渠道，其中運輸方會根據生鮮貨物的運輸進程更換相關的負責人。這個模塊的目的主要是方便三方在發(fā)生利益糾紛時可以有效的進行直接溝通。消費者進入小程序界面后，根據自身想要查詢的信息類型選擇相對應的模塊，比如想了解生鮮產品的原產地、特性，就應該選擇生鮮簡介模塊；想要了解訂單的途徑地、當前位置就可以選擇訂單追蹤的模塊；在收到貨物后發(fā)現(xiàn)生鮮出現(xiàn)質量問題，可以通過聯(lián)系商家進行協(xié)調，或者在生鮮貨物運輸的途中出現(xiàn)了生鮮的損壞，可以立即向商家提出補發(fā)或者退款的要求。圖4-16商家生鮮貨物追溯平臺簡易模擬圖商家生鮮貨物追溯平臺如下圖4-16所示，相對于消