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基于物联网的果蔬质量追溯系统的设计及实现

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张凤英厚琳

摘要

果蔬中含有丰富的维生素及微量元素，针对后工业时代不良商家对果蔬添加有害健康的物质，设计了基于物联网的果蔬质量追溯系统，系統结构框架完善，硬件数据采集部分核心部件采用单片机主控模块（STC89C52），连接光敏和温湿度传感元件采集蔬菜种植环境相关信息。为了更高效的采集农产品信息，引入了射频识别模块、蓝牙作为无线通信技术搭建了硬件信息采集和软件监测的桥梁。开发了基于智能手机的APP用以实时监测各项数据，实现了基于物联网的蔬菜质量追溯系统设计。

【关键词】物联网果蔬质量追溯射频识别

蔬菜营养价值极高，是人们健康饮食不可缺少的物质。根据我国蔬菜行业专家的分析和预测，我国大棚蔬菜种植自2013年以来市场需求量和市场供应量持续增长，预测到大棚蔬菜的前景不太光明。主要原因是一些商家鼠目寸光，被利益蒙蔽双眸，为了增大产量，美化蔬菜外观，昧着良心造成大量食品安全事件的发生。染色草莓，尿素豆芽、抛光橙子、植物激素滥用等事件冲击着人们的视野，考验民众的耐心，更激起了大众对食品安全及自身健康的担忧。

因此需要建设一套蔬菜质量追溯系统来监测蔬菜农产品的生长过程，间接的保障蔬菜农产品的质量安全。物联网作为新时代的宠儿，其技术被广泛应用到传统农业的生产过程中，为实现供应链中物品自动化的跟踪和追溯提供了基础平台。构建基于物联网的蔬菜质量追溯系统需要实现从蔬菜种植到销售全过程的农产品信息的追溯。蔬菜质量追溯系统的推广对企业蔬菜农作物的生产进行了有效的监督，间接的提高了蔬菜农产品的质量，可以间接的降低食品安全事件的发生，只有这样国家才能繁荣昌盛。可是目前国内研究的蔬菜质量追溯系统其追溯的内容有点简单，其溯源信息的采集不是很精准，没有形成一个完整的供应链，不能全面的对蔬菜农产品质量进行有效的监督，所以本设计来进行一个基于物联网的蔬菜质量追溯系统研究。

1系统总体设计方案

基于物联网的蔬菜质量追溯系统进行设计，完成蔬菜农产品种植过程中数据的采集并将信息显示。本设计将单片机系统引入到蔬菜质量追溯系统的设计中，设计了基于RFID和无线传输的蔬菜质量追溯系统，如同“大脑”的单片机作为主控单元将电源接口模块、液晶显示接口模块、光照强度采集模块、土壤温湿度采集模块、RFID射频识别模块、数模转换模块、蓝牙等各大模块进行控制。无线通信蓝牙技术作为硬件信息采集系统和软件实时监测系统的桥梁，把硬件系统采集的种植信息发送到移动终端APP，实现了硬件数据采集部分和软件监测部分的信息可靠传输，移动终端可以进行实时的检测。移动终端分管理员和顾客两种登录权限，管理员用读卡器扫描射频卡后对蔬菜基本信息进行修改、发布和管理。顾客扫描电子标签后可以看到产品详细信息，不能修改，来实现蔬菜质量的追溯，基于物联网的蔬菜质量追溯系统要进行追溯信息采集（硬件部分来实现）、企业认证申请（农产品监管部门审核）、追溯信息管理（从种植到销售信息管理）这三大功能来实行蔬菜质量追溯系统的智能化操作，构建方便快捷的蔬菜质量追溯系统，基于物联网的蔬菜质量追溯系统结整体结构图如图1所示。

2系统硬件设计

整个系统中对蔬菜种植环境信息以及农产品信息采集采集部分，选择单片机作为核心控制系统，单片机作为“大脑”实时与传感器模块和射频识别模块保持着实时通信，不断从它们那里获取新检测到的数据，并在内部进行分析处理。在蔬菜农产品种植地过程中，对蔬菜种植环境的温湿度和光照的采集相当重要，所以我们要用到温湿度和光敏传感元件对温湿度数据进行实时的采集，为蔬菜农产品提供更好的生长环境;由于采集的光照和温湿度是模拟信号，需要转换成数字信号让单片机进行逻辑计算再在液晶显示屏上显示，所以离不开数模转换和液晶显示屏;为了更高效的采集农产品信息，我们引入了RFID射频识别模块，射频识别模块通过电子标签采集蔬菜农产品数据（品种，生产批次，产地）等详细信息，电子标签通过扫描读写器在移动终端显示蔬菜基本信息;蓝牙作为无线通信技术搭建起了硬件信息采集和软件显示监测的桥梁，硬件结构框图如图2所示。

在基于物联网的蔬菜质量追溯系统设计中，单片机选用的是STC89C52。通过各元件反馈的信息，及时进行处理并将结果再传送到各端口，实现既定的控制功能，以满足性能要求。整个系统的功能是通过各个元件独立正常运行来完成工作的，其中最关键和复杂的是如何进行温湿度、光照强度、农产品信息的采集并自动显示，这就需要依靠一个强大的“大脑”来处理。STC89C52系列单片机因为其高速、低功耗、抗干扰强、价格低廉被广大用户青睐和使用;它拥有简单的外围电路，并且具有强大的运算功能，灵活度大，不存在方向寄存器的说法，所以STC89C52是最佳的选择。编程简单，利用Keil软件编程可以实现相关算法和数字