基于NFC技术的热带农产品可追溯系统的设计-《江苏农业科学》(2017年23期).docx

龙源版权所有 基于NFC技术的热带农产品可追溯系统的设计作者：刘伟 张永辉 牛祺君 杨文迪来源：《江苏农业科学》2017年第23期 摘要：设计并实现了一种基于近场通信（near field communication，NFC）技术的热带农产品可追溯系统。该系统融合智能移动终端NFC技术和移动通信技术，结合MySQL数据库，使用Google Android和Windows跨平台开发。分析了系统架构和功能模块具体设计，阐述了系统基于新型NFC技术的实现方法，通过试验测试验证了系统的可行性。 关键词：近场通信；可追溯；热带农产品；Android；MySQL数据库 中图分类号： S126；TP391文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）23-0225-06 海南省作为国内热带农作物的核心产区，一直以盛产各类风味独特、品质优良的热带农产品而闻名全国。但近年来由于各类食品安全问题的频繁发生，导致广大消费者对其信任度不断降低，严重地削弱了用户的购买意愿，阻碍了海南热带农产品产业的蓬勃发展。随着物联网技术的不断革新与应用，急需通过先进的物联网技术来建立一套安全可靠、使用便利的热带农产品可追溯系统，以提高热带农产品来源信息的可信度和透明度，为海南热带农产品的产销和推广提供坚实的技术保障。 本研究开发一种基于NFC技术的热带农产品可追溯系统，与传统的条形码或者二维码可追溯系统不同，该系统不需要配备专用的读写设备就能完成对产品溯源信息的在线查询[1-6]。消费者只需有1部内置NFC功能的智能手机，就能够通过手机直接查询产品信息，极大地方便了用户的使用，从而使得该系统能真正被广大用户所接受。通过对可追溯信息的第三方保存以及访问权限设置，保证可追溯信息的可靠性、真实性和公正性，为热带农产品的质量和安全问题提供一种高效便捷的解决方案[7]。 1系统概述 NFC热带农产品可追溯系统综合了数据采集、数据分析、在线查询、实时上传、仓储管理等多种功能。使用跨平台技术开发，其中手机终端APP采用Google Android平台开发，PC端应用基于Windows系统开发。融合GPRS、CDMA、3G和4G等移动通信技术，使用MySQL进行后台数据库管理[8]。其中，NFC手机终端APP所针对的群体是广大消费者和农产品经销商，主要用来读取NFC电子标签中所记录的产品信息，实现信息的非接触式移动采集功能。PC端应用软件所针对的群体是农场主，主要用来将农产品的标识信息写入NFC电子标签中，同时将其余的产品信息通过网络通信技术实时上传到后端数据库中，再由后台管理系统对收集到的产品信息进行实时的管理。 1.1技术原理 NFC是一种标准的短距离无线连接技术，它基于RFID技术，利用磁场感应实现近距离电子设备之间的通信[9]。它的通信距离一般在10 cm左右，工作频段为13.56 MHz。目前支持3种不同的数据传输速率，分别为106、212、424 kbit/s，能够为用于安全数据传输验证的识别协议提供一种无缝媒体[10]。因此用户只需通过触摸，或将装置靠近，就能实现直观、安全、非接触式的交易，访问数字内容，连接电子装置[11]。对于使用NFC进行通信的2个装置来说，必须有1个具备NFC读写器，另1个具备NFC标簽。标签从根本上来说是一个集成电路，它载有数据，连接天线，通过读写器进行读写[12]。此外，NFC协议还提供了主动和被动2种通信模式。 在主动模式中， 2个装置产生各自的无线电场进行数据传输。在被动模式中，只有1个装置产生无线电场，而另1个使用加载调制进行数据传输。NFC协议规定，在后一种情况下，必须由启动装置产生无线电场[13]。NFC2种通信模式的原理图分别如图1和图2所示。 1.2系统组成 整个系统由NFC智能移动终端APP、NFC电子标签、Windows桌面客户终端及后台管理系统4个部分组成。其中，智能移动终端APP包括消费者端APP和经销商端APP，消费者端APP主要用来实现对标签信息的直接读取，而经销商端APP则在此基础上增加了仓储管理的功能。Windows桌面客户终端主要用来实现在初始标签中写入产品信息，同时完成对写入信息的实时上传（图3）。 1.3技术优势 使用NFC电子标签技术与传统的条形码技术相比，具有诸多优势。主要体现在以下几点：（1）读取速度快。当使用的是条形码时，扫描器需要对条码逐一扫描，扫描速度慢，大批量处理时会很耗时；而NFC读写器读写速度快，可以一次性读取数10个标签中的产品信息。2种技术的处理速度如表1所示。（2）安全性有保障。NFC电子标签是由天线和芯片组成的，数据采用电子方式进行存储，支持多种电子加密方式。而传统的条形码基本是明码标识，一般没有加密过程，安全性较差。（3）信号穿透性强，能