基于面向服务架构(SOA)的粮食品质可追溯系统

电子信息产业发展基金项目可行性报告项目名称：基于面向服务架构（SOA）的粮食品质可追溯系统申报单位：地址及邮编：项目负责人：财务负责人：法定代表人：单位传真：联系人及手机：填报日期：2009年4月24日中华人民共和国工业和信息化部印制2一、市场分析（一）市场前景（1）当前市场规模我国是一个农业大国，粮食（大米、小麦、玉米和大豆）的生产和消费皆位居世界前列。随着工业化的发展和市场范围的扩大，现在有越来越多的粮食是通过漫长而复杂的供应链到达消费者手中。由于多层次的加工和多渠道的流通涉及不同地点和拥有不同技术的许多粮食企业，消费者通常很难了解粮食种植、加工、流通、存储、销售等各个过程的具体情况。因此，一旦发生粮食品质问题，政府监管部门、粮食企业、消费者很难高效快捷地追溯粮食品质问题的源头。解决粮食品质安全问题的最行之有效的方法就是将粮食种植、加工、流通、存储、销售过程中与粮食品质有关的信息记录下来，让监管部门可对粮食品质进行监控，粮食企业可对粮食品质进行跟踪，消费者可随时查询、追溯粮食品质问题的源头。粮食可追溯系统正是这样一种能够连接粮食种植与消费，让监管部门、粮食企业和消费者对粮食种植、加工、流通、存储、销售各环节可以进行监管、跟踪和追溯的平台。本项目采用面向服务架构（SOA）技术研发粮食品质可追溯系统，该系统的目标用户可分为以下几类：①粮食监管部门各级粮食行政管理部门：粮食部门；生产领域的监管部门：质检行业；流通领域的监管部门：工商行业。②粮食加工企业据中国粮食行业协会统计，全国目前有规模以上粮食加工企业接近11000家，其中7700多家规模以上大米加工企业，3100多家规模以上面粉加工企业，90家大型大豆加工企业。③农产品批发市场根据中国工程院信息与电子工程学部发布的《中国信息化持续发展战略研究》的报告显示：全国农产品集贸市场已发展到2.8万多个，批发市场有4500多个，其中有100家重点大型农产品批发市场。④农产品流通经济合作组织根据商务部《农村市场体系建设“十一五”规划》显示：农产品流通经济合作组织现有2万，在“十一五”期间发展到4万个，其中100家大型农产品流通企业。从以上4类目标用户，可以估算出粮食可追溯系统的当前市场规模。粮食监管部门可以考虑到县（或县级市）以上粮食管理部门，目前全国有2372个县（或县级市）以上行政区（除台湾省、两个特别行政区外），相应的粮食监管部门有3*2372=7116个，100%的需求，需7116个点；规模以上粮食加工企业11000家，60%的需求，需6600个点；4500个批发市场，60%的需求，需2700个点；2万个农产品流通企业，60%的需求，需12000个点。共计需28416个点的软件，按照每个点20万元计算，市场规模约为56.8亿元人民币左右。（2）市场增长率3《基于面向服务架构（SOA）的粮食品质可追溯系统》是依据粮食种植、加工、流通、存储、销售全过程的特点，以粮食购销调存为基础，以粮食加工为核心，以条形码（一维或二维）或电子标签为基本流动数据载体和基本信息单元，采用先进的信息传输技术、数据库技术、计算机网络技术，建设信息采集、整理、分析和查询网络体系，从而将粮食种植、加工、储存、流通、销售各个环节的信息进行有效整合，实现粮食品质可追溯的目标，为促进粮食品质监管力度、提升粮食产业地位和维护消费者的合法权益提供技术支撑。近几年，国内外食品安全危机频繁发生，不仅严重威胁了人类生命和影响了人们的身体健康，同时也给社会造成了危害，引发了人们对食品安全空前的担忧和广泛的关注，如何对食品有效跟踪和追溯，已成为一个极为迫切的全球性课题。在此背景下，政府越来越来重视包括粮食品质安全在内的食品安全问题，为此国家即将成立“食品安全委员会”，《中华人民共和国食品安全法》也即将在6月1日前夕实施。该项目基于面向服务架构（SOA），集成先进的信息采集技术，建设粮食品质可追溯系统，为粮食品质监管、追溯和查询提供信息技术支撑，系统在技术方案上和应用对象上都比较新颖，具有较大的市场潜力。据估计该系统在三年的研制、试点、推广成功的基础上，市场年增长率将达到100%以上。（3）技术和产业发展趋势①技术发展趋势基于SOA（ServicesOrientedArchitecture，SOA）的系统集成技术：SOA架构即面向服务的架构，META组织将SOA定义为：“一种以通用为目的、可扩展、具有联合协作性的架构，所有流程都被定义为服务，服务通过基于类封装的服务接口委托给服务提供者，服务接口根据可扩展标识符、格式和协议单独描述”。软件设计学中强调设计要拥抱变化，高内聚，松耦合。SOA架构这种具有中立的接口定义（没有强制绑定到特定的实现上）的特征就是服务之间的松耦合。松耦合系统的好处有两点，一点是它的灵活性；另一点是，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续存在。而与此相对，紧耦合意味着应用程序的不同组件之间的接口与其功能和结构是紧密相连的，因而当需要对部分或整个应用程序进行某种形式的更改时，它们就显得非常脆弱。对松耦合系统的需求来源于业务应用程序需要根据业务的变动变得更加灵活，以适应不断变化的环境，比如经常改变的政策、业务级别、业务重点、合作伙伴关系、行业地位以及其他与业务有关的因素，这些因素甚至会影响业务的性质。我们称能够灵活地适应环境变化的业务为按需（OnDemand）业务，在按需业务中，一旦需要，就可以对完成或执行任务的方式进行必要的更改。SOA架构是一种架构模式，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过服务之间定义的接口联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，这使得构建在系统中的服务以一种统一和通用的方式进行交互。SOA架构具有松散耦合、粗粒度服务接口、可重用服务和标准化的接口的特点。Web服务（WebServices）是SOA架构的主要实现方式，它是通过一系列标准和议来保证应用程序之间的动态松耦合连接。当然Web服务并不是实现SOA的唯一方式。CORBA是另一种方式，另外还有面向消息的中间件（Message-OrientedMiddleware）系统，如IBM的MQSeries，开源框架OpenJMS4等。本项目采用Web服务的实现方式。基于SOA，采用WebServices轻量级服务的系统集成技术，国内尚未发现采用基于SOA的RFID中间件集成在粮食品质跟踪与追溯系统上的应用，国外关于这类应用的报道也不多见。射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术：RFID技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术（以下通称RFID技术）。一般完整的RFID系统包含三个部分：天线、读写器、RFID标签（射频卡），通常的做法是把天线集成在读写器中，天线发射电磁波激活射频卡上的感应标签，RFID标签上有存储器可以读写数据。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别多目标识别定位及长期跟踪管理。RFID标签可以分为有源和无源两种。有源标签内嵌一个电池，它的数据可以被重写和修改，存储量可以达到1M字节，使用寿命可以达到10年。无源标签没有独立的外部电源，它通过接收天线发出的电磁波获取能量，但是其体积比有源标签小成本更加低廉，使用时间几乎没有限制。RFID技术作为一种快速、适时、准确处理信息的高新技术和信息标准化的基础，被列为21世纪十大重要技术之一。信息采集技术：在国内外食品安全管理和追溯系统中，最常用的信息采集技术是条码技术和射频识别（RFID）技术，RFID技术相对于传统的条码技术而言，技术优势在于更加快速和自动化。通过信息技术确保粮食品质的途径就是将粮食种植、加工、存储和运输过程中的各种信息进行完整地收集和保存，在任何一个环节如发现可能造成大面积危害的问题的时候，就能够通过这些信息迅速定位所涉及的环节并加以控制，以免造成严重的社会问题。正因为涉及到整个产业链的所有环节，所涉及的采集环节和信息量也非常大，而与此同时，粮食对于时效性的要求又非常高，因此，没有适当的自动识别技术的支持难以实现，RFID的技术优势表明，它无疑是最合适的。基于SOA的RFID中间件集成技术：如何将RFD前端硬件设备和后台业务系统进行有效连接是RFID软件体系考虑的核心问题。这个问题的本质是企业应用系统与硬件接口的问题。因此，通透性是整个应用的关键，正确抓取数据、确保数据读取的可靠性、以及有效地将数据传送到后端系统都是必须考虑的问题。传统应用程序与应用程序之间（ApplicationtoApplication）数据通透是通过中间件架构解决，并发展出各种ApplicationServer应用软件；同理，中间件的架构设计解决方案便成为RFID应用的一项极为重要的核心技术。RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件所提供一组通用的应用程序接口（API），即能连到RFID读写器，读取RFID标签数据。这样一来，即使存储RFID标签情报的数据库软件或后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者读写RFID读写器种类增加等情况发生时，应用端不需修改也能处理，省去多对多连接的维护复杂性问题。RFID中间件是一种面向消息的中间件，信息是以消息的形式，从一个程序传送到另一个或多个程序。信息可以以异步的方式传送，所以传送者不必等待回应。面向消息的中间件包含的功能不仅是传递信息，还必须包括解译数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、消息与要求的优先次序等服务。5RFID中间件可以从架构上分为三种：以应用程序为中心、以架构为中心、基于SOA的RFID中间件。本项目采用基于SOA的RFID中间件集成方式。②产业发展趋势全球RFID产业市场增长巨大：近年来，发达国家RFID技术已经被广泛应用于社会、经济、国防等众多领域，在制造业、服务业等国民经济诸多领域和人们日常生活中都显示出巨大的发展潜力与应用空间，并将对整个社会信息化水平的提高以及加强国防安全等方面产生广泛的影响。2006年全球RFID市场规模27.1亿美元，2001-2006年的年复合增长率为31.7%。全球著名的市场调查企业IDTechEx公司对RFID产业进行了广泛的研究，据其预测，2016年整个RFID市场的价值将从2006年的27.1亿美元攀升到262.3亿美元，年复合平均增长率仍维持在25.5%左右的水平。中国是RFID产业的主战场：高科技行业研究机构驰昂咨询（Sinotes）近期发布的《2008-2009年RFID产业发展研究年度报告》显示，在政府支持和企业的推动下，RFID产业近几年得到飞速发展，2008年，中国RFID产业市场规模已达80.4亿元，比上年增长45.9%。图12005-2008年中国RFID市场规模及增长率（按销售额）2008年，RFID产业务实推进，在食品药品安全监管、商品防伪、电子门票、工农业生产管理、智能交通及现代物流等诸多领域开始得到实际应用。目前，RFID已经渗透到社会的很多领域，对改善人们生活质量、提高企业效益、加强公共安全产生着重要影响。种种迹象表明中国RFID市场的发展从2005年末起开始提速，政府部门、食品安全、物流、零售、工业、保健、中小企业及消费行业都是颇具发展潜力的领域。粮食品质可追溯系统的产业发展趋势：条码技术和RFID技术是实现粮食品质高效、快捷、准确追溯的前提，这两种技术主要用于粮食信息采集，比较而言条码技术具有价格便宜、应用成熟的优点，但随着RFID产业的快速发展，RFID标签的成本和价格也会越来越低，加上RFID卡具有非接触、阅读速度快、无磨、不受环境影响、寿命长的特点，采用RFID技术的可追溯系统会越来越来普遍的用于粮食品质的监管、追溯和查询，具有广阔的市场空6间。（二）市场竞争《食品安全可追溯研究阶段报告》（中国连锁经营协会，2007年）中总结了我国在食品可追溯系统中的发展现状。在国家有关部门的推动下，在水果