一個基于物聯(lián)網(wǎng)的電子商務在線溯源框架系統(tǒng)

范新剛

(廣州城建職業(yè)學院機電與信息工程學院，廣東從化510925)

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，電子商務已經(jīng)成為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，以及國內(nèi)外貿(mào)易最重要的手段之一。現(xiàn)行的電子商務模式主要包括B2B，B2C及C2C 3種模式，但是由于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬性和開放性，導致了電子商務發(fā)展的一些瓶頸，主要包括以下幾個方面。

1)信息不對稱問題。據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)電子商務交易存在的主要問題分別為商品質(zhì)量、售后服務和交易安全問題。這些問題都涉及到生產(chǎn)廠家、商家及消費者之間的誠信問題，并始終貫穿整個電子商務流程，對電子商務的發(fā)展起決定性影響。究其根源，信息不對稱是造成這些問題的主要原因，信息不對稱問題諸如檸檬問題、信號發(fā)送、逆向選擇和道德風險等，在電子商務環(huán)境中尤其突出，同時由于電子商務活動中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)及信息都絕大部分掌握在商家手中，同樣會導致了商家與消費者之間的信息不對稱，這種信息不對稱將直接導致消費者的感知風險提高。

2)物流配送效率、質(zhì)量問題。電子商務是一種全新的商務模式，相對于傳統(tǒng)商務形式，其特點是一切以消費者為中心，離散的消費者個體以及離散的商品庫存，對電子商務的物流配送效率及質(zhì)量提出了非常高的要求［1］，主要包括:①配送效率，1～2天的商品配送時間已是基本要求;②消費者、商品庫存比較離散，因此商品配送呈現(xiàn)小批量多批次的特點，如何進行快速分揀和配送是關(guān)鍵;③配送過程難以預測，電子商務的業(yè)務特點是離散性高、隨機性很強，業(yè)務量難以預測;④過程監(jiān)控難度大，消費者難以實時掌握貨物的存儲和運輸狀況，相關(guān)監(jiān)管部門難以跟蹤整個流程，造成配送出現(xiàn)質(zhì)量問題難以維權(quán)［2］。

3)商品質(zhì)量追溯體系不完善。售后服務是電子商務活動的重要組成部分，而質(zhì)量追溯是現(xiàn)在電子商務的難點問題之一。產(chǎn)品質(zhì)量問題貫穿整個供應鏈的各個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都有可能造成質(zhì)量問題，但現(xiàn)在的電子商務過程中，由于產(chǎn)品在流通過程中，缺乏相應信息收集，或者即便有相關(guān)信息，也是掌握在供貨方，消費者難以獲取，因此，造成產(chǎn)品質(zhì)量難以追溯，消費者維權(quán)困難重重。

基于以上問題，文本討論了射頻識別系統(tǒng)(radio frequency identification，RFID)和產(chǎn)品電子代碼(electronic product code，EPC)［3］等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電子商務商品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中的應用，提出一個通用的、基于云存儲模式的在線溯源框架系統(tǒng)，以云存儲模式為系統(tǒng)整體架構(gòu)核心，體系層次間通過XML，Web service數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)交換，該系統(tǒng)功能和編碼方案可適應不同溯源主體的需求。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的追溯模式

1.1 物聯(lián)網(wǎng)和EPC系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)(internet of Things)就是指利用各種信息傳感設備，如RFID裝置、紅外傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來的一個巨大網(wǎng)絡［4］。其核心由全球EPC體系、RFID、信息網(wǎng)絡系統(tǒng)3部分組成。

EPC系統(tǒng)是通用的編碼體系標準。該系統(tǒng)主要包括以下幾個部分:EPC代碼、EPC標簽、讀寫器、EPC中間件、對象名稱解析服務(object naming service，ONS)，EPC 信息服務(EPC information service，EPCIS)等，其工作流程如下:

1)讀寫器讀取EPC代碼，將讀取結(jié)果傳給EPC中間件;

2)EPC中間件將EPC代碼進行整理并傳給名稱解釋服務器ONS;

3)ONS服務器將解釋名稱回傳EPC中間件，EPC中間件對某一個產(chǎn)品信息的數(shù)據(jù)庫服務器進行查找，數(shù)據(jù)庫服務器返回查找到的產(chǎn)品信息，從而完成EPC代碼的識別過程。

1.2 可追溯性

國際標準化組織ISO對可追溯性的定義是通過登記的識別碼，對商品或行為的歷史和使用或位置予以追蹤的能力?？勺匪菪允抢靡延涗浀臉擞?，對產(chǎn)品的歷史、應用情況、所處場所或活動進行追溯的能力。

因此，電子商務環(huán)境下的商品質(zhì)量追溯系統(tǒng)，其首要環(huán)節(jié)是基本商品信息收集，并要求信息采集及時、準確，信息采集涵蓋了商品供應鏈的整個過程。商品質(zhì)量追溯系統(tǒng)就是對商品的原材料、加工、配送、零售、直到終端用戶全流程進行信息采集，并對消費者、生產(chǎn)廠家、商家以及職能監(jiān)管部門提供實時可靠的質(zhì)量追溯結(jié)果。

1.3 電子商務商品追溯模式

電子商務所產(chǎn)生的商品質(zhì)量糾紛越來越多，如何對出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行追溯，成為解決電子商務服務質(zhì)量的重點之一。因此，在分析現(xiàn)有追溯模式基礎上，提出一個新的通用追溯模式，對解決電子商務質(zhì)量追溯具有一定借鑒意義。

1)鏈式追溯模式。在商品供應鏈的各節(jié)點傳遞過程中，信息流一般伴隨著物料流，生產(chǎn)企業(yè)對原材料及成品進行標識，標識中含有該企業(yè)自身的信息和產(chǎn)品及原材料信息。如果企業(yè)要追溯產(chǎn)品的質(zhì)量問題或消費者要追溯所購商品的生產(chǎn)廠家信息時，只能沿著供應鏈各節(jié)點逐步追溯，這種追溯方式稱為鏈式追溯。

鏈式追溯模式的優(yōu)點在于實施成本低，操作簡單，不需要統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口;缺點是追溯過程較長，反饋較慢，一旦一個節(jié)點中斷，將導致整個追溯鏈中斷，其可靠性較低。

2)交叉式追溯模式?，F(xiàn)在的商品供應鏈基本呈交叉模式，即生產(chǎn)企業(yè)的原材料可能來自多個供應商，而其產(chǎn)品提供給多個下游銷售商，與此相對應，對這種供應鏈的追溯模式稱為交叉式追溯模式。

該模式實現(xiàn)的基礎是信息保存在供應鏈的幾個關(guān)鍵節(jié)點中，各個關(guān)鍵節(jié)點間的追溯模式還是鏈式追溯，因此，交叉式追溯實際上是鏈式追溯的一個集合，其優(yōu)勢在于如果某個關(guān)鍵節(jié)點出現(xiàn)問題時，不會導致整個追溯鏈中斷;缺點是關(guān)鍵節(jié)點出現(xiàn)問題時，會導致該關(guān)鍵節(jié)點下游的追溯中斷。

3)集中存儲式追溯模式。上述2種追溯模式都有其局限，尤其是對于突發(fā)性、并發(fā)性以及溯源主體較復雜的電子商務模式，解決的辦法是提高追溯信息的共享性和開放性，而數(shù)據(jù)庫由于其天然的共享性和開放性要求，因此，集中存儲式追溯模式應運而生。

在此追溯模式下，供應鏈各節(jié)點的信息都集中存儲在中央數(shù)據(jù)庫服務器中。中央數(shù)據(jù)庫提供開放查詢接口，提供各類不同追溯主體的查詢服務。

集中存儲式追溯模式中，中央數(shù)據(jù)庫可以由供應鏈中關(guān)鍵節(jié)點提供，或者通過第3方數(shù)據(jù)服務企業(yè)提供。這種追溯模式的優(yōu)點是信息集中存儲，查詢開放，滿足不同查詢主體的要求;缺點是中央數(shù)據(jù)庫的負載能力、網(wǎng)絡負載要求較高，同時由于數(shù)據(jù)的高度集中，其可靠性要求比較高。

2 基于云存儲模式的追溯系統(tǒng)

電子商務的供應鏈極為復雜，其中涉及的主體繁多，因此，電子商務中的質(zhì)量追溯也較為復雜，鏈式追溯和交叉追溯都不適合，而集中存儲式追溯模式，則存在中央數(shù)據(jù)庫的瓶頸問題，且現(xiàn)實中各環(huán)節(jié)大多已經(jīng)建立相應數(shù)據(jù)庫，因此如果采用中央數(shù)據(jù)庫模式，則對現(xiàn)有資料造成浪費。

隨著云計算技術(shù)的成熟及普及，相應的云存儲技術(shù)也日益成熟［5］。因此，對中央數(shù)據(jù)庫追溯模式進行改進，其存儲模式采用基于云技術(shù)的云存儲技術(shù)，將現(xiàn)有節(jié)點數(shù)據(jù)庫加入到存儲云系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有資源，能克服中央集中數(shù)據(jù)庫的弊端［6］。

2.1 在線溯源系統(tǒng)整體架構(gòu)設計

基于云存儲的在線溯源系統(tǒng)核心模塊包括信息采集系統(tǒng)、云存儲系統(tǒng)和在線溯源系統(tǒng)平臺，其架構(gòu)示意圖如圖1所示。

該追溯系統(tǒng)編碼體系遵循EPC規(guī)范，在各個節(jié)點建立EPCIS服務器和ONS服務器，EPCIS服務器用以存儲各節(jié)點的事件和數(shù)據(jù)，將商品的EPC編碼以及與EPCIS服務器地址的映射信息存儲在本地ONS服務器中，除了節(jié)點服務器之外，還建立了系統(tǒng)根ONS服務器和查詢服務器，根ONS服務器用以存儲EPC編碼與本地ONS服務器地址的映射信息，通過查詢服務器，可以訪問到根ONS服務器，通過根ONS服務器和本地ONS服務器之間的層層名稱解釋，可以從EPCIS服務器中獲取產(chǎn)品的相關(guān)信息。

圖1 基于云存儲的在線溯源系統(tǒng)Fig.1 Online traceable system based on cloud storage

在該追溯系統(tǒng)中，商品在進入銷售環(huán)節(jié)之前，流通中各環(huán)節(jié)都采用RFID標簽進行標識，在商品配送到消費者之前，通過讀寫器讀取RFID標簽，并將標簽內(nèi)的 EPC編碼上傳 EPCIS服務器，同時將RFID標簽內(nèi)的編碼轉(zhuǎn)換為追溯條碼，用戶可以通過商品上的追溯條碼，查詢EPCIS服務器，進行相應追溯。

2.2 在線溯源系統(tǒng)體系層次

在線溯源系統(tǒng)的體系層次包括物理層、服務層、數(shù)據(jù)層和應用層如圖2所示。

圖2 在線溯源系統(tǒng)的體系層次Fig.2 Architecture of an online traceable system

圖2中，物理層位于電子商務在線溯源系統(tǒng)的底層，主要功能為數(shù)據(jù)采集，將傳感器采集的RFID標簽數(shù)據(jù)傳遞給服務層進行處理。其組成主要是各類數(shù)據(jù)采集設備，包括RFID標簽、讀寫器、天線、傳感器及打印機等。

服務層位于物理層的上層，其對于物理層數(shù)據(jù)的處理包括RFID數(shù)據(jù)處理、EPCIS事件管理和EPC注冊與注銷。其中RFID數(shù)據(jù)處理是將物理層數(shù)據(jù)進行加工，去除冗余及錯誤提供的數(shù)據(jù)，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)層進行存儲。EPCIS事件管理實現(xiàn)對EPCIS服務器的訪問，將過程中產(chǎn)生的EPCIS事件傳遞給EPCIS服務器，同時也可以從EPCIS服務器中查詢EPCIS事件。EPC注冊與注銷實現(xiàn)企業(yè)對產(chǎn)品的EPC編碼系統(tǒng)的管理，包括2類操作:①將企業(yè)自身的廠商識別代碼和本地ONS服務器的映射關(guān)系上傳給根ONS服務器;②將廠商識別代碼和對象分類代碼與EPCIS服務器地址的映射關(guān)系上傳給本地ONS服務器。

數(shù)據(jù)層主要提供數(shù)據(jù)存儲服務，數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、EPCIS數(shù)據(jù)以及映射信息。商品的基本信息、企業(yè)的業(yè)務信息進行本地存儲，EPCIS服務器只存儲過程中產(chǎn)生的EPCIS事件數(shù)據(jù)，基本信息、業(yè)務信息和EPCIS事件的映射信息存儲在本地ONS服務器中，同時在根ONS服務器存儲一個副本。

應用層［7］包括供應鏈各主體以及政府監(jiān)管部門的追溯服務管理，以滿足不同追溯主體的不同追溯目的，同時包括企業(yè)現(xiàn)有的各類應用系統(tǒng)。

為了充分利用企業(yè)現(xiàn)有應用系統(tǒng)，在企業(yè)應用系統(tǒng)和在線溯源系統(tǒng)之間，還需要提供跨平臺數(shù)據(jù)接口，如 XML數(shù)據(jù)交換接口、Web Service接口［8］等，更好地實現(xiàn)系統(tǒng)的共享性和開放性。

2.3 在線溯源系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

根據(jù)上文描述，建立基于瀏覽器/服務器(Browser/Server，B/S)模式的分布式追溯系統(tǒng)。在供應鏈節(jié)點企業(yè)的內(nèi)部系統(tǒng)和根ONS服務器中，統(tǒng)一采用3層體系結(jié)構(gòu)的B/S模式，即表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。

2.3.1 在線溯源系統(tǒng)功能設計

電子商務涉及產(chǎn)品門類繁多，不可避免與多個經(jīng)濟主體產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，所有的經(jīng)濟主體又與產(chǎn)、供、銷、管及服務各個環(huán)節(jié)緊密相關(guān)，因此質(zhì)量溯源體系應用主體包括生產(chǎn)企業(yè)、供貨商、物流配送企業(yè)、電子商務運營商、政府部門和消費者，而各個應用主體的溯源目的并不相同［9］，比如，生產(chǎn)企業(yè)溯源目的是為了查找質(zhì)量問題所在，進而改進自己的管理;供貨商溯源可能更偏重于定位質(zhì)量問題產(chǎn)品來源和去處，從而改進售后服務;監(jiān)管部門溯源目的是防止假冒偽劣產(chǎn)品，維持市場秩序;而消費者溯源目的在于自己的維權(quán)等等。

根據(jù)應用主體不同的溯源需求，在線溯源系統(tǒng)功能分為生產(chǎn)加工管理、商品配送管理、商品銷售管理、查詢監(jiān)管4個功能模塊，如圖3所示。

圖3 在線溯源系統(tǒng)的功能模塊Fig.3 Function modules of an online traceable system

2.3.2 EPC編碼管理方案

本在線溯源系統(tǒng)采用EPC編碼標準中的96位通用標識(general identifier，GID－96)［10］編碼，GID－96的編碼結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 GID－96編碼結(jié)構(gòu)Tab.1 Coding structure of GID－96

表1中廠商識別代碼由在線溯源系統(tǒng)統(tǒng)一分配，對象分類代碼及其唯一標識序列號由供應鏈各節(jié)點企業(yè)進行分配。由于GID－96充足的編碼空間，足以為供應鏈中所有對象分配一個唯一序列號，從而實現(xiàn)對每個對象的追溯。

3 結(jié)束語

電子商務商品質(zhì)量追溯是電子商務運營商提高服務質(zhì)量和消費者有效維權(quán)的關(guān)鍵手段，而一般追溯系統(tǒng)存在成本較高、部署困難等問題，尤其因為供應鏈各節(jié)點信息收集、存儲、查詢是離散的，甚至造成局部信息孤島，使得追溯效率較低。

本框架系統(tǒng)針對以上問題，將各節(jié)點數(shù)據(jù)庫加入到云存儲系統(tǒng)，部署容易，且充分利用現(xiàn)有的溯源信息，利用云計算、云存儲的高效性，可有效提高商品溯源的準確性和及時性。

［1］于山山，王斯鋒.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能物流系統(tǒng)分析與設計［J］.軟件，2012，33(5):6－8.YU Shanshan，WANG Sifeng.Analysis and Design of Intelligent Logistics System Based on the Internet of Things［J］.Software，2012，33(5):6－8.

［2］楊棟，田力威.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電子商務物流下配送問題的研究［J］.物流工程與管理，2012，34(8):75－76.YANG Dong，TIAN Liwei.Applied Research on E－commerce Logistics and Distribution Based on Internet of Things［J］.Logistics engineering and management，2012，34(8):75－76.

［3］熊本海，傅潤亭，林兆輝，等.生豬及其產(chǎn)品從農(nóng)場到餐桌質(zhì)量溯源解決方案—以天津市為例［J］.中國農(nóng)業(yè)科學，2009，42(1):230－237 XIONG Benhai，F(xiàn)U Runting，LIN Zhaohui，et al.A Solution on Pork Quality Safety Production Traceability from Farm to Dining Table－Taking Tianjin City as an Example［J］.Scientia Agricultura Sinica，2009，42(1):230－237.

［4］楊鵬，張翔.物聯(lián)網(wǎng)研究概述［J］.數(shù)字通信，2010，38(5):27－28.YANG Peng，ZHANG Xiang.Study of the Internet of Thing［J］.Digital Communication，2010，38(5):27－28.

［5］徐小龍，程春玲，熊婧夷.基于multi—agent的云端計算融合模型的研究［J］.通信學報，2010，31(10):203－211.XU Xiaolong，CHENG Chunling，XIONG Jingyi.Conjunct model of cloud＆client computing based on multi－agent［J］.Journal on Communication，2010，31(10):203－211.

［6］鄧茹月，覃川，謝顯中.移動云計算的應用現(xiàn)狀及存在問題分析［J］.重慶郵電大學學報:自然科學版，2012，24(6):716－723.DENG Ruyue，QIN Chuan，XIE Xianzhong.Application status and problem analysis of mobile cloud computing［J］.Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications:Natural Science Edition，2012，24(6):716－723.

［7］沈克，彭太樂.基于增強現(xiàn)實的物聯(lián)網(wǎng)物體識別與虛擬交互［J］.計算機工程，2010，36(17):98－101.SHEN Ke，PENG Taile.Object Recognition and Virtual Interaction of IOT Based on Augmented Reality［J］.Computer Engineering，2010，36(17):98－101.

［8］林云，田帥輝.物流云服務—面向供應鏈的物流服務新模式［J］.計算機應用研究，2012，29(1):224－228.LIN Yun，TIAN Shuaihui.Logistics cloud service:innovation model of logistics service oriented to supply chain.Application Research of Computers，2012，29(1):224－228.

［9］童恩棟，沈強，雷君，等.物聯(lián)網(wǎng)情景感知技術(shù)研究［J］.計算機科學，2011，38(4):9－15.TONG Endong，SHEN Qian，LEI Jun，et al.Study on Context－aware Technologies for lnternet of Things.Computer Science，2011，38(4):9－15.

［10］黃能耿，張炳良.通用可溯源編碼系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］.計算機應用與軟件，2011，28(11):271－275.HUANG Nenggeng，ZHANG Bingliang.Design and implementation of a universally traceable coding system［J］.Computer Applications and Software，2011，28(11):271－275.