CN108681826B - 一种基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统，属于管理技术领域，包括硬件系统和软件系统；硬件系统包括摄录像设备、温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备、短信通信设备、客户机、智能终端和服务器；软件系统包括系统数据库、数据访问层、系统组件库、数据接口、万维网服务器和无线应用协议服务器6个部分。本系统能保证自身的安全性、稳定性，具备权限控制、身份认证、日志记录、重要信息加密存储等功能；具有简便性、灵活性、扩展性，便于操作、维护管理和功能扩充优点。
Description
技术领域
本发明属于管理技术领域，具体涉及一种基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统。
背景技术
近年来，我国的食品安全事件层出不穷，令人触目惊心。媒体上屡屡曝光的苏丹红、三聚氰胺、地沟油、病死性畜肉、蔬果农药残留超标等食品安全方面的诸多事故给人民的身体健康带来了极大的危害，严重损害了公众对食品安全的信心。
高校、中小学、幼儿园等各类学校作为人员高度密集的场所，对食品安全的要求更加严格。但近年来，师生的集体食物中毒事件时有发生。援引国家卫生计生委发布的2015年全国食物中毒事件情况通报，全国共收到各类食物中毒事件报告169起，中毒5926人，其中死亡121人。发生在各类学校等集体食堂的食物中毒事件中毒人数最多，占食物中毒事件中毒总人数的42.6％。
利用物联网、大数据等先进的现代信息技术，研发学校餐厅食品安全监管信息化系统，对于提高各级各类学校餐厅的食品安全管理水平、保障学校师生的身体健康和校园的和谐稳定具有重要意义。在调研了食品安全管理信息化系统现状的基础上，针对现有信息化管理系统在食品安全风险预防能力等方面的不足，设计了一套基于现代信息技术的新一代学校餐厅食品安全管理信息系统。该系统的一期建设模块目前已在我校正式应用，取得了较好的使用效果。
1食品安全信息化系统现状
经调研，目前市场上较常见的用于提高食品安全管理水平的信息化系统主要包括以下几类：
(1)食品安全溯源系统：如上海市餐饮服务食品安全溯源系统、山西省晋中市食品安全电子化管理系统等。该类系统的用户通常为餐饮企业和地方食品药品监督管理部门。餐饮企业负责录入各种原材料、添加剂等的采购信息，对销售方的生产许可证、食品流通许可证、卫生许可证、动物检疫合格证等票据进行留存。监管部门通过信息系统对企业在采购过程中的进货信息、票据留存情况等进行检查，目的是保证餐饮服务企业采购渠道的安全性，以及对问题食品的及时溯源。
(2)餐饮服务安全监管系统：如浙江图讯科技股份有限公司的餐饮服务安全监管信息化系统等。该类系统以餐饮从业企业为监管对象，对企业的原材料索票索证情况、从业人员健康检查情况、废弃物回收处理等环节进行信息化管理。同时通过建设“阳光厨房”或“明厨亮灶”等工程，对餐饮企业的厨房及其它重要区域进行实时视频监控，实现餐饮服务的全方位综合监管，通过信息化手段保证公众的餐饮安全。
(3)餐饮服务监督管理系统：如陕西师范大学学生餐厅餐饮服务监督管理系统。该系统主要通过收集高校师生的意见、建议及投诉等，对学生餐厅餐饮服务提供者的餐饮服务质量和食品卫生情况进行评级和排名，督促餐饮服务从业方提高餐饮服务质量和餐饮安全卫生水平。
上述信息化系统的应用对提高食品安全监管水平具有较积极的意义。但另一方面，现有信息化系统仍存在着很多亟待解决的问题。其中，比较突出的不足包括：
(1)现有系统主要关注的是信息的记录与责任的追溯，对于食品安全风险的预防所起作用有限。例如，对于经常引发食品安全风险的下述常见因素：蔬果农药残留超标、冷菜或熟食细菌超标、原材料仓库温湿度超标、食品加工时间不足、食物在常温下存放时间过长、餐具消毒不彻底等，现有信息化系统基本不能起到对这些食品安全风险进行及时报警的作用。
(2)部分系统可以通过布设在食品生产经营企业中的摄像机采集食品生产、经营行为的视频。但必须安排专门的监管人员对摄像机采集的视频进行实时监视，工作人员劳动强度大，工作效率低，监视效果差。当受各种客观条件的限制，不能安排专门的监管人员进行实时监视时，则所采集的视频只能用于事后的责任追溯，不能及时预防食品安全风险的发生。
为此，有必要利用物联网、大数据等先进的现代信息技术，设计并研发重在安全风险预防的新一代食品安全管理信息化系统。
2需求分析
2.1学校餐厅食品安全风险的常见诱因
学校餐厅的餐饮服务流程通常可以分为原材料处理、食品加工、食品销售和完餐处理4个主要环节。其中，原材料处理环节又包括原材料计划上报、物资采购、物资验收、物资入库和出库等具体环节，食品加工环节又包括食品的粗加工、精加工、烹调等具体环节，食品销售环节又包括食品的备餐、供餐、留样等具体环节，完餐处理环节又包括餐具洗刷消毒、餐厨垃圾处理等具体环节。
在上述餐饮服务流程中的每个环节都潜藏着不同程度的食品安全风险隐患。具体而言，比较常见的食品安全风险隐患包括：
(1)在原材料采购方面，所采购的蔬菜或水果等存在农药残留超标的情况，进货后未进行化验，直接进入加工间进行加工。
(2)夏季，存放原材料的仓库出现温、湿度超标的情况，导致原材料出现霉变的风险大大增加。
(3)对原材料保质期的检查不到位，导致出现加工过程中使用过期原材料的情况。
(4)操作人员在冷菜间的操作过程不规范，导致加工出的冷菜或熟食细菌超标。
(5)加工四季豆等菜肴时的加工时间不足，导致菜肴中含有的毒素未被彻底破坏。
(6)夏季，备餐过程中食品在炎热天气下的存放时间超过规定的允许时间，导致食品中的病菌大量繁殖。
(7)餐具清洗、消毒不彻底导致病菌污染、消毒剂残留，消毒后餐具保洁不当导致二次污染等。
(8)餐厅工作人员的健康情况不达标。
2.2新一代食品安全管理信息化系统的需求分析
根据学校餐厅食品安全风险的常见诱因，针对现有食品安全管理信息化系统在安全风险预防等方面的不足，新一代食品安全管理信息化系统应具备如下功能：
(1)系统应涵盖原材料管理、温湿监控、农残检测、细菌检测、食品留样管理、消毒管理、视频监控、巡检管理、废弃物处理、信息公示等功能，从而实现对学校餐厅从原材料采购、加工、销售、食品留样、到废弃物处理等环节的全流程信息化监管。具体而言，系统应能实现如下功能：
(2)当发生重要场所温湿度超标、采购的蔬菜或水果农药残留超标、加工的冷菜或熟食细菌超标、餐具消毒不达标、食品加工时间不足、库存物资临近过期等常见食品安全风险时，系统能实时向管理员发出报警；当出现上述食品安全风险的前兆时，系统能及时发出预警信息。
(3)当发生采购的蔬菜或水果农药残留超标、留样食品检验不合格等异常现象时，系统能追溯出问题食材已流向的班组和问题食材的供应商，及时预防食品安全风险的发生或防止食品安全风险进一步扩散。
(4)当系统所录制的视频中发生食品加工过程中的一些常见不规范行为时，例如：食品加工时间不足、食品常温下存放时间过长、用素食案板加工生肉、工作人员不着工作服等，系统能完成自动检测并实时向管理员发出报警。
(5)系统应能保证自身的安全性、稳定性，具备权限控制、身份认证、日志记录、重要信息加密存储等功能。
(6)系统应具有简便性、灵活性、扩展性，便于操作、维护管理和功能扩充。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统，包括硬件系统和软件系统；
硬件系统包括摄录像设备、温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备、短信通信设备、客户机、智能终端和服务器；
软件系统包括系统数据库、数据访问层、系统组件库、数据接口、万维网服务器和无线应用协议服务器6个部分；
摄录像设备，被配置为用于实现包括进货、加工、存储、销售、留样在内的重要场所的影像留存；
温湿度测量设备，被配置为用于实现包括加工、存储、销售在内的重要场所的温湿度数据采集；
农药残留测量设备，被配置为用于实现包括蔬果在内的抽样化验；
细菌残留测量设备，被配置为用于实现包括凉菜加工间场所及餐具在内的细菌抽样化验；
短信通信设备，被配置为用于向管理员及时发送报警信息；
客户机和智能终端，被配置为用于各类用户的业务操作与数据浏览；
服务器，被配置为用于存储系统数据、接收用户的浏览请求、执行业务逻辑、向用户返回操作结果；
系统数据库，被配置为用于实现海量数据的存储、检索与操作；
数据访问层，被配置为用于实现数据库和上层应用软件的交互；
系统组件库，被配置为用于实现软件功能的复用；
数据接口，被配置为用于实现软件系统与摄录像设备、温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备与短信通信设备间的数据交互；
数据接口，包括视频传输通信接口、WINSOCK(Windows Socket，Windows套接字)通信接口、安全风险报警接口和信息系统通信接口；
视频传输通信接口，被配置为用于实现摄录像设备与软件系统的数据交互；
WINSOCK通信接口，被配置为用于实现温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备与软件系统的数据交互；
安全风险报警接口，被配置为用于实现短信通信设备与软件系统的数据交互；
信息系统通信接口，被配置为用于实现软件系统与其它信息系统的数据交互；
当WINSOCK通信接口接收到的数据出现异常时，则自动调用安全风险报警接口向管理员进行手机短信报警；
万维网服务器，包括视频监控模块、视频分析模块、温湿监控模块、农残检测模块、细菌检测模块、原料管理模块、留样管理模块、消毒登记模块、废弃登记模块、后台管理模块、万维网信息公示模块和大数据分析模块；
视频监控模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史视频，以及对带云台的摄像头进行远程控制，通过视频传输通信接口与摄录像设备进行通信；
视频分析模块，被配置为用于自动检测视频中是否出现了一些食品加工过程中的常见不规范行为，其在运行过程中，如果发现操作员工有包括食品加工时间不足、食品常温下存放时间过长、用素食案板加工生肉、工作人员不着工作服在内的不规范行为，则自动调用安全风险报警接口向管理员进行手机短信报警；
温湿监控模块，被配置为用于供用户浏览重要场所的实时及历史温湿度测量数据；
农残检测模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史农残检测数据；当出现蔬果农药残留检测超标的异常情况时，进一步追溯出问题食材已流向的班组和问题食材的供应商；
细菌检测模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史细菌检测数据；
原料管理模块，被配置为用于对原材料计划、采购、入库、出库、库存进行信息化管理；
留样管理模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入食品留样信息；当留样食品出现异常情况时，进一步追溯出问题食材已流向的班组和问题食材的供应商；
消毒登记模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入包括大厅、备餐间、餐具在内的消毒情况；
废弃登记模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入废弃物处理的情况；
后台管理模块，被配置为用于供系统管理员对系统进行配置，包括用户管理、角色管理、模块管理、基础数据维护和日志记录管理；
万维网信息公示模块，被配置为用于供师生员工查询包括餐厅员工健康情况、餐厅员工晨检情况、大厅消毒情况、备餐间消毒情况、餐具消毒情况、关键环节视频、重要场所温湿度、农药残留抽检、细菌残留抽检、食品留样情况、原材料票证、废弃物处理在内的信息；
无线应用协议服务器，内部包括巡检管理模块、APP下载模块、APP信息公示模块；
巡检管理模块，被配置为用于支持餐厅工作人员使用智能终端完成日常巡检信息的拍照和上传；
APP下载模块，被配置为用于帮助用户快速地将APP程序下载到智能终端；
APP信息公示模块，是万维网服务器中万维网信息公示模块的简化版本。
本发明所带来的有益技术效果：
(1)系统应涵盖原材料管理、温湿监控、农残检测、细菌检测、食品留样管理、消毒管理、视频监控、巡检管理、废弃物处理、信息公示等功能，从而实现对学校餐厅从原材料采购、加工、销售、食品留样、到废弃物处理等环节的全流程信息化监管。
(2)当发生重要场所温湿度超标、采购的蔬菜或水果农药残留超标、加工的冷菜或熟食细菌超标、餐具消毒不达标、食品加工时间不足、库存物资临近过期等常见食品安全风险时，系统能实时向管理员发出报警；当出现上述食品安全风险的前兆时，系统能及时发出预警信息。
(3)当发生采购的蔬菜或水果农药残留超标、留样食品检验不合格等异常现象时，系统能追溯出问题食材已流向的班组和问题食材的供应商，及时预防食品安全风险的发生或防止食品安全风险进一步扩散。
(4)当系统所录制的视频中发生食品加工过程中的一些常见不规范行为时，例如：食品加工时间不足、食品常温下存放时间过长、用素食案板加工生肉、工作人员不着工作服等，系统能完成自动检测并实时向管理员发出报警。
(5)系统能保证自身的安全性、稳定性，具备权限控制、身份认证、日志记录、重要信息加密存储等功能。
(6)系统具有简便性、灵活性、扩展性，便于操作、维护管理和功能扩充。
附图说明
图1为系统总体架构示意图。
图2为系统的逻辑结构示意图。
图3为食品留样情况查询页面示意图。
图4为重要场所温湿度查询页面示意图。
图5为备餐间消毒情况查询页面示意图。
图6中，子图(a)为农残检测信息的仪器面板显示示意图；子图(b)为农残检测数据超标时的手机报警短信示意图。
图7为农残检测数据的统计与分析页面示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
1、系统总体架构
一种基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统，其架构如图1所示，包括硬件系统和软件系统；
硬件系统包括摄录像设备、温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备、短信通信设备、客户机、智能终端和服务器；软件系统包括系统数据库、数据访问层、系统组件库、数据接口、万维网(World Wide Web，WWW)服务器和无线应用协议(WirelessApplication Protocol，WAP)服务器6个部分；
摄录像设备，被配置为用于实现包括进货、加工、存储、销售、留样在内的重要场所的影像留存；
温湿度测量设备，被配置为用于实现包括加工、存储、销售在内的重要场所的温湿度数据采集；
农药残留测量设备，被配置为用于实现包括蔬果在内的抽样化验；
细菌残留测量设备，被配置为用于实现包括凉菜加工间场所及餐具在内的细菌抽样化验；
短信通信设备，被配置为用于向管理员及时发送报警信息；
客户机和智能终端，被配置为用于各类用户的业务操作与数据浏览；
服务器，被配置为用于存储系统数据、接收用户的浏览请求、执行业务逻辑、向用户返回操作结果；
系统数据库，被配置为用于实现海量数据的存储、检索与操作；
数据访问层，被配置为用于实现数据库和上层应用软件的交互；
系统组件库，被配置为用于实现软件功能的复用；
数据接口，被配置为用于实现软件系统与摄录像设备、温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备与短信通信设备间的数据交互；
数据接口，包括视频传输通信接口、WINSOCK通信接口、安全风险报警接口和信息系统通信接口；
视频传输通信接口，被配置为用于实现摄录像设备与软件系统的数据交互；
WINSOCK通信接口，被配置为用于实现温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备与软件系统的数据交互；
安全风险报警接口，被配置为用于实现短信通信设备与软件系统的数据交互；
信息系统通信接口，被配置为用于实现软件系统与其它信息系统的数据交互；
当WINSOCK通信接口接收到的数据出现异常(如：重要场所温湿度超标、农药残留检测超标、细菌残留检测超标)时，则自动调用安全风险报警接口向管理员进行手机短信报警；
万维网服务器，包括视频监控模块、视频分析模块、温湿监控模块、农残检测模块、细菌检测模块、原料管理模块、留样管理模块、消毒登记模块、废弃登记模块、后台管理模块、万维网信息公示模块和大数据分析模块；
视频监控模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史视频，以及对带云台的摄像头进行远程控制，通过视频传输通信接口与摄录像设备进行通信；
视频分析模块，被配置为用于自动检测视频中是否出现了一些食品加工过程中的常见不规范行为，其在运行过程中，如果发现操作员工有包括食品加工时间不足、食品常温下存放时间过长、用素食案板加工生肉、工作人员不着工作服在内的不规范行为，则自动调用安全风险报警接口向管理员进行手机短信报警；
温湿监控模块，被配置为用于供用户浏览重要场所的实时及历史温湿度测量数据；
农残检测模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史农残检测数据；当出现蔬果农药残留检测超标的异常情况时，进一步追溯出问题食材已流向的班组和问题食材的供应商；
细菌检测模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史细菌检测数据；
原料管理模块，被配置为用于对原材料计划、采购、入库、出库、库存进行信息化管理；
留样管理模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入食品留样信息；当留样食品出现异常情况时，进一步追溯出问题食材已流向的班组和问题食材的供应商；
消毒登记模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入包括大厅、备餐间、餐具在内的消毒情况；
废弃登记模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入废弃物处理的情况；
后台管理模块，被配置为用于供系统管理员对系统进行配置，包括用户管理、角色管理、模块管理、基础数据维护和日志记录管理；
万维网信息公示模块，被配置为用于供师生员工查询包括餐厅员工健康情况、餐厅员工晨检情况、大厅消毒情况、备餐间消毒情况、餐具消毒情况、关键环节视频、重要场所温湿度、农药残留抽检、细菌残留抽检、食品留样情况、原材料票证、废弃物处理在内的信息；
无线应用协议服务器，内部包括巡检管理模块、APP(Application，应用程序)下载模块、APP信息公示模块；
巡检管理模块，被配置为用于支持餐厅工作人员使用智能终端完成日常巡检信息的拍照和上传；
APP下载模块，被配置为用于帮助用户快速地将APP程序下载到智能终端；
APP信息公示模块，是万维网服务器中万维网信息公示模块的简化版本。
另外，系统为了保证自身的安全性，采用了如下安全措施：
数据库内密码加密存储、重要配置文件加密存储、验证码机制、登录次数限制、系统日志记录、提高密码强度、测量设备硬件地址绑定、所编写的程序脚本能实现抗SQL(Structured Query Language，结构化查询语言)注入攻击和抗XSS(Cross SiteScripting，跨站脚本)脚本攻击等。上述安全机制分别嵌入于系统的相关组成部分。
2、逻辑结构
为满足系统便于维护、易于扩展等方面的需求，基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统的逻辑结构设计采用了分层次和模块化的方式。如图2所示，基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统被划分为表示层、业务逻辑层、数据层、基础层4个功能层。其中的业务逻辑层和表示层采用模块化的结构。
底层为基础层，主要是维持基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统运行的硬件设备和智能设备，包括计算机网络、机房、应用程序服务器、数据库服务器、温湿度测量仪、农残检测仪、细菌检测仪和网络安全防御设备等。
第2层为数据层，用于存储餐厅业务管理过程中用户录入的数据和智能设备测量的温湿度、农残检测、细菌检测等数据，并为智能设备提供数据接口。
第3层为业务逻辑层，用于接收表示层发来的请求，调用业务逻辑组件对请求进行处理，并将处理结果返回给表示层。其中的业务逻辑组件又分为用于数据库访问的逻辑组件和处理日常管理业务的逻辑组件。
上层为表示层，即客户端的浏览访问层，用于供用户通过浏览器访问系统界面以获取信息资源，同时将用户的请求传递给业务逻辑层，并将处理结果显示在用户界面上。
系统的易于扩展表现在业务逻辑组件和对应的表示层页面可以根据系统的需要进行扩展，即：只需增加新的模块，而系统的其他部分无需更改。
3、关键技术
3.1、常见群体性食品安全风险的报警技术
为实现系统能对常见群体性食品安全风险(例如：重要场所温湿度超标、蔬果农药残留超标、冷菜或熟食细菌超标、餐具消毒不达标、库存物资临近过期等)进行实时报警或及时预警，涉及到两方面的关键技术。
一方面，应研究如何利用物联网技术实现温湿度测量、农药残留测量、细菌残留测量等智能设备与中心服务器间的互联。当传输到中心服务器上的实时测量数据超标时，则实时报警。为此，在系统中配备了具备网络通信功能的温湿度测量、农药残留测量、细菌残留测量设备和短信通信设备。温湿度测量设备可根据设置的时间间隔，定时地将重要场所的温湿度测量数据上传到中心服务器。工作人员可根据不同场所对温湿度范围要求的不同设置适宜的阈值。当采集的温湿度数据超出阈值范围时，通过短信通信设备向管理人员实时报警。工作人员可利用农药残留测量、细菌残留测量设备对蔬果的农药残留、凉菜间和餐具等的细菌残留进行抽样化验，化验完成后通过设备上的按键将测量数据上传到中心服务器。当采集的测量数据超出了事先设置的阈值范围时，通过短信通信设备向管理人员实时报警。工作人员不能对测量数据进行干预，保证了测量数据的客观性。
另一方面，则应研究基于神经网络或基于时间序列分析的大数据分析技术，通过对大量历史数据的分析，结合专家库中的知识，实现及时发现常见群体性食品安全风险的前兆，从而进行及时预警。上述预警方式属于食品安全风险因素还未发生前的“事前”预警，其意义更为重大。例如：系统可根据农药残留测量的历史数据，结合专家库的知识，给出学校所在地区当前季节农药残留容易超标的蔬果品种，从而可向原材料采购人员及时进行风险预警。
3.2、实现食品加工过程中不规范行为自动检测的视频分析算法
为实现系统能对食品加工过程中的常见不规范行为(例如：食品加工时间不足、食品常温下存放时间过长、用素食案板加工生肉、工作人员不着工作服等)进行实时报警，需开展针对上述行为的视频分析算法研究。可在传统的火焰检测、菜品检测、生肉检测、人体检测等图像检测算法的基础上，针对餐厅工作环境的特点，对上述检测算法进行完善。
为实现食品加工时间不足行为的自动检测，可针对烹饪间灶台进行火焰检测，从火焰被锅具遮住开始计时，到锅具离开灶台露出火焰时结束，从而可自动计算出食品加工时间。由于不同菜品对加工时间的要求也不同，因此还需进行菜品检测。当检测到的食品加工时间短于对应菜品设定的阈值时，通过短信通信设备向管理人员实时报警。
为实现食品常温下存放时间过长行为的自动检测，可针对菜品存放车进行菜品检测，从检测到菜品开始计时，到工作人员搬开菜品时结束，从而自动计算出菜品存放时间。当检测到的菜品存放时间长于事先设定的阈值时，通过短信通信设备向管理人员实时报警。
为实现用素食案板加工生肉行为的自动检测，可针对素食加工区域进行生肉检测。当检测到在素食加工区域中出现加工生肉的行为时，通过短信通信设备向管理人员实时报警。
为实现工作人员不着工作服行为的自动检测，可针对餐厅工作区域进行人体检测和工作服模板匹配。首先在餐厅工作区域进行人体检测，当发现有工作人员时，再将工作人员所着衣物与事先保存的工作服模板进行匹配。当匹配失败时，通过短信通信设备向管理人员实时报警。
3.3、大批量关键业务数据的自动快速采集技术
在各级各类学校餐厅中，工作人员的劳动强度都是比较大的。若让这些工作人员在日常劳动强度的基础上再去承担大量业务数据的录入工作，或是让餐厅安排专门的工作人员承担数据录入工作，都将面临比较大的困难。因此，大批量关键业务数据的自动快速采集技术就成为关系到系统能否真正走向实用的关键技术之一。
具体而言，学校餐厅在食品安全管理等方面的大批量关键业务数据主要包括：原材料入库、原材料出库、消毒登记、食品留样登记等业务环节中的供货商、物品名称、物品价格、物品数量、存放仓库、领货班组、出入库时间、原材料票证、生产日期、保质期、消毒时间、消毒物品类别、消毒数量、食品留样时间、食品留样菜品、食品留样餐次、操作人员等。
为减轻工作人员的劳动强度，提高系统实用性，可通过设计专门的纸质单据，让操作人员在纸质单据上进行简单勾选等操作，然后对传统纸质单据进行高清拍照，利用字符识别和图形识别技术实现大批量关键业务数据的自动、快速采集。而填写这些纸质单据本身就是餐厅工作人员的日常工作职责。
通过上述技术，可同时实现纸质单据的存档和电子业务数据的采集，一举两得。
4、部分功能展示
由于上述系统的开发工作量非常大，因此在系统的建设过程中采用了分期建设的方法。在一期工程中，完成了WINSOCK通信接口、安全风险报警接口、温湿监控模块、农残检测模块、细菌检测模块、原料管理模块、留样管理模块、消毒登记模块、废弃登记模块、后台管理模块、万维网信息公示模块的建设。
本着分批建设、不断受益的原则，目前已将一期工程开发的模块在我校的学生餐厅进行了实际应用。图3至图7对一期工程的部分功能进行了展示。图3是食品留样情况查询页面，供管理人员和师生员工查询食品留样信息。图4是重要场所温湿度查询页面，供管理人员和师生员工查询重要场所的温湿度数据。图5是备餐间消毒情况查询页面，供管理人员和师生员工查询备餐间的消毒情况。图6中，子图(a)为农残检测信息的仪器面板显示，子图(b)为农残检测数据超标时的手机报警短信。图7是农残检测数据的统计与分析页面。利用该页面，可以查询出农残检测超标的原材料已经流向的班组，从而可及时通知这些班组立即停止使用这些原材料，实现安全风险的及时预防。另外，还可查询出原材料的供应商，便于对责任进行追溯。
5、一期建设应用效果
系统一期建设以温湿度测量、农药残留测量、细菌残留测量、短信通信设备、服务器、客户机等硬件设备为平台，以互联网和移动通信网为传输媒介，由万维网信息公示、温湿监控、农残检测、细菌检测、原料管理、留样管理、消毒登记、废弃登记、后台管理、WINSOCK通信接口、安全风险报警接口等模块组成。上述模块使系统具备了风险预防、监督监控、责任追溯、电子档案、信息公示五大类功能。对于餐厅管理人员，系统会自动发送温湿度超标、农残检测超标、细菌检测超标、库存物资临近过期等方面的报警短信，从而可及时采取措施预防食品安全风险的发生。对于学校管理人员，利用系统可对餐厅的食品安全管理工作进行监督监控，当出现违规行为时可进行责任追溯和处罚。对于餐厅工作人员，利用系统可以方便地进行日常业务数据的输入，从而形成原料出入库、食品留样、消毒工作、废弃物处理工作等日常业务的电子档案，并进行长期留存。温湿度测量、农残抽检、细菌抽检等数据的电子档案保存，则由系统自动完成或由工作人员触发仪器按键完成，极大地减轻了工作人员的劳动强度，同时也保证了测量数据的客观性。对于学校的师生员工，利用系统可以方便地查询餐厅员工健康情况、餐厅员工晨检情况、消毒情况、重要场所温湿度、农药残留抽检、细菌残留抽检、食品留样情况、原材料票证、废弃物处理等方面的信息，从而便于形成师生共治的良好局面。经实际应用，系统目前已初步达成“风险早预防、过程有痕迹、结果可追溯、信息有反馈”的良好应用效果。
6、结论与展望
介绍了利用物联网、大数据等现代信息技术建设新一代学校餐厅食品安全管理信息系统的设计方案、关键技术，展示了一期建设的部分功能。经过一期工程的建设，目前已初步达成“风险早预防、过程有痕迹、结果可追溯、信息有反馈”的良好应用效果。
在系统的二期建设中，将开发视频监控、巡检管理、视频传输通信接口等其它模块，并重点研究用于食品安全风险预警的大数据分析技术、食品加工过程中不规范行为自动检测的视频分析算法、大批量关键业务数据的自动快速采集技术，完成对应模块的工程实现。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统，其特征在于：包括硬件系统和软件系统；
硬件系统包括摄录像设备、温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备、短信通信设备、客户机、智能终端和服务器；
软件系统包括系统数据库、数据访问层、系统组件库、数据接口、万维网服务器和无线应用协议服务器6个部分；
摄录像设备，被配置为用于实现包括进货、加工、存储、销售、留样在内的重要场所的影像留存；
温湿度测量设备，被配置为用于实现包括加工、存储、销售在内的重要场所的温湿度数据采集；
农药残留测量设备，被配置为用于实现包括蔬果在内的抽样化验；
细菌残留测量设备，被配置为用于实现包括凉菜加工间场所及餐具在内的细菌抽样化验；
短信通信设备，被配置为用于向管理员及时发送报警信息；
客户机和智能终端，被配置为用于各类用户的业务操作与数据浏览；
服务器，被配置为用于存储系统数据、接收用户的浏览请求、执行业务逻辑、向用户返回操作结果；
系统数据库，被配置为用于实现海量数据的存储、检索与操作；
数据访问层，被配置为用于实现数据库和上层应用软件的交互；
系统组件库，被配置为用于实现软件功能的复用；
数据接口，被配置为用于实现软件系统与摄录像设备、温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备与短信通信设备间的数据交互；
数据接口，包括视频传输通信接口、WINSOCK通信接口、安全风险报警接口和信息系统通信接口；
视频传输通信接口，被配置为用于实现摄录像设备与软件系统的数据交互；
WINSOCK通信接口，被配置为用于实现温湿度测量设备、农药残留测量设备、细菌残留测量设备与软件系统的数据交互；
安全风险报警接口，被配置为用于实现短信通信设备与软件系统的数据交互；
信息系统通信接口，被配置为用于实现软件系统与其它信息系统的数据交互；
当WINSOCK通信接口接收到的数据出现异常时，则自动调用安全风险报警接口向管理员进行手机短信报警；
万维网服务器，包括视频监控模块、视频分析模块、温湿监控模块、农残检测模块、细菌检测模块、原料管理模块、留样管理模块、消毒登记模块、废弃登记模块、后台管理模块、万维网信息公示模块和大数据分析模块；
视频监控模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史视频，以及对带云台的摄像头进行远程控制，通过视频传输通信接口与摄录像设备进行通信；
视频分析模块，被配置为用于自动检测视频中是否出现了一些食品加工过程中的常见不规范行为，其在运行过程中，如果发现操作员工有包括食品加工时间不足、食品常温下存放时间过长、用素食案板加工生肉、工作人员不着工作服在内的不规范行为，则自动调用安全风险报警接口向管理员进行手机短信报警；
为实现食品加工时间不足行为的自动检测，针对烹饪间灶台进行火焰检测，从火焰被锅具遮住开始计时，到锅具离开灶台露出火焰时结束，从而自动计算出食品加工时间；由于不同菜品对加工时间的要求也不同，因此还需进行菜品检测；当检测到的食品加工时间短于对应菜品设定的阈值时，通过短信通信设备向管理人员实时报警；
为实现食品常温下存放时间过长行为的自动检测，针对菜品存放车进行菜品检测，从检测到菜品开始计时，到工作人员搬开菜品时结束，从而自动计算出菜品存放时间；当检测到的菜品存放时间长于事先设定的阈值时，通过短信通信设备向管理人员实时报警；
为实现用素食案板加工生肉行为的自动检测，针对素食加工区域进行生肉检测；当检测到在素食加工区域中出现加工生肉的行为时，通过短信通信设备向管理人员实时报警；
为实现工作人员不着工作服行为的自动检测，针对餐厅工作区域进行人体检测和工作服模板匹配；首先在餐厅工作区域进行人体检测，当发现有工作人员时，再将工作人员所着衣物与事先保存的工作服模板进行匹配；当匹配失败时，通过短信通信设备向管理人员实时报警；
温湿监控模块，被配置为用于供用户浏览重要场所的实时及历史温湿度测量数据；
农残检测模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史农残检测数据；当出现蔬果农药残留检测超标的异常情况时，进一步追溯出问题食材已流向的班组和问题食材的供应商；
细菌检测模块，被配置为用于供用户浏览实时及历史细菌检测数据；
原料管理模块，被配置为用于对原材料计划、采购、入库、出库、库存进行信息化管理；
留样管理模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入食品留样信息；当留样食品出现异常情况时，进一步追溯出问题食材已流向的班组和问题食材的供应商；
消毒登记模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入包括大厅、备餐间、餐具在内的消毒情况；
废弃登记模块，被配置为用于供餐厅工作人员录入废弃物处理的情况；
后台管理模块，被配置为用于供系统管理员对系统进行配置，包括用户管理、角色管理、模块管理、基础数据维护和日志记录管理；
万维网信息公示模块，被配置为用于供师生员工查询包括餐厅员工健康情况、餐厅员工晨检情况、大厅消毒情况、备餐间消毒情况、餐具消毒情况、关键环节视频、重要场所温湿度、农药残留抽检、细菌残留抽检、食品留样情况、原材料票证、废弃物处理在内的信息；
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APP信息公示模块，是万维网服务器中万维网信息公示模块的简化版本；
基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统的逻辑结构设计采用了分层次和模块化的方式，基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统被划分为表示层、业务逻辑层、数据层、基础层4个功能层；其中的业务逻辑层和表示层采用模块化的结构；
底层为基础层，主要是维持基于现代信息技术的学校餐厅食品安全管理信息系统运行的硬件设备和智能设备，包括计算机网络、机房、应用程序服务器、数据库服务器、温湿度测量仪、农残检测仪、细菌检测仪和网络安全防御设备；
第2层为数据层，用于存储餐厅业务管理过程中用户录入的数据和智能设备测量的温湿度、农残检测、细菌检测数据，并为智能设备提供数据接口；
第3层为业务逻辑层，用于接收表示层发来的请求，调用业务逻辑组件对请求进行处理，并将处理结果返回给表示层；其中的业务逻辑组件又分为用于数据库访问的逻辑组件和处理日常管理业务的逻辑组件；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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