食品安全社会化监督、检测网络系统

摘要

本发明公开了一种食品安全社会化监督、检测系统，包括：由分布在各类食品来源的传感器节点及RFID组成一级无线传感器网络；由分布在食品初加工区域及加工设备上的传感器节点及RFID组成二级无线传感器网络；由分布在食品深加工区域及加工设备上的传感器节点及RFID组成三级无线传感器网络；由三级基站节点分别与所述各级无线传感器网络之间无线通信；由所述各级基站节点和管理控制中心服务器与通信网络相连接形成面向用户终端的监控网络；由通信终端组成用户终端。传感器节点和监测对象都具有唯一性。用户终端可以通过发送查询指令方式对食品从源头到市场整个流程的任何部分进行实时监控。

说明书

技术领域

本发明涉及监督、检测网络系统，特别涉及食品安全监督、检测网络系统。

背景技术

食品安全关系到广大人民群众的身体健康和生命安全、关系到农产品声誉和国际形象。由于食品中有毒有害物质残留量高、环境对农业生产以及农业种植和养殖业的源头污染日益加剧。近年来食品安全问题不断发生并有愈演愈烈的趋势，甚至已经达到了蔬菜专家不敢吃蔬菜、畜牧专家不敢吃肉、水产专家不敢吃鱼的状态。例如，“苏丹红”事件、“瘦肉精”事件、“问题奶”事件以及“多宝鱼”、“三鹿奶”事件等等都有效证明了食品安全问题的重要性。因此，各类食品的安全问题日益受到社会和政府的高度重视，食品安全已经成为一个全世界不能回避的问题。但是，食品安全是涉及农业、畜牧业和工业生产等多个领域的复杂性、综合性问题，它不仅需要有效的制度和严格的管理，还需要有效、先进的现代技术支持。

由于食品安全问题涉及领域过于广泛，目前食品安全及直接相关领域中使用无线传感器网络的方法主要有如下几种类型：

(1)基于RFID(电子标签)或基于RFID和无线传感器网络技术实现对食品产生中的工业或工业中的某个具体环节进行监测、检测的类型。如Nobuo OKABE在2007年International Conference on In-telligent Pervasive Computing上发表的文章“Field Experiment of an E-xtendable Traceability System：Application to the Quality Control of Beef-Product Distribution”，就利用传感器网络和RFID针对牛肉由饲养原料到销售的可溯系统进行了研究；2008年中国北京奥运会的食品也都采用了可溯系统相关技术，对食品的生产过程进行追溯；2008年北京科技大学的杜育栋在工业控制计算机杂志的第21卷第5期上发表的文章“RFID传感器网络在食品生产领域的研究”，则将RFID和传感器节点结合使用，对食品生产的环境和设施的卫生状况进行控制，和对生产设备进行控制。

(2)利用光纤传感器或温度、湿度等某种传感器构成传感器网络对食品产生某个具体环节中的某些指标进行监测。如爱尔兰的E.Lew-is分别于2005年在SE-NSOR ACTUATORS B杂志的第111-112卷发表“Comparison of k-NN and n-eural network methods in the cl-assification of spectral data from an optical fibre-based sensor syste-m used for quality control in the food industry”，2008年在Nonlin-ear Analysis：Hybrid Systems杂志的第2卷第1期发表“Optical fib-re sensors for assessing food quality in full scale production ovens-a principal component analysis and artificial neural network bas-ed approach”，2006年在Measurement Science and Technology杂志的第17卷第2期发表“Monitoring food quality using an optic-al fibre based sensor system-A comparison of Kohonen and back-propagation neural network classification techniques”和2005年在I-EEE Sensors Journal杂志的第5卷第6期上发表“Design of a s-ystem that uses optical-fiber sensors and neural networks to controla large-scale industrial oven by monitoring the food quality online”就主要研究了利用光学传感器对食物颜色进行控制的方法，从而完成工业中对食品颜色及火候等相关问题的控制。还有一些文献对食品产生中某些环节中的某项具体指标进行了研究。如文章“Architectureof automatic monitoring system for fresh food quality using wireles-s sensor network”介绍了一种由几个测量采样产品和周围环境温度信息的传感器节点组成并通过2.4G频率进行信息传输.通的系统；文章“Energy efficient routing algorithms for application to agro-foodwireless sensor networks”中则介绍了监测不同农业区域的物理参数的传感器网络，但其主要研究了农田灌溉传感器网络系统中的路由问题；国际专利“WO2008140212-A1”“Ubiquitous sensor network-based system for automatically managing food sanitation，has manag-ement server analyzing/storing received data based on data-base，andoutputting analyzed/stored data when data is warning message”则主要利用传感器网络对卫生用具和厨房食品进行卫生监测；2008年大连理工大学高英明在仪器仪表学报第29卷第4期上发表的文章“面向食品安全的无线传感器网络系统设计”中提出，若让消费者完全地访问食品在生产、运输、存储等过程的信息，便可以消除他们对于食品安全的顾虑。基于此该文仅对一种基于无线传感器网络的温度采集系统进行了深入研究。

(3)仅仅是针对食品生产的某个局部环节进行研究。如伦敦大学的K.Walker等人在2008年的IEMSs国际会议上发表的“田园农业传感器网络交互设计”文章，就介绍了作者在肯尼亚一个小的家庭农场中设计了一个传感器网络，用来收集两个村庄农场信息的信息，爱尔兰研究人员在2005年的REALWSN国际会议上发表的文章“Sensor Networksand the Food Industry Martin Connolly”，则研究了传感器网络在防止食品供应链中污染反复问题所能扮演的角色。

随着国际和国内食品安全问题的日益严重、食品安全领域的恶性事件越来越多，针对食品产生中从农田到零售的整个流程中存在问题进行研究的人员也越来越多，并且形成了一个食品传感器网络研究小组，这个小组由来自学术界的代表、传感器技术行业和食品工业的不同部分代表组成，能够针对这个方向问题在技术和其它方面提供专家指导(详见2004年第85卷第5期在Process Engineering杂志上发表的文章“Sensors sensibility[food sensor network]”)。因此，综合分析现有的相关研究内容，发现现有食品安全智能监控系统主要存在下列几点问题。

(1)大多数研究都仅是针对食品产生的某个环节或某个具体监测指标进行研究，而没有将由植物种植到作为食品销售给用户的整个过程作为一个不可分割的系统进行研究。由于一种食品可能会涉及一个复杂的食物链，整个链路的任何一个环节出现问题都会对后续加工生产造成研究影响。因此，仅针对某个环节或某个具体指标进行研究是远远不够的。例如，市场中销售的奶粉，就要经历由草料生长、奶牛健康状况、养牛人员或企业提供原始牛奶给奶制品厂、在由奶制品厂进行生产加工及销售等这个过程中，如果养牛人员或企业提供给奶制品厂的原始牛奶有很严重的质量问题，那么由这种牛奶加工得到的奶制品都会存在质量问题。因而，这时仅监控奶制品厂是不够的。

(2)基于RFID和传感器网络的监测应用中，很多都是将RFID与传感器网络结合使用。虽然这样也能获得传感器网络和RFID在应用中的优势，但是所述系统未将电子标签读写器功能集成到传感器节点中，成本较高、尺寸较大、使用不便及部署欠缺灵活性。

(3)现有的无线传感器网络应用系统中，多数传感器节点中传感单元上都装载一些固定的传感器，然而在实际应用环境中，很多情况需要使用一些其它类型的传感器，这时还需要对传感器节点进行二次开发从而加载新的传感器。这种设计方法在实际应用中很不灵活，不利于无线传感器网络应用的广泛推广。因此，本发明专利中传感器节点中的传感单元采用基本传感器和可扩展插槽相结合的方式，能够让使用者方便地加载各种需要的传感器，从而极大地提高无线传感器网络在实际应用中的可用性。

(4)没有哪项研究将食品产生的整个过程作为一个系统，从纯绿色食品、半绿色食品、高产食品和危险食品几个角度将监控食品的质量进行分类并将监控和分析获得的信息直接发送给用户。同时，现有相关研究的无线传感器网络应用中，还没有发现哪种无线传感器网络食品安全智能监控系统是一社会大众为主要用户群的。这种用户群上的转变具有重要意思，它将食品安全仅由相关政府部门进行监督扩展至社会监督，这于解决食品安全问题具有转折性重要意义。

(5)没有哪项研究是将食品从最初的种植、养殖到消费者食用的整个过程作为一个不可分割的大系统进行深入研究，就更没有针对这个系统中传感器节点、基站节点和被监控对象需要具有的唯一性问题进行有效研究。

针对上述发现的不足，认为还没有一种有效的技术能够辅助管理部门或根据现有的食品生产制度进行全程监控。对食品生产过程进行全程监控必须要借助多种传感器技术才能对产品的材料、质量等指标进行检测分析；必须要借助无线通信技术才能够低成本实时、有效连续地将检测或监测的信息传送到用户终端，使社会大众能身临其境地看到、听到、嗅到、感受到食品生产的整个过程，进而社会大众能够自己判断每种食品从原料到产品的整个流程及质量，特别是一些绿色食品的生产过程；这种食品安全监控系统必须要与现有的各种无线、有线通信网络能够无缝连接，从而能够有效利用现有技术和设备最大程度上减少所述监控系统的成本；这种食品安全监控系统中所述的传感器最好能具有一定的存储和处理能力，从而可以对传感器获得的海量信息进行初级处理后缓存及转发。无线传感器网络作为一种新的技术完全具有食品安全监控所需的所有能力，并且结合RFID技术能够进一步保证监控内容的真实性。

鉴于食品安全监控系统所涉及领域的广泛性和所要求技术的复杂性，以及现有监控系统在食品安全领域的不足，较为理想的是建立一种使用无线传感器网络和RFID技术的食品安全监控系统。

发明内容

本发明的目的是解决食品生产无法有效、可行地进行全程社会化监控的难题，以及现有监控技术无法用于食品安全监控的不足，提供一种基于RFID无线传感器网络的食品安全社会化监测系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于RFID无线传感器网络的食品安全社会化监测系统，包括：

由分布在各类食品来源的传感器节点及RFID组成第一级RFID无线传感器网络；

由分布在食品初加工区域及加工设备上的传感器节点及RFID组成第二级RFID无线传感器网络；

由分布在食品深加工区域及加工设备上的传感器节点及RFID组成第三级RFID无线传感器网络；

由三级基站节点分别与上述第一至第三级RFID无线传感器网络之间无线通信；

由上述三级基站节点和管理控制中心服务器与通信网络相连接形成面向用户终端的监控网络，其中通信网络包括但不限于INTERNET网络、卫星通信网络、3G通信网络的一种或以上；

由通信终端组成用户终端，其中通信终端包括但不限于连接INTERNET网络的计算机、卫星通信网络终端、3G通信网络的手机的一种或以上。

在上述方案中，所述食品来源、食品初加工和食品深加工三级是对食品由种植或养殖到消费者食用前的整个过程作为一个不可分割的连续整体所进行的相对划分。由于任何食品背后有存在一个复杂的食物链，这个链路中的每个环节都会相互影响。因此，仅仅对这个链路的某些指标(如蔬菜上的农药残留等)或某个环节(如某些食品加工企业等)进行分析是远远不够的，必须从全局出发对整个过程进行多种感知形式融合利用的全局监测。本发明中的这种划分目的是从整体角度对食品“由农田到餐桌”的整个过程作为一个密不可分的系统进行研究，从而在整体上分析出食品安全监测的薄弱点并加以解决。

在上述方案中，进一步，所述系统的控制指令只能由该管理控制中心服务器发布，所述各级RFID无线传感器网络中的传感器节点和所述各级基站节点能实现指令的控制功能，而所述查询指令可以由任意终端发出，使终端用户通过该装置能够随时、随地真实地在线通过视频、音频及检查用的传感器监督食品每个流程的生产过程及产品质量，从而保证系统可以有效地连续工作并能真实反映所监控的信息；所述系统中的各级RFID无线传感器网络始终处于全天候连续工作状态。

在上述方案中，进一步，所述各级RFID无线传感器网络中的传感器节点和所述各级基站节点内都集成了RFID读写器并且所述RFID工作频率与所述传感器节点内的射频芯片工作频率相同。即所述RFID无线传感器网络中的传感器节点内利用自身的中央处理单元、无线通信单元、电源单元和天线部分实现RFID读写器所要完成的对标签的读写能力，其以超宽带(UWB)作为射频通信接口，从而可以使之更灵活地用于食品加工企业复杂的多径环境和充分移动性环境的大范围农田监测领域。

所述传感器节点内将来自标签的唯一性标识信息、时钟信息、各个传感器的硬件ID信息和密钥等重要的能表征传感器节点唯一性的信息作为数字水印信息，采用数字水印算法进行加密传输。由于基于RFID传感器网络的食品安全社会化监测系统不仅能辅助政府监管部门和食品企业对食品产生过程进行监控，更主要的是该系统要面向广大社会群众，使社会大众能够通过多种感知形式直接对食品产生的整个过程实时监测。因此对于存在食品安全问题的企业而言，一方面希望利用这个系统提高自己的产品声誉，成为国内消费者和国际社会完全放心的品牌，以提高自己产品的市场价值。另一方面根据用户的查询内容，该系统获得的监测信息会实时发送给用户。这样一些涉及食品安全问题的操作会被社会大众直接发现，从而对企业造成不可挽回的损失。因此要求被监测的食品企业和个人，不能够通过篡改、替换或破坏传感器节点、基站节点和监测的目标等方式，破坏该系统必须具备的实时性、有效性和真实性特征，即系统中每个节点都由系统管理、维护部门进行部署、每个节点在系统中都是唯一的、所有监测目标在整个系统中都具有自己的唯一性标识并以多元组的形式体现各监测目标之间的相互关系，我们将这类问题称为该系统的唯一性问题，它将直接决定该系统能否在实际中被广泛应用。

实际应用中一些企业和个人会在巨大利益驱动下，寻找各种方法破坏系统的这个唯一性，因而在提出唯一性的方法前，必须对实际部署环境、系统工作形式和及时跟踪系统可能存在的唯一性安全隐患等问题进行深入分析，在实际应用条件和RFID无线传感器网络中节点有限资源的约束下，这将是一个非常困难但又必须不断解决的安全问题。为此，本发明中提出了在所述传感器节点内将来自标签的唯一性标识信息、时钟信息、各个传感器的硬件ID信息和密钥等重要的能表征传感器节点唯一性的信息作为数字水印嵌入到传感器节点和基站节点监测和传输的敏感信息中，构建基于唯一性信息的RFID无线传感器网络信息水印框架模型，形成可靠的、不可篡改的、完整的数据信息与监测信息查询系统，同时利用带有唯一性信息的数字水印方法还可以有效地提高RFID无线传感器网络协议的安全性能。

在上述方数字水印作为一种信息隐藏技术，可在信息流中嵌入无意义随机序列或有意义版权标识、用户序列号等秘密信息，以便实现信息的版权保护、防止非法篡改等。在本项目中，将时间、节点硬件ID、多元数组和监测目标上的标签信息等，具有唯一性特征的信息作为数字水印嵌入

案中，进一步，所述各级RFID无线传感器网络中的传感器节点的感知部分与所在食品加工阶段的特点相适应，并且所述感知部分设计有一个以上可扩展插槽。由于本发明所述系统涉及复杂的、差异巨大的应用环境。例如，用于监测食品来源的动、植物生长情况时的多种传感器，例如检测是否使用了合成化肥的化学传感器、监测动、植物生长周期的视频传感器、检测动物饲料质量的传感器和监测该阶段产品质量的化学和视频传感器等等，用于监测食品加工过程时的多种传感器，例如监测生产设备运行情况的一些物理传感器、监测生产过程的视频传感器和对产品质量进行检测的传感器等等。因而，在设计和生产所述系统的传感器节点时，将不同应用环境下使用的传感器全部在每个传感器节点上配置是完全不可行的，另一方面，针对不同环境应用设计和生产配置不同功能传感器的传感器节点需要深入了解每个环节的检测技术并且有些对于企业和个人而言是保密的，因而这种方法也是不可行的。综合考虑，认为最有效、简便和可行的方法是在传感器节点的传感单元(部分)设计可以灵活配置各种不同类型传感器的扩展插槽。这一设计思想与很多公共场所放置的大型手机充电器的设计思想类似，都是提取出对象(传感器或手机)共同的接口特征，作为对象与处理单元(传感器节点的中央处理器及电源等部分或给手机供电的电源)的连接接口，从而可以方便、灵活地使用不同对象。并且，用于与邻居节点进行通信的无线收发电路和与传感器及收发电路相连接的数据处理器，每个所述传感器节点具有一个太阳能或锂电池。

在上述方案中，进一步，所述各级RFID无线传感器网络中的传感器节点及RFID标签所监测的对象被感知和标识而生成不可替换的信息，将该感知信息的突变阀值作为数字水印信息，采用数字水印算法进行加密传输，所述信息由与之通信的传感器节点预处理后传送到所在基站节点次处理最后传送给所述管理控制中心服务器进行处理、发布。感知信息是否遭到人为的破坏可根据感知信息参量的变化量和时间因素综合判断，根据不同感知信息参量确定不同的突变阀值，当某一监测对象感知信息的变化超过预留的数字水印信息突变阀值时，该监测对象所在的传感器节点会自动生成该监测对象异常的报告并将报告传送到基站节点和管理控制中心服务器。这一设计的主要目的是为了确保被监测对象的唯一性和真实性，使所见、所检的对象即为用户(或管理控制服务器)指定的对象，这一点在本发明所述系统中具有重要意义。

在上述方案中，进一步，所述RFID无线传感器网络中的传感器节点根据部署环境可以分为移动和静止两种。

在上述方案中，进一步，所述RFID无线传感器网络中的传感器节点之间以及传感器节点与各级基站节点之间均通过无线方式通信构成无线自组网。

在上述方案中，进一步，所述系统中广泛使用RFID进行唯一性标识，具体包括：每级RFID无线传感器网络中的传感器节点都集成有RFID读写器，每级RFID无线传感器网络中的基站节点上也都集成有RFID读写器，同时根据具体的工作场地和环境还可以在不同位置设置一些RFID读写器并都可以与基站节点进行无线通信。

在上述方案中，进一步，所述系统在上述方案中，进一步，所述系统用户终端(终端)可以是联网的计算机、开通3G的手机用户、有线或数字电视用户及其它任意使用无线、有线通信网络的用户终端。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明能够从食品生产中从原料到产品的整个流程进行全程监控，并且具有体积小、功耗低、组网容易、社会实用价值较大、部署实施方便、成本低廉、社会大众可以直观监测等显著优点。

附图说明

图1-为本发明基于RFID无线传感器网络和RFID的食品安全社会化监督、检测系统工作原理示意图；

图2-为本发明实例中传感器节点的示意图；

图3-为本发明实例中基点的示意图。

图4-为本发明基于RFID无线传感器网络和RFID的食品安全社会化监督、检测系统整体方法流程图

图5-为本发明实例中的用户访问信息处理流程图

图6-为本发明绿色牛奶肉制品社会化监测示例图

具体实施方式

下面结合附图进一步说明：

如图1所示，本发明系统的构成包括2种节点和1个控制管理服务器，各种设备的名称及功能如下：

(1)传感器节点。按一定规律分布在不同监测区域的内部，负责采集各监测区域内感兴趣的感知参数，如温度、湿度、植物农药残余、所用化肥类型、工业加工原材料使用过程和产品流通过程等，并把数据路由传送给本监测区域的基站节点。

(2)基站节点。每个监测区域内配备一个基站节点，主要用来负责收集该监测区域内所有传感节点采集的数据，并传送给数据传输网络。

(3)管理控制中心服务器。汇总所有监测区域数据的计算机系统，一般位于远程的管理控制中心内。负责分析、显示和监督网络数据、自动生成食品产生过程的安全意见，并且通过Internet等形式向社会民众发布实时监督信息，社会民众也可以利用用户终端实时察看已经部署RFID无线传感器网络食品的整个工业加工过程及原材料质量监督的安全说明。

从总体上说，本发明系统主要由控制管理中心、基站节点及RFID无线传感器网络监测区域三部分组成。如附图1所示，具体包括传感器节点、基站节点和控制管理中心服务器，它们共同构成整个基于RFID无线传感器网络的食品安全社会化监督、检测系统。传感器节点是使用最多、种类最广泛的节点，这些节点可以静止或运动、可以装备视频传感器或化学、物理传感器实现对原材料种植中植物生长过程、肥料施加过程、农药施加过程及工业加工生产中所用原料、机器加工过程和产品流通过程进行全程监督，并且每个传感器节点都具有不可篡改、不可替代的唯一性电子标识。基站节点是每个监测区域配备的信息收集、传输节点，这个节点是固定的，代表了该监测区域的唯一性编号，一般放置在监测区域的几何中心位置。它既汇聚本区域的感知数据，又完成管理控制服务器交给的控制功能。管理控制服务器汇总所有监测区域数据的计算机系统，一般位于远处的管理控制中心内。负责分析、显示和监督网络数据并自动生成食品产生过程的安全意见，并且通过Internet等形式向社会民众发布实时监督信息，社会民众也可以利用用户终端实时察看已经部署RFID无线传感器网络食品的整个工业加工过程及原材料质量监督的安全说明。

本发明系统具有实时监督、报警功能，管理控制中心服务器可处理各个监测区域内存在的食品安全隐患和会产生重大食品安全问题报警信息，并实时地存储和发送给相应监管部门。对于特别危险的食品安全隐患，终端服务器会以语音的形式报警，以便相关监管部门及时地处理。本发明中一个特有的功能就是可以随时、随地定位查询食品生产整个流程的任意环节，这充分利用了无线传感器网络的定位和RFID技术，用户只需通过终端服务器发布特定指令，由基于RFID无线传感器网络的食品安全社会化监督、检测系统自动地定位到所指区域内的节点，并把目前该点的监测参数汇报给用户。

图2体现了传感器节点的整体结构。

由于在本发明中，需要将传感器节点部署于不同的应用环境。因而在传感器节点中，会根据需要完成的具体监测指标和部署环境使用不同的传感器和外形结构。但是，传感器节点仍然可以抽象划分为如图2所示的感知、信息处理、RFID读卡器、无线射频和电源几个部分。感知部分主要包括用于对部署区域内感兴趣指标进行感知的传感器和用于扩展装载新传感器的接口电路组成。信息处理部分包括中央处理器、存储器及节点身份标识和时钟组成。在传感器节点中集成RFID读卡器部分，主要为了对监测对象的身份进行唯一性确认，并结合在传感器节点上加载的协议和算法中设置的加密信息和唯一性信息，使被监测对象无法伪造该传感器节点、无法篡改该传感器节点中重要信息、无法在食品生产的整个大流程中替换被监测的物质。无线射频部分主要是对信息处理部分需要传送的数据进行变换、扩频和调制后以一定频率发送出去，本发明中一般采用频率为2.4G的CC2420作为无线射频主要芯片。其中，中央处理器、存储器、时钟连接于测量特定参数的传感器及相应信息处理和无线通信部分。传感器节点根据不同的部署环境提供不同的供电方式，例如在对农田进行监测时，可以采用太阳能和电池相互补充的形式供电；在食品加工生产的工业环境和动物饲养中进行监测时，采用电池与工业和饲养厂中使用的供电系统结合使用的方式供电。

图3体现了本发明的基站节点的结构。

如图3所示，监控基站节点由中央处理器、存储器、电源、RFID读卡器、无线通信部分和有线网络通信接口部分组成，中央处理单元、存储器连接于RFID读卡器、有线网络通信接口部分和无线通信部分。监控基站必须采用无线与有线通信相结合的方式，作为链式RFID无线传感器网络不同监测区域的采集信息汇聚节点，通过有线网络发送至远程的管理控制服务器，经过远程的管理控制服务器处理后，将处理信息通过有线和无线网络系统实时发送给用户。基站节点是由市电和后备电源相结合的方式供电。

图4体现了基于RFID无线传感器网络的食品安全社会化监督、检测系统工作的全过程。

如图4所示，远程管理控制服务器通过有线或无线网络、各级监测区域内的基站节点、移动和静止传感器节点对各监测区域内感兴趣的指标实时的直接监控，利用这套智能监控系统可以实现对监测区域内食品安全相关的各项指标进行监控，并且随着监测区域的不断扩大和完善，最终将实现对食品从种植到加工生产的全过程进行实时监督与控制。其具体步骤如下：

步骤s4-1：管理控制中心启动整个系统；

步骤s4-2：在所有监控区域内部署的无线传感器节点和基站节点当即启动；

步骤s4-3：在管理控制服务中心确定个无线传感器节点和基站节点的物理位置及工作状态，若出现问题在规定时间内修复并记录故障原因；

步骤s4-4：如果所有无线传感器节点和基站节点都显示在管理控制服如果所有无线传感器节点和基站节点都显示在管理控制服务器上，则确定所有节点所在区域、分配唯一性标识，并且开始通信，对各监测区域进行实时监控；

步骤s4-5：如果还有节点无法在管理控制服务器上正确显示，则重新定位无线传感器节点和基站节点；

步骤s4-6：如果是静止的传感器节点，则通过其它静止传感器节点的路由与所在监测区域的基站节点进行通信，并对该区域内感兴趣的指标进行实时监控；

步骤s4-7：如果是移动的无线传感器节点，由于射频通信的通信距离的限制，在其运动的过程中，可能会与不同静止的无线传感器节点进行通；

步骤s4-8：移动的无线传感器节点检测能与之通信的静止无线传感器节点后，与静止的无线传感器节点及所在监测区域的基站节点组成自组的RFID无线传感器网络；

步骤s4-9：远程的管理控制服务器连接各基站节点，向各个基站节点发送指令并且接收基站节点发回的数据；

步骤s4-10：管理控制服务器对获取的所有无线传感器节点监测信息进行分析，并利用易于观看的图形界面显示在管理控制服务器。

图5体现了用户终端访问基于RFID无线传感器网络的食品安全社会化监督、检测系统信息的处理流程。其具体步骤如下：

步骤s5-1：用户终端向该系统的管理控制服务器发送要查看的食品信息，系统自动定位将该食品从种植到加工生产的各个具体区域；

步骤s5-2：该食品涉及的所有具体监控区域内系统工作完全正常，则将所指定监测区域的视频及感知数据，利用图形界面直接显示并结合系统分析结论发送给用户；

步骤s5-3：如果该食品涉及的监控区域中存在无法正常工作的传感器节点或(和)基站节点，则对出现问题监控区域内的传感器节点和基站节点进行筛查，管理控制服务器启动该区域所有监测设备并借助卫星同步对该区域进行监测，并且记入信用档案。同时，向用户说明将在规定时间内修复系统并道歉、返还所收费用及介绍故障原因；

步骤s5-4：如果该食品涉及的监控区域中所有传感器节点或(和)基站节点都在正常工作，则记录故障原因、处罚相关责任人并且向用户说明将在规定时间内修复系统并道歉、返还所收费用及介绍故障原因；

步骤s5-5：在规定时间内解决故障使基于RFID无线传感器网络的食品安全社会化监督、检测系统能够完全正常工作后，将用户指定食品所涉及监测区域的视频和感知数据，利用图形界面直接显示并结合系统分析结论发送给用户；；

步骤s5-6：用户接收系统发送的视频和感知数据及系统分析结论，并发送满意度等反馈信息给管理控制服务器。

如图6所示，绿色牛肉、奶制品食物链直接涉及的各个环节都依据本发明所述的划分形式，部署不同级别的RFID传感器网络用于监测该食物链内的所有区域。被监测的区域内根据实际环境部署多个本发明所述的传感器节点(包括带有视频传感器的传感器节点)，每个监测目标(对象)上都附有一个或多个RFID标签，各个不同监测区域内部署的传感器节点和RFID标签组成的局部RFID无线传感器网络在整个系统中都属于不同级别RFID无线传感器网络的组成部分显示在管理控制服务器上，并且各局部RFID无线传感器网络至少具有一个基站节点。各级RFID无线传感器网络中的局部RFID无线传感器网络通过基站节点将本监测区域内传感器获得的信息不经外界人为修改地实时传输给管理控制服务器，基站节点与管理控制服务器间的通信可以根据实际情况采用有线或无线传输，本发明中统称为数据传输网络。管理控制服务器根据用户终端的查询信息将用户关心的传感器采集的原始视频和检测指标信息及管理控制服务器系统针对检测指标的分析结果，不经任何外界人为修改地传送用户终端，同时，管理控制服务器根据各级RFID无线传感器网络中传感器采集到的视频及检测指标信息的分析结果，将牛肉、奶制品上已存在或潜在的食品安全、质量及操作问题直接发送给有关政府质量监管部门。

具体到绿色牛肉、奶制品领域，既需要在牛的饲草生长环境及质量进行全程监测，这些监测饲草环境、质量和获取附在牛身上的RFID标签信息的RFID无线传感器网络构成了一级RFID无线传感器网络，这一级RFID无线传感器网络主要是对该食物链最初始的原料生长环境进行监测。牛的生长环境(如土壤、大气、水、周边整体环境、饲草与一级RFID无线传感器网络监测的是否一致等)及屠宰厂部署的视频及检测关注指标用的所述传感器节点组成二级RFID无线传感器网络，这一级RFID无线传感器网络主要是对该食物链初加工阶段的环境及产品进行监测。这一阶段的产品主要包括最原始的牛奶、将要送往屠宰厂的牛及屠宰厂生产的牛肉，本发明所述系统将之作为系统的一个环节，在装载所生产牛奶的容器、运输该系统所监测的牛的车上和屠宰厂工作环境、流程及最终生产的牛肉、运往下一阶段所需牛肉的交通工具上，要求附加RFID标签和一个或多个所述传感器节点(其中车上要有实时视频传感器)以保证这个环节本发明所述系统监测对象的唯一性。同时为了防止人为破坏这个唯一性，本发明中提出了采用在所述传感器节点内将来自标签的唯一性标识信息、时钟信息、各个传感器的硬件ID信息和密钥等重要的能表征传感器节点唯一性的信息和监测对象感知信息的突变阀值作为数字水印嵌入到传感器节点和基站节点监测和传输的敏感信息中，构建基于唯一性信息的传感器网络信息水印框架模型，形成可靠的、不可篡改的、完整的数据信息与监测信息查询系统，利用这种数字水印方法能有效地提高本发明所述RFID无线传感器网络数据传输的安全性能，从而在一定程度上解决了本发明所述的唯一性问题。随后，在奶制品企业和牛肉加工企业内部署的RFID标签和本发明所述无线传感器网络组成三级RFID无线传感器网络。这一级RFID无线传感器网络主要是对该食物链深加工阶段的环境及产品进行监测。这一阶段的产品主要包括要在零售市场上销售的奶粉、牛肉干、牛肉罐头等等，本发明所述系统同样将之作为系统的一个环节，在牛奶及牛肉深加工的企业内部需要对工作环境、生产流程及每个步骤所获得的产品进行全程实时在线监测，特别是视频传感器的部署要选择适合的位置以便于具有好的监督视角，并且在每个步骤所获得产品或装载该产品的容器上都要部署一个或多个所述传感器节点和RFID标签。运输该系统产品的交通工具上和市场流通领域中存放该产品的环境中，要求该产品上和存放环境中都附加RFID标签和一个或多个所述传感器节点(其中车上要有实时视频传感器)以保证这个环节本发明所述系统监测对象的唯一性。

除了能够监测绿色牛肉、奶制品的质量和安全性，本发明所述系统还可以用来监测绿色蔬菜、粮食等等一系列绿色食品的生产全过程质量及安全性。这对于当前绿色食品市场真假难辨的现状具有非常明显的实用意义。并且，利用本发明所述系统提出并实现的社会化监测的方式对于有效解决食品安全问题也具有明显实际意义，对企业而言具有极其明显的广告效益，能够帮助企业在社会和消费者中建立起非常好的产品信誉(品牌)，对政府监管部分而言可以有效解决人力资源不足、无法实时有效监管的难题，对消费者(食品用户)而言可以让消费者通过自己随时、随地监测部署该系统企业的食品，进而放心购买这些食品，促进消费、为国家提出的食品放心工程从技术上提供一种非常有效的解决方案。

以上所述设计方法及实施方式，仅为本发明较佳的主要实施过程，凡是依据本发明所作的等效变化及修改，皆在本发明保护范围。