杜彥芳 ，劉 偉 ，徐義鑫 ，張雪飛 ，王建春 ，尹 川

基于采摘農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全生產(chǎn)控制與信息溯源系統(tǒng)

杜彥芳1，劉 偉2，徐義鑫1，張雪飛1，王建春1，尹 川3

（1.天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院信息研究所，天津300192；2.天津中科先進(jìn)技術(shù)研究院有限公司，天津300392；3.天津市星火科技開發(fā)中心，天津300041）

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，對農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題提出了更高的要求。而隨著近幾年由于農(nóng)產(chǎn)品不安全導(dǎo)致的事故頻發(fā)，農(nóng)產(chǎn)品安全問題越來越引起人們的關(guān)注。將網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)實際相結(jié)合，應(yīng)用Java技術(shù)、Android技術(shù)、二維碼技術(shù)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，構(gòu)建了一套基于采摘農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全生產(chǎn)控制與信息溯源系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實現(xiàn)對提高采摘園生產(chǎn)管理水平、信息共享和保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全具有很重要的現(xiàn)實意義，目前已在天津市濱海新區(qū)永豐蔬菜種植專業(yè)合作社和天津農(nóng)科院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新基地實際應(yīng)用。

農(nóng)產(chǎn)品；Java；Android；追溯系統(tǒng)；質(zhì)量安全

近年來，由于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境的污染，農(nóng)藥、化肥的不當(dāng)使用以及不法奸商的惡意行為等因素致使農(nóng)產(chǎn)品中殘留的有毒有害物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事故頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著人們的身體健康和生命安全，給國家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和信任危機(jī)，嚴(yán)重影響社會穩(wěn)定[1-3]。因此，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題被社會廣泛關(guān)注，也越來越引起黨和政府的高度重視。在國務(wù)院印發(fā)的《全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃（2016—2020年）》中就提出了確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，要求提升源頭控制、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、品牌帶動、風(fēng)險防控與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管等方面的能力[4]。

生態(tài)觀光農(nóng)業(yè)作為當(dāng)前的一種新型產(chǎn)業(yè)，采摘園是其一大特色。隨著人民生活水平的提高，市郊采摘園深受市民歡迎，節(jié)假日時常出現(xiàn)園內(nèi)游人爆滿的現(xiàn)象[5-7]。因此，采摘農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題也越來越引起人們的重視。

筆者開發(fā)了一套基于采摘農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全生產(chǎn)控制與信息溯源系統(tǒng)。通過對采摘農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)過程（產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后）、質(zhì)量檢測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的記錄，建立從耕種到采摘的全程監(jiān)管和溯源制度，借此提高廣大生產(chǎn)者的安全生產(chǎn)意識和社會責(zé)任意識，規(guī)范采摘農(nóng)產(chǎn)品市場秩序，切實保障采摘農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全和消費(fèi)者利益。

1 需求分析

1.1 功能性需求分析

本系統(tǒng)設(shè)計的目的是為了保障采摘農(nóng)產(chǎn)品的安全，實現(xiàn)從種植到采摘的全程監(jiān)控體系，進(jìn)行溯源追蹤與管理。消費(fèi)者有2種查詢方式，一是通過瀏覽Web網(wǎng)站來獲取采摘園的信息以及可采摘的農(nóng)產(chǎn)品的信息；二是通過手機(jī)App程序，直接掃描二維碼來獲取農(nóng)產(chǎn)品的詳細(xì)生長過程信息[8-9]。通過查詢，只有符合安全生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品才會得到消費(fèi)者認(rèn)可，企業(yè)才有市場。所以，采摘園要想包攬客戶、提高收益，就需提升自身生產(chǎn)管理水平，提高生產(chǎn)效率，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，為消費(fèi)者提供優(yōu)質(zhì)安全的農(nóng)產(chǎn)品，以滿足消費(fèi)者對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的更高要求。但鑒于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的日益惡化及農(nóng)業(yè)化學(xué)用品的不當(dāng)使用或過量使用[10]，致使目前我國農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的現(xiàn)狀不容樂觀。要實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的，離不開科學(xué)的指導(dǎo)，農(nóng)業(yè)科學(xué)化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個重要特征，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專家憑借其自身的學(xué)術(shù)優(yōu)勢和專業(yè)知識可以給生產(chǎn)者提供科學(xué)的指導(dǎo)，做到病蟲害的早期預(yù)防和合理治療，做到科學(xué)、合理、高效使用化肥、農(nóng)藥，以減少農(nóng)產(chǎn)品中的藥物殘留。生產(chǎn)企業(yè)通過查詢本系統(tǒng)，就可獲取這些知識，用于指導(dǎo)自己的生產(chǎn)實踐[11]。

生產(chǎn)企業(yè)要如實記錄農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中的每個操作，質(zhì)監(jiān)部門負(fù)責(zé)對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)錄入系統(tǒng)的信息與真實性不符、或有不符合安全生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品時，立即啟動攔截功能，第一時間阻止問題農(nóng)產(chǎn)品流通。最終，生產(chǎn)企業(yè)可將符合安全生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品通過本系統(tǒng)發(fā)布出去，供消費(fèi)者采摘。

1.2 非功能性需求分析

通過本系統(tǒng)，隨時提供數(shù)據(jù)的錄入、更新以及查詢等操作，需要保持?jǐn)?shù)據(jù)的實時性和并發(fā)訪問的準(zhǔn)確性以及一致性，因此，對數(shù)據(jù)傳輸以及運(yùn)行時長等系統(tǒng)性能都有很高的要求。在保證系統(tǒng)性能良好的前提下，還要使得人機(jī)交互界面友好，系統(tǒng)功能清晰明了、簡單易用，確保不同文化水平的使用者一用即會。此外，還要考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，為系統(tǒng)升級以及與其他系統(tǒng)的對接預(yù)留拓展空間[12]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)采用B/S模式，以數(shù)據(jù)庫為支撐，圍繞采摘農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，實現(xiàn)各用戶對數(shù)據(jù)的錄入與存儲、管理與更新、查詢與追溯等功能，進(jìn)而實現(xiàn)對采摘農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后整個流程的有效監(jiān)管，提高采摘農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)管理的高效性、經(jīng)濟(jì)性和信息化水平。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，主要分為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)存儲層[13-14]。應(yīng)用層負(fù)責(zé)與用戶交互，分為瀏覽器和手機(jī)APP共2個版本，以滿足客戶的不同需求。應(yīng)用層通過WiFi或2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器端進(jìn)行交互，服務(wù)器端的數(shù)據(jù)處理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理與維護(hù)，并通過Service，DAO，Hibernate Mapping等技術(shù)實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的交互，完成數(shù)據(jù)的增刪改查等操作。

2.2 功能設(shè)計

本系統(tǒng)的總體功能要求是消費(fèi)者可以通過掃描二維碼實現(xiàn)對采摘的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行追溯查詢。要實現(xiàn)該功能，必須對農(nóng)產(chǎn)品種植期間的各類數(shù)據(jù)以及各類檢測指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，建立電子檔案數(shù)據(jù)庫。最后以軟件系統(tǒng)工程為指導(dǎo)思想，設(shè)計二維碼標(biāo)簽，消費(fèi)者通過掃描二維碼，可以查看采摘農(nóng)產(chǎn)品從耕種、生長到質(zhì)量檢測的整個過程。因此，基于采摘農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全生產(chǎn)控制與信息溯源系統(tǒng)，以采摘農(nóng)產(chǎn)品為研究對象，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專家、生產(chǎn)企業(yè)管理者、生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)者、消費(fèi)者、質(zhì)監(jiān)部門、系統(tǒng)管理者的不同角度設(shè)計該系統(tǒng)，主要包括用戶管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專家指導(dǎo)、農(nóng)產(chǎn)品溯源信息建立和農(nóng)產(chǎn)品溯源信息查詢4個模塊[15-17]，如圖2所示。

4個模塊的詳細(xì)情況如下。（1）用戶管理。主要是根據(jù)用戶角色建立起來，系統(tǒng)管理員權(quán)限最高，可以對用戶進(jìn)行增加、修改、查詢、啟用、禁用、密碼重置等操作。同時，生產(chǎn)企業(yè)管理者可以管理本企業(yè)的所有生產(chǎn)者賬號。不同用戶角色的權(quán)限不同，用戶只能根據(jù)管理員授權(quán)的角色對所管理的模塊進(jìn)行操作，不能隨意更改其他用戶的數(shù)據(jù)。消費(fèi)者無需登錄，只能在前臺進(jìn)行查詢操作。（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專家指導(dǎo)。農(nóng)產(chǎn)品專家通過該系統(tǒng)可以給出農(nóng)產(chǎn)品生長期間科學(xué)的指導(dǎo)，包括農(nóng)作物的特性、喜好、播種、施肥、易發(fā)病蟲害及防治措施（如農(nóng)藥、化肥等投入品使用安全間隔期和休藥期；如何科學(xué)使用農(nóng)藥，選擇低毒、低殘留、高效農(nóng)藥）、栽培管理辦法等。為使查詢結(jié)果更加直觀，系統(tǒng)還有上傳圖片功能，方便用戶從圖片上了解到更多信息。生產(chǎn)企業(yè)用戶通過查詢，即可獲取上述信息，用于指導(dǎo)自己的生產(chǎn)實踐。（3）農(nóng)產(chǎn)品溯源信息建立。生產(chǎn)企業(yè)用戶通過本系統(tǒng)如實記錄農(nóng)產(chǎn)品生長過程中的每一個環(huán)節(jié)，使得農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)從產(chǎn)前（地塊信息、種子使用）、產(chǎn)中（肥料使用、病蟲害防治、栽培管理）到產(chǎn)后（質(zhì)量檢測）整個過程形成可溯數(shù)據(jù)，具備詳細(xì)的生產(chǎn)管理檔案可供查詢，以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品溯源信息的建立[18]。（4）農(nóng)產(chǎn)品溯源信息查詢。有了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程信息后，就可以為其生成一個唯一的二維碼。消費(fèi)者通過掃描該二維碼，就可以獲取詳細(xì)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程信息，借以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品溯源信息的查詢。同時還為企業(yè)的生產(chǎn)管理和農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)控提供良好的操作平臺。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

通過對該系統(tǒng)的功能分析，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括用戶信息、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專家指導(dǎo)三大部分，采用目前較為廣泛應(yīng)用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQLServer 2008進(jìn)行存儲，設(shè)計上遵循了一致性、完整性、安全性和可擴(kuò)充性。農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程相關(guān)的幾個主表之間的關(guān)系[19-20]如圖3所示。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)方法和B/S體系結(jié)構(gòu)。服務(wù)器使用的是Apache開源軟件基金會旗下的Tomcat服務(wù)器，輕量、快捷部署；以MyE-clipse為開發(fā)平臺，運(yùn)用J2EE中的Struts＋Spring＋Hibernate框架及Java開發(fā)編程技術(shù)，綜合構(gòu)建而成。Web前端系統(tǒng)采用Javascript＋Ajax＋CSS＋HTML技術(shù)實現(xiàn)，與jQuery庫結(jié)合使用，界面友好美觀。移動端以Android Studio為開發(fā)平臺，采用Android技術(shù)實現(xiàn)，與服務(wù)器之間的通信使用的是開源框架Android-async-http，通過JSON傳遞數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫采用SQLServer 2008關(guān)系型，其特點(diǎn)是高效性、智能性，便于維護(hù)。二維碼使用常見的QR碼，具有信息容量大、容錯能力強(qiáng)、易于被智能手機(jī)識讀、成本低等優(yōu)點(diǎn)，編程使用的是Google的開源項目ZXing。用戶可根據(jù)自身情況使用不同的客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入、更新等操作，具有界面清晰、操作簡單、實用性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前，該系統(tǒng)已在天津市濱海新區(qū)永豐蔬菜種植專業(yè)合作社和天津農(nóng)科院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新基地實際應(yīng)用，手機(jī)端的企業(yè)管理員主頁面如圖4所示。

4 結(jié)語

本研究以采摘農(nóng)產(chǎn)品為對象，通過分析其特點(diǎn)與系統(tǒng)開發(fā)需求，借鑒國內(nèi)外在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全方面的研究經(jīng)驗，結(jié)合計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息處理技術(shù)，運(yùn)用Java、Android、二維碼和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，完成了基于采摘農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全生產(chǎn)控制與信息溯源系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。不僅通過采摘農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的記錄，構(gòu)建了包含采摘農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后的安全信息追溯平臺，還通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專家指導(dǎo)信息的錄入，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學(xué)化的指導(dǎo)平臺，對提高生產(chǎn)管理、信息共享和保障采摘農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全具有很重要的現(xiàn)實意義[21]。

［1］王力堅.基于質(zhì)量認(rèn)證的農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)研究 [D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2015.

［2］鄭火國.食品安全可追溯系統(tǒng)研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.

［3］陳金鳳.食品安全追溯系統(tǒng)——集貿(mào)超市追溯子系統(tǒng)軟件設(shè)計[D].湖南長沙：湖南大學(xué)，2016.

［4］《農(nóng)業(yè)與技術(shù)》雜志社.中華人民共和國國務(wù)院公報[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2016，36（31）：6-24.

［5］朱磊.旅游觀光采摘園規(guī)劃建設(shè)初探 [J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2017，37（2）：214-215.

［6］蔣浩.發(fā)展果品采摘園的建議[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2015（3）：1.

［7］王佳熙，苗德強(qiáng)，王石麟.怎樣投資建設(shè)果品采摘園[J].上海農(nóng)業(yè)科技，2016（6）：150-151.

［8］黃金萍，陳凌云，龐麗，等.基于手機(jī)二維條碼識別的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)應(yīng)用探討[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（9）：17-18.

［9］黃梅芳，蘭龍輝，邱榮祖.基于二維碼的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)初步設(shè)計[J].物流技術(shù)，2014（17）：417-419.

［10］曹旭輯.農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)中土壤肥料的作用及對策[J].四川農(nóng)業(yè)科技，2016（8）：41-43.

［11］任柳成，鄒志鵬.我國農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析[J].合作經(jīng)濟(jì)與科技，2017（6）：22-24.

［12］楊濤.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].廈門：廈門大學(xué)，2015.

［13］董玉德，丁保勇，張國偉，等.基于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32（1）：280-285.

［14］劉蒙蒙，董玉德，張沙，等.基于ASP.NET的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)設(shè)計[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2014（9）：141-143.

［15］譚廣巍，王熙，莊衛(wèi)東.基于Web的有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010，32（7）：81-84.

［16］黃海龍，蔣平安，張霞，等.基于Web的農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，47（9）：1832-1836.

［17］成維莉，徐冬寅，程濤.基于追溯的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015（5）：113-117.

［18］付康，裘鋒，施煒利，等.農(nóng)產(chǎn)品全程追溯平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（13）：278-282.

［19］張高翔，劉偉章.優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)及交易平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子商務(wù)，2015（12）：50-52.

［20］彭瓊瓊.基于供應(yīng)鏈的碭山梨可追溯系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

［21］魏小英.基于NET技術(shù)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2016，24（16）：15-17.

Quality Safety Production Control and Information Traceability System Based on Picking Agricultural Products

DUYanfang1，LIUWei2，XUYixin1，ZHANGXuefei1，WANGJianchun1，YINChuan3
（1.Instituteof Information，Tianjin Academy of Agricultural Sciences，Tianjin 300192，China；2.Tianjin Zhongke Advanced Technology Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300392，China；3.Tianjin Development Center of Xinghuo Science and Technology，Tianjin 300041，China）

With the continuous improvement of people's quality of life and the frequent occurrence of accidents caused by unsafe agricultural products in recent years,the issue of agricultural product safety has attracted more and more attention.This paper,builds a set of quality safety production control and information traceability system based on picking agricultural products,by combining network information technologies with production practice,applying the technologies of Java,Android,qr code and database.Implementation of the systemhas very important practical significance to improve production management of picking garden,information sharing and ensure the quality of agricultural products,which has been used in vegetable professional cooperatives of Yongfeng Binhai Tianjin and modern agriculture technological innovation base,Tianjin Academy of Agricultural Sciences.

agricultural products;Java;Android;traceability system;quality safety

S126

A

1002-2481（2017）12-2009-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.12.27

2017-07-19

天津市蔬菜現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（ITTVRS2017018）；天津市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化和推廣項目（201601220）；天津市科技支撐計劃重點(diǎn)項目（14ZCZDNC00005）；天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長基金項目（17006，17010）

杜彥芳（1981-），女，河北深澤人，助理研究員，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究工作。尹 川為通信作者。