趙繼春　王國杰　王敏

摘要：采用無線網(wǎng)絡(luò)通信、智能手機(jī)二維碼掃描、農(nóng)產(chǎn)品溯源等技術(shù)，針對無公害農(nóng)產(chǎn)品從源頭到餐桌的質(zhì)量安全問題開發(fā)無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理和追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)對無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、運輸和銷售環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理和追溯。對無公害農(nóng)產(chǎn)品在流通環(huán)節(jié)中進(jìn)行編碼，利用QR二維碼編碼識別技術(shù)，通過智能手機(jī)二維碼掃描后可以詳細(xì)了解農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工、運輸、銷售等環(huán)節(jié)的信息，從而保證無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯。該系統(tǒng)取得了一定的應(yīng)用成效，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：無公害農(nóng)產(chǎn)品；質(zhì)量安全；無線網(wǎng)絡(luò)；QR二維碼；風(fēng)險管理；追溯系統(tǒng)；全程可監(jiān)控；標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)

中圖分類號： S126文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）15-0175-03

無公害農(nóng)產(chǎn)品是指生產(chǎn)環(huán)境符合生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求，生產(chǎn)過程達(dá)到規(guī)定的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有毒有害物質(zhì)殘留量控制在安全質(zhì)量允許范圍內(nèi)，安全質(zhì)量指標(biāo)符合《無公害農(nóng)產(chǎn)品（食品）標(biāo)準(zhǔn)》的農(nóng)、牧、漁產(chǎn)品[1]。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境污染破壞越來越嚴(yán)重，以及人們對健康生活的日益重視，食品安全問題受到公眾的廣泛關(guān)注[2]。農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)以及安全性得到國家和相關(guān)部門的高度重視，為從根本上解決農(nóng)產(chǎn)品污染和安全問題，農(nóng)業(yè)部在全國范圍內(nèi)實施無公害食品行動計劃，以全面提高我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平為核心，通過建立農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系以及質(zhì)量檢測檢驗體系，加強(qiáng)對產(chǎn)地和市場環(huán)節(jié)的管理，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)田到餐桌全程質(zhì)量安全控制[3]。目前，國內(nèi)在某一特定農(nóng)產(chǎn)品追溯方面開始探索研究和應(yīng)用，王爍等實現(xiàn)新疆特色牛肉質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)[4]；鄭火國等對贛南臍橙和白茶實現(xiàn)溯源系統(tǒng)的研究[5]；白紅武等采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品溯源查詢[6]；還有學(xué)者在實現(xiàn)產(chǎn)品溯源的同時，采用GIS和GPS技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)和運輸過程的定位查詢[7-9]。本研究開發(fā)無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理和追溯系統(tǒng)，以網(wǎng)絡(luò)、智能手機(jī)二維碼掃描等信息技術(shù)為手段，通過記錄生產(chǎn)源頭的詳細(xì)生產(chǎn)檔案，監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品在加工、流通和銷售等環(huán)節(jié)的詳細(xì)信息，實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品的全程質(zhì)量監(jiān)控。消費者通過在超市（商場等）查詢機(jī)上掃描或自身攜帶智能手機(jī)掃描農(nóng)產(chǎn)品包裝上附著的二維碼，得到相應(yīng)的詳細(xì)生產(chǎn)檔案，如產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)環(huán)境的圖片、生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控數(shù)據(jù)、生產(chǎn)企業(yè)名稱、加工環(huán)境的圖片、加工環(huán)境的監(jiān)控數(shù)據(jù)、加工企業(yè)名稱、運輸車輛、運輸路線、運輸環(huán)境的圖片、銷售企業(yè)的名稱、認(rèn)證信息、農(nóng)藥殘留、農(nóng)藥檢測等信息，并查詢執(zhí)法抽檢結(jié)果，從而使消費者獲得所購產(chǎn)品的知情權(quán)與監(jiān)督權(quán)，規(guī)范源頭企業(yè)的生產(chǎn)操作過程，提高食品的風(fēng)險管理和質(zhì)量安全。

1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

1.1系統(tǒng)目標(biāo)

從無公害農(nóng)產(chǎn)品全程質(zhì)量安全管理的實際需求出發(fā)，以無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)、無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、食品安全法等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，設(shè)計無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理和追溯系統(tǒng)框架。運用無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控技術(shù)，對農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工、存儲、運輸和銷售等整個流通環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，形成的結(jié)果生成報表，供管理人員了解各環(huán)節(jié)中的情況，及時解決相關(guān)問題。將所有的監(jiān)控報表和圖片進(jìn)行編號，采用信息分類編碼標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計無公害農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全編碼，生成農(nóng)產(chǎn)品的二維碼標(biāo)識，以便于消費者通過智能手機(jī)端掃描，追溯到產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)的全過程，實現(xiàn)無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程可監(jiān)控和可追溯的目的。

1.2系統(tǒng)架構(gòu)

無公害農(nóng)產(chǎn)品的全程安全監(jiān)控系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)構(gòu)成了無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理系統(tǒng)，通過對無公害農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工、存儲、運輸和銷售等環(huán)節(jié)的全程監(jiān)控和相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，在決策分析系統(tǒng)中形成分析報表，交由風(fēng)險管理模塊進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的風(fēng)險評估和管理。所采集的數(shù)據(jù)包括生產(chǎn)過程中生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度，土壤的施肥情況，澆水情況，農(nóng)產(chǎn)品的播種、生長、采收時間以及采收批次等的圖片和數(shù)據(jù)；加工過程中的加工工廠、加工批次和時間、加工人員、加工環(huán)境、檢驗和檢疫流程等的圖片和信息；存儲工程中的存儲地點、存儲時間、存儲環(huán)境、位置定位等圖片和信息；運輸過程中運輸路線和運輸車輛的定位、運輸環(huán)境的溫、濕度和現(xiàn)場的圖片和信息。

無公害農(nóng)產(chǎn)品的二維碼編碼系統(tǒng)和追溯系統(tǒng)構(gòu)成無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程追溯系統(tǒng)，通過對無公害農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工、存儲、運輸和銷售等環(huán)節(jié)采集的圖片和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編號，利用二維碼編碼系統(tǒng)對其編號進(jìn)行編碼，生成的二維碼即可粘貼到銷售的無公害農(nóng)產(chǎn)品包裝上，消費者可通過智能手機(jī)掃描所采購農(nóng)產(chǎn)品的二維碼[10]。無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1開發(fā)語言

無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理和追溯系統(tǒng)主要包括全程安全監(jiān)控系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、二維碼編碼系統(tǒng)、追溯系統(tǒng)4個部分。系統(tǒng)使用的程序設(shè)計開發(fā)語言為Java，數(shù)據(jù)庫選用oracle11，中間件采用的是tomcat。

2.2無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理設(shè)計

針對無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量全程安全監(jiān)控系統(tǒng)要求，運用傳感器技術(shù)和GPS定位技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、存儲、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)中的溫度、濕度、現(xiàn)場圖片進(jìn)行監(jiān)控，對流通過程中的環(huán)節(jié)流程進(jìn)行無縫監(jiān)控，所監(jiān)控到的數(shù)據(jù)傳輸給決策系統(tǒng)進(jìn)行決策分析。

無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量全程安全監(jiān)控系統(tǒng)由無線傳感器節(jié)點、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、圖像采集裝置和執(zhí)行節(jié)點組成。利用傳感器和圖像采集裝置采集的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)和圖片，通過無線傳輸?shù)綗o線監(jiān)控通信終端，再由無線監(jiān)控通信終端傳送到監(jiān)控中心，決策支持系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，集中對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，并把需要發(fā)送的結(jié)果和指令發(fā)送給無線監(jiān)控通信終端或用戶，無線監(jiān)控通信終端把指令最后發(fā)送到執(zhí)行器，用戶還可以通過短信把指令發(fā)送到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心實現(xiàn)對無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量全程安全的有效調(diào)控。無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。endprint

決策支持系統(tǒng)包括風(fēng)險管理系統(tǒng)和決策分析系統(tǒng)。其中，風(fēng)險管理系統(tǒng)包括生產(chǎn)信息管理、加工信息管理、存儲信息管理、運輸信息管理、銷售信息管理；決策分析系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析和發(fā)展趨勢分析（圖3）。

2.3無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程追溯系統(tǒng)設(shè)計

無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示，質(zhì)量安全追溯查詢系統(tǒng)在對風(fēng)險管理系統(tǒng)中采集到的信息按照生產(chǎn)、加工、存儲、運輸、銷售五大環(huán)節(jié)進(jìn)行編碼[11]，農(nóng)產(chǎn)品的編碼規(guī)則參照文獻(xiàn)[12-13]。在采用20位長碼（1類別+6行政區(qū)劃+2產(chǎn)地+2產(chǎn)品+6日期+3批次號）的基礎(chǔ)上增加16位特有的序列號（4加工地+4存儲地點+4運輸車輛+4銷售地點），將36位長碼生成無公害農(nóng)產(chǎn)品專屬的二維碼，并粘貼在包裝盒上。允許消費者通過智能手機(jī)掃描農(nóng)產(chǎn)品包裝上的二維碼，迅速查詢到所購產(chǎn)品的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后信息。同時，系統(tǒng)能夠通過網(wǎng)絡(luò)自動定期更新農(nóng)產(chǎn)品的信息，以保證用戶隨時查詢的信息都是最新的。

無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)主要包括以下幾方面功能： （1）系統(tǒng)支持平臺。支持追溯查詢系統(tǒng)的運行，其中系統(tǒng)配置模塊對查詢系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行配置；日志管理模塊自動將系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常、錯誤等信息記錄到文件中；數(shù)據(jù)管理模塊對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)；安全管理模塊通過相關(guān)的機(jī)制，避免系統(tǒng)被攻擊。（2）查詢系統(tǒng)。追溯查詢模塊允許消費者通過掃描或者輸入產(chǎn)品編號的方式，查詢出產(chǎn)品的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后等生產(chǎn)信息；質(zhì)量報告模塊發(fā)布最新的質(zhì)量報告相關(guān)信息；專項整頓模塊提供食品質(zhì)量相關(guān)的整頓信息；農(nóng)產(chǎn)品小常識模塊發(fā)布農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)的信息。（3）數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)。包括在線數(shù)據(jù)更新模塊、本地數(shù)據(jù)更新模塊、數(shù)據(jù)中間件。其中，在線數(shù)據(jù)更新模塊支持定時通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新；本地數(shù)據(jù)更新模塊支持通過移動硬盤等方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)更新；數(shù)據(jù)中間件模塊負(fù)責(zé)和農(nóng)業(yè)企業(yè)的ERP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

2.4無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)

支持消費者在購買無公害農(nóng)產(chǎn)品時，通過產(chǎn)品編號查詢出農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)日期、公司、品牌、認(rèn)證信息、生產(chǎn)地、加工地、農(nóng)藥檢測、檢疫檢測等信息，使得消費者能夠買到自己放心的農(nóng)產(chǎn)品。無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)的功能有農(nóng)產(chǎn)品追溯查詢模塊、質(zhì)量檢測報告、專項整頓措施、農(nóng)產(chǎn)品小常識、農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)名錄等模塊。（1）無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢。無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢的功能支持消費者通過掃描產(chǎn)品的二維碼進(jìn)行查詢，能夠顯示出農(nóng)產(chǎn)品的品牌、生產(chǎn)基地、農(nóng)藥檢測、檢疫檢測等相關(guān)的信息。（2）質(zhì)量檢測報告。為了方便消費者在購買商品的時候能夠獲得最新的信息，系統(tǒng)提供質(zhì)量檢測報告查詢的功能。（3）專項整頓措施。專項整頓措施的功能和質(zhì)量檢測報告模塊的功能類似，給消費者提供市場整頓動態(tài)、打假成果、政策動態(tài)等方面的最新信息。功能包括專項整頓措施分類瀏覽、專項整頓措施查詢。顯示專項整頓措施列表、專項整頓措施的詳細(xì)信息、專項整頓查詢，允許消費者根據(jù)時間、標(biāo)題、主要內(nèi)容等屬性對整頓信息進(jìn)行查詢。（4）農(nóng)產(chǎn)品小常識。為了給消費者提供便利，在無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)中提供農(nóng)產(chǎn)品小常識模塊，整理出若干農(nóng)產(chǎn)品小常識，方便消費者進(jìn)行查閱。同時，在系統(tǒng)中提供農(nóng)產(chǎn)品常識添加、修改、刪除、導(dǎo)入、導(dǎo)出的功能，以方便管理員進(jìn)行維護(hù)。（5）農(nóng)業(yè)企業(yè)名錄。介紹所有生產(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品的企業(yè)，提供添加、修改、刪除、導(dǎo)入、導(dǎo)出、查詢的功能。（6）數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)。系統(tǒng)提供在線數(shù)據(jù)更新、本地數(shù)據(jù)更新等多種數(shù)據(jù)更新方式，以方便日后管理員進(jìn)行維護(hù)。同時，為了使得數(shù)據(jù)更新過程順利進(jìn)行，提供數(shù)據(jù)中間件的功能。在線數(shù)據(jù)更新，當(dāng)無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)處在一個具有互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境當(dāng)中時，系統(tǒng)支持通過互聯(lián)網(wǎng)連接到服務(wù)器，其動態(tài)在線數(shù)據(jù)更新，系統(tǒng)能夠自動訪問網(wǎng)絡(luò)中的ftp服務(wù)器，自動監(jiān)控ftp服務(wù)器中某個目錄下的內(nèi)容，當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新時，系統(tǒng)自動將數(shù)據(jù)下載到本地，并自動導(dǎo)入到查詢系統(tǒng)當(dāng)中。當(dāng)無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)處在一個沒有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境當(dāng)中時，系統(tǒng)支持管理員通過外界存儲盤的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，可以通過拷貝的方式將更新數(shù)據(jù)文件拷貝到查詢機(jī)里面，然后通過無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能來完成數(shù)據(jù)更新的操作。數(shù)據(jù)中間件是和無公害農(nóng)業(yè)企業(yè)ERP系統(tǒng)的接口，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)中間件將ERP系統(tǒng)導(dǎo)出來的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)中。

2.5系統(tǒng)應(yīng)用情況

無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理和追溯系統(tǒng)在北京凱達(dá)恒業(yè)農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司、小湯山特菜基地等標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地進(jìn)行試用。結(jié)果表明，該系統(tǒng)對提高無公害農(nóng)產(chǎn)品的安全性和生產(chǎn)質(zhì)量效果顯著。截至2015年5月，北京市市級的標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地有839家，其中種植基地443家。在政府的大力支持下，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)基地的信息收集、強(qiáng)化質(zhì)量安全責(zé)任追溯管理、加快推進(jìn)系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)基地的試點與推廣等工作，讓市民吃上了安全放心的農(nóng)產(chǎn)品，意義深遠(yuǎn)而重大。在試用期間，該系統(tǒng)有效提高了消費者對農(nóng)產(chǎn)品的信任程度，增加了產(chǎn)品的附加值。

3結(jié)論

本研究以無公害農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、存儲、運輸、銷售為研究對象，采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控、定時圖像截取、二維碼智能掃描等技術(shù)，結(jié)合無公害農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地到消費者餐桌的監(jiān)控，開發(fā)無公害農(nóng)產(chǎn)品通用風(fēng)險管理框架，建立多層次、多角色的質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)。系統(tǒng)功能包括追溯查詢、質(zhì)量報告、專項整頓措施、農(nóng)產(chǎn)品小常識、農(nóng)業(yè)企業(yè)名錄。面向企業(yè)實現(xiàn)原料、生產(chǎn)過程、質(zhì)檢、運輸以及銷售等環(huán)節(jié)的質(zhì)量安全信息管理，以智能手機(jī)二維碼掃描向消費者、監(jiān)管部門提供服務(wù)。

無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全程風(fēng)險管理和追溯系統(tǒng)作為一項低成本、高效率的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)信息管理技術(shù)，也是生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品的重要保障措施之一，對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程進(jìn)行監(jiān)督，可以有效促進(jìn)生產(chǎn)基地或企業(yè)對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的重視，有助

于保障農(nóng)產(chǎn)品安全。應(yīng)用該系統(tǒng)可全面提高農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理能力，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)與標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，具有廣泛的社會效益。endprint

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