田 碩，解丹丹，尤其浩，洪武斌，張明哲，史 舟※

（1.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，杭州310058；2.浙江省檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院，杭州311208）

0 引言

隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者對食用農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與安全的關(guān)注程度日益高漲［1-2］。中國是一個消費(fèi)大國，每年的高端肉制品、乳制品、水產(chǎn)品、糧油制品等食用農(nóng)產(chǎn)品的進(jìn)口量不斷攀升，但質(zhì)量安全狀況卻不容樂觀［3］。2014年，江蘇查獲300 t瘋牛病疫區(qū)進(jìn)口牛肉，涉案金額數(shù)十億元；2016年上半年，質(zhì)檢總局對進(jìn)口乳制品、食用植物油、水產(chǎn)品、肉類、酒類等五大類重點(diǎn)產(chǎn)品開展專項(xiàng)檢查，全國抽檢機(jī)構(gòu)從37個國家或地區(qū)進(jìn)口的上述產(chǎn)品中檢出不合格產(chǎn)品275批、2.7萬t，占不合格進(jìn)口食用農(nóng)產(chǎn)品總重量的93.1%。為了加強(qiáng)進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理，保障進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全，維護(hù)消費(fèi)者的合法權(quán)益，對進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量溯源管理十分必要，而建立質(zhì)量溯源查詢系統(tǒng)是一個有效的方法［4］。

發(fā)達(dá)國家在農(nóng)產(chǎn)品安全追溯方面起步較早，具有較豐富的經(jīng)驗(yàn)。歐盟于2001年發(fā)布《食品安全白皮書》，通過控制“從農(nóng)田到餐桌”全過程來確保農(nóng)產(chǎn)品的安全性與可追溯性［5］。美國家畜開發(fā)標(biāo)識小組（USAIP）通過建立家畜標(biāo)識與可追溯工作計(jì)劃，運(yùn)用射頻識別（RFID）、條形碼識別等技術(shù)，建立了自愿性的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)［6］。日本于2001年針對肉牛產(chǎn)品供應(yīng)體系，建立從農(nóng)場到銷售點(diǎn)的溯源系統(tǒng)，使消費(fèi)者可以快速、方便地查詢牛肉生產(chǎn)信息［7］。我國在農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)方面也開展了一定的研究與應(yīng)用。2008年趙金燕等利用RFID電子標(biāo)識技術(shù)，整合養(yǎng)殖場、屠宰場、肉類加工場與物流過程信息，建立了豬肉安全可溯源系統(tǒng)［8］。2011年張鑒滔等利用二維碼技術(shù)，建立了馬鈴薯質(zhì)量安全管理與溯源系統(tǒng)［9］。傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，由于受制于網(wǎng)絡(luò)通信能力、數(shù)據(jù)共享能力、數(shù)據(jù)計(jì)算水平、先進(jìn)終端識別技術(shù)尚未誕生等因素，溯源甄別能力較低，普及范圍較小［10-11］。大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)在多源數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)共享、彈性存儲擴(kuò)展和數(shù)據(jù)處理能力上具有較大的優(yōu)勢［12-13］。目前，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)在交通、醫(yī)療等領(lǐng)域已有部分應(yīng)用，例如，2017年王慶綱構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的上海虹橋樞紐交通信息服務(wù)系統(tǒng)［14］；2018年王輝等利用云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建了區(qū)域醫(yī)療大數(shù)據(jù)用藥監(jiān)測系統(tǒng)［15］。然而，在農(nóng)產(chǎn)品溯源方面，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用較少。文章通過分析農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口全流程和用戶需求，將大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)引入進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源查詢中，闡述了基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)的進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

依據(jù)進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、工序、倉儲、物流、銷售、檢驗(yàn)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，通過整合浙江省出入境檢驗(yàn)檢疫局、大洋世家企業(yè)、海關(guān)等資料數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口各環(huán)節(jié)動態(tài)采集數(shù)據(jù)，對采集的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，構(gòu)建基于云平臺的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)云存儲庫、農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈信息數(shù)據(jù)庫和Google Map動態(tài)地理信息數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建PB級農(nóng)產(chǎn)品溯源查詢信息中心，通過使用Html5、CSS3、Echarts.js、ArcGIS API for JavaScript、Vue.js等前端開發(fā)技術(shù)，使用Node.js作為后端開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多終端、跨平臺的進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)［16-17］，自底向上分為云平臺層、數(shù)據(jù)庫層、應(yīng)用層和用戶層，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。云平臺層使用阿里云MaxCompute 大數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)平臺，提供快速并行計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)秒級溯源查詢。數(shù)據(jù)庫層采用分布式文件系統(tǒng)、分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，用于存儲系統(tǒng)中所需要的各類結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。應(yīng)用層包括分布式數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)功能模塊2個部分，即通過多終端的方式對產(chǎn)地信息數(shù)據(jù)、企業(yè)信息數(shù)據(jù)、投訴輿情數(shù)據(jù)等進(jìn)行實(shí)時動態(tài)采集，并對不同的用戶進(jìn)行實(shí)時信息分發(fā)。用戶層包含監(jiān)管部門、企業(yè)、消費(fèi)者3類用戶，其中監(jiān)管部門用戶可獲取輿論監(jiān)控信息、舉報頻次熱度追蹤信息，企業(yè)用戶可對進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行追蹤與管理，消費(fèi)者用戶可以查詢進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源信息并對假冒商品進(jìn)行投訴舉報。

圖1進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 Framework diagram of the imported agricultural products traceability system

1.3 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

系統(tǒng)在了解進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、進(jìn)境流通的全過程的基礎(chǔ)上，采用阿里云MaxCompute大數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)平臺，通過分布式采集技術(shù)對產(chǎn)地信息數(shù)據(jù)、企業(yè)信息數(shù)據(jù)、監(jiān)測信息數(shù)據(jù)、追溯信息數(shù)據(jù)、投訴輿情數(shù)據(jù)、穩(wěn)定同位素數(shù)據(jù)、文檔圖片數(shù)據(jù)、空間地理數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，采用分布式文件系統(tǒng)，構(gòu)建項(xiàng)目核心數(shù)據(jù)庫，并與系統(tǒng)后臺進(jìn)行對接。系統(tǒng)涉及到的專題數(shù)據(jù)庫包括以下6 類。

（1）農(nóng)產(chǎn)品專題數(shù)據(jù)庫：主要包括溯源信息、原料信息、企業(yè)信息、檢測信息等。

（2）文檔專題數(shù)據(jù)庫：包括出入境檢驗(yàn)檢疫技術(shù)規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、多國農(nóng)產(chǎn)品雙邊檢疫議定書、浙江省海關(guān)進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品報關(guān)單、相關(guān)法律法規(guī)等。

（3）空間區(qū)位專題數(shù)據(jù)庫：包括空間地理數(shù)據(jù)庫、Google Map數(shù)據(jù)庫、投訴輿情空間數(shù)據(jù)庫。

（4）地理環(huán)境專題數(shù)據(jù)庫：包括地表覆蓋、地形高度、坡度等信息數(shù)據(jù)庫，陸地地表降水、氣溫、積溫、太陽輻射等信息數(shù)據(jù)庫，海域水溫、鹽度、洋流、水色、赤潮等信息數(shù)據(jù)庫和土壤物理等各類型地理環(huán)境數(shù)據(jù)庫。

（5）輿情與社會經(jīng)濟(jì)專題數(shù)據(jù)庫：包括疫情、災(zāi)情等發(fā)生區(qū)，歷史評估，農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，名優(yōu)新特產(chǎn)區(qū)，社會經(jīng)濟(jì)情況等信息數(shù)據(jù)庫。

（6）用戶反饋數(shù)據(jù)庫：包括反饋農(nóng)產(chǎn)品信息、反饋時間、反饋位置、反饋內(nèi)容等信息。

1.4 溯源編碼

溯源編碼的構(gòu)建是對農(nóng)產(chǎn)品跟蹤與追溯的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［18］。根據(jù)進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地、種類和流通情況，為進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品構(gòu)建了109位溯源編碼。溯源編碼由數(shù)字和字母組成，包含產(chǎn)地編碼、種類編碼和流通編碼3個部分。其中，產(chǎn)地編碼長度為27位，記錄了國家（地區(qū)）、農(nóng)場（果園）和地理坐標(biāo)等信息；種類編碼長度為11位，記錄了海關(guān)編碼與果徑信息；流通編碼長度為71位，記錄農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)口各流程信息，包括包裝加工、儲藏、出境口岸、運(yùn)輸、進(jìn)境口岸、檢疫、企業(yè)銷售等信息。圖2 為澳大利亞進(jìn)口車?yán)遄拥乃菰淳幋a示例。

圖2澳大利亞進(jìn)口車?yán)遄铀菰淳幋a示例圖Fig.2 Example of traceability coding for imported cherries from Australia

1.5 開發(fā)技術(shù)

系統(tǒng)基于阿里云MaxCompute大數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)平臺，服務(wù)器使用阿里云x86 Linux 服務(wù)器，后端使用Node.js實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫連接等功能。前端使用HTML5、CSS3、Echarts.js、ArcGIS API for JavaScript，Ajax 等技術(shù)，使用webpack作為項(xiàng)目打包工具，采用Vue.js前端開發(fā)框架進(jìn)行前端開發(fā)。其中，后端Node.js采用當(dāng)前主流的web框架Express，通過路由與中間件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信［19］；前端采用Vue.js框架，其具有漸進(jìn)式、交互式、易使用、易擴(kuò)展等特點(diǎn)［20］。

1.6 功能模塊設(shè)計(jì)

進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源查詢系統(tǒng)主要包含以下3個功能模塊：溯源信息查詢模塊、防偽驗(yàn)證查詢模塊和投訴舉報模塊，系統(tǒng)功能模塊如圖3所示。

圖3進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)功能模塊Fig.3 Schematic diagram of the functional modules of the imported agricultural products traceability system

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 溯源信息查詢模塊

溯源信息查詢模塊是該系統(tǒng)的主要模塊，包括產(chǎn)品信息、企業(yè)信息、檢疫檢測、證書信息、追溯信息5個子模塊，移動端溯源信息查詢界面如圖4 所示。其中，產(chǎn)品信息模塊主要包括產(chǎn)品編號、名稱、產(chǎn)地、果園編號、果園地址、加工廠地址、保質(zhì)期等農(nóng)產(chǎn)品信息，企業(yè)信息模塊主要包括企業(yè)名稱、食品生產(chǎn)許可證等企業(yè)信息，檢疫檢測信息模塊包含境外取樣、監(jiān)裝信息、開箱信息、貼標(biāo)信息等，證書信息模塊包括境外官方證書、進(jìn)境動植物檢疫許可證等信息，追溯信息模塊包括生產(chǎn)企業(yè)、境外采摘、境外加工、境外檢驗(yàn)、裝載運(yùn)輸和到岸檢驗(yàn)等進(jìn)口流通過程信息。用戶可以通過在不同終端（如手機(jī)、Pad）掃描溯源標(biāo)簽上的二維碼或通過NFC讀取的方式進(jìn)行查詢，系統(tǒng)會針對農(nóng)產(chǎn)品不同種類信息，智能匹配相關(guān)分析模型，獲取相應(yīng)進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品的各項(xiàng)溯源信息，并在用戶終端上顯示。

圖4移動端溯源信息查詢模塊界面Fig.4 Interface of mobile terminal traceability information query module

2.2 防偽查詢模塊

防偽查詢模塊可以對相應(yīng)進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行防偽驗(yàn)證。用戶可以通過刮開防偽溯源標(biāo)簽的圖層，獲取4位防偽編碼，然后掃描溯源標(biāo)簽上的二維碼進(jìn)入溯源信息頁面，在防偽查詢模塊中輸入防偽編碼來查詢產(chǎn)品的真?zhèn)巍Ｃ總€防偽編碼會自動記錄防偽查詢次數(shù)，如果該防偽編碼已被其他人查詢過，則產(chǎn)品可能為假冒產(chǎn)品。同時，如果系統(tǒng)顯示該防偽碼不存在，產(chǎn)品也可能為假冒產(chǎn)品。

2.3 投訴舉報模塊

普通消費(fèi)者用戶具有舉報權(quán)限，可以通過投訴舉報模塊對假冒商品進(jìn)行投訴舉報。同時，系統(tǒng)可獲取查詢者的地理定位信息，存入動態(tài)地理信息數(shù)據(jù)庫，并借助ArcGIS 或Google Map等平臺以可視化的方式展示被查詢商品的舉報頻次熱度，方便用戶直觀判別，為消費(fèi)者和政府管理部門提供假冒商品流動線索。

3 結(jié)論

該文通過將大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)與進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源查詢相結(jié)合，構(gòu)建了集進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地、原料、工序、倉儲、物流、銷售等質(zhì)量安全識別和溯源信息為一體的進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源查詢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源數(shù)據(jù)動態(tài)采集，以及跨平臺、多終端的進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源信息查詢、防偽驗(yàn)證查詢和投訴舉報等功能，為監(jiān)管部門、企業(yè)與消費(fèi)者等用戶提供所需的服務(wù)，大大提高了進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品溯源的準(zhǔn)確度、便捷度和普適度。該系統(tǒng)已針對車?yán)遄?、三文魚和貓糧3類進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行了示范應(yīng)用。

該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品溯源在網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)計(jì)算等方面的技術(shù)瓶頸，對進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品問題的及時發(fā)現(xiàn)、及時追查、及時控制，減少進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題，保障進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，維護(hù)消費(fèi)者和生產(chǎn)企業(yè)的權(quán)益具有積極的作用。然而，由于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)價值密度低的特點(diǎn)，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)質(zhì)量驗(yàn)證、數(shù)據(jù)智能分析與決策等方面仍存在不足，這些問題是下一步需要研究與改善的方向。