張茂松，馮 睿，劉英豪，丁 圣

(1.云南省氣候中心，云南 昆明 650032； 2.昆明東溯科技有限公司，云南 昆明 650100；3.玉溪市元江縣氣象局，云南 元江 653300； 4.玉溪市氣象局，云南 玉溪 653100)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)不斷升級，市場上出現(xiàn)越來越多的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，消費(fèi)群體更注重品牌化、個性化，針對這一需求，氣象部門和農(nóng)業(yè)部門加深合作，展示當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)和資源優(yōu)勢，打造“氣候好產(chǎn)品”，提升名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品的附加值，自2012年浙江省氣象部門開展農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證工作以來，全國氣象部門正在積極與農(nóng)業(yè)部門一起開展各地特色農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評估工作[1-2]。

國內(nèi)已開發(fā)的溯源系統(tǒng)有些僅面向單一農(nóng)產(chǎn)品，有些涉及工業(yè)生產(chǎn)及物流環(huán)節(jié)，系統(tǒng)投入龐大，不利于面向基層初級農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)和生產(chǎn)大戶推廣使用，本系統(tǒng)面向初級農(nóng)產(chǎn)品結(jié)合氣象和農(nóng)事數(shù)據(jù)，還提供氣象品質(zhì)評估報告，有利于幫助企業(yè)打造高端農(nóng)產(chǎn)品品牌，也有利于農(nóng)戶增收增效[3-10]。

1 系統(tǒng)需求

1.1 氣候品質(zhì)評估

申請氣候品質(zhì)評估的農(nóng)產(chǎn)品應(yīng)具有地方特色和一定的種植規(guī)模，且以常規(guī)方式種植的生產(chǎn)區(qū)域范圍內(nèi)的初級農(nóng)產(chǎn)品。獨(dú)特的地理環(huán)境和氣候條件決定了當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，依據(jù)QX/T486—2019《農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行氣候品質(zhì)評估所需資料包括農(nóng)產(chǎn)品資料和氣象資料兩大類。

農(nóng)產(chǎn)品資料包括農(nóng)產(chǎn)品的名稱、品種、品質(zhì)指標(biāo)和生產(chǎn)基地信息等。其中，品質(zhì)指標(biāo)主要包括內(nèi)在生理生化指標(biāo)和外觀指標(biāo)；生產(chǎn)基地信息包括基地名稱、地址、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)地概況和環(huán)境條件等。

氣象資料應(yīng)是代表該農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)域和影響該農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的時間范圍內(nèi)的資料。氣象資料來源于當(dāng)?shù)貧庀蟛块T，以最能代表認(rèn)證區(qū)域內(nèi)氣象條件的氣象觀測站為準(zhǔn)，如認(rèn)證區(qū)域內(nèi)或周邊區(qū)域的農(nóng)田小氣候觀測站、區(qū)域自動氣象站或基本氣象站。氣象要素主要包括氣溫、降水量、空氣相對濕度、日照時數(shù)、土壤溫度、土壤相對濕度、太陽輻射等與農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)密切相關(guān)的氣象因子。由氣象部門內(nèi)部專家分析相關(guān)數(shù)據(jù)資料確定農(nóng)產(chǎn)品的氣候品質(zhì)指標(biāo)，出具評估報告，完成相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品的氣候等級評估。

1.2 農(nóng)產(chǎn)品溯源

農(nóng)產(chǎn)品的氣候品質(zhì)評估需要追溯農(nóng)產(chǎn)品的開花、結(jié)果和采摘等整個生育期，同時需要記錄相關(guān)灌溉、施肥和修枝除草等田間管理內(nèi)容。氣候品質(zhì)評估所需的農(nóng)產(chǎn)品資料天然帶有溯源信息，由農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)負(fù)責(zé)自身農(nóng)產(chǎn)品溯源信息的收集工作。雖然整個農(nóng)產(chǎn)品從種植到消費(fèi)者手中經(jīng)歷的供應(yīng)鏈信息繁多，但并非所有信息都與質(zhì)量安全相關(guān)，也不是所有信息(如銷售和物流等信息)都可以共享或獲取。由于本系統(tǒng)涉及到的是初級農(nóng)產(chǎn)品，不是加工農(nóng)產(chǎn)品也不是工業(yè)品，包含農(nóng)產(chǎn)品生育期信息、相關(guān)質(zhì)檢報告及農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)相關(guān)信息等信息已足夠反映農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，消除消費(fèi)者疑慮[7-9]。本系統(tǒng)中農(nóng)產(chǎn)品溯源信息面向所有消費(fèi)者開放顯示。

1.3 非功能性需求

考慮未來推廣需求，要求系統(tǒng)性能達(dá)到：①滿足1萬家企業(yè)，100個氣象局用戶使用，可滿足10萬個消費(fèi)者同時瀏覽并發(fā)訪問，5 s內(nèi)顯示頁面信息，10 s內(nèi)加載全部顯示內(nèi)容，不會產(chǎn)生死鎖及沖突；②友好的容錯性，當(dāng)用戶輸入錯誤數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)應(yīng)給出友好的提示，請用戶重新輸入；③無須安裝軟件或APP，基于瀏覽器；④基于云平臺，無須服務(wù)器和日常維護(hù)；⑤二維碼按需申請做到一物一碼。

系統(tǒng)安全需求：①具有定時和手動自動備份功能；②用戶密碼存儲傳輸應(yīng)加密；③企業(yè)用戶和氣象局用戶要求注冊實(shí)名制，可以手機(jī)號登錄后臺和找回密碼。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 部署架構(gòu)設(shè)計

根據(jù)《中國氣象局網(wǎng)絡(luò)安全管理辦法(試行)》和《云南省氣象信息系統(tǒng)集約化實(shí)施細(xì)則》文件精神，為加強(qiáng)安全防護(hù)等級和節(jié)約運(yùn)營成本，系統(tǒng)基于最小數(shù)據(jù)原則進(jìn)行云平臺部署[11-15]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，由軟件公司負(fù)責(zé)系統(tǒng)后期維護(hù)運(yùn)營，系統(tǒng)管理員、氣象局用戶和企業(yè)用戶都對接系統(tǒng)云平臺，系統(tǒng)中僅上傳農(nóng)產(chǎn)品溯源信息和氣候特征數(shù)據(jù)，不上傳氣象原始數(shù)據(jù)，對氣象局和企業(yè)用戶都無需擔(dān)心數(shù)據(jù)泄密風(fēng)險。

圖1 系統(tǒng)部署架構(gòu)Fig.1 System deployment architecture

2.2 功能模塊設(shè)計

系統(tǒng)功能模塊設(shè)計如圖2所示，系統(tǒng)劃分為“氣候品質(zhì)評估系統(tǒng)”和“農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)”兩大部分，分別面向氣象局用戶和農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)用戶。

圖2 系統(tǒng)功能模塊Fig.2 System function module

農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)分為企業(yè)信息維護(hù)、產(chǎn)品信息維護(hù)、溯源碼維護(hù)、溯源信息維護(hù)和氣候品質(zhì)評估提交共5大模塊。“溯源碼維護(hù)”用于對溯源碼的繳費(fèi)審批，系統(tǒng)平臺有足夠的數(shù)據(jù)處理能力可以做到一物一碼，相應(yīng)的溯源碼印刷等成本也會提高，企業(yè)用戶可以根據(jù)需求自行申請溯源碼數(shù)量；可以查看到溯源碼的掃碼情況，對于部分掃碼數(shù)量過多，可能存在盜碼行為的二維碼進(jìn)行封禁處理?！八菰葱畔⒕S護(hù)”是用于輸入本批次溯源農(nóng)產(chǎn)品的生育期信息、田間管理信息、加工生產(chǎn)信息、質(zhì)檢報告及產(chǎn)品批次信息?！皻夂蚱焚|(zhì)評估提交”是由企業(yè)用戶面向特定區(qū)域氣象局提交評估申請，等待氣象局線下審核評估。

氣候品質(zhì)評估系統(tǒng)只有資格審核和評估報告兩項(xiàng)功能，氣象局用戶登錄后會查看到農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)的氣候品質(zhì)評估提交信息，經(jīng)過專家評估后做出是否通過審核的結(jié)果，通過審核的，由氣象局提交農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評估報告供申請批次農(nóng)產(chǎn)品使用?！霸u估報告”功能用于提交上傳評估報告。

2.3 流程設(shè)計

系統(tǒng)流程設(shè)計如圖3所示，氣象局用戶登錄后，分析數(shù)據(jù)資料后對通過氣候評估的出具評估報告。企業(yè)用戶錄入相關(guān)溯源信息，需要?dú)夂蚱焚|(zhì)評估的等待氣象局出具評估報告，不需要的可以直接印刷二維碼上市銷售。消費(fèi)者掃碼二維碼后查看相關(guān)溯源信息和氣候品質(zhì)評估結(jié)果。系統(tǒng)管理員由系統(tǒng)維護(hù)公司承擔(dān)，主要進(jìn)行信息審核工作，防止出現(xiàn)違反法律法規(guī)的信息對外發(fā)布，同時負(fù)責(zé)二維碼信息的管理和印刷職能。

圖3 系統(tǒng)流程Fig.3 System flow

2.4 用戶角色權(quán)限設(shè)計

系統(tǒng)角色設(shè)計為系統(tǒng)管理員、企業(yè)用戶、氣象局用戶和普通消費(fèi)者4種，如表1所示。普通消費(fèi)者僅瀏覽信息。系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)后臺參數(shù)維護(hù)、用戶信息審核及平臺數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能。氣象局用戶負(fù)責(zé)審核氣候品質(zhì)評估結(jié)果，對優(yōu)和良好等級以上的評估結(jié)果出具氣候品質(zhì)評估報告。企業(yè)用戶用于自身企業(yè)和產(chǎn)品信息錄入，信息錄入的完整性決定了最終溯源信息的呈現(xiàn)效果。

表1 系統(tǒng)角色功能設(shè)計Tab.1 System role function design

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

系統(tǒng)基于“高內(nèi)聚低耦合”思想，前臺應(yīng)用與后臺應(yīng)用分離，這里的分離不僅要求部署是分離的，業(yè)務(wù)相關(guān)的代碼也是完全分離。系統(tǒng)使用Java語言，基于Spring Cloud微服務(wù)框架進(jìn)行開發(fā)，Spring Cloud基于J2EE平臺架構(gòu)，具備服務(wù)的注冊與發(fā)現(xiàn)，服務(wù)集群的治理等較完備微服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)的一站式解決方案功能[16-19]。它可提供一套簡易的編程模型，進(jìn)行服務(wù)發(fā)現(xiàn)注冊、配置中心、消息總線、負(fù)載均衡、斷路器和數(shù)據(jù)監(jiān)控等云平臺操作，對相關(guān)服務(wù)的復(fù)雜性實(shí)現(xiàn)復(fù)用，輕松地實(shí)現(xiàn)微服務(wù)項(xiàng)目的構(gòu)建。Spring Cloud還可以滿足不同用戶的需求，前端可支持各種小程序，以及文字、圖片和視頻等多媒體展示實(shí)現(xiàn)。

3.2 溯源防偽技術(shù)

系統(tǒng)通過監(jiān)測二維碼掃碼次數(shù)或同期異地掃描來判斷是否有異常，無需安裝APP或客戶端，不限制手機(jī)操作系統(tǒng)，使用微信、支付寶和瀏覽器都可以掃描[20-21]。系統(tǒng)存儲的用戶密碼使用MD5不可逆加密算法進(jìn)行加密，忘記密碼后只能重置密碼無法找回。

3.3 應(yīng)用示例

元江禾潤農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司與元江縣氣象局合作進(jìn)行芒果氣候品質(zhì)評估及溯源工作，禾潤公司錄入相應(yīng)溯源信息，如圖4a所示，產(chǎn)生溯源碼使用手機(jī)掃描后，呈現(xiàn)圖4b所示界面。氣象局用戶登錄后，看見禾潤公司的氣候品質(zhì)評估申請，如圖4c所示，點(diǎn)擊可查看產(chǎn)品詳細(xì)信息。

圖4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)界面Fig.4 System implementation interface

4 結(jié)論與討論

開展氣候品質(zhì)評估工作有利于反映當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)和資源優(yōu)勢，提升農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力，是氣象部門服務(wù)國家生態(tài)文明建設(shè)、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和實(shí)現(xiàn)人民美好生活愿望的特色品牌。本研究基于氣候品質(zhì)評估工作和農(nóng)產(chǎn)品溯源工作相結(jié)合，基于云平臺開發(fā)，面向農(nóng)產(chǎn)品種植、加工企業(yè)，幫助企業(yè)將農(nóng)產(chǎn)品種植、加工過程信息和產(chǎn)品附屬核心、重要信息，通過產(chǎn)品包裝的二維碼向購買的消費(fèi)者進(jìn)行闡述、說明和溯源，為企業(yè)推廣產(chǎn)品提供溯源工具和平臺支撐。

系統(tǒng)面向初級農(nóng)產(chǎn)品，由氣象部門提供氣候品質(zhì)評估報告，不包括工業(yè)生產(chǎn)及銷售流通環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，不直接接入氣象數(shù)據(jù)，由第三方維護(hù)，與市場上其他溯源系統(tǒng)比，數(shù)據(jù)安全性高，維護(hù)及使用成本低，功能直觀，操作簡單，利于中小企業(yè)及種植戶接入平臺使用，已在云南部分基層縣區(qū)免費(fèi)試用，取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。