曲愛玲，劉紅梅，馬長路

（北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，北京 102442）

0 引言

2017 年，習近平總書記在黨的十九大報告指出，提高保障和改善民生水平之一是實施健康中國戰(zhàn)略，人民健康是民族昌盛和國家富強的重要標志。實施食品安全戰(zhàn)略，讓人民吃得放心，是實施健康中國戰(zhàn)略重要環(huán)節(jié)[1]。2019 年，《中共中央、國務院關于深化改革加強食品安全的工作意見》提出，建立食品安全現(xiàn)代化治理體系，提高從農(nóng)田到餐桌全過程監(jiān)管能力，提升食品全鏈條質量安全保障水平[2]。在“十三五”期間，國家和地方政府均通過優(yōu)化制度、健全機制、創(chuàng)新舉措、標準引領等方式致力于食品安全治理。2021 年，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035 年遠景目標綱要》 （以下簡稱“十四五”規(guī)劃） 提出，深入實施食品安全戰(zhàn)略，加強食品全鏈條質量安全監(jiān)管，推進食品安全放心工程建設攻堅行動，加大重點領域食品安全問題聯(lián)合整治力度[3]。上述政策或文件表明，食品安全是我國戰(zhàn)略發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

民以食為天，食以安為先。食品安全關系人民群眾身體健康和生命安全，關系中華民族未來。物聯(lián)網(wǎng)技術應用使命之一是為食品安全保駕護航，物聯(lián)網(wǎng)技術勢必成為解決食品安全問題的金鑰匙。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術

1999 年，“物聯(lián)網(wǎng)”術語被提出；2004 年，“物聯(lián)網(wǎng)”術語開始廣泛傳播；2010 年，中國政府將物聯(lián)網(wǎng)列為關鍵技術，并宣布物聯(lián)網(wǎng)是其長期發(fā)展計劃的一部分。時至今日，物聯(lián)網(wǎng)技術逐步發(fā)展并成熟，物聯(lián)網(wǎng)技術已成功應用在社會各個行業(yè)，并滲透在人們的日常生活中。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義

物聯(lián)網(wǎng)可解釋為物、物相連的網(wǎng)絡，即將各種參數(shù)采集的傳感器、具有RFID 標識的物品、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、預警系統(tǒng)、執(zhí)行機構，通過有線或無線的通訊網(wǎng)絡連接到移動終端進行信息交互，實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡技術[4]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)體系構架

物聯(lián)網(wǎng)體系包括傳感層、網(wǎng)絡層、應用層三層構架。

物聯(lián)網(wǎng)體系構架關鍵技術與功能見圖1。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)體系構架關鍵技術與功能

2 食品安全存在問題

食品安全問題關乎民生與安全，影響“十四五”規(guī)劃健康中國戰(zhàn)略、全面實現(xiàn)綠色生產(chǎn)與生活的奮斗目標，食品安全問題的預防和治理刻不容緩。食品安全存在的問題主要體現(xiàn)在食品原料種植或飼養(yǎng)、食品加工生產(chǎn)、食品運輸流通、食品銷售監(jiān)管等環(huán)節(jié)。

2.1 食品原料

食品原料種植或飼養(yǎng)環(huán)節(jié)存在的普遍問題是原料種植或飼養(yǎng)過程中農(nóng)藥或抗生素過度或超標使用，種植或飼養(yǎng)環(huán)境不具備智能控制和管理，無法實現(xiàn)種植或飼養(yǎng)環(huán)節(jié)的全程可追溯監(jiān)管與跟蹤，導致食品原材料出現(xiàn)安全隱患。

2.2 食品加工生產(chǎn)

食品加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在的普遍問題是加工生產(chǎn)過程缺少監(jiān)管部門實時監(jiān)督，加工生產(chǎn)環(huán)境不具備智能化，產(chǎn)品不具備唯一身份標識，無法實現(xiàn)加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全程追溯。

2.3 食品運輸流通

食品運輸流通環(huán)節(jié)存在的普遍問題是食品存儲及運輸條件不達標、運輸車輛實時定位或跟蹤不準確、產(chǎn)品出入庫等信息缺失，無法實現(xiàn)運輸流通環(huán)節(jié)的全程監(jiān)管與追溯。

2.4 食品銷售監(jiān)管

食品銷售監(jiān)管環(huán)節(jié)存在的普遍問題是食品無法實現(xiàn)唯一身份認證，對食品原料、加工、流通等環(huán)節(jié)所有信息及銷售食品存放環(huán)境條件和臨近保質期等參數(shù)均無從知曉，無法實現(xiàn)食品安全追溯。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術在食品安全中應用剖析

由食品安全存在主要問題得出除了必要的監(jiān)督管理部門執(zhí)法，食品原料種植或飼養(yǎng)、食品生產(chǎn)加工、食品運輸流通和食品銷售監(jiān)管等環(huán)節(jié)的環(huán)境條件智能控制與所有環(huán)節(jié)信息存儲與追溯，均可由物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術在食品安全中的應用主要體現(xiàn)在食品原料生產(chǎn)智能控制、流通運輸、身份標識、追溯管理等4 個方面。

3.1 食品原料生產(chǎn)智能控制

食品原料生產(chǎn)智能控制主要體現(xiàn)在設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控、設施農(nóng)業(yè)裝備、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控3 個方面。

（1） 設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控。設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控主要是利用傳感器技術采集設施農(nóng)業(yè)作物生長環(huán)境的溫度、濕度、光照度、CO2濃度、土壤溫度、土壤濕度、土壤酸堿度、土壤中特定微量元素含量等參數(shù)信息，利用視頻監(jiān)控技術監(jiān)控設施農(nóng)業(yè)現(xiàn)場，通過有線或無線通訊技術將上述信息遠程傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務器，用戶可在線遠程監(jiān)控各個參數(shù)并進行設置，實現(xiàn)遠程操作與控制執(zhí)行機構，實現(xiàn)設施農(nóng)業(yè)（限溫室大棚） 智能控溫、智能滴灌、自動遮陽、自動補光等現(xiàn)代化、智能化管理。

（2） 設施農(nóng)業(yè)裝備。設施農(nóng)業(yè)已由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代化模式轉型，從土壤翻耕、農(nóng)作物播種、施肥、打藥、收獲均由設施農(nóng)業(yè)裝備完成，只需操作設施農(nóng)業(yè)裝備即可，大大提升了生產(chǎn)效率，保證了農(nóng)作物生長和收獲各個環(huán)節(jié)的同步，提高了食品原材料的質量，使食品安全源頭得到了有力保障。物聯(lián)網(wǎng)技術的日益普及，使設施農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展飛速，從根本上節(jié)省了大量勞動力，實現(xiàn)了設施農(nóng)業(yè)的優(yōu)質高產(chǎn)高效生產(chǎn)。

（3） 畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控。畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境有特殊的要求，可以使用環(huán)境溫濕度傳感器、NH3傳感器、H2S 傳感器、噪聲傳感器、光照傳感器、PM2.5 傳感器、液位傳感器、O2傳感器、水溫傳感器等有選擇性地構建實現(xiàn)畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)境參數(shù)采集，通過無線網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到云端服務器，遠程監(jiān)管或控制執(zhí)行結構動作，實現(xiàn)畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖精細化管理，為食品原料安全提供保障[5]。

3.2 流通運輸

特殊的食品原料或食品成品在流通運輸中對運輸環(huán)境和時長要求相當嚴格，為防止運輸過程中環(huán)境或其他因素造成食品原料或食品成品污染、變質、損壞、丟失等情況，利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術、GPS定位技術（結合GIS 技術）、視頻技術、網(wǎng)絡技術等實現(xiàn)運輸車輛智能化環(huán)境監(jiān)控與管理，并實時定位、追蹤運輸車輛，使食品原料或食品成品保質、保量、快速送達給采購商。

3.3 身份標識

利用RFID 電子標簽對食品進行身份標識，采用EPC 編碼和EPC 系統(tǒng)，將食品原料生產(chǎn)、食品加工生產(chǎn)、食品流通、食品生命周期等各環(huán)節(jié)信息進行記載，使供應鏈每個環(huán)節(jié)信息均可查詢、監(jiān)控，保證食品安全的可追溯性。

3.4 追溯管理

面向食品生產(chǎn)企業(yè)，利用物聯(lián)網(wǎng)應用層云計算、大數(shù)據(jù)、中間件等技術可開發(fā)食品安全追溯平臺，實現(xiàn)食品安全實時在線監(jiān)管和追溯[6]。食品安全追溯平臺一般可實現(xiàn)管理部門食品安全監(jiān)管服務、企業(yè)用戶食品安全監(jiān)管服務和食品安全全程管理信息互通服務，由政府、企業(yè)、消費者、第三方機構使用，實現(xiàn)食品追溯、防偽及監(jiān)管；通過對食品企業(yè)質量安全數(shù)據(jù)的分析與處理，實現(xiàn)信息公示、公眾查詢、診斷預警、質量投訴等功能；追溯終端可采用電腦、手機及其他手持終端訪問。

食品安全追溯平臺追溯環(huán)節(jié)[6]見圖2。

圖2 食品安全追溯平臺追溯環(huán)節(jié)

4 食品安全推動物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展

“十四五”規(guī)劃對食品安全提出了新的戰(zhàn)略部署，食品全鏈條質量安全監(jiān)管及食品安全放心工程建設，勢必對物聯(lián)網(wǎng)技術提出新的技術要求。在食品安全戰(zhàn)略和“十四五”規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展方向雙重驅動下，物聯(lián)網(wǎng)技術會突破技術瓶頸，得到質的飛躍。

4.1 推動物聯(lián)網(wǎng)核心技術發(fā)展

“十四五”規(guī)劃指出，推動傳感器、網(wǎng)絡切片、高精度定位等技術創(chuàng)新，協(xié)同發(fā)展云服務與邊緣計算服務[3]。食品安全檢測也將推動高精度、特殊功能新型生物傳感器、電化學傳感器的研發(fā)和技術創(chuàng)新，食品安全流通對運輸車輛的準確定位與追蹤也將推動高精度定位技術創(chuàng)新，食品安全追溯平臺也將推動網(wǎng)絡切片、云服務與邊緣計算服務的發(fā)展。

4.2 聚焦物聯(lián)網(wǎng)技術創(chuàng)新應用

“十四五”規(guī)劃指出，加強關鍵數(shù)字技術創(chuàng)新應用，聚焦高端芯片、操作系統(tǒng)、人工智能關鍵算法、傳感器等關鍵領域，加快推進基礎理論、基礎算法、裝備材料等研發(fā)突破與迭代應用，加強通用處理器、云計算系統(tǒng)和軟件核心技術一體化研發(fā)[3]。食品全鏈條質量安全監(jiān)管也將促進上述技術、RFID 技術及網(wǎng)絡安全技術的發(fā)展。

4.3 打造物聯(lián)網(wǎng)接入能力

“十四五”規(guī)劃指出，推動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展，打造支持固移融合、寬窄結合的物聯(lián)接入能力。固定物聯(lián)網(wǎng)針對局域物聯(lián)網(wǎng)的接入，通過固定寬度網(wǎng)絡和網(wǎng)關設備實現(xiàn)相對固定的物聯(lián)網(wǎng)設備的接入[3]；NB-IoT 已成為窄帶、低速率和低成本物聯(lián)網(wǎng)接入的核心方式，4G、5G 則組成了高速率、高帶寬物聯(lián)網(wǎng)接入的主要方式。食品原料畜禽類原生態(tài)養(yǎng)殖會進一步推動NB-IoT 技術發(fā)展，食品安全實時智能環(huán)境控制和追溯，將大力推動5G、6G 技術的發(fā)展。

4.4 物聯(lián)網(wǎng)重要應用前景

“十四五”規(guī)劃指出，培育車聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)、家居物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，推動物聯(lián)網(wǎng)技術在智能交通、智慧能源、智慧農(nóng)業(yè)及水利、智慧教育、智慧文旅、智慧社區(qū)、智慧政務等數(shù)字化場景中的應用[3]。此外，食品安全管理與追溯也是物聯(lián)網(wǎng)技術重要的應用之一。

5 結語

物聯(lián)網(wǎng)技術為食品安全各環(huán)節(jié)提供保障，食品安全戰(zhàn)略的深入發(fā)展體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術在食品安全領域的深入應用和食品質量安全管理體系的健全和完善。食品安全追溯平臺的應用為食品安全監(jiān)管提供了便捷、實時的新途徑，推動了食品市場監(jiān)管的嚴格與規(guī)范，進一步保障了食品安全。食品質量的全鏈條追溯和食品安全現(xiàn)代化治理體系的逐步建立，確保了人民群眾“舌尖上的安全”，為實現(xiàn)健康中國戰(zhàn)略奠定了堅實基礎[2]。