農產品質量安全手機端追溯應用研究

毛林　程濤　成維莉等

摘 要：農產品質量安全是食品安全的重要組成部分，農產品質量管理的有力手段是建立可追溯制度。本文以智能手機快捷手段實現農產品質量安全追溯為研究目標，在分析農產品質量安全追溯業務流程的基礎上，以廣泛使用的Android手機為例，對手機端追溯業務流程與架構進行設計，深入研究了關鍵技術，提出農產品質量安全手機端追溯應用方案。經測試，該方案能快速定位到農產品源頭，準確反映農產品質量控制信息，達到主體、產品、過程三個級別的追溯精度。

關鍵詞：農產品；質量安全；追溯；手機端；Android；二維碼；QR條碼

中圖分類號：S126：TP391.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）09-0015-05

農產品質量安全是食品安全的基礎，可追溯制度建立是農產品質量安全管理的最有力手段。可追溯系統能實現農產品生產、儲運和銷售整個過程的質量溯源與全程監管[1]，及時發現或召回危害產品，采取措施，保障食品安全性[2，3]。我國先后頒布《食品安全法》、《農產品質量安全法》等法律法規[4]，推進了“中國條碼工程”在食品溯源中的應用[5]。各省市相繼研究并開發了應用于本地區的農產品質量安全追溯系統40余個[6～12]。其中最有影響的可追溯系統有農業部的肉牛生產全程質量安全可追溯體系等[5]，主要實現了以網站、短信、電話、觸摸屏查詢的追溯方式，但針對智能手機的追溯系統研究及應用尚屬空白[11]。消費者購買農產品時通過隨身智能手機掃描產品條碼，能即刻追溯、獲知農產品信息，及時避免發生危害事件。因此，針對智能手機的農產品質量追溯系統的研究具有重要意義。本文以廣泛使用的Android手機為例，對手機端追溯業務流程與架構進行設計，深入研究了手機端追溯關鍵技術，構建了農產品質量安全手機端追溯方案。

1 農產品質量安全追溯業務流程

農產品質量安全追溯平臺包括公共服務平臺、系統管理中心、政府監管中心、農產品基地追溯系統、質量安全檢測系統（第三方系統）及農殘檢測設備集成模塊、智能終端數據交換接口與基礎設施（硬件、軟件支撐）業務功能。追溯業務流程如圖1所示。

（1）生產經營主體備案。食品生產經營主體向所在地行政主管部門進行實名備案與開戶，備案內容包括基本信息、產品信息、地塊信息等信息。

（2）生產檔案填寫。生產經營主體登錄農產品質量安全追溯管理平臺，建立品種、生產批次等生產檔案信息。采收前，生產經營主體必須向授權速測點或所在地監管機構提出產地準出檢測請求。

（3）產地準出檢測。授權速測點或鄉鎮監管機構收到生產經營主體請求，對該批次農產品進行隨機抽樣檢測，檢測設備自動聯網上傳檢測數據。檢測合格后，方可打印追溯標識、采收上市銷售，否則只得推遲采收上市銷售。

（4）追溯標識打印與張貼。通過產地準出檢測后，生產經營主體進行采收并錄入平臺，在線打印動態生成的二維碼形式的追溯標識，在準備上市的農產品外包裝上進行張貼，或者在產地準出證明上加貼即可。

（5）生產檔案完善。生產經營主體可登錄農產品質量安全追溯平臺，完善農產品銷售信息等。

（6）動態監管。定點批發市場或超市對上市農產品進行標識查驗，農業行政部門可通過環境監測、例行監測、監督抽查、日常巡查或消費者舉報投訴等方式，對可追溯農產品進行動態監管。

通過業務流程，完成生產記錄存儲，實現產品流向追蹤及儲運信息查詢，實施對農產品生產、加工、流通、銷售全過程質量安全的可追溯監管。在任何時刻、任何地點，任何用戶可通過網絡登錄平臺查詢產品信息，進行農產品質量溯源，行使消費者知情權；監管機構能準確掌握實時的農產品質量安全狀況，獲取相關信息，對問題產品可及時召回、采取處罰措施[3]。

圖1 農產品質量追溯業務流程

2 智能終端設計實現

智能終端服務端采用基于J2EE的輕量級架構與MVC模式的B/S體系結構[13， 14]，完成持久化設計與實現[15]，使之更方便面向全省消費者、各級監管員、檢測機構與生產基地用戶使用公共服務平臺。系統運行穩定、速度快、跨平臺、可移植。服務端預留了數據交換服務接口對外發布數據服務（接收手機端請求與響應返回應答），部署在中心服務器上，用以連接手機端，接收和處理用戶手機客戶端傳遞進來的信息或請求。手機端采用C/S結構，以便最大程度適用于智能手機用戶。平臺與智能終端兩者共用一個中心服務器，實現數據的完整性、一致性和及時性。

圖2 智能終端系統

智能手機安裝最多的是Android操作系統，是以Linux為基礎的半開放原始碼作業系統。手機端軟件以Eclipse編程實現，采用C/S模式的三層結構，包括Android客戶端、Web服務器、數據庫。Android客戶端負責提供用戶界面、掃描解析追溯標識，通過通信接口與服務器連接。服務器負責提供數據交換接口、訪問數據和發送數據，數據庫負責提供數據。如圖2所示。

2.1 農產品追溯碼編碼

農產品追溯碼是農產品終端銷售時承載追溯信息直接面對、展現給消費者的統一代碼[16]。按農產品類別，農產品追溯碼可分種植業農產品追溯碼、養殖業（畜產品、水產品）追溯碼兩大類。一般農產品產地碼的設計，采用行政區劃碼+地塊編號、地理坐標等編碼方式，以便對農產品產地、流通環節、檢測機構等信息進行快速、準確定位，有利于對存在安全隱患的產品采取應急措施[2]。

根據農業部NY/T 1430-2007《農產品產地編碼規則》標準[17]，種植業農產品追溯碼設計成由農產品產地碼、產品信息碼兩部分構成，共29位數字，如圖3所示。產地編碼為農產品生產基地歸屬地的身份編碼，由行政區劃+鄉鎮+村+產地分類+產地代碼構成，共計20位；產品信息碼為9位，由產品生產檔案號+采收批次號組成。

圖3 農產品追溯碼結構

2.2 二維碼編碼與譯碼

二維碼技術應用是實現農產品質量追溯成功的關鍵，包括對農產品追溯碼編碼、編碼生成與譯碼等方面。二維碼中，QR條碼應用較為廣泛，特點是：信息密度高，承載信息量大，存儲空間小，容錯能力強，可靠性高，能超高速全方位識讀，支持多種符號、漢字的編碼，即使局部受損仍可識讀二維碼完整信息[18]。智能終端應用QR條碼規則進行編碼與譯碼。

編碼時，農產品追溯碼生成圖形化的QR條碼。QR碼有若干可選擇的編碼規則，由于待編碼的追溯碼為29位的連續數字序列，因此本系統采用數字編碼規則，編碼過程如圖4所示。

圖4 QR編碼過程

譯碼是編碼的逆過程，是將條碼圖像解析成追溯碼、實現查詢追溯的前提。手機端采用ZXing框架解析二維碼，能夠對QR編碼、Data Matrix、UPC等編碼進行解析。QR條碼數字譯碼步驟是[18]：（1）定位、獲取符號圖像，轉換模塊為0、1矩陣；（2）識讀格式信息，去除掩模圖形，糾錯格式信息模塊，識別糾錯等級與掩模圖形參考；（3）識讀符號版本；（4）用掩模圖形對編碼區位圖進行異或處理消除掩模；（5）按照模塊排列規則，識讀符號字符，恢復信息的數據與糾錯碼字；（6）用糾錯碼字檢測錯誤糾錯；（7）數據碼字按模式和字符計數指示符分為多個模式段；（8）采用模式譯碼獲得以數據字符表示的追溯碼。

2.3 數據訪問與交互

手機客戶端的數據來源由服務器接口提供，此時客戶端發送的訪問請求由移動運營商網絡提交至服務器端。其具體的實現過程是基于一種“請求-應答”模式。當手機掃描獲得追溯碼或手動輸入追溯碼時，首先在Android手機端利用HttpURLConnection類測試是否與系統服務端相連接，若連接成功，訪問系統提供的接口將追溯碼發送給系統，系統服務端通過HttpServletResponse類來接受追溯碼，通過相關業務邏輯到數據庫中查詢相關的農產品控制信息，再將這些信息轉換成JSON（JavaScript Object Notation，一種輕量級的

圖5 手機端數據訪問序列圖

數據交換格式）格式的數據發回到手機端。手機端通過HttpPost類驗證來自系統服務端的連接，若連接成功，將接收到的JSON數據解析成List數據，通過Android操作系統的適配器將List數據顯示到手機頁面上[19]。圖5是手機端實現農產品質量追溯的數據訪問序列圖。

3 應用案例

以農產品質量追溯平臺上實際注冊的種植業用戶產品為例（見圖6），通過Android手機掃描QR條碼進行測試，查詢追溯農產品控制信息。測試過程為：在客戶端界面選擇二維碼掃描，手機攝像鏡頭對準并掃描二維碼，手機端譯碼模塊解析QR條碼，獲得追溯碼為32092410621082000001101131001，向系統服務端發送經格式轉換后的追溯碼，系統服務器交換接口讀取追溯碼，通過業務邏輯查詢數據庫，獲得農產品質量控制信息，經過處理，返回手機端。手機得到數據后進行解析轉換，顯示在手機端界面上。

4 結語

本研究以種植業農產品為質量控制和追溯對象，采用二維碼、多平臺溯源、Eclipse、Android等技術，研究面向手機的農產品質量安全追溯，建立了多層次、多角色的質量安全控制追溯體系。以種植業農產品應用案例進行運行測試，結果顯示，通過手機追溯獲得的農產品信息準確、可靠。實現了以智能手機快捷、新穎手段對農產品質量信息的跟蹤溯源，滿足了人們“明白消費、放心消費”的基本需求，也能為政府動態監管、企業構筑質量控制信息平臺提供更高效優質的服務，達到了質量可查詢、產品可溯源、事故可預警的示范目的。本研究對其他農產品建立質量安全可追溯也提供了借鑒和參考。

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