構建種子物聯網的探索與實踐

方鈺　張立平 郭書普 張友華

摘要

種子是農業的根本?；诜N子身份證的概念，利用信息技術和生物技術相結合，開發出基于二維碼的多終端的種子信息追溯、查詢和監管系統，并在省內企業的小麥品種包裝上進行了小試，初步實現了種子質量管理與服務的科學化、專業化和網絡化。并由此提出“種子物聯網”的概念，搭建了種子物聯網綜合信息平臺，探索在種子選育、保護、審定、繁殖、生產、流通和銷售各個環節建立信息的追溯和服務體系網絡，從而更好地為農戶、廠商、監管部門和消費者提供更加智能化的信息服務體驗。

關鍵詞物聯網；種子身份證；二維碼；種子電子代碼

中圖分類號S126；TP391文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）28-10003-04

Practice and Research for Building the Internet of Crops Seed Things

FANG Yu， ZHANG Liping， GUO Shupu et al

（Agricultural Economy and Information Research Institute of Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei， Anhui 230031）

AbstractSeed is the base of agriculture. Our team designed the information system of crops seed based on the technology of IT technology and biology， though the QR code， this system can track， search and supervise the information of crops seed though different computer terminals. We tested our system on some wheat seed by cooperation with a few manufacture plants in our province， made the first step of crops seed quality information management， bring it to more efficiency， profession and network. We present the concept of “the internet of crops seed things”， built the information platform of it， researching to establish the service system of crops seed information including every aspect， consist of breeding ，protection， authorize， reproduction， production， logistics and sales， in order to bring a better using experience for peasant， manufacturers and consumers on operate this system.

Key wordsThe internet of things； ID of crops seed； QR code； Electronic code of crops seed

1種子物聯網概念的提出

所謂物聯網是指建立在互聯網基礎上的更加寬泛的網絡拓撲結構，通過傳感器、高速信息接口和傳輸鏈路，實現物體和物體之間的廣泛互聯[1]。涉及物聯網的研究領域非常廣泛，就農業來看也是這樣。種子物聯網的概念起源于早期的農產品追溯體系。2012年，安徽省農業科學院水稻研究所和農業經濟與信息研究所共同合作在前期針對兩系雜交稻種子分子鑒定技術的基礎上，提出了種子身份證的概念[2]，通過信息技術將種子的生物特性、品種和審定信息進行唯一性表達。圖1是種子身份證的構建模型。

圖1 種子身份證構建模型

種子身份證的建立起初是針對種子市場存在的“多、亂、雜”和“假冒套牌”現象及轉基因污染和擴散的潛在風險，從而借助信息手段，加強監管，維護農戶利益[3]。在設計編碼方式和體系的過程中，逐步意識到種子身份證是一個種子數字信息的關鍵點，以此為基礎，仿照自然人的身份證機制，提出種子物聯網的概念。種子物聯網的初期概念設計如圖2所示。

圖2種子物聯網初期概念設計

利用種子身份證，不僅可以實現農作物種子信息的簡單溯源，而且可為種子數字信息的互通互聯提供一把鑰匙。結合目前先進的物聯網技術，提出針對農作物種業形成一個農作物品種種子“選育—保護—審定—繁殖—生產—流通—銷售”的信息追溯鏈條和全程的多功能服務網絡體系，進而實現品種和種子管理的科學化、規范化[4]。

2 種子綜合信息平臺的設計和實現

2013年，優先利用水稻種子完成了127種水稻種子品種的身份證編碼工作，并利用二維碼將種子身份證中眾多的信息得以快速表達。部分水稻種子品種的身份證編碼如圖3所示。

圖3部分水稻種子身份證條形碼和二維碼

利用成熟的交互式網頁設計，開發了“種子物聯網”綜合信息服務平臺（即門戶網站，http：//www.seediot.com），集成前期科研成果，在網上展示發布并提供服務。網站版塊包

括信息專欄、新聞動態、種子動態、種子百科、政策法規、熱門技術等。綜合信息平臺還包括種子信息溯源系統和農作物種子監控系統兩個子系統。這兩個系統以農作物種子身份證為

紐帶，集種子生產、經營等信息為一體，針對不同的用戶群體提供查詢服務。通過掃描二維碼，輸入品種編號，可以了解到部分水稻種子的品種特性信息和生產銷售情況。農作物種子監控系統則提供更加細致的信息查詢，利用用戶權限管理，將企業的生產許可證、經營許可證信息有效和安全地監管起來，方便有關部門的實際需要[5]。目前兩個系統已經完成，并集成在種子物聯網綜合信息平臺下作為子應用系統正式對外提供應用。數據更新由安徽種子管理總站提供最新資源。平臺和兩個系統已獲得軟件著作權。圖4為已經投入運行的平臺和系統運行界面。

圖4種子物聯網綜合信息平臺和溯源、監控系統運行界面

3 種子電子代碼的設計和小試

種子物聯網綜合信息平臺的搭建提供了一個新的種子信息交流媒介，在試運行期間，逐步探索如何更好地將信息服務應用到生產實踐中去，一方面調研具體的種子生產企業，了解目前實際的操作流程，一方面利用新技術，尤其是移動終端和位置共享技術，在種子數字信息的高效利用上進行探索。

在行業專家和種子企業的論證下，拓展了種子身份證的設計思路，為其提供了更加豐富的信息內容。2014年提出了種子電子代碼的概念[6]。種子電子代碼以“種子身份證代碼+種子溯源代碼”組合方式，并與企業組織機構代碼關聯，由企業代碼、品種身份證代碼和溯源碼3個部分構成。其中，身份證代碼采用5位數字和字母組合，可簡化代碼并具備加密功能；溯源碼具有唯一性并具備時間戳信息，確保了種子溯源信息的科學性及實用性。以此為規則形成商品種子電子代碼編碼體系，應用于不同商品種子的包裝及流通。目前種子電子代碼部分品種已經投入小試。已投入小試的種子電子代碼包裝袋如圖5所示。

圖5已經投入小試的種子電子代碼包裝袋

4 種子物聯網的進一步探索

隨著移動互聯技術的普及，人們上網的方式正在發生改變，移動終端正在改變傳統的互聯網應用環境。種子物聯網引入移動互聯的技術顯得尤為重要，一方面，種子的流通地域性性很強，如何隨時隨地地了解種子的信息是商家、監管部門亟待解決的問題；另一方面，隨著智能手機的普及，農戶如何更加方便地查詢種子信息，如何將傳統的網絡應用輕量化也是目前所有的網絡服務面臨的問題。

在如下兩個方面做了初步嘗試。鑒于廣大農戶中智能手機已經開始應用的前提，將種子電子代碼以二維碼的形式印刷在包裝袋上，并保證一帶一碼。而初期，由于農戶對APP的安裝接受度還不高，所以利用簡單的通用軟件掃碼工具（如微信），即可顯示出這袋種子的相關信息，包括包裝袋圖片、生產信息、品種特性和種子身份證信息，如圖7所示。

圖7移動終端掃描種子電子代碼結果

另一方面，利用HTML 5的編程特性，在每次移動端和固定端掃描包裝袋種子電子代碼的同時，會收集用戶的地理位置信息，并反饋在用戶掃描界面上[8]。在目前的小試階

段，只是簡單地進行如下幾個步驟：①先征得移動或固定終

端用戶的關于收集地理位置信息的許可；②將地理位置信息反饋給剛剛掃描的用戶；③同時記錄和反饋正在掃碼的這袋種子目前為止的被掃次數；④在小試階段提供的信息格式為包裝袋累計被掃次數及當前掃描位置緯度、經度。

在信息的處理和存儲方面，舍棄了傳統的自己搭建服務器和硬件設施的模式，在開發和試運行初期，就利用先進的云技術，將數據和代碼遠程托管、遠程調試、遠程更新。云是未來大數據應用的解決之道，面對種子電子代碼動輒千萬級的溯源碼，云便利的遠程特性、廉價的存儲空間和高速的網絡帶寬是自己搭建的服務器硬件遠遠做不到的。

通過租用云服務器，提高了移動終端的接入速度，降低了不必要的硬件維護成本，并能長期保持種子物聯網綜合信息平臺的安全高效運行，完全不擔心硬件方面的使用周期。未來，隨著項目的發展，在云端實現雙機、甚至多機同時熱備份運行，種子數據庫的在線擴容都成為可能。

5展望

信息技術的飛速發展為人們提供了更加先進的技術手段，展望未來，種子物聯網經過兩年的發展，正在逐步探索出一條更加適合農作物種業生產關系規律的有自己特色的道路。結合在種子生產企業的調研，有以下幾個方向還需進一步研究。

5.1完善種子物聯網的流通領域環節

種子生產企業目前已經普遍上馬綜合物流管理系統，有些大的企業，條碼系統已經可以做到防偽、防串貨等功能，并已經由成熟的公司在商業運作相關的軟件系統和出售碼源。而一些中小企業仍

然停留在半手工半信息化的狀態。生產基地、經銷商的網

圖8種子物聯網技術路線

絡和應用環境參差不齊，每個環節的應用場景復雜多變，流通的變數很大。有些廠家這邊掃描槍掃描，另一邊還要手工上傳，紙質保存條碼備查。于是開發出一套專門應用于種子各個流通環節的進存銷防偽系統，同時降低企業信息化門檻顯得任重而道遠。

5.2下一步的工作重心

隨著移動互聯的普及，種子物聯網客戶端設計和開發成為下一部的工作重心。針對不同的用戶群體，通過特定的客戶端，或者特定的賬號呈現出不同功能，從而實現有針對性的信息查詢和編輯功能，還可以在移動端實現信息監管、信息維護、取證拍照等功能，從而真正實現種子信息跟隨用戶延伸到每一個角落，為用戶量身定制。

5.3種子物聯網附加功能的開發

目前種子物聯網綜合信息平臺的功能還很不完善，并沒有設計實現選育、保護等前期功能，在種子生長環境信息采集、育種資源管理、種子監管辦公信息化、國家良種補貼的網絡化管理等方面還有很多工作可以做。圖8為種子物聯網未來技術路線圖。

5.4實現種子在線銷售

隨著網絡的發展，電商的地位逐步提高，而種子作為一種特殊商品，如何開發利用網絡資源，探索出一條適合自身的網上交易方式成為研究走向。某些主要農作物種子可以實現網上的安全、快速的大宗交易，而一些生活實用性農作物種子，則可以實現方便靈活的小規模在線集市銷售。

6結語

種子物聯網從概念提出就決定了方方面要做的很多，不斷的實踐和探索才能真正在種子方面踐行物聯網的理念，無論是從信息的方方面面，還是從參與者的各種需求，未來還有很長的路要走。

參考文獻

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