基于物聯網的茶葉質量溯源系統研究

摘 要：茶葉作為我國大宗農產品，其產品質量安全已受到廣大人民群眾的關注。筆者以廣西農墾茶葉產品作為研究對象，設計了茶葉質量溯源的九個技術步驟，引入二維碼、RFID、傳感器、無線傳感網等物聯網新技術，設計了茶葉質量溯源系統框架、功能模塊、數據庫設計等，開發了覆蓋茶葉生產、茶葉加工、茶葉銷售等全產業鏈的質量溯源系統，實現了智能化的信息采集與處理，增強了茶葉溯源的效率及可信度，擴大茶企業的品牌影響力。

關鍵詞：茶葉 物聯網技術 質量溯源系統

我國是世界茶葉原產地，至今已有5000多年的制茶和飲茶歷史。茶葉產品質量已成為民眾關注的焦點[1]。由于我國茶企業對產品質量控制不夠重視，在茶葉生產、加工、流通環節控制不嚴，導致重金屬污染、農藥殘留超標等嚴重問題，對廣大群眾身體健康、茶葉品牌形象及市場銷售影響極大。為此，有必要建立一套高效、智能化的質量溯源系統，對茶葉的生產和加工環節進行全過程的質量監控，以有效地提升茶葉質量。

系統依托農業部農墾農產品質量溯源體系，引入二維碼、RFID、傳感器、無線傳感網等物聯網新技術，開展茶葉質量溯源系統研究，建立高效、智能化的質量溯源系統，有效提升茶葉質量及茶業企業的品牌。

1 茶葉質量溯源的關鍵技術步驟

根據茶業企業生產實際情況，確定了茶葉質量溯源技術路徑的9個技術步驟，即追溯精度、追溯深度、追溯產品種類及規模、追溯關鍵控制點、追源信息采集、建立電子化生產檔案、實現網絡信息化、及時傳遞信息、形成追溯標識[2]。

追溯精度由茶企業的追溯生產實體或責任主體來確定的，一般界定為茶農所管理的茶園地塊。追溯深度由茶企業按照銷售渠道來確定的，一般界定為企業的初級分銷商。追溯規模由茶企業所管理的茶園數量和種植面積來確定的，每年根據企業茶園面積、產品種類及包裝要求制訂追溯目標。根據茶葉生產工藝流程及相關危害因素分析，確定了茶葉種植、茶葉采摘、茶葉加工、茶葉倉儲、茶葉包裝等環節為質量追溯的關鍵控制點。圍繞茶葉的生產及加工環節，利用傳感器、RFID等物聯網技術采集產品追溯信息，采集方式如圖1所示[3]。

依據國家及行業的農產品質量安全相關標準的要求，編制了電子化生產管理檔案，包括茶園種植、茶葉采摘、加工、包裝等環節信息，實現企業全程生產信息電子化管理。根據茶業企業組織管理模式，組建企業局域網和集團廣域網絡，將各農場、茶廠生產信息及時采集并匯總管理，最后經企業溯源管理中心審核后，將溯源信息發布到政府監管的平臺。茶企業主要使用RFID標簽和二維碼標簽作為茶葉產品的標識，以方便政府監管人員、企業生產管理人員、最終消費者查詢。

2 系統設計

系統根據國家及行業制訂的茶葉追溯標準，引入二維碼、RFID、傳感器、無線傳感網絡等物聯網新技術的應用，開發含茶葉生產、加工、包裝、倉儲、銷售等全過程的質量溯源系統，以增強茶葉產品溯源的可信度及精準度 [3]。

2.1 設計系統框架

系統在農業部農墾農產品質量溯源體系的基礎上，結合茶企業生產實際，設計了溯源信息采集子系統、溯源數據審核匯總子系統、溯源信息查詢子系統，由此組成了基于物聯網技術的茶葉質量溯源系統，如圖2所示。由采集茶園生產信息、采集茶廠加工信息兩部分構成溯源信息采集子系統，主要通過傳感器、無線傳感網、RFID等采集溫度、濕度等茶葉生產監測信息以及茶葉加工、倉儲、包裝等信息[4]。溯源數據審核匯總子系統由企業溯源管理中心收集各環節溯源信息并根據農業部標準進行審核匯總，然后上報農業部數據中心。溯源信息查詢子系統提供了網站查詢、RFID標簽查詢、二維碼標簽查詢等多種查詢方式，供消費者、銷售商、政府監管部門進行查詢。

2.2 設計系統功能模塊

根據茶葉產品全程溯源的要求，設計了茶葉生產信息采集、茶葉加工信息采集、質量監督管理、信息查詢等八個功能模塊。系統功能模塊圖如圖3所示。

2.3 設計系統數據庫

為了加強溯源數據統一管理，本系統基于Microsoft SQL Server 2005構建企業級茶葉溯源系統數據庫，數據庫包括茶園生產與信息采集表、茶葉加工與信息采集表、質量監控管理表等構成，各表之間以地塊編碼、產品編碼等關鍵字實現數據關聯。例如茶葉加工與信息采集表包括了鮮葉采購表、茶葉初精加工表、茶葉包裝信息表等，如表1所示。

3 系統的實現與應用

3.1 用戶信息及編碼管理

根據系統操作要求，設置了多個用戶角色并分配不同權限，用戶角色包括：茶農、茶廠驗青員、茶廠加工人員、茶廠倉庫管理員、系統管理員等。編碼管理功能包括茶葉產品二維碼的生成、RFID標簽寫入、信息更新等功能，如圖4所示為編碼管理界面。

3.2 茶園生產信息采集

為了實現茶園投入品、生產作業及采摘等管理功能，設計了茶園農事管理、地塊管理、采摘管理等子功能。例如，茶園農事管理功能可錄入或查詢茶園肥料使用記錄、生產操作記錄，操作界面如圖5所示。

3.3 茶葉加工信息采集

為了實現鮮葉采購、茶葉初加工、茶葉精加工、入庫管理等管理功能，設計了茶葉采購管理、加工管理、倉儲管理等子功能。例如茶葉加工管理子功能可錄入茶葉加工過程信息記錄并寫入RFID標簽及條碼等，操作界面如圖6所示。

3.4 溯源信息查詢

系統實現了網站查詢、手機查詢、RFID標簽查詢、二維碼查詢等多種方式。通過在企業網站首頁中嵌入網絡客戶端程序，用戶可通過網站直接查詢上傳到農業部數據中心的產品溯源信息。消費者也可使用智能手機直接掃描茶葉包裝盒上的溯源二維碼，就可以查詢出產品溯源信息。

4 結束語

以廣西農墾茶葉產品作為研究對象，研究了茶葉質量溯源的關鍵技術步驟，開展了系統架構設計、數據設計、功能模塊設計等，并開發覆蓋茶葉全程溯源的系統功能，建立了符合企業生產實際的智能化、高效的質量溯源系統，實現茶葉生產、加工、銷售全過程的溯源，有效提升企業茶葉產品質量。

但由于對茶葉質量溯源的研究還不夠深入，涉及的研究內容有待于進一步完善與提升，例如系統如何結合企業及茶農需求增加內部事務管理及農業專家指導功能，系統還可以引入移動互聯網新技術，進一步拓展互聯網+茶葉質量溯源的新研究方向。

參考文獻

[1] 姜含春，趙紅鷹，葛偉. 中國茶產業現狀及發展趨勢分析[J].中國農業資源與區劃，2009，30（3）：23-28.

[2] 李云，唐永寧. 茶葉產品質量追溯系統基本架

構與技術路徑初探[J]. 廣西熱帶農業，2009

（6）：26-28.

[3] 陽瓊芳，江立庚. 基于物聯網的茶葉質量溯源系統架構及技術路徑[J]. 農業研究與應用，

2015（4）：62-65.

[4] 馬國俊. 物聯網核心技術及其在農業領域的應用[J]. 江蘇農業科學，2012，40（11）：390-392.