基于物聯網技術的農產品質量安全追溯體系

張耀軍，王道大

(信陽農林學院 信息工程學院，河南 信陽 464000)

基于物聯網技術的農產品質量安全追溯體系

張耀軍，王道大

(信陽農林學院 信息工程學院，河南 信陽 464000)

物聯網技術是一種以互聯網技術為核心及基礎的網絡技術，是物聯網與互聯網的相結合，它將互聯網技術延伸、拓展到了物理世界中。本文在充分研究移動物聯網技術理論的基礎上，利用物聯網與互聯網的各種技術設計基于移動物聯網技術的農產品質量安全追溯系統，建立一套完善的跟蹤與追溯體系，實現農產品的生產有記錄、信息可查詢、流向可追蹤、責任可追溯的目標。

互聯網；物聯網；追溯

農產品安全歷來是關乎民生的頭等大事，近年來一系列惡性食品安全事件讓群眾在消費時望而卻步，同時也使得一些良心生產企業和經銷商受到了無辜的牽連。因此，如何保障農產品質量安全，提高消費者對食品安全的信心成為了社會關心的話題。想要預防突發或群發性因食品質量引起的安全事故，就必須要求農產品從種植生產到加工流通，到最后的銷售，都要實現科學的監管。我國的北京、山東、海南等地根據各地實際情況都建設起了農產品質量安全追溯平臺[1]，河南省農業正處于由傳統農業向現代農業轉型的時期，還未建立起相對規范的食品質量安全追溯體系。

針對河南省農產品生產地分散、生產規模化程度低的情況，在分析我國其它省份農產品生產所存在的問題與產品質量安全現狀的基礎上，借鑒已有的農產品質量安全追溯體系研究成果，整合當前網絡技術、數據庫技術、信息技術和二維碼技術等物聯網技術和互聯網技術，建立基于農產品供應鏈的質量安全追溯系統。實現對農產品從種植到餐桌各個環節的管理和監督，解決農產品發生安全事故時，無法及時準備定位問題環節，問題產品無法及時召回處理，問題發生原因難以查明，安全事件易擴大升級等一系列的難題。同時可引入政府監管部門對農產品進行實時跟蹤，提高農產品質量水平。

1 分布式架構體系設計

農產品生產供應鏈中的各個環節，參與行為主體較多，且地域分散，存在多種不確定性因素[2]。為保證整個系統追溯準確高效，系統采用多層分布式體系架構設計，使用B/S結構模式設計，將系統分為Web應用層、Web服務層、數據層、硬件層，其體系結構如圖1所示。

硬件層以Web服務器為核心，農藥殘留檢測儀、RFID標簽和讀寫器、條碼標簽打印設備、條碼標簽掃描設備、GPS定位設備為信息采集終端，以網絡通信設備為橋接，搭建整個系統的硬件框架，是我們整個追溯系統能夠運行的基礎。

數據層是支撐整個平臺系統運行的核心，整個系統的應用都是針對數據層的操作，其中包括與系統各種業務邏輯密切相關的數據[3]，以及對數據進行增、刪、改、查、更新的所有操作。基于對農產品的研究分析，結合農產品追溯系統的功能需求，構建農產品質量安全追溯數據庫，為系統業務功能和信息的交換提供及時有效的數據支持，實現從生產到最終銷售的正向追溯及其過程的反向追蹤，達到生產企業、監管部門、消費者之間的信息共享目的。

Web服務層按照農產品供應鏈的環節，可以劃分為四個子系統：企業管理系統、生產管理系統、監管系統、追溯信息管理系統，整個系統多維數據接入，各個系統針對農產品不同的行為主體設計實現相應的功能，數據同步、工作流引擎、權限管理等功能，實現對農產品全程追溯管理。

圖1 農產品質量安全追溯體系系統模型圖

Web應用層系統采用B/S架構設計，用戶只需要在PC電腦或者移動終端通過瀏覽器客戶端，通過登錄驗證便可以訪問不同的子系統[4]，系統將根據用戶的權限分配相應的數據接口，執行權限準許的操作，保證系統的信息安全，提高系統與用戶的交互性。

2 農產品質量安全追溯系統的實現

2.1 系統功能結構實現

系統采用B/S架構，使用主流的PHP動態網頁技術開發Web應用程序，采用體積小、速度快的mySQL作為數據庫，搭配Apache作為 Web 服務器，可開發出效率高且可跨平臺運行的系統[5]。依靠物聯網的網絡通信技術、農藥殘留檢測儀、RFID射頻識別技術、EPC編碼技術實現對農產品信息的采集與交換，GPS實現對產品的定位與追蹤。從生產到銷售，所有的產品信息都將上傳并存儲到追溯平臺的數據庫中，并隨著產品的運轉實時更新數據庫，一旦發生質量安全問題，能夠及時發現并阻止產品的流通擴散。消費者在購買產品時，可以通過手機掃描二維碼實時了解產品的各種信息，放心購買。質量安全追溯系統總體功能結構如圖2所示。

圖2 系統總體功能結構圖

根據農產品供應鏈的參與者分配不同的用戶權限，用戶通過電腦或者手機瀏覽器訪問系統，執行信息管理操作，通過系統農產品生產信息、物流運輸、農藥殘留檢測、銷售信息都可一目了然，同時實現系統的多平臺管理。

2.2 追溯業務流程設計

系統以農產品供應鏈為主線，以追溯的精確度為切入，通過對農產品的種植、采摘、包裝、加工、銷售等產品生產和流通過程進行研究分析。設計各流通信息管理功能模塊，滿足企業日常的管理經營，在農產品信息的基礎上通過質檢，檢驗合格的產品通過EPC編碼技術對農產品進行統一規范編碼，完成農產品信息標識二維碼及標簽的打印和粘貼，以及對RFID標簽的信息錄入，最后通過智能終端的掃描、登錄系統網站查詢等方式完成農產品的追溯，其核心業務流程如圖3所示。

圖3 農產品質量追溯系統核心業務流程

3 農產品質量安全追溯體系的建立

3.1 查詢平臺

以RFID為核心技術的數據采集和跟蹤可以貫穿到農產品種植、加工、物流、銷售的整個流程，能將各個環節的信息都上傳到Web數據庫服務器中以被查詢。在追溯系統中，系統可以根據企業識別代碼、產品代碼及生產日期等信息生成唯一識別追溯碼。

查詢平臺為應用PHP開發的Web應用程序，用戶通過PC電腦或者移動終端的瀏覽器輸入網站網址便可進入查詢系統，通過輸入產品上唯一識別追溯碼就可以查詢到購買產品的相關信息，使用二維碼、條形碼技術方便用戶使用移動手機快捷查詢信息。應用系統融合了多種信息技術，讓消費者充分地感受到物聯網技術帶來的生活便利[6]。

3.2 農產品質量安全追溯

在農產品質量安全追溯系統中，將對各個企業的農產品種植、生產到銷售各個環節產生的數據實時上傳，并將數據匯總到核心數據庫，建立一個統一的追溯數據庫。終端用戶通過追溯平臺子系統向Web服務發出查詢請求，經服務器程序校驗追溯碼后，向數據庫提取該追溯碼對應的產品信息，通過Ajax異步通信返回給用戶終端，若校驗失敗則向用戶返回校驗失敗信息[7]。

系統將對不同的用戶分配相應的權限，消費者只能查詢到正在銷售的產品的詳細信息。而系統對監管部門開放全部查詢權限，可以通過追溯碼查詢到生產、運輸、存儲、銷售各個環節的實時數據信息，以便及時了解農產品的質量安全情況。同時監管部門可查詢各個環節的歷史數據，一旦出現安全問題可以很快追溯發生原因，通過GPS定位系統快速追蹤問題產品，及時阻止產品擴散，已銷售的也能通過銷售子系統追蹤并召回，減少事故影響。

3.3 監管平臺

建立一個完整的農產品質量安全追溯體系，有效的監管手段與平臺是必不可少的，相關國家政策、法規才是整個追溯體系的設計與運作的依據。系統可以為相關監管部門提供數據接口，農業、衛生和質檢等部門可以通過數據中心查看農產的各種信息。消費者也可以通過系統反應產品質量情況，對不合格產品進行投訴建議。可追溯體系事關多個行為主體，想要建立一個可靠安全的農產品質量安全追溯體系，對各行為主體的數據進行整合才是關鍵，建立有效的農產品安全信息共享機制與中心數據庫，實現從產地到餐桌的追蹤以及過程的反向追蹤，實現消費者、生產企業、監管部門之間的信息共享。

4 總結

建立完整的農產品質量安全追溯體系，實現農產品的全方位的追蹤服務，不僅在發生問題時能夠可追溯，更重要的是能保障產品生產不出問題，從源頭解決問題，為企業提供更好的技術服務，提高監管效率，同時降低監管的成本。如今物聯網技術發展日新月異，將物聯網技術與互聯網技術結合，建立起農產品質量安全云計算、大數據平臺，相信實現農產品質量安全零事故，指日可待。

[1] 王東亭，饒秀勤，應義斌.世界主要農業發達地區農產品追溯體系發展現狀[J].農業工程學報，2014，30(8):236-250．

[2] 趙 麗，邢 斌，李文勇，等.基于手機二維條碼識別的農產品質量安全追溯系統[J].農業機械學報，2012，43(7):124-129．

[3] 董玉德，丁保勇，張國偉，等.基于農產品供應鏈的質量安全可追溯系統[J].農業工程學報，2016(1)：280-285.

[4] 羅利平,蔣 勇.基于物聯網技術的大宗農產品質量安全監控體系[J].中國科技論壇，2012(12):127-132.

[5] 周正貴.基于物聯網技術的農產品追溯系統設計[J].長江大學學報(自科版.理工)，2016，13(28):71-74.

[6] 唐艷薇，郭中華，李樹慶，等.基于QR碼的清真牛羊肉質量安全信息追溯系統的設計實現[J].江蘇農業科學，2014(10)：395-397.

[7] 武爾維，郜魯濤，楊林楠，等.基于Android智能終端的農產品安全追溯系統架構設計[J].云南大學學報(自然科學版)，2011(2)：273-278.

(編輯：嚴佩峰)

The Product Quality Safety Traceability System Based on IOT Technology

ZHANG Yao-jun，WANG Dao-da

(Information Engineering Institute，Xinyang Agriculture and Forestry University，Xinyang 464000,China)

IOT technology is a network technology based on Internet technology.It is a combination of Internet of things and Internet.It extends the Internet technology into the physical world.Based on the full study of the technology theory of mobile Internet of things,this paper designs the quality and safety traceability system of agricultural products based on mobile Internet of things by using various technologies of Internet of things and Internet,establishes a set of perfect tracking and tracing system,realizes the goal of the agricultural production records,information query,flow to the traceability and responsibility the traceability.

Internet;the Internet of things;trace

2017-07-06

河南省軟科學研究計劃項目( 152400410386).

張耀軍(1979—)，男，河南信陽人，碩士，講師，主要研究方向：物聯網、信息安全、圖像智能信息處理.

TN929.5

A

2095-8978(2017)03-0104-04