農作物安全生產追溯系統設計研究

朱曉冬

摘要 農作物生產與安全問題自始至終都與人們身體健康利害相關，也是消費者購買農作物商品時最關心的問題。農作物安全生產溯源系統可以讓消費者了解到產品產地、生產過程、采摘時間、檢測結果等農作物的重要信息。本文總結了農作物質量安全存在的隱患、追溯系統的設計與實現過程，以期保障農作物質量與安全以及消費者的合法權益。

關鍵詞 農作物安全生產；追溯系統；設計

中圖分類號 F322 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）01-0280-02

Research on Design of Traceable System for Crop Safety Production

ZHU Xiao-dong

（Beijing University of Agriculture，Beijing 102206）

Abstract Crop production and safety issue is related to the healthy of people from beginning to end，and it is also the most important problem for consumers to buy crop products.The traceable system of crop safety production can make consumers understand the important information of crops including the production area，production process，picking time，test results and so on.This paper summarized the hidden dangers of crop quality and safety，the design and implementation process of traceable system，so as to ensure the quality and safety of crops and the legitimate rights and interests of consumers.

Key words crop safety production；traceable system；design

1 農作物質量安全存在的隱患

1.1 農藥、化肥的施選和施量不當

近幾年來，農藥在清除農副產品的病菌、蟲害、雜草、鼠類等方面的調節作用越來越薄弱，因農藥施選不當引起的安全隱患問題數不勝數。2017年在山東壽光有一農戶因給自家養殖的羊食用了來自遼寧省沈陽的農戶種植的大蔥后死亡。經過一番調查，該農戶在沈陽種植大蔥逾13.33 hm2，年產大蔥500 t。而喂養羊群的大蔥中含有毒死蜱、甲拌磷等劇毒的農藥成分。可見農藥施選、施量不當不僅給人們帶來了不可估量的經濟損失，同時也帶來了農作物及其生長土地的安全隱患。

1.2 生產環節監控缺失

近年來，食品加工過程中存在混雜、偽造、濫竽充數的問題不勝枚舉。更有“瘦肉精”“地溝油”“毒奶粉”等影響惡劣的案件，導致社會惶惶不安。早在2011年9月，發生過1起蒙牛牌低脂高鈣牛奶由于食品生產加工環節監管不利，導致飯店賓客在席間開啟牛奶時倒出了1杯發綠的水。經蒙牛企業調查，發現是由于牛奶在加工期間個別工序控制不嚴格，導致了在設備中混入了細菌，細菌經發酵后導致牛奶變質。此類事情對社會和企業影響巨大，也證明了生產環節的監控在食品加工中的重要性。

1.3 保鮮與貯藏技術落后

生鮮蔬菜為消費者食用的主要農產品，但從采摘到消費者食用需要經過數天甚至1個月的遠程運輸。采摘后的農產品因放置過久而發酵產生的氧化物和異味，對使用者有致癌作用。2017年《關于3批次食品不合格情況的通告》文中提到了三只松鼠股份有限公司，其生產的開心果經檢測霉菌值超出國家標準的1.8倍，原因是農產品貯藏和運輸條件控制不當導致加工用原料受霉菌污染而致霉菌超標。

1.4 溯源體系建設參差不齊

已建立起來的追溯系統在把控食用商品安全中起到的作用有限，這與中國缺少的食品供應鏈信息平臺以及社會群眾對可追溯系統的認識度不高有關。追溯系統在中國起步較晚、技術成熟度不足，對建造科學的可追溯系統帶來了一定的阻礙。三鹿公司因其未建立完善的可追溯系統最終引發2008年“三鹿奶粉”中含有危害人身體健康的三聚氰胺事件。對于有危害的奶制品沒有及時地追溯召回，最終導致事態愈演愈烈，無法控制，給社會和受害者帶來了巨大的影響和傷害。

2 農作物安全生產追溯系統的設計與實現

2.1 系統特點與功能

2.1.1 系統主要特點。一是透明性。跟蹤記錄了農作物從種植、生產、倉儲到最后銷售的各個環節信息與數據；時刻對農作物安全生產及加工流程實行全面、綜合的監控；實時監控貨物集中地，掃碼過程全程管控，供事后查詢。二是增效行。人工掃碼、視覺讀碼，效率提升逾5倍；利用追溯工具，減少風險、成本、時間；完善流程體系的搭建，實現高效、精準、靈活的分析與決策。

2.1.2 子系統功能分析。農作物安全生產追溯系統是將系統的各個關鍵組成部分分成4個子系統來詳細呈現。這種分工更能清晰展現出農作物從生產到加工的業務流程。其功能如下。

（1）種植管理子系統。包括農產品種植基地數據、農產品生長數據、農藥投放數據以及無公害農作物認證數據四大模塊組成。通過物聯網檢測技術對農產品在種植階段的數據、各項指標和環境數據嚴格檢測與把關[1-2]。農作物種植基地進行無公害檢測后，對符合國家標準的土地進行施種。在種植過程中，通過遠程視頻監控技術、環境監測技術、農藥殘留遠程檢測技術，對種植基地的土壤條件、灌溉水質、空氣成分質量進行實時傳輸、數據上傳、統計并對播種、施肥、灌溉、病蟲害防治等農務進行詳細記錄。endprint

（2）加工管理子系統。生產加工信息主要包括采摘記錄、清洗記錄、分割記錄、包裝材料等信息。系統對農作物采收之后的相關檢測、包裝材料等加工環節產生的數據進行存儲記錄，保證了加工環節的監督檢測。這其中也包含了記錄農作物獨有的生產批號，以及對合格農產品的生產批號打印生成溯源碼的記錄[3]。

（3）倉庫管理子系統。包含了人員操作數據、進出貨倉數據、物流數據3個模塊。倉庫是用來存儲農產品的重要場地。未被消費者購買的商品放到各個倉庫，其中倉庫工作人員是此系統的核心參與者。倉庫管理操作人員要詳盡地把農產品的進出庫情況在系統上進行登記，以便對日后出現的產品問題進行追溯和查看信息。

（4）銷售管理子系統。大型企業采購銷售和物流配送人員是此系統的核心參與者。負責記錄等級農作物的配送和運輸情況。包括了供貨商的追溯數據以及產生追溯信息的上傳與查看。

以上四大子系統內容作為最終呈現農作物從生產到銷售的健康履歷報告的基礎。

2.2 系統運行環境

軟件運行化境為Linux操作系統Centos 6.5版本，Mysql數據庫。硬件運行環境為CPU 2.0G，內存1GB，硬盤500G。

2.3 系統技術應用及實現

在對農作物產品追溯的過程中容易產生農作物生產信息或在追溯過程中不符合產品要求的節點，以及在系統記錄信息過程中發生信息缺失的節點。其中包括溫濕度傳感、圖像設備、CO2傳感、土壤水分傳感、光照傳感、無線傳感、安防人員管理傳感、環境設備監測傳感、RFID讀寫設備等節點，信息的無縫精確采集以及采集數據傳輸是實現農作物安全生產追溯的關鍵[4-5]。

2.3.1 物聯網技術實現關鍵節點追溯以及數據采集。物聯網是按事先的約定協議將物品通過紅外感應器、射頻識別（RFID）、激光掃描器、全球定位系統、激光掃描器、紅外感應器等信息傳感設備與互聯網進行通訊、交換信息以及連接來實現實時定位、識別、監控、追蹤的一種新型技術。物聯網包括3層，分別為實體感知層、網絡傳輸層以及數據應用層。

（1）實體感知層包括RFID標簽、紅外線感應、讀卡設備、攝像監控儀器等[6]。種植管理系統中實現了對農作物進行標識以及農作物、農務基本信息的采集。農戶通過登錄系統PC端后臺對感知層讀取的數據進行查看，包括空氣濕度、空氣溫度、土地濕度、土地濕度、風速、水質、負氧離子等數據。

（2）網絡傳輸層是數據傳輸與通信的基礎。通過通信網絡進行信息傳輸到數據庫中，工作人員根據不同應用的需要進行信息處理和展示。

（3）數據應用層是將紅外感應器、射頻識別（RFID）、激光掃描器等相關技術與相關技術及領域的融合應用。在本系統中物聯網應用層與精準農業、環境檢測技術相結合提供農作物到農產品的追溯源頭和基礎。結合物聯網技術，農戶可以在移動端設備中輸入特定位置進行農場信息的查看，也可以將采集到的數據添加到發布的商品和商品追溯信息當中。

2.3.2 二維碼技術實現一物一碼追溯查看。二維碼又稱QR Code-QuickResponse，是一種有規律的數據符號，由1種或多種預先設定好的黑、白2種顏色的圖形組成，是近年來移動設備上最流行、最普遍的一種編碼方式，QR Code比傳統的BarCode（條形碼）能儲存更多的信息，也能應用于多種數據類型的表示[5]。

二維碼作為全新的存儲傳遞和識別技術，應用范圍廣泛，常見的應用功能有手機支付、會員管理、網站跳轉、廣告推送、手機電商，防偽溯源、信息獲取、優惠促銷等，這些功能給人們日常生活帶來了前所未有的便利，并且已經滲透到生活中的各個方面。本系統結合二維碼技術以及無線感應的物聯網技術實現、數據信息獲取以及產品信息追溯的功能[6-7]。

在移動端商品詳情頁面中點擊“更多”，生成商品追溯二維碼，可保存至相冊進行打印以便消費者進行掃描追溯查詢。消費者通過掃描商品二維碼后會進入Web端界面，界面中展示了農作物所在農場及生長信息。通過掃描二維碼完成了植物從生長到銷售的履歷追溯，從而保障了消費者的合法權益[8-9]。

3 結語

農作物生產安全追溯系統的實現，使每個產品擁有了像人一樣的身份ID以及生長信息。這些信息包含了從“萌芽”到“出生”再到倉儲運輸最后銷售各個環節的數據信息，使產品的物流追溯成為可能。通過本系統對數據進行處理，可方便查詢到在市場上流通的農產品的詳細信息。系統對生產、倉儲、銷售等部分節點進行全面實時監控，消費者以及監管部門可通過農產品的“ID”即二維碼識別出該產品詳細具體的信息，有益于對生產加工違規不合法的商品進行實時檢測、監督以及召回。避免了以往農作物安全生產系統功能單一的局限性而導致監管難的問題發生，同時提升了監管效率[10-11]。

4 參考文獻

[1] 許博明.基于物聯網的蔬菜質量追溯系統設計與實現[D].北京：北京交通大學，2017.

[2] 飄雪.二維碼橫空出世[N].電腦報，2013-03-11（014）.

[3] 李友水.基于物聯網的蔬菜質量安全追溯系統設計與實現[D].新鄉：河南師范大學，2016.

[4] 刁海亭.基于新技術的蔬菜安全預警與追溯平臺研究[D].泰安：山東農業大學，2014.

[5] 董晶晶.淺談二維碼技術與應用[J].科技資訊，2013（33）：29-30.

[6] 董金.現代農業種植和農產品信息管理系統設計[D].武漢：長江大學，2013.

[7] 陳俊玲.物聯網的發展趨勢[J].大眾科技，2011（4）：30-31.

[8] 彭哲.面向物聯網的RFID與條形碼混合應用的蔬菜生產管理與追溯系統[D].廣州：華南理工大學，2012.

[9] 李真，宋朝陽.物聯網技術發展及應用研究[J].軟件，2012，33（6）：125-127.

[10] 衛菊紅.物聯網技術發展及應用研究進展[J].工業控制計算機，2011，24（12）：50-52.

[11] 熊本海，楊振剛，楊亮，等.中國畜牧業物聯網技術應用研究進展[J].農業工程學報，2015，31（增刊1）：237-246.endprint