農產品溯源系統(tǒng)設計

楊勇 徐忠杰 殷智浩

摘要：隨著國內食品安全問題的日益突出，為解決農產品在生產、流通和銷售環(huán)節(jié)出現問題，該文設計了一套農產品溯源系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用物聯(lián)網應用技術，分別設計了智能農業(yè)系統(tǒng)、農產品加工智能識別系統(tǒng)、車輛運輸跟蹤管理系統(tǒng)、倉儲管理系統(tǒng)和智能超市管理系統(tǒng)，實施監(jiān)控農產品在各個環(huán)節(jié)的狀態(tài)，方便食品安全事故進行溯源追責，保障農產品供應安全。

關鍵詞：農產品溯源；物聯(lián)網應用技術；食品安全

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）04-0235-02

1 概述

近年來，食品安全問題在國際、國內反響越來越強烈，甚至引起人們的生存恐慌。我國農產品也是多事之秋，“蘇丹紅”、“紅心蛋”、“三聚氰胺”、“廋肉精”等一系列安全事件頻發(fā)，農產品安全問題刻不容緩。

2 系統(tǒng)設計

為解決農產品在生產、運輸、存儲各個環(huán)節(jié)出現問題，系統(tǒng)采用物聯(lián)網技術建立農產品追溯體系，該系統(tǒng)建立5 個基礎環(huán)節(jié)，種植基地→生產加工→物流運輸→倉儲中心→超市；涉及到6大系統(tǒng)，智能農業(yè)系統(tǒng)→農產品加工智能識別系統(tǒng)→車輛運輸跟蹤管理系統(tǒng)→倉儲管理系統(tǒng)→智能超市管理系統(tǒng)（含消費者查詢子系統(tǒng)）→后臺監(jiān)控管理中心（含GIS地圖定位）；通過物聯(lián)網智能車將上述過程貫穿起來，形成一個完整的農產品生產消費鏈。

綜合運用了RFID 技術、無線傳感網技術、嵌入式技術、移動互聯(lián)網技術、數據庫分析與處理等技術，實現對食品生產環(huán)節(jié)智能感知與控制，加工環(huán)節(jié)標簽自動識別讀寫，運輸環(huán)節(jié)車輛智能定位與智能冷鏈感知，儲存環(huán)節(jié)智能盤點，超市供應環(huán)節(jié)溯源查詢，銷售環(huán)節(jié)自助結算等。

系統(tǒng)通過云服務系統(tǒng)、將關鍵有用信息保存到隨貨物流通的RFID 芯片，實現農產品生命周期的信息匯聚和管理，需要獲取這些信息的人，通過網站、手機客戶端等就能夠訪問這些數據，查詢某農產品的全方位信息。政府部門可通過該平臺對食品的質量進行監(jiān)管，對食品安全事故進行溯源追責。

3 系統(tǒng)實現

3.1 智能農業(yè)系統(tǒng)（種植環(huán)節(jié)）

種植環(huán)節(jié)采取農業(yè)大棚的形式，全面監(jiān)測農業(yè)生產過程中空氣溫濕度、光照度、CO2濃度等與農作物息息相關的關鍵參量。農作物上掛載RFID標簽，存放農作物基本信息：種植基地名稱、地址、種子品種、種植時間等；軟件支持種植的不同品種的農產品，例如可以選擇：種植水稻、白菜、蘿卜等；大棚內安裝網絡攝像頭，可以通過監(jiān)控平臺遠程監(jiān)控農作物的長勢情況和大棚的安全狀況。

實時采集農業(yè)大棚內的傳感器數據并顯示；并通過無線傳感器網絡傳輸至智能網關的監(jiān)控平臺，可通過終端平臺、手機客戶端、瀏覽器等登錄域名賬戶查看。通過專家預設系統(tǒng)設置農作物最佳生長指標，及時精確地控制農用設備的自動開啟、關閉（如遠程控制節(jié)水系統(tǒng)、調整大棚內濕度、控制通風換氣的閥門等），調節(jié)大棚環(huán)境狀況使其更有利于農作物的生長。系統(tǒng)可以實時查詢大棚內的各項環(huán)境參數、歷史溫濕度、二氧化碳曲線，便于尋找農作物生長規(guī)律。

3.2 農產品加工智能識別系統(tǒng)（加工環(huán)節(jié)）

加工環(huán)節(jié)主要模擬農產品的加工過程，農產品從種植基地出庫后，將通過智能車運輸到分類加工廠，加工廠會掃描上一環(huán)節(jié)的基本信息，并連接云平臺進行信息核實和補充：

1） 入廠階段，小車經過RFID的安檢門，會被自動讀取農產品RFID標簽里的基本信息，以及小車的重量、牌號、進入時間、農作物采購數量、價格、供應商名稱等，上傳到加工廠的后臺管理系統(tǒng)。

2） 分類加工階段：需要實時采集工廠溫濕度等環(huán)境參數，控制換氣閥門調整加工環(huán)境，加工并上傳后臺管理系統(tǒng)；

3） 出庫階段：在包裝好的農產品上打印二維碼標簽（或RFID標簽）；標簽中記錄上一環(huán)節(jié)的關鍵信息，以及本環(huán)節(jié)的加工單位名稱、加工日期、加工過程所使用的添加劑、包裝重量、環(huán)境參數等，這些信息均通過無線傳感器網絡和以太網傳輸至后臺管理系統(tǒng)進行保存。

3.3 車輛運輸跟蹤管理系統(tǒng)（運輸環(huán)節(jié)）

物流運輸環(huán)節(jié)主要模擬車輛從加工廠駛出，途徑加油站、隧道、高速公路等，最后到達超市倉庫的整個過程。在整個運輸過程中，智能車內部安裝地理定位裝置、基本的溫濕度環(huán)境檢測傳感器、小型攝像頭，將小車所處的地理信息、行政區(qū)域、農產品所處環(huán)境的基本狀態(tài)通過無線傳感網及時傳輸到智能控制終端，在經過以太網傳輸到物流中心的監(jiān)控后臺。運輸過程中，小車途徑危險路段，會有語音溫馨提示。加工廠出貨人員和超市倉儲管理人員只需登錄到車輛運輸跟蹤管理系統(tǒng)客戶端界面，就可以查閱到當前車輛所處的地理位置，運行軌跡，監(jiān)測運輸車輛是否安全到達目的地。運輸環(huán)節(jié)中涉及到的一切有用信息都會統(tǒng)一提交到云平臺，供政府監(jiān)督管理和供相關部門查閱。

3.4 倉儲管理系統(tǒng)（倉儲環(huán)節(jié)）

智能車經過物流運輸最終到達超市倉庫，倉儲管理系統(tǒng)將自動讀取上一環(huán)節(jié)的基本信息，并連接云平臺進行信息核實和補充。

3.5 智能超市系統(tǒng)（銷售環(huán)節(jié)）

1） 超市人員將每個商品都貼上二維碼，新的二維碼對應了上一個環(huán)節(jié)的信息，用戶可以將攜帶二維碼標簽的商品拿到溯源查詢一體機的識別區(qū)，通過二維碼識別系統(tǒng)讀取存儲的信息，在終端界面上顯示商品的原產地、加工廠狀況、運輸狀況以及單價等信息，或者用手機直接掃碼，通過這些數據可以查詢到這件商品從種殖、運輸、存儲、銷售整個過程的所有數據。

2） 自動結算系統(tǒng)首先通過讀寫器讀出商品上RFID標簽信息，并將此商品在電子秤上稱出重量，在數據庫中取出對應標簽的商品單價并結算出貨物總價。 同時將商品的名稱，價格信息通過打印機打印出來。

3.6 研究院后臺監(jiān)控管理中心（監(jiān)督管理環(huán)節(jié)）

后臺監(jiān)控管理中心暫代監(jiān)督管理職能，從種植到銷售，整個農產品供應鏈全部透明化。主要搜集農產品從生產到銷售過程中的每一步關鍵信息，達到對食品的有效跟蹤和追溯，使政府部門可以對食品的質量進行有效監(jiān)管和食品安全事故的溯源追責。

基于云計算技術，構建的食品追溯服務器，本系統(tǒng)直接鏈接云平臺，獲取數據信息。系統(tǒng)可提供兩種全局定位方式，一種是平面圖，布局與沙盤實際布局相同，實時跟蹤整個農產品生產運輸消費流程。另一種方式為鏈接百度地圖，全程GIS監(jiān)控，下圖為本公司的一個智慧水利應用項目，采取GIS監(jiān)控的方式，實時監(jiān)控各地每個大壩的信息。

4 總結

為解決國內嚴重的視頻安全問題，本文綜合運用了RFID 技術、無線傳感網技術、嵌入式技術、移動互聯(lián)網技術、數據庫分析與處理等技術，實現了食品生產環(huán)節(jié)的智能感知和控制，實現生產過程的無害全程跟蹤監(jiān)管；加工環(huán)節(jié)采用RFID技術自動對農產品進行智能識別，實現單個產品的定位管理，實現源頭可控；運輸環(huán)節(jié)采用節(jié)車輛智能定位與智能冷鏈感知，實現產品運輸過程的實效監(jiān)管和質量控制監(jiān)管；超市供應環(huán)節(jié)溯源查詢，銷售環(huán)節(jié)自助結算，實現產品的智能銷售管理。系統(tǒng)通過云服務系統(tǒng)、將關鍵有用信息保存到隨貨物流通的RFID 芯片，實現農產品生命周期的信息匯聚和管理，需要獲取這些信息的人，通過網站、手機客戶端等就能夠訪問這些數據，查詢某農產品的全方位信息。政府部門可通過該平臺對食品的質量進行監(jiān)管，對食品安全事故進行溯源追責。

參考文獻：

[1] 周潔紅， 錢峰燕， 馬成武. 食品安全管理問題研究與進展[J]. 農業(yè)經濟問題， 2004（4）.

[2] 白紅武， 孫傳恒， 丁維榮，等. 農產品溯源系統(tǒng)研究進展[J]. 江蘇農業(yè)科學， 2013， 41（4）.

[3] 馬懿， 林靖， 李晨等. 國內外農產品溯源系統(tǒng)研究現狀綜述[J]. 科技資訊， 2011（27）.

[4] 管繼剛. 物聯(lián)網技術在智能農業(yè)中的應用[J]. 通信管理與技術， 2010（3）.