蘋果生產信息精準追溯系統設計思路

張曉艷　盧德成　鄭紀業　孫家波　牛魯燕　阮懷軍

摘要：實現生產信息精準追溯是保障農產品質量安全的有效途徑。本研究以蘋果為研究對象，從基本架構、系統設計、功能實現等方面提出一個蘋果生產信息精準追溯系統的設計思路。通過構建面向基地的精準生產管理系統、面向多用戶的信息服務系統、面向消費者的質量安全追溯系統等子系統，該系統將可滿足不同用戶對蘋果追溯系統的使用需求，促進蘋果產業高質量發展，同時為其他農產品質量安全追溯體系建設提供思路。

關鍵詞：蘋果;生產信息;精準追溯;設計思路

中圖分類號：S661.1：S126文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）10-0148-04

Design Ideas for Accurate Traceability System of Apple

Production Information

Zhang Xiaoyan， Lu Decheng*， Zheng Jiye， Sun Jiabo， Niu Luyan， Ruan Huaijun

（Institute of Technology and Information， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）

Abstract Accurate traceability of production information is an effective way to guarantee the quality and safety of agricultural products. Taking apple as research object， a design idea for accurate traceability system of apple production information was given in this paper， including basic system architecture， system platform design， function realization， etc. By constructing subsystems such as the base-oriented precise production management system， multi-user information service system， consumer-oriented quality and safety traceability system， the system could meet the demands of different users， promote the high-quality development of apple industry， and provide ideas for the quality and safety traceability system construction of other agricultural products.

Keywords Apple; Production information; Accurate traceability; Design idea

隨著社會經濟的發展、人民生活水平的提高，消費者對農產品的需求已漸漸由“量變”轉為“質變”，更多地關注農產品的質量安全[1]。推行農產品標準化生產與管理，規范田間檔案記錄，按照國際慣例和市場需求建立與市場準入相銜接的農產品生產全程質量追溯制度，是提高農產品生產管理水平、控制農產品質量、保障消費安全的一個重要手段。我國“十三五”規劃綱要也提出，要建立全程可追溯、互聯共享的農產品質量安全信息平臺，健全從農田到餐桌的農產品質量安全全過程監管體系[2]。蘋果是山東省重要的經濟作物，產量、出口量長期位居全國前列，為保障蘋果質量安全、提升產業高質量發展，全面開展蘋果質量安全追溯工作勢在必行。

目前，歐盟、美國、日本等在農產品質量安全追溯方面的制度和體系已比較成熟[3]。我國近年來在農產品質量安全追溯實踐中也取得了很大成績，制定了數量眾多的食品安全法規，標準體系也在逐步建立和完善[3]，建成并開通食品質量安全追溯系統等多個追溯管理信息平臺[4-12]，但在實際應用中仍存在許多問題，如：已有的蘋果相關追溯系統信息獲取主要靠人工記錄上傳，多無法實現自動上傳，且生產信息無法覆蓋其生產過程的各個環節、各項要素，數據完整性、連續性較低，導致追溯信息的粒度粗糙、精度不高、深度不夠，匹配度有待提高;生產信息使用效率較低，除溯源查詢外別無它用，無法在決策預警方面給予系統管理者輔助;追溯查詢手段較多但效率較低，且消費者需付出較高的學習成本，追溯支付意愿不高，不利于規模化程度較低的中、小型生產者參與追溯[13，14]。

因此，有針對性地研發一套適用于蘋果的精準度高、信息粒度細致、使用成本較低的生產信息精準追溯系統，對于保障蘋果產品質量安全、完善農產品質量安全追溯體系、培育蘋果產業發展新動能具有重大現實意義。本研究基于目前追溯體系建設中的實際問題，提出一個蘋果生產信息精準追溯系統的設計思路。

1 總體設計思路

利用物聯網技術，采集蘋果生長環境參數、農事管理信息及采收信息，基于Web Service的數據智能交互技術，使用XML語言進行數據存儲，構建形成基準數據庫和系統框架，同時實現追溯數據的自動識別、匹配，在數據庫的基礎上，構建蘋果生產精準管理系統;基于防偽二維碼的追溯編碼與產品標識技術，使用RSA算法對二維碼進行加密，在防偽認證的同時，實現生產溯源信息的精準識別;基于移動互聯的低成本溯源查詢技術，通過“二維碼掃一掃”功能，即可在手機端快速查看生產溯源信息;在蘋果生產精準管理系統和追溯系統的基礎上，進行數據服務和追溯服務，研發蘋果質量安全追溯平臺并示范應用。系統基本框架見圖1。

2 系統架構

以蘋果為研究對象，以實現蘋果生產精準管理和質量安全追溯為目標，以生產企業—銷售終端為基本模式，利用電子標簽、GPS定位、互聯網、無線傳感和數據庫等技術為支撐，研究面向基地生產管控、消費者產品追溯和信息服務3個層面，覆蓋產前、產中、產后3個環節的保障技術;研發蘋果生產精準管理系統、質量安全追溯系統和信息服務系統，構建蘋果質量安全保障技術體系，以期實現對蘋果生產過程完整信息的精準追溯[8]。

2.1 面向基地的蘋果生產精準管理系統

以農業規范（GAP）體系為基本框架，開發蘋果安全生產管理系統，集成環境信息、長勢信息和農事操作信息，通過關鍵控制點的分析處理，實現產前提示、產中預警和產后反饋。蘋果采收后，通過統一數據接口將數據傳送到中心數據庫，并通過條碼打印機打印二維條碼，實現與銷售環節的銜接。

2.2 面向多用戶的信息服務平臺

系統提供蘋果質量安全相關公共信息服務，包括基于移動終端和互聯網的服務。

2.2.1 基于移動終端的服務 將物聯網綜合智能監控系統的功能移動化，將物聯網綜合服務平臺集成到追溯系統APP，實現在基于Android操作系統的移動智能終端隨時隨地査看蘋果種植基地監控點空間分布信息、環境監控信息、監測預警信息，對預警進行智能推送，遠程查看基地視頻信息，以及查看設備運行狀態和進行設備智能控制等。

2.2.2 基于互聯網的服務 提供基地展示、技術培訓、農資供應、視頻點播等服務功能。重點通過后臺提供的信息發布功能展示最近的農業動態信息列表，并提供查看詳細動態信息的接口。展示在平臺注冊的基地列表，并提供查看每個基地地址、聯系人、產地認證、產品認證情況等詳細信息的接口。以地圖形式展示農資連鎖店的地理位置、區域分布，并提供對連鎖店地址、聯系人、主要服務產品等詳細信息的查看。

2.3 面向消費者的蘋果生產信息追溯系統

開發追溯網站、手機端掃描追溯應用等，實現多方式下的產品追溯，追溯信息可定制，可追溯查詢出產品信息、企業信息、生產日期、生產履歷、產品檢測等信息。

3 系統設計

3.1 主頁

系統主頁包括系統簡介、入駐企業、溯源查詢、監測預警、農事管理、蘋果價格、安全知識等模塊。網站首頁展示系統簡介、追溯碼查詢、環境監測信息、入駐企業、產品展示、不同用戶登錄入口等內容。系統簡介采用圖、文結合的形式介紹本系統的功能及架構;入駐企業包含入駐企業名錄、產品展示兩部分;溯源查詢包含追溯碼查詢、查詢結果展示、產品投訴;監測預警包含環境信息、農業氣象、生產風險（投入品）、成本收益分析、產量預測等內容;農事管理包括生產者信息、施肥（肥料名稱、肥料來源、肥料價格、施肥量、施肥時間）、灌溉（灌溉時間、灌溉量）、農藥（名稱、采購來源、采購量、采購價格、噴藥時間和次數）、采摘時間、批次采摘量、單株產量等相關信息;安全知識包括蘋果及相關的食品安全普及知識。

3.2 后臺

3.2.1 后臺模塊 系統后臺設網站管理、信息上傳、二維碼管理、用戶管理、系統管理五個模塊，供管理者、生產者、消費者、監督者四類用戶使用。網站管理包括網站頁面及數據的更新、修改等工作;信息上傳主要由生產者、管理者上傳文字、圖片和視頻信息，包含產品信息、蘋果長勢信息、環境監測信息、農事管理信息等;二維碼管理是根據生產者上傳的信息，生成QR二維碼和一維追溯碼，并可將生成的信息與二維碼電子打印設備遠程連接直接打印;用戶管理是對注冊用戶進行管理，并對不同用戶賦予不同權限，另外，用戶可在此更改注冊信息;系統管理主要是系統功能的增刪修改等。

3.2.2 用戶權限 主要包括管理者、生產者、消費者和監督者。管理者具備所有權限;生產者具有信息上傳、二維碼管理兩項權限，并可更改注冊信息;消費者具有瀏覽、查看詳細追溯信息權限，并可更改注冊信息;監督者可瀏覽查看生產過程信息及投訴情況，但不可修改。

4 功能設計

4.1 質量安全追溯功能

4.1.1 二維碼設計 二維碼設計是實現質量安全追溯功能的關鍵環節，包括消費者掃碼后顯示的二維碼信息以及網站鏈接中顯示的生產管理信息兩部分。其中，二維碼顯示信息包括：產品名稱（品名、品牌、產品圖片）、產品簡介（品種特性）、認證類型（普通、無公害、綠色、有機，等）、產品等級（特級、一級、二級，等）、產品產地（含生產者信息、產地地塊信息）、收獲日期、聯系電話（生產者電話、監管者舉報電話）等。生產管理信息鏈接顯示內容包括：生產企業（果品生產企業/合作社/專業戶名稱）、產品信息（包括產品簡介，即品名、品牌、特性簡介）、產地地塊（含地圖信息）、認證和等級情況（上傳產品認證報告）、生產管理信息（包含蘋果長勢信息、農事操作信息、采摘收獲信息，其中，蘋果長勢信息包括蘋果生長關鍵物候期的長勢信息及圖片，農事操作信息包括蘋果生長物候期水肥施用信息及視頻、圖片，采摘收獲信息包括蘋果成熟期采摘信息及視頻、圖片以及采摘時間、批次采摘量、單株產量等）。

4.1.2 追溯編碼 通過網站后臺操作，實現每一批蘋果產品產生一個唯一的QR二維碼和14位追溯碼。二維碼中包含產品圖片、產品名稱、產品等級（產品認證）、產地、生產者、收獲日期、聯系電話等信息，以及作物長勢、農事操作等相關信息的網站鏈接;追溯碼直接顯示網站鏈接信息。

4.1.3 追溯查詢 通過兩種方式實現，一是消費者通過智能手機的微信、QQ、支付寶等第三方軟件中的掃碼功能掃描二維碼查詢;二是通過追溯碼在網站上進行查詢。

4.2 數據查詢功能

網站后臺建立生產信息數據庫，信息覆蓋蘋果生產全過程，包括：產地地塊、生產主體、種植環境、作物長勢、農事操作和采摘收獲等數據信息，并通過數據交互功能實現數據的上傳、下載、處理、分析[14]。

4.3 監測預警功能

利用生產信息數據庫中的數據，實現定向監測預警功能，為生產者提供氣象監測信息和生產風險預警信息;為廣大用戶提供蘋果市場價格信息，為監督者提供化肥農藥等投入品監測信息和產量預警信息。

5 結論

本研究提出了一個蘋果生產信息精準追溯系統設計思路，并從系統總體設計思路、系統架構、技術方案、系統功能等方面進行介紹。該系統將可為消費者提供蘋果產品生產信息追溯查詢功能;為生產者提供氣象監測信息和生產風險預警信息，便于其安排生產經營活動;為監管部門提供化肥農藥等投入品監測信息，便于其對產品質量進行有效監管;解決相關企業生產經營過程中的質量管理問題，有助于企業提高產品質量，提升客戶滿意度。因此，質量安全追溯系統應用前景廣闊，應加大力度推動生產、流通領域建立質量安全追溯體系。

參 考 文 獻：

[1]張曉英，崔東利，趙夫堯. 北京昌平蘋果質量安全追溯系統設計與實現[J]. 農業展望，2015（7）： 50-53.

[2]中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要[EB/OL]. 2018-06-16. https：//wenku.baidu.com/view/35bfb29851e2524de518964bcf84b9d528ea2cb2.html.

[3]楊信廷，錢建平，孫傳恒. 農產品質量安全管理與溯源——理論、技術與實踐[M]. 北京：科學出版社，2016： 3-36.

[4]樊建斌，高越，劉中芳. 建立完善的山西蘋果質量安全追溯體系[J]. 山西農業科學，2018，46（8）： 1425-1428.

[5]蒲應，王應寬，岳田利，等. 蘋果-蘋果汁質量安全可追溯系統構建[J]. 農業工程學報，2008，24（9）： 289-292.

[6]謝菊芳，陸昌華，李保明.基于.NET構架的安全豬肉全程可追溯系統實現[J]. 農業工程學報，2006，22（6）：218-220.

[7]楊信廷，錢建平，孫傳恒，等.蔬菜安全生產管理及質量追溯系統設計與實現[J].農業工程學報，2008，24（3）：162-166.

[8]林建材，趙勝亭，宋秀英，等. 煙臺蘋果質量安全管理及追溯查詢系統的設計與實現[J]. 山東農業科學，2010（10）： 15-18， 23.

[9]李清. 蘋果施肥管理與產業發展調查研究——以煙臺市蘋果種植為例[D]. 煙臺：煙臺大學，2016.

[10]支雙雙，金大海. 基于物聯網的生豬產品質量安全追溯管理系統設計與實現[J]. 內蒙古科技與經濟，2019（5）：66-68.

[11]顏波，石平，黃廣文，等.基于RFID和EPC物聯網的水產品供應鏈可追溯平臺開發[J]. 農業工程學報，2013，29（15）： 172-175.

[12]陳長喜，徐曉華.基于物聯網的肉雞可追溯與監管平臺設計與應用[J]. 農業工程學報，2017，33（5）： 224-231.

[13]錢建平. 農產品質量安全追溯系統及信息技術實現[J]. 農業科技培訓，2018（4）： 27-29.

[14]楊信廷，錢建平，趙春江，等.基于XML的蔬菜溯源信息描述語言構建及在數據交換中的應用[J].農業工程學報，2007，23（11）： 201-205.

收稿日期：2019-07-24

基金項目：山東省科技發展計劃項目“山東省蘋果生產信息精準追溯系統研發與應用”（2019GNC106128）;中國農業科學院和山東省農業科學院科技創新工程協同創新任務“智慧農業關鍵技術與系統集成”（CAAS-XTCX2018023）

作者簡介：張曉艷（1974—），女，內蒙古通遼人，博士，研究員，從事農業信息監測預警與智慧農業研究。E-mail：239491965@qq.com

盧德成（1985—），男，山東東營人，博士，從事農業信息分析研究。E-mail：571090504@qq.com

*為共同第一作者。

通訊作者：阮懷軍（1964—），男，研究員，主要從事農業信息化方面研究。E-mail：rhj64@163.com