農畜林產品溯源管理系統中物聯網技術應用的可視化分析

摘 要：隨著社會發展和人們對食品安全的關注，農畜林產品溯源管理愈發重要。而物聯網技術為其提供了可視化手段，可實現從生產到銷售全過程的實時監測和追溯。因此，探討農畜林產品溯源管理系統中物聯網技術的應用及發展方向尤為重要。本文檢索2005—2024年中國知網數據庫文獻，采用CiteSpace和VOSviewer信息可視化軟件進行發文量、合作作者、關鍵詞突現、研究熱點變化分析。結果表明，溯源管理系統與物聯網技術的結合經歷了萌芽期、高速發展期、動態穩定期和緩慢減少期。作者同機構團隊合作較多，跨校際、專業合作研究有待加強，交叉學科、行業合作不夠。物聯網技術的應用促進了溯源平臺的建設，數據安全、數據防偽是目前溯源管理系統發展研究的熱點。2024年智慧農業、區塊鏈、大數據以及傳感器技術處于研究熱點行列，農畜林產品溯源系統研究可將重點聚焦于傳感器技術的深入探究，與區塊鏈、大數據技術有機融合，以此推動農畜林產品溯源系統朝著更高效、精準與智能的方向發展，為保障農畜林產品質量安全、提升農業產業現代化水平提供堅實的技術支撐與創新動力。

關鍵詞：農畜林產品；溯源；物聯網；可視化分析

Visual Analysis of the Application of Internet of Things Technology in the Traceability Management System of Agricultural， Livestock and Forestry Products

LEI Xiaofei， ZHANG Li， LONG Haixia， DAI Rui

（Hulunbuir University， Hulunbuir 021008， China）

Abstract： With the development of society and people’s attention to food safety， traceability management of agricultural， livestock and forest products is becoming more and more important. The Internet of Things technology provides visual means to realize real-time monitoring and traceability of the whole process from production to sales. Therefore， it is particularly important to discuss the application and development direction of the Internet of Things technology in the traceability management system of agricultural， livestock and forest products. In this paper， the literature of CNKI database from 2005 to 2024 was searched， and CiteSpace and VOSviewer information visualization software were used to analyze the number of publications， co-authors， keyword emergence， and research hotspot changes. The results show that the combination of traceability management system and Internet of Things technology has experienced a budding period， a rapid development period， a dynamic stable period and a slow reduction period. The author has more cooperation with institutional teams， and cross-school and professional cooperation research needs to be strengthened， and cross-disciplinary and industry cooperation is not enough. The application of Internet of Things technology promotes the construction of traceability platform， and data security and data anti-counterfeiting are the hot spots in the development of traceability management system. In 2024， smart agriculture， blockchain， big data and sensor technology will be among the research hotspots. The research of agricultural， animal and forest product traceability system can focus on in-depth exploration of sensor technology and organic integration with blockchain and big data technology， so as to promote the development of agricultural， animal and forest product traceability system towards a more efficient， accurate and intelligent direction. It provides solid technical support and innovation impetus for ensuring the quality and safety of agricultural， livestock and forest products and enhancing the modernization level of agricultural industry.

Keywords： agricultural livestock and forest products; trace to the source; internet of things; visual analysis

食品安全關系到人們的身體健康、生命安全及社會經濟，是人們最為關心的問題。農畜林產品追溯是食品追溯中最復雜和最艱難的部分，對整個食品生產鏈進行追溯，可以及時準確地發現問題、解決問題。目前還沒有基于食品安全生產和全程供應鏈管理兩方面完整對接的農產品可追溯系統[1]。溯源系統主要包括信息采集、信息傳輸、信息存儲、信息查詢和質量追溯等模塊[2]。通過應用物聯網技術中的射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）、傳感器技術、嵌入式技術能夠通過感知、傳輸和處理信息，可為農畜林產品溯源提供一種有效的技術手段，讓傳統孤立的溯源管理實現跨地區跨行業的共享互通；可以實現對農產品從生產、加工到銷售的全過程監控，保障食品安全，提高消費者信任度。VOSviewer和CiteSpace軟件作為一種文獻可視化分析工具，能夠幫助研究者快速了解溯源系統與物聯網技術結合的研究現狀和趨勢。

1 材料與方法

1.1 材料選擇

在中國知網數據庫高級搜索中以“物聯網RFID OR物聯網OR傳感器OR嵌入式AND溯源”為關鍵詞搜索相關中文文獻，文獻類型不限，搜索年限為2005—2024年，經過人工篩選，與農畜林產品溯源管理中應用物聯網技術相關的有效文獻500篇。

1.2 研究方法

檢索得到文獻以Rework格式保存，運用CiteSpace軟件進行重復文獻篩選，得到所研究文獻的“題目、作者、發文機構、期刊名稱、發表日期、摘要”等要素。運用VOSviewer軟件、CiteSpace軟件進行可視化網絡分析。CiteSpace利用分時動態的可視化圖譜展示科學知識的宏觀結構及其發展脈絡[3]。本文采用CiteSpace進行發文量分析、關鍵詞共現分析，并進行關鍵詞聚類和突變分析。VOSviewer軟件使用VOS制圖技術直觀顯示基于共引數據構建的作者關聯圖或者期刊關聯圖[4]。本文用VOSviewer軟件進行文獻作者分析。

2 結果與分析

2.1 研究文獻發文時間分布

運用CiteSpace軟件導出文獻年發文數量，繪制年發文量統計圖。由圖1可知，2005—2009年是物聯網技術應用于溯源系統的萌芽期，文獻集中在探討物聯網技術RFID應用于溯源系統的探索；2009—2014年是研究的高速發展期，這可能是因為2009年我國將物聯網列為國家五大新興戰略性產業之一[5]，要求著力突破傳感網、物聯網關鍵技術；2010年國務院發布《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，物聯網作為新一代信息技術里的重要一項，成為國家首批加快培育的七個戰略性新興產業之一；2014—2019年發文量在38篇/年上下浮動，進入動態穩定期；2019—2024年發文量開始緩慢減少。

2.2 研究文獻作者分布分析

使用VOSviewer軟件進行發文作者可視化分析，設置文獻最少作者參數為2，VOSviewer軟件進行作者共現時，為了突出發文作者關系密度，將最小共現闕值設置為2，采用關聯強度對發文作者進行可視化分析。每個點代表1個作者群，顏色越深代表作者關聯度越強，如張曦、陶琳麗、高士爭等，顏色越淺代表作者關聯度越弱，如李懷強、孫毅、汪強等都為獨立作者[4]。由圖2可知，關聯度強的作者較少。分析關聯度最強作者張曦等人文獻發現，作者同屬于云南農業大學，分屬于不同學科，包括經濟管理學院、基礎與信息工程學院和動物技術學院云南省動物營養與飼料重點實驗室。其主要研究如何在畜產品溯源管理系統中應用物聯網技術。其他關聯密切的發文作者如施明毅、劉崇玉等共屬于成都中醫藥大學；柳平增、于群、趙麗等共屬于山東農業大學，同一機構學校學者共同研究居多。溯源系統需要管理學方向、物聯網方向、大數據方向、法律法規方向等配合完成，因此需要加強跨學校、跨學科合作研究。

2.3 研究文獻關鍵詞共現分析

2.3.1 研究重點和熱點分析

CiteSpace軟件參數設置如下。時區跨度采用2005—2024年，分割年限為2年；Term Source為“Title、Abstract、Author、Keywords”，閾值選擇設置為前10個高頻詞；裁剪方法設為剪枝切片網絡和修剪合并網絡方法，聚類采用LLR計算方法。生成溯源系統與物聯網技術研究關鍵詞突現可視化圖譜，見圖3。由圖3可知，CiteSpace軟件生成的溯源系統與物聯網技術研究關鍵詞突現可視化圖譜包含節點107個，連線144條，網絡密度為0.025 4，聚類模塊Q值為0.829 7，聚類平均輪廓S值為0.983 8。由于Q值＞0.3為聚類結構顯著；S值＞0.5為聚類合理，S值＞0.7為聚類令人信服[6]，因此本文研究文獻聚類結構顯著且聚類令人信服。

由圖3可知，研究熱點主要集中在“物聯網”“溯源系統”“食品安全”“區塊鏈”“農產品”“射頻識別”“智慧農業”“傳感器”。其中，“物聯網”關鍵詞節點面積最大且顏色變化最多，面積越大則說明圍繞其發文量最多，不同顏色代表不同研究年份。中心度是關鍵詞在所有關鍵詞中的重要程度[7]，表1列出中心度排前10位的關鍵詞。中介中心性越高，表明關鍵詞與研究主題聯系越緊密，因此“農產品”“溯源”“物聯網”“標識”與研究主題聯系緊密。應用物聯網技術設計農產品溯源系統的研究內容較多。

2.3.2 研究熱點演進路徑分析

使用CiteSpace軟件進行關鍵詞聚類時間線分析，可以觀察到物聯網技術在農畜林產品溯源管理系統中的應用經歷了從初步探索到深入研究的過程。由CiteSpace軟件生成的時間線聚類圖見圖4。

由圖4可知，關鍵詞聚類主要分為#0溯源、#1區塊鏈、#2食品安全、#3智慧農業，軟件自動忽略聚類比較小的內容。與聚類標號同顏色的關鍵詞屬于相應聚類中。其中，#0聚類中的研究熱點主要集中在“溯源”“物聯網”“二維碼”和“質量安全”，分布在早期研究中，研究內容集中在技術可行性分析；#1聚類包括“農產品”“區塊鏈”，關注數據的共享共通研究；#2聚類中高頻關鍵詞包括“食品安全”“食品溯源”；#3聚類中研究的主要內容是“射頻識別”“智慧農業”，更多關注于技術的實際應用和優化。對4個聚類中的文獻進行總結分析，得到該領域研究熱點演進如下。①溯源系統為食品安全保駕護航。食品安全節點最早出現在研究領域時間線上，農畜林產品的溯源系統尚未健全，研究集中在單純提供產品產地標識，這也是RFID技術融入初探[8-9]。②物聯網技術為溯源系統技術保障。圖4中關鍵詞“物聯網”節點面積最大且處在時間線前段，研究初期物聯網技術蓬勃發展，節點之間連線代表關鍵詞之間關系，“一物一碼”的傳感器技術從實驗研究到實際應用，同位素、DNA技術、電子舌等技術日漸成熟[10-13]。③區塊鏈和大數據應用為溯源系統數據保密。物聯網技術支持下溯源系統從雛形進入系統研究，而數據的安全也成為系統研究的熱點，基于區塊鏈的農畜林產品供應鏈系統讓產品的供應高度透明，可供相關人員實時查看有效溯源[14]。景旭等[15]提出一種具有高價值密度的農業物聯網數據區塊鏈壓縮存儲方案，為數據高效存儲提供解決方案。區塊鏈技術因其防篡改性、高透明性等特點越來越多地應用于溯源系統的去中心化研究中。周浩等[16]提出基于區塊鏈的物聯網終端隱私信息溯源方法，測試得到物聯網終端區塊鏈隱私信息追蹤的加密性較好，隱私保護控制能力較強，為溯源數據保護能力的提高提出了解決辦法。

CiteSpace可視化軟件通過關鍵詞突變分析可以預測熱點前沿，得到研究熱點變化圖（圖5），可以看出12個關鍵詞隨時間變化強度，顏色深的年份表示此關鍵詞在該年份為研究熱點。由圖5可知，2006—2008年食品安全這個關鍵詞變化最為強烈；2011年研究熱點為食品溯源，食品溯源能夠更好地保障食品安全；2013年射頻識別、質量安全、二維碼、追溯系統等溯源系統中應用數據標簽技術成為研究熱點；2015—2017年物聯網技術越來越成熟，安全溯源、防偽等安全問題，智慧農業應用問題成為研究熱點，其中智慧農業更是未來一段時間內活躍的主題，2019年溯源系統對去中心化要求越來越高，區塊鏈和大數據研究熱度居高；傳感器技術在2021—2024年成為研究熱點。這些熱點的研究促使溯源系統更加安全化、去中心化、智能化。

3 結論

物聯網技術在農畜林產品溯源管理系統中的應用具有廣闊的發展前景。通過CiteSpace和VOSviewer的可視化分析，可以為研究者提供一種直觀的研究方法，更好地理解該領域的研究動態和趨勢。同時，這也為農畜林產品溯源管理系統的進一步研究和改進提供了參考。本文研究結果中，發文量分析顯示研究領域經過了萌芽期、高速發展期、動態穩定期和緩慢減少期，物聯網技術應用于溯源系統設計走向成熟；合作作者主要集中在高校中的團隊，跨機構合作較少；通過關鍵詞分析能夠發現，RFID技術的研究范疇已從最初在農產品與畜牧業溯源數據采集中的應用，逐步拓展至漁產品、中藥溯源信息采集等領域；隨著傳感器技術發展，智慧農業溯源平臺日漸成熟[17]，溯源系統進入優化階段，數據安全問題成為研究熱點，傳感器技術的研究從2009年開始，到2021—2024年成為研究熱點。未來，隨著技術不斷進步和應用不斷拓展，物聯網技術將在農畜林產品溯源管理系統中發揮更大作用。

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基金項目：呼倫貝爾學院校級科研資助項目“呼倫貝爾農畜林產品質量管理溯源系統的研究”（2020ZKYB08）；內蒙古自治區教育科學“十四五”規劃課題研究成果（NGJGH20222343）；呼倫貝爾學院科研資助項目博士基金“基于弱監督的細粒度圖像識別技術研究”（2020BS024）；呼倫貝爾學院科研資助項目“綠色稅收對呼倫貝爾農業生態建設的影響”（2023SKYB02）。

作者簡介：雷曉菲（1987—），女，滿族，黑龍江五常人，碩士，講師。研究方向：農業物聯網，遙感圖像處理。