物聯網技術在農產品全程質量安全溯源系統中的應用及推廣

王為 施建軍 朱元華 李偉 潘宗瑾 王海洋 潘群斌

摘要 剖析物聯網體系結構、關鍵技術、在現代農業中的實際應用，尤其在農產品質量安全監測中的應用，并綜述江蘇地區物聯網發展狀況，提出其在農業領域具有廣闊應用前景，需大力發展和推廣。

關鍵詞 物聯網技術；農產品質量安全；溯源系統

中圖分類號 S126 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）27-09633-02

Application and Promotion of the Internet of Things Technology in the Quality Safety Traceability System of Agricultural Products

WANG Wei¹， SHI Jianjun²， ZHU Yuanhua³et al

（1.Agricultural Science Institute of Coastal Region of Jiangsu， Yancheng， Jiangsu 224002； 2.Siyuan Network Technology Co. Ltd. of Yancheng， Yancheng， Jiangsu 224002； 3.Bajie Ecological Fruit and Vegetable Professional Cooperatives in Tinghu of Yancheng， Yancheng， Jiangsu 224002）

Abstract This paper analyzed the system structure， the crucial technology， the practical application of the Internet of things in the modern agriculture， especially in the application of quality safety monitoring of agricultural products and summarized the development of Internet of things in Jiangsu Region. Finally the paper proposed a broad application prospect in agriculture field and would be developed and promoted vigorously.

Key words Internet of things technology； Quality safety of agricultural products； Traceability system

物聯網技術被視為繼計算機、互聯網之后，世界信息科技產業的第3次影響世界技術革新的信息浪潮，已然成為世界信息網絡化發展的一個必然趨勢^[1]。農業物聯網是集農業科技和計算機自動控制技術于一體的現代農業生產裝備技術。它將大量的傳感器節點構成監控網絡，通過各種傳感器采集信息，幫助人們及時發現問題，使農業逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式，轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用各種自動化、智能化和遠程控制的生產設備。它能營造相對獨立的種植物或養殖物的生長環境，擺脫傳統農業對自然環境的高度依賴性，同時強化園區管理，提高農業效率^[2]。我國已將“物聯網”明確列入《國家中長期科學技術發展規劃（ 2006-2020 年）》和2050 年國家產業路線圖。農業部也高度重視農業物聯網的發展，近年來，先后組織實施國家農業物聯網應用示范工程和農業物聯網區域試驗工程，積極引導和推動科研教學單位和相關企業投身農業物聯網的技術研發和應用示范，在大田作物、設施園藝、畜禽水產、資源環境監測、農產品質量安全監管等行業和領域呈現蓬勃發展的態勢，試驗示范出一批先進適用的傳感器設備、一批配套的應用軟件、一批成熟的技術應用模式、一批可行的市場化解決方案，為糧食增產、農業增效、農民增收以及解放和發展農村生產力、促進農業可持續發展發揮了先導示范作用。

1 物聯網的體系結構

物聯網主要分為3個層次^[2]：第1層次為傳感器網絡，包括RFID（Radio Frequency Identification）、條形碼、傳感器等設備在內的傳感器網絡，其作用是實現信息的感知、識別、篩選和采集；第2層次為信息傳輸網絡，即信息通道，以實現遠（近）距離信息的傳輸與共享；第3層次為信息應用網絡，其主要作用是通過數據的處理和反饋來提供人們所需的各種信息服務。物聯網的3個層次使得其可以實現整個網絡系統的信息感知、方便且快捷的信息傳遞以及有效的系統智能反饋處理。

2 物聯網關鍵技術

物聯網關鍵技術涉及傳感器網絡技術、身份識別技術、通信技術、智能處理技術。

身份識別技術即無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification Technology，RFID）^[3]，是在20 世紀90 年代逐步新興起來的一項自動識別技術。RFID 系統主要包括RFID 標簽和閱讀器。RFID 標簽主要組成部分是芯片與天線，每個標簽對應唯一的電子編碼。閱讀器控制射頻模塊發射讀取信號，處理標簽的識別信息。

3 物聯網技術在現代農業中的實際應用

物聯網技術在農業和農村信息化領域有廣泛的實際應用，如智能化信息管理系統、遠程生產監控和遙感系統、食品安全追溯系統等。通過物聯網數據采集系統和信息存儲系統可以分析總結出植物生長對空氣溫濕度、二氧化碳濃度、光照度、土壤溫濕度、肥沃度、鹽分等需求規律和數值范圍，實現農產品生產的滴灌、施肥、通風、治蟲、光照等精準科學控制；通過智能分析和實時控制系統，能夠準確地把握植物生長對環境因素各項指標的要求，并作出相應的調整，以實現產量的增加和質量的提高等。

4 在農產品質量安全監測中的應用

食品安全已經成為當今社會的熱點和焦點問題，如何利用信息技術為食品安全生產服務是現在面臨的一個主要問題。在農業物聯網中，RFID 技術簡單實用、方便操控，在食品安全生產和管理中應用得較為廣泛。郭曼等分析了農產品質量全程追溯系統流程與可追溯單元架構，提出了以數據網格與RFID 相結合的方式構建基于數據網格的RFID 農產品質量跟蹤與追溯系統^[4]。盧功明等提出了基于RFID 的牛肉加工數據采集與傳輸模型，能夠有效提高牛肉加工環節質量安全可追溯系統數據采集與傳輸的準確性，進而提高整體質量安全可追溯系統求解的精度^[5]。趙金石等采用工業級觸控裝備技術、無線及有線網絡信息傳遞技術、RFID 非接觸式標簽讀寫技術、一維及二維條碼信息存儲技術等，建成了肉牛屠宰場質量安全追溯管理系統^[6]。

在食品安全控制和追溯中引入物聯網技術可以加大對農副產品從生產到流通整個流程的監管，降低食品安全隱患。2009 年“金卡豬”正式出現在市場上，市民購買貼有“電子身份證”的豬肉時更放心。所謂的“金卡豬”便是利用物聯網技術采用RFID 電子標簽對生豬的飼養、防疫滅菌、產品加工、食品流通等各個環節實行全面的信息監控，將每頭豬的信息都儲存在芯片中，制成電子耳標和體標。市民在購買豬肉時，只需要通過銷售店中的電子讀寫器掃描條形碼，便能查出豬肉的生產廠家、屠宰時間、檢疫時間、飼養場環境等詳細信息，從而建立“從農場到餐桌”的食品供應鏈跟蹤和可追溯系統，達到科學的全程化飼養監控、安全生產監控、市場化可追溯的高質量、高水平、高效益的生產目標^[7]。實踐應用方面，國家農業信息化工程技術中心應用安全溯源系統，條碼生成與打印以國際通用的EAN/UCC 為編碼基礎，用戶只需填入相關產地、地塊等信息，即可自動生成條碼并打印出來。2006 年中國水產業推出魚類產品智能防偽卡，實現水產品的全程質量跟蹤管理。

5 江蘇物聯網研究進展

在美國、歐盟等發達國家和地區對出口到當地的部分食品必須具有可追溯性要求，否則不予上市銷售。歐盟把農產品可追溯系統納入法律安全框架下。

江蘇農業科技水平在全國領先，物聯網技術產業化及應用在全國最早。自2009年11月國務院批準在無錫建設國家傳感網創新示范區（國家傳感信息中心）以來，物聯網技術立即受到江蘇農業的歡迎。省農委系統安排實施27個農業物聯網項目，分布于宜興、丹陽、如東、睢寧、江都等26 個縣（市、區），在種植、養殖、加工以及農業廢棄物處理等諸多領域加以示范應用，初步顯現出4個特點。2009 年10 月，江蘇大閘蟹利用RFID 信息追溯系統實現其產品的質量可追蹤性、食品安全性以及食品質量的可驗證保證系統^[8]。

鹽城地處蘇北，為農業大市，農業物聯網有較為廣闊的應用前景，項目參加單位鹽城思源網絡公司為鹽城市農業物聯網技術工程研究中心依托單位，具有一定的相關研究基礎。前期在蠶桑上已經應用成功，在設施草莓生產上進行相關探索，發現具有一定的可行性，提高了設施草莓的智能化、信息化水平，農業增收、農民增效。其與全程質量安全追溯系統結合起來具有非常大的潛力，將在農產品質量安全監管方面起到非常關鍵的作用，產業化前景廣闊。

6 展望

物聯網是戰略性新興產業的重要組成部分，是對新一代信息網絡技術的高度集成和綜合運用，是新一輪產業革命的重要發展方向和世界產業格局重構的重要推動力量。抓住以信息產業為主導的新經濟發展的戰略機遇，加快發展物聯網，對于促進我國經濟社會實現良性發展具有十分重要的意義。物聯網具有滲透性強、帶動作用大、成長潛力足、綜合效益好的特點，在農業領域具有廣闊的應用前景。加快發展農業物聯網，推動信息化與農業現代化和農民的生產生活深度融合，必將促進農業發展方式的根本轉變，必將為現代農業發展提供強大動力，也必將成為改變農業、農民和農村的新力量。

物聯網技術將提高江蘇地區農業智能化、自動化水平，尤其是在設施栽培、全程質量安全溯源系統中的應用水平，能加大農產品質量安全、生態安全監管力度，共建百姓放心“菜籃子”工程，將為農業增效、農民增收作出貢獻，屬于高效益+新業態，在策應蘇北全面小康、集聚蘇北科技資源、提升產學研合作等戰略部署方面發揮積極作用。可以預見，物聯網技術前景廣闊，需大力推廣應用。

參考文獻

[1] 趙湘寧.農業物聯網中關鍵技術研究進展[J].臺灣農業探索，2011（6）：103-106.

[2] 劉家玉，周林杰，荀廣連，等.基于物聯網的智能農業管理系統研究與設計——以江蘇省農業物聯網平臺為例[J].江蘇農業科學，2013，41（5）：377-379.

[3] 屈赟，楊捧.RFID技術在農業物聯網中的應用現狀[J].河北農業科學，2011，15（4）：94-95.

[4] 郭曼，朱海鵬，酈晶.基于數據網格的RFID農產品跟蹤與追溯系統研究[J].農機化研究，2007（11）：101-104.

[5] 盧功明，張小栓，穆維松.牛肉加工質量可追溯數據采集與傳輸方法[J].計算機工程與設技，2009，30（15）：3657-3659.

[6] 趙金石，欒汝朋，郭凱軍.基于RFID 和條碼技術的肉牛屠宰場追溯管理系統設計[C]// 第三屆中國牛業發展大會論文集.北京：中國畜牧業協會，2008：262-272.

[7] 于雙杰.農業物聯網技術在現代農業中的應用研究[J].現代農業科技，2013（12）：329-330.

[8] 姜亦華.江蘇農業物聯網的興起及展望[J].江南論壇，2012（10）：20-22.