基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)

張 麗，楊懷卿，劉曉亮

（山西農(nóng)業(yè)大學，山西 太谷 030801）

1 引言

在農(nóng)業(yè)的發(fā)展進程中，化肥的使用對農(nóng)作物的增產(chǎn)起到了至關重要的作用。據(jù)國家統(tǒng)計局公布的最新數(shù)據(jù)，2013年全國共生產(chǎn)化肥7 153.7萬t（折純量，下同），較2012年增長4.89%，產(chǎn)量首次突破7 000萬t，再創(chuàng)歷史新高。分省市看，產(chǎn)量排在前5位的省份分別為湖北、山東、河南、貴州、山西，產(chǎn)量分別為1 186.7萬t、826.3萬t、535.9萬t、511.7萬t、446.1萬t，這5省2013年產(chǎn)量均實現(xiàn)正增長，其中河南增幅最大，達19.44%，其余4省增幅0.98%-9.96%不等。可見化肥的產(chǎn)量逐年遞增，但是近年來不法商販為了牟利，市場上出現(xiàn)了各種劣質(zhì)化肥和假化肥。農(nóng)民在使用了假化肥、劣質(zhì)化肥之后糧食的產(chǎn)量大大降低，不僅影響到農(nóng)民種地的積極性，更會影響人民的身體健康。對于近幾年不斷出現(xiàn)的化肥質(zhì)量問題，雖然政府監(jiān)管部門一直努力通過政策制定、打假等措施進行防范和制止，但是由于化肥供應鏈的復雜性，最終很難找到問題環(huán)節(jié)對相關責任人進行問責。因此構(gòu)建一個化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)非常必要。

隨著規(guī)模化農(nóng)業(yè)企業(yè)的不斷建立，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用新的科技已經(jīng)成為現(xiàn)實，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，信息化是重要標志，物聯(lián)網(wǎng)是有效途徑。目前隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的越來越普及，RFID技術(shù)及其相應的硬件設備也逐漸成熟，這些關鍵技術(shù)為構(gòu)建質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)提供了基本的保證。

2 化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)

2.1 化肥營銷模式

我國的化肥營銷模式經(jīng)過了近60年的發(fā)展，在經(jīng)歷了化肥體制的轉(zhuǎn)變和市場的發(fā)展后，化肥行業(yè)已經(jīng)開始由傳統(tǒng)模式向適應市場需求的現(xiàn)代模式轉(zhuǎn)變。由于化肥消費團體是廣大的農(nóng)村消費者，在中國農(nóng)村農(nóng)民的居住地點比較分散，如何讓化肥更及時地到達農(nóng)民手中取決于銷售渠道是否多樣化。目前銷售的方法有很多，但是比較有效的銷售方法是連鎖經(jīng)營，如圖1所示。

圖1 連鎖經(jīng)營渠道流程

由圖1可以看到，化肥的銷售流通過程涉及到生產(chǎn)、運輸、存儲和消費四個過程，同時還需要有政府部門的監(jiān)管環(huán)節(jié)。

2.2 化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)溯源流程分析

化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的溯源流程按照觸發(fā)主體的不同分為內(nèi)部溯源和外部溯源兩種。

（1）內(nèi)部溯源。內(nèi)部溯源的觸發(fā)主體為各環(huán)節(jié)企業(yè)對化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)有管理權(quán)限的內(nèi)部人員。例如在連鎖經(jīng)營模式中，化肥股份有限公司擁有對安全追溯系統(tǒng)的管理權(quán)限，如果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)商提供的某批次化肥有問題，可以通過追溯系統(tǒng)追溯到這批化肥的上游生產(chǎn)商信息和這批化肥的相關信息。如果這批化肥已經(jīng)送到了下游連鎖店進行銷售，還可以向下游追蹤到連鎖店的信息甚至消費者的信息。這樣不僅有利于企業(yè)內(nèi)部對產(chǎn)品信息進行自檢，還可以用于政府監(jiān)管部門對各環(huán)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量進行抽查，如圖2所示。

（2）外部溯源。追溯流程是以消費者為起點，向上游獲得產(chǎn)品供應鏈信息的過程。消費者如果買到質(zhì)量有問題的化肥，可以使用化肥包裝上的追溯碼，通過追溯系統(tǒng)來查看此化肥供應鏈關鍵環(huán)節(jié)的信息，以達到追溯的目的，如圖3所示。

2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)的基本特征為：全面感知、可靠傳遞和智能處理,分別對應于三個層次：①感知層，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現(xiàn)“物”的識別；②網(wǎng)絡層，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡、通信網(wǎng)絡等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算；③應用層，即輸入輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機、個人電腦等終端進行。

質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)主要是將產(chǎn)品從生產(chǎn)到消費的全過程中的關鍵節(jié)點通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進行標記，并且采集標記信息形成數(shù)據(jù)庫，這個信息最終會包括產(chǎn)品供應鏈全程的屬性信息、原料信息、生產(chǎn)方信息、銷售方信息等，通過這些信息，消費者或者監(jiān)管部門就可以知道產(chǎn)品的來源和去向，從而達到追溯的目的。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)，通過RFID標簽作為線索，對化肥的生產(chǎn)、存儲、運輸和銷售全過程的數(shù)據(jù)進行采集上傳，方便政府監(jiān)管部門對整個供應鏈環(huán)節(jié)進行監(jiān)管，也使農(nóng)民能夠通過化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)對所購買的化肥進行查詢。

3 化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)分析

3.1 化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)信息流模式分析

在化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)中，涉及到的應用主體不僅僅是生產(chǎn)廠家、企業(yè)、零售商、消費者、監(jiān)管部門，在實際情況中，還會涉及到更多的應用主體，從而形成一個復雜的銷售網(wǎng)絡。在現(xiàn)代化肥銷售體系中，信息的及時性就顯得尤為重要。在市場經(jīng)濟模式下，化肥供應鏈各環(huán)節(jié)信息是否能互通有無，是否能共享對企業(yè)銷售策略的調(diào)整是非常重要的。目前的信息流模式分為信息流線性模式與信息流網(wǎng)狀模式。線性模式中，供應鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè)要查詢產(chǎn)品溯源信息只能嚴格按照追溯或者追蹤的流程進行單向查詢，而且只能查詢到直接關聯(lián)企業(yè)的產(chǎn)品信息，非直接相關的企業(yè)產(chǎn)品信息則無法查詢到。網(wǎng)狀模式則是供應鏈中各環(huán)節(jié)的信息節(jié)點兩兩相連，構(gòu)成一個信息節(jié)點的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一個環(huán)節(jié)的企業(yè)可以查詢到非直接關聯(lián)企業(yè)的產(chǎn)品信息。化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)采用信息流網(wǎng)狀模式，這是市場經(jīng)濟環(huán)境下企業(yè)自身的需求，也是保證整個追溯系統(tǒng)健壯性的關鍵。化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的信息流模式如圖4所示。

3.2 化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的功能需求分析

化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的需求分析是經(jīng)過對化肥的生產(chǎn)企業(yè)、化肥運輸部門、化肥倉儲部門、化肥銷售企業(yè)、化肥消費者、政府主管部門等的調(diào)研及相關法律法規(guī)的研究得到的數(shù)據(jù)匯總而成。

在化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的開發(fā)中需要滿足以下需求：

信息采集的需求。在追溯系統(tǒng)中使用RFID技術(shù)的目的就是要實現(xiàn)對產(chǎn)品信息的自動化采集。在化肥的流通過程中，采購、銷售、存儲、消費等環(huán)節(jié)所涉及到的信息很多，能夠快速自動的識別每個產(chǎn)品就顯得非常重要。產(chǎn)品信息的采集需使用RFID固定式閱讀器與手持式閱讀器配合使用來達到要求。

數(shù)據(jù)存儲的需求。一個產(chǎn)品在追溯系統(tǒng)中要實現(xiàn)在各個環(huán)節(jié)中信息的可追溯，關鍵信息的數(shù)據(jù)庫建立就非常必要，只有建立各環(huán)節(jié)的產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫，才能滿足數(shù)據(jù)存儲的需求。

數(shù)據(jù)查詢的需求。追溯系統(tǒng)的建立應該能實現(xiàn)對產(chǎn)品相關信息的查詢，不僅僅是整體環(huán)節(jié)的查詢，各環(huán)節(jié)的查詢功能也需要實現(xiàn)，最終實現(xiàn)產(chǎn)品信息的完整追溯。

追溯的需求。在整個追溯系統(tǒng)中，問題產(chǎn)品是否能夠查詢到是追溯的關鍵，通過追溯找到產(chǎn)品信息，是消費者對產(chǎn)品質(zhì)量是否過關的需求，也是監(jiān)管部門發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)品的關鍵途徑。

根據(jù)應用主體化肥生產(chǎn)企業(yè)、化肥運輸企業(yè)、化肥倉儲部門、化肥銷售企業(yè)、化肥消費者、政府主管部門的需求分析，可以將化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的功能從總體上劃分為生產(chǎn)管理模塊、倉儲管理模塊、運輸管理模塊、銷售管理模塊、追溯查詢模塊、標簽管理模塊、系統(tǒng)管理模塊。

（1）生產(chǎn)管理模塊。模塊涉及到化肥生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是整個化肥供應鏈的源頭，生產(chǎn)環(huán)節(jié)的追溯對整個追溯體系的建立起到了至關重要的作用。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，工廠必須嚴格把控整個生產(chǎn)流程，如果發(fā)生化肥質(zhì)量安全事件，可以通過追溯找到問題化肥生產(chǎn)廠家，從而查找出原因，追究相關責任人。對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的追溯主要是對生產(chǎn)廠家的追溯和化肥生產(chǎn)過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量安全的關鍵指標的追溯。

（2）倉儲管理模塊。模塊涉及到化肥存儲環(huán)節(jié)，主要是完成化肥的入庫驗收、盤點、分揀、組織出庫等任務，是連接生產(chǎn)和銷售的橋梁。生產(chǎn)好的化肥在貼好RFID標簽之后進行入庫驗收，然后根據(jù)用戶的需求對化肥進行歸類、分揀，然后進行出庫運輸。倉庫中的化肥需要定期盤點，以便倉庫管理者隨時掌握化肥在倉庫中的存儲情況。

（3）運輸管理模塊。模塊涉及到化肥運輸環(huán)節(jié)，主要是完成化肥出庫后運輸?shù)侥康牡氐娜蝿眨沁B接生產(chǎn)和銷售的橋梁。

（4）銷售管理模塊。模塊涉及到化肥銷售環(huán)節(jié)，是化肥供應鏈的末端環(huán)節(jié)，運送至化肥連鎖店的貨物，將存入連鎖店的庫房，根據(jù)EPC標簽生成可追溯的編碼后貼在化肥包裝袋上，然后進行出庫上架銷售。

（5）追溯查詢模塊。模塊涉及到化肥追溯環(huán)節(jié)，涉及到消費者和政府監(jiān)管部門對產(chǎn)品供應鏈信息的查詢和監(jiān)督。該模塊主要負責對產(chǎn)品信息的提供，信息查詢服務不僅僅提供給消費者進行追溯查詢，還要保證各應用主體對自己所處環(huán)節(jié)信息的獲取，例如產(chǎn)品信息、存儲情況、物流情況、銷售情況等信息，更要保證監(jiān)管部門有最高權(quán)限，能夠獲取整個供應鏈各環(huán)節(jié)的具體信息，方便對產(chǎn)品質(zhì)量進行監(jiān)管。

（6）標簽管理模塊。模塊的主要功能是：對化肥的RFID標簽進行統(tǒng)一EPC編碼、發(fā)放并管理，避免不同的生產(chǎn)者編碼方式和長度不同，造成管理不統(tǒng)一。標簽具有唯一性，可以唯一標識該化肥。

（7）系統(tǒng)管理模塊。模塊主要功能是系統(tǒng)運行后的產(chǎn)品信息維護,包括信息校驗、信息備份與恢復等任務，系統(tǒng)各模塊的管理和升級，人員的注冊和權(quán)限管理。政府監(jiān)管部門擁有最高權(quán)限，可以對追溯系統(tǒng)的所有信息進行讀寫。企業(yè)只能對自己所在環(huán)節(jié)的某些信息進行讀寫，各企業(yè)之間由于涉及到商業(yè)機密等問題可以有選擇性的開放一部分信息供其它企業(yè)查詢。消費者只擁有查詢產(chǎn)品追溯信息的權(quán)限。

4 小結(jié)

安全追溯系統(tǒng)是通過采集產(chǎn)品供應鏈各環(huán)節(jié)的信息，得知產(chǎn)品的來源和去向的一種機制。本文結(jié)合RFID技術(shù)和EPC物聯(lián)網(wǎng)，從我國化肥銷售的實際出發(fā)，立足于消費者和企業(yè)的利益，以追溯為目的，通過對化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的研究，形成化肥“從生產(chǎn)到使用”的清晰鏈條，實現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯、可召回。系統(tǒng)不僅方便政府監(jiān)管部門對整個供應鏈環(huán)節(jié)進行監(jiān)管，也方便企業(yè)自身可以得到有效反饋信息進行營銷策略調(diào)整，而且也方便了農(nóng)戶通過追溯系統(tǒng)查詢所購產(chǎn)品的信息，真正用到放心肥，從而保證糧食的產(chǎn)量。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的化肥質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)對整個化肥供應鏈的管理和制度的完善具有重要的意義。

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