基于一物一碼的農產品溯源平臺技術研究

曾輝，蔣亮晶，李麗雪，嚴海明

（1.惠州市農業信息中心，惠州516000；2.惠州市易道科技有限公司，惠州516000）

基于一物一碼的農產品溯源平臺技術研究

曾輝1，蔣亮晶1，李麗雪2，嚴海明1

（1.惠州市農業信息中心，惠州516000；2.惠州市易道科技有限公司，惠州516000）

農業發展要提質增效，必須保障產品質量安全，而建立農產品安全追溯體系無疑是保證質量安全的有力措施。一物一碼技術不僅可以實現產品溯源，而且能夠大大增加造假者的成本，有效地實現產品防偽。結合惠州市農產品質量安全的實際需求，建設基于一物一碼技術的農產品溯源平臺。平臺具有生產監管，預警信息發布，溯源碼綁定，統計分析等功能。平臺的推廣過程表明，消費者對可溯源產品的認可并進一步愿意支付額外價格是一個循序漸進的過程，政府監管部門在初期的政策引導十分重要。應用結果表明，該平臺能夠幫助政府部門及時了解農產品質量安全概況，幫助商家保護品牌安全，幫助消費者買到放心的農產品。

農產品安全追溯體系；一物一碼；品牌安全

0 引言

隨著人們群眾生活水平的提升，農產品的質量安全問題越來越引起社會的關注。消費健康安全的農產品，是新時代下所有公民的基本權利和政府的重要職責[1-2]。相比農業發達國家，我國農業人口眾多，生產規模化低[3]，這種小規模的生產很難有自覺保證質量安全的動力[4]。農產品的質量安全主要是由營養成分、農藥殘留等不易通過觀察和消費識別的因素決定，這也導致了農產品市場上嚴重的信息不對稱[5]。諸多因素使得我國農產品質量安全的現狀不容樂觀。一方面，生產環節化肥農藥的殘留問題普遍存在；另一方面，加工環節的化學添加劑濫用現象也越來越嚴重[6]。面對傳統的檢測手段在應對農產品質量安全問題時力不從心的困境，我們嘗試引入信息化手段，力求增強農產品質量安全信息的透明度，減少農戶、廠商和消費者之間的信息不對稱[7]，從而激勵和促使生產企業提高質量安全水平，提升消費者的信心?；谝陨峡紤]，我們構建了以一物一碼技術為基礎的農產品質量安全追溯平臺。本平臺旨在對農產品的原產地、生產過程、加工環節等過程信息進行監控和溯源，從源頭保障農產品質量安全。與已有的很多側重農產品質量安全理論方面的研究不同，本研究的分析和數據都來源于已經實際運行的平臺，能夠發現農產品溯源技術在實際應用中存在的問題，為溯源技術更大范圍的推廣提供借鑒。

1 總體設計

1.1 建設目標

本平臺的最終目標是實現農產品從生產基地到銷售市場的溯源管理。然而，對于一個旨在大規模應用的平臺來說，在實際設計中需要認識以下兩點。第一，農產品種類繁多，不同類型的農產品生產過程差異很大，例如魚類養殖和果樹栽培的過程就明顯不同，因此，系統的設計應該著眼于關鍵信息和共性信息的覆蓋。第二，溯源信息的細化不可避免的增加產品的生產管理成本，并最終傳導到價格上。大量以往的研究表明我國消費者愿意為可追溯產品額外支付的價格都在一定程度內[8-10]，因此要求系統的設計必須要在提升安全性和控制成本間做一個權衡。

基于以上思路，本平臺建設中的關鍵需求包括以下幾個部分。

（1）生產信息采集。平臺要求入駐企業錄入生產基地信息，監管者可以對其進行抽查，而消費者也能看到生產基地的相應圖片。在生產管理環節，根據企業主營產品類型的不同，進行不同的流程管控，比如對于種植類企業需要記錄肥料使用記錄，對于養殖類企業需要有消毒、免疫、飼養等記錄。

（2）質檢信息同步。為了保證產品質量，平臺需要同步線下的產品檢驗報告和無公害農產品、綠色食品和有機農產品等關于產品質量管理方面的認證證書。

（3）溯源碼管理。為了防止溯源二維碼被批量復制，本平臺采用一物一碼技術，將溯源信息和防偽信息分離。在溯源二維碼的管理上，采用“組織+企業”模式，組織為農業行業協會、規?；r業龍頭企業或平臺運營管理單位等，充分借助各個規?；M織在行業內知識和信息上的優勢，減少監管部門的管理成本并降低企業入駐平臺的技術門檻。

1.2 功能模塊

為了實現前述目標，本農產品溯源平臺主要包含以下5個功能模塊：企業信息管理、安全生產管理、質檢信息管理、預警與統計分析、溯源二維碼管理。各模塊的具體功能描述如下：

（1）企業信息管理。企業信息管理是整個農產品溯源平臺的基礎，通過對入駐企業的資質進行審核，確保了整個平臺的“信用下限”。企業信息包括企業基本信息、生產基地信息兩部分。其中企業信息包括企業名稱、營業執照等內容，生產基地信息包括地塊編號、規模、所在地和農戶名稱等內容。為了便于對入駐企業資質進行審核，企業信息管理模塊與政府的農業企業信用平臺聯通。企業信息管理模塊還利用政府的地理信息系統（GIS）的接口，在地圖上展示入駐企業的位置。

（2）安全生產管理。安全生產管理主要用于農產品生產流程的管控，對于不同的農產品類型，管控的內容有所區別。對于種植類產品，安全生產管理包括用藥記錄、種植記錄等內容。對于養殖類產品，則還包括疫苗接種、飼料施用、養殖周期等信息。

（3）質檢信息管理。以往的研究表明消費者對經政府認證的安全信息具有依賴性[7]，因此質檢信息是確保農產品質量安全，體現平臺權威性的關鍵。平臺要求每一個入駐產品需附有相關的質檢報告，每一個批次錄入生產日期和產品有效期等內容。為了確保企業錄入信息的真實性，平臺與政府的農產品檢驗中心建立查詢接口。

（4）預警與統計分析。平臺預警信息包括：企業信用等級變動，產品認證到期，產品質檢信息異常等。其中產品認證到期可以根據企業錄入的信息進行計算，企業信用等級變動消息來之與政府的農業企業信用平臺的接口，產品質檢信息異常消息來自區縣抽檢和農產品檢驗中心的報表接口。這些預警信息將會同時匯報給監管部門和對應企業，可以有效地將產品安全隱患控制在生產階段。平臺的統計功能包括：各行政區劃內的企業狀況，各種類型農產品的產量等。

（5）溯源二維碼管理。平臺采用“組織+企業”模式，先將二維碼號段分配給各個規?；M織，再由組織將二維碼號段分配給提出申請的企業。企業獲得申請到的二維碼號段后，再將其與具體的產品和批次進行綁定。二維碼的綁定功能實現的二維碼印刷和產品生產相分離，一方面避免了因為產品產量無法準確控制而造成的二維碼浪費和潛在的被挪作他用的風險；另一方面解決了各個企業單獨印刷二維碼所帶來的成本過高的問題。

2 關鍵技術

2.1 一物一碼

傳統的基于二維碼的溯源技術，往往是一種產品或者一個批次采用一個二維碼[11-13]，這樣做方便包裝印刷，但是存在二維碼被批量復制的風險。為了防止二維碼被復制，該平臺采用了一物一碼技術，也就是每一個產品實例包裝上的二維碼都是唯一的。偽造者通過復制的方式生成的二維碼不具有唯一性，使用過程中會產生重復的認證記錄。這些重復的認證記錄一方面會提醒企業采取相應的打假措施，另一方面提醒消費者對應的產品存在偽造嫌疑。考慮到產品在展示過程中也可能被有意向的購買者重復掃碼，從而產生虛假的偽造“警報”，溯源標簽中還包含了一個由防偽涂層保護的暗碼，這個暗碼只有實際購買者才能刮開看到。

2.2 二維碼印刷和產品生產分離

在傳統的基于二維碼的溯源技術中，企業通過預估某一產品的產量來印刷相應的二維碼。這一做法有以下幾個局限性：（1）農業產業的自然屬性決定了其產品產量具有一定的不確定性。當二維碼生產不足時會影響整個產銷鏈條的進度。當二維碼生產過剩時會造成浪費，剩余的二維碼還存在被盜用的管理風險。（2）二維碼的印刷成本過高。對于一種產品或某個產品批次而言，二維碼的印刷量往往有限，導致二維碼的單價成本偏高，而這部分成本最終又會轉嫁到消費者身上，影響產品的市場競爭力。本平臺中二維碼的綁定功能實現的二維碼印刷和產品生產相分離。由平臺或者由各個農業組織統一印刷二維碼，根據數學中的中心極限定理[14]，這一做法能夠大大減小各企業產量不確定性所帶來的二維碼不足或者浪費。此外統一印刷還可以減少二維碼的單個印刷成本，相比分散印刷（印刷總量小于1萬枚二維碼標簽）的情況，當印刷總量大于10萬枚時，單個印刷成本可以降低30%以上。

圖1 采用一物一碼技術的溯源標簽。對于每一個產品實例包裝，溯源碼都是唯一的，標簽右下方是由防偽涂層保護的“暗碼”，可有效防止偽造者仿冒標簽。

3 實現與應用

為了提高惠州市農產品質量安全，提升農業企業品牌價值，在市農業局的指導下，本平臺從2015年開始在惠州市進行了試運行。

3.1 平臺典型業務流程

在本平臺中，一個農產品的溯源功能實現過程如圖2所示：（1）農產品生產企業向平臺提交入駐申請；（2）入駐申請通過后，企業補充生產基地等信息，并填寫主營產品的產品信息及相關生產記錄；（3）在產品生產過程中，企業根據預估的產品產量向所屬組織申請溯源標簽；（4）企業將申請得到的標簽號段與某一產品批次進行綁定，并在線下粘貼溯源標簽于產品的外包裝。這樣，消費者就可以通過掃描如圖1所示的溯源標簽得到如圖3所示的產品相關信息。消費者能夠查詢到的信息包括產品產地、生產日期、質量安全執行標準、檢驗報告等，而購買該產品的消費者還能通過刮開防偽涂層中的“暗碼”來驗證溯源標簽本身是否被復制過。

3.1 平臺試運行概況

本平臺的應用主體為農產品生產經營企業，受農產品利潤低、企業從業人員文化程度不高以及平臺試運行初期影響力有限等因素影響，企業在平臺推廣初期參與熱情不高。因此，在平臺推廣過程中，我們采用如下三方面的舉措。一是利用大數據技術對農產品生產經營主體的信息資源進行整合，如將農產品的電子商務渠道植入溯源信息中，方便消費者在掃描查詢溯源信息的同時，了解線上銷售信息及近似品類的產品，同時在溯源信息中提供了最近距離的線下購買渠道，為消費者提供購買的便利。二是通過培訓提高農業從業人員的信息化水平?？紤]到農產品生產經營企業在信息化人才上相對缺乏[15-16]，對溯源系統的使用存在一定困難，農業部門、協會組織通過科技下鄉、組織集中培訓以及網絡在線點對點培訓等方式，多方位提供技術支持，幫助農業從業人員快速掌握溯源系統的使用。三是加大對溯源平臺的宣傳力度，提高消費者的認知度。農業部門結合大中型農產品展銷會如省市農博會、科技下鄉活動等，采用產品實例展示的方式對溯源平臺進行宣傳。引入主流媒體對溯源平臺的應用情況、效果進行持續報道，營造社會消費可溯源產品的良好氛圍，倒逼農產品生產經營企業規范化生產。

經過一年多的推廣，可溯源農產品在消費者當中認知度逐漸提高，消費者通過掃描產品外包裝上的二維碼可以知曉產地信息，生產記錄，檢測結果等信息，使消費更加放心[16]。越來越多的企業為了加強生產管理、提升品牌形象，主動要求加貼溯源標識。截止2017年6月本市有3個農產品行業協會，63家企業的311種產品使用了溯源技術，總共使用的標簽量超過80萬個。

4 結語

本研究以互聯網技術為背景，建設了基于一物一碼技術的農產品溯源平臺，并在惠州市范圍內得以試運行。平臺涵蓋了農產品生產監管、農產品來源追溯等功能。解決了溯源碼易偽造，溯源碼數量不易控制等技術難題。通過政策引導，本平臺逐漸被本地區各農業生產企業，尤其是龍頭企業所認可，部分具有溯源功能的農產品已經走向市場，有不錯的社會反響。然而，人們群眾對農產品質量安全的認識，農業企業對本平臺的接受是一個長期的過程。部分企業在試運行過程中也反映了諸如系統操作較復雜，溯源標簽的粘貼工作量較大等問題，這些都要求平臺在下一步進行相應的改進。

本研究從信息技術的角度給出了一種農產品溯源方案，然而農產品質量安全是一個復雜的系統工程，需要政府、企業、社會共同的努力。

圖2 農產品企業端使用流程

圖3 農產品溯源信息示例消費者可以通過掃描外包裝上的二維碼獲取產品詳細信息

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曾輝（1982-），男，湖南衡陽人，博士，系統分析師，研究方向為信息安全、博弈論

蔣亮晶，湖南衡陽人，信息系統項目管理師，研究方向為農業信息化

李麗雪（1987-），廣東陸豐人，本科，助理研究員，研究方向為農業信息化

嚴海明（1984-），廣東湛江人，本科，軟件工程師，研究方向為軟件工程

Research on Agriculture Product Traceability Platform Technology Based on One Product One Code

ZENG Hui1，JIANG Liang-jing2，LILi-xue1，YAN Hai-ming1
（1．Huizhou AgriculturalInformation Center,Huizhou 516000；2．Huizhou Edawn Technologies,Ltd,Huizhou 516000）

Establishing agriculture producttraceability system is importantfor guaranteeing agriculture productquality safety,which in turn is essentialin improving the quality ofagriculturaldevelopment.The one productone code technology is not only usefulin tracing to the source of the product,butalso effective in productanti-counterfeiting since itwillincrease the costofthe forger remarkably.Integrating with the actualneeds ofagriculture productquality safety in Huizhou,constructs an agriculture producttraceability system based on the one product one code technique.The system is credited with production supervision,warning information releasing,traceability code binding,statistical analysis,etc.The promotion process shows thatitis an active process for the consumers acceptand pay extra price for the traceable product,thus policy guidance from the governmentis essentialin the beginning.Application results show thatthe system can provide the generalagriculture productquality safety information for the government,protectbrand security for the enterprise,and help the consumer in buying high quality agriculture product.

Agriculture Product Quality Safety Traceability System;One ProductOne Code;Brand Security

1007-1423（2017）30-0046-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.30.010

2017-08-17

2017-10-20