無公害農產品質量安全全程風險管理和追溯系統

趙繼春　王國杰　王敏

摘要：采用無線網絡通信、智能手機二維碼掃描、農產品溯源等技術，針對無公害農產品從源頭到餐桌的質量安全問題開發無公害農產品質量安全全程風險管理和追溯系統。該系統對無公害農產品生產、加工、運輸和銷售環節進行監控，實現農產品質量安全全程風險管理和追溯。對無公害農產品在流通環節中進行編碼，利用QR二維碼編碼識別技術，通過智能手機二維碼掃描后可以詳細了解農產品在生產、加工、運輸、銷售等環節的信息，從而保證無公害農產品質量安全可追溯。該系統取得了一定的應用成效，具有廣泛的推廣應用價值。

關鍵詞：無公害農產品；質量安全；無線網絡；QR二維碼；風險管理；追溯系統；全程可監控；標準化生產

中圖分類號： S126文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）15-0175-03

無公害農產品是指生產環境符合生態環境質量要求，生產過程達到規定的農產品質量標準和規范，有毒有害物質殘留量控制在安全質量允許范圍內，安全質量指標符合《無公害農產品（食品）標準》的農、牧、漁產品[1]。隨著農業生產環境污染破壞越來越嚴重，以及人們對健康生活的日益重視，食品安全問題受到公眾的廣泛關注[2]。農產品的品質以及安全性得到國家和相關部門的高度重視，為從根本上解決農產品污染和安全問題，農業部在全國范圍內實施無公害食品行動計劃，以全面提高我國農產品質量安全水平為核心，通過建立農產品質量標準體系以及質量檢測檢驗體系，加強對產地和市場環節的管理，實現農產品從農田到餐桌全程質量安全控制[3]。目前，國內在某一特定農產品追溯方面開始探索研究和應用，王爍等實現新疆特色牛肉質量安全追溯系統[4]；鄭火國等對贛南臍橙和白茶實現溯源系統的研究[5]；白紅武等采用物聯網技術實現農產品溯源查詢[6]；還有學者在實現產品溯源的同時，采用GIS和GPS技術實現產品生產和運輸過程的定位查詢[7-9]。本研究開發無公害農產品質量安全全程風險管理和追溯系統，以網絡、智能手機二維碼掃描等信息技術為手段，通過記錄生產源頭的詳細生產檔案，監控農產品在加工、流通和銷售等環節的詳細信息，實現對農產品的全程質量監控。消費者通過在超市（商場等）查詢機上掃描或自身攜帶智能手機掃描農產品包裝上附著的二維碼，得到相應的詳細生產檔案，如產品名稱、生產環境的圖片、生產環境的監控數據、生產企業名稱、加工環境的圖片、加工環境的監控數據、加工企業名稱、運輸車輛、運輸路線、運輸環境的圖片、銷售企業的名稱、認證信息、農藥殘留、農藥檢測等信息，并查詢執法抽檢結果，從而使消費者獲得所購產品的知情權與監督權，規范源頭企業的生產操作過程，提高食品的風險管理和質量安全。

1系統架構設計

1.1系統目標

從無公害農產品全程質量安全管理的實際需求出發，以無公害農產品質量安全標準、無公害農產品生產技術標準、食品安全法等法規標準為依據，設計無公害農產品質量安全全程風險管理和追溯系統框架。運用無線網絡遠程環境監控技術，對農產品在生產、加工、存儲、運輸和銷售等整個流通環節的數據進行采集分析，形成的結果生成報表，供管理人員了解各環節中的情況，及時解決相關問題。將所有的監控報表和圖片進行編號，采用信息分類編碼標準規范，設計無公害農產品的質量安全編碼，生成農產品的二維碼標識，以便于消費者通過智能手機端掃描，追溯到產品流通環節的全過程，實現無公害農產品質量安全全程可監控和可追溯的目的。

1.2系統架構

無公害農產品的全程安全監控系統和決策支持系統構成了無公害農產品質量安全全程風險管理系統，通過對無公害農產品在生產、加工、存儲、運輸和銷售等環節的全程監控和相關數據的采集，在決策分析系統中形成分析報表，交由風險管理模塊進行農產品質量安全的風險評估和管理。所采集的數據包括生產過程中生產環境的溫度、濕度，土壤的施肥情況，澆水情況，農產品的播種、生長、采收時間以及采收批次等的圖片和數據；加工過程中的加工工廠、加工批次和時間、加工人員、加工環境、檢驗和檢疫流程等的圖片和信息；存儲工程中的存儲地點、存儲時間、存儲環境、位置定位等圖片和信息；運輸過程中運輸路線和運輸車輛的定位、運輸環境的溫、濕度和現場的圖片和信息。

無公害農產品的二維碼編碼系統和追溯系統構成無公害農產品質量安全全程追溯系統，通過對無公害農產品在生產、加工、存儲、運輸和銷售等環節采集的圖片和數據信息進行編號，利用二維碼編碼系統對其編號進行編碼，生成的二維碼即可粘貼到銷售的無公害農產品包裝上，消費者可通過智能手機掃描所采購農產品的二維碼[10]。無公害農產品質量安全全程風險管理系統架構如圖1所示。

2系統實現

2.1開發語言

無公害農產品質量安全全程風險管理和追溯系統主要包括全程安全監控系統、決策支持系統、二維碼編碼系統、追溯系統4個部分。系統使用的程序設計開發語言為Java，數據庫選用oracle11，中間件采用的是tomcat。

2.2無公害農產品質量安全全程風險管理設計

針對無公害農產品質量全程安全監控系統要求，運用傳感器技術和GPS定位技術對農產品生產、加工、存儲、運輸等環節中的溫度、濕度、現場圖片進行監控，對流通過程中的環節流程進行無縫監控，所監控到的數據傳輸給決策系統進行決策分析。

無公害農產品質量全程安全監控系統由無線傳感器節點、無線傳感器網絡、圖像采集裝置和執行節點組成。利用傳感器和圖像采集裝置采集的現場環境數據和圖片，通過無線傳輸到無線監控通信終端，再由無線監控通信終端傳送到監控中心，決策支持系統是整個系統的核心，集中對數據進行分析和管理，并把需要發送的結果和指令發送給無線監控通信終端或用戶，無線監控通信終端把指令最后發送到執行器，用戶還可以通過短信把指令發送到監控中心，由監控中心實現對無公害農產品質量全程安全的有效調控。無公害農產品質量安全全程風險管理系統總體結構原理如圖2所示。endprint

決策支持系統包括風險管理系統和決策分析系統。其中，風險管理系統包括生產信息管理、加工信息管理、存儲信息管理、運輸信息管理、銷售信息管理；決策分析系統包括數據分析和發展趨勢分析（圖3）。

2.3無公害農產品質量安全全程追溯系統設計

無公害農產品質量追溯查詢系統架構如圖4所示，質量安全追溯查詢系統在對風險管理系統中采集到的信息按照生產、加工、存儲、運輸、銷售五大環節進行編碼[11]，農產品的編碼規則參照文獻[12-13]。在采用20位長碼（1類別+6行政區劃+2產地+2產品+6日期+3批次號）的基礎上增加16位特有的序列號（4加工地+4存儲地點+4運輸車輛+4銷售地點），將36位長碼生成無公害農產品專屬的二維碼，并粘貼在包裝盒上。允許消費者通過智能手機掃描農產品包裝上的二維碼，迅速查詢到所購產品的產前、產中、產后信息。同時，系統能夠通過網絡自動定期更新農產品的信息，以保證用戶隨時查詢的信息都是最新的。

無公害農產品質量追溯查詢系統主要包括以下幾方面功能： （1）系統支持平臺。支持追溯查詢系統的運行，其中系統配置模塊對查詢系統的參數進行配置；日志管理模塊自動將系統中出現的異常、錯誤等信息記錄到文件中；數據管理模塊對系統中的數據進行維護；安全管理模塊通過相關的機制，避免系統被攻擊。（2）查詢系統。追溯查詢模塊允許消費者通過掃描或者輸入產品編號的方式，查詢出產品的產前、產中、產后等生產信息；質量報告模塊發布最新的質量報告相關信息；專項整頓模塊提供食品質量相關的整頓信息；農產品小常識模塊發布農產品相關的信息。（3）數據更新系統。包括在線數據更新模塊、本地數據更新模塊、數據中間件。其中，在線數據更新模塊支持定時通過網絡進行數據更新；本地數據更新模塊支持通過移動硬盤等方式來進行數據更新；數據中間件模塊負責和農業企業的ERP系統進行數據交互。無公害農產品質量追溯查詢系統結構如圖5所示。

2.4無公害農產品質量追溯查詢系統

支持消費者在購買無公害農產品時，通過產品編號查詢出農產品的生產日期、公司、品牌、認證信息、生產地、加工地、農藥檢測、檢疫檢測等信息，使得消費者能夠買到自己放心的農產品。無公害農產品質量追溯查詢系統的功能有農產品追溯查詢模塊、質量檢測報告、專項整頓措施、農產品小常識、農產品企業名錄等模塊。（1）無公害農產品質量追溯查詢。無公害農產品質量追溯查詢的功能支持消費者通過掃描產品的二維碼進行查詢，能夠顯示出農產品的品牌、生產基地、農藥檢測、檢疫檢測等相關的信息。（2）質量檢測報告。為了方便消費者在購買商品的時候能夠獲得最新的信息，系統提供質量檢測報告查詢的功能。（3）專項整頓措施。專項整頓措施的功能和質量檢測報告模塊的功能類似，給消費者提供市場整頓動態、打假成果、政策動態等方面的最新信息。功能包括專項整頓措施分類瀏覽、專項整頓措施查詢。顯示專項整頓措施列表、專項整頓措施的詳細信息、專項整頓查詢，允許消費者根據時間、標題、主要內容等屬性對整頓信息進行查詢。（4）農產品小常識。為了給消費者提供便利，在無公害農產品質量追溯查詢系統中提供農產品小常識模塊，整理出若干農產品小常識，方便消費者進行查閱。同時，在系統中提供農產品常識添加、修改、刪除、導入、導出的功能，以方便管理員進行維護。（5）農業企業名錄。介紹所有生產無公害農產品的企業，提供添加、修改、刪除、導入、導出、查詢的功能。（6）數據更新系統。系統提供在線數據更新、本地數據更新等多種數據更新方式，以方便日后管理員進行維護。同時，為了使得數據更新過程順利進行，提供數據中間件的功能。在線數據更新，當無公害農產品質量追溯查詢系統處在一個具有互聯網的環境當中時，系統支持通過互聯網連接到服務器，其動態在線數據更新，系統能夠自動訪問網絡中的ftp服務器，自動監控ftp服務器中某個目錄下的內容，當數據進行更新時，系統自動將數據下載到本地，并自動導入到查詢系統當中。當無公害農產品質量追溯查詢系統處在一個沒有網絡的環境當中時，系統支持管理員通過外界存儲盤的方式來進行數據更新，可以通過拷貝的方式將更新數據文件拷貝到查詢機里面，然后通過無公害農產品質量追溯查詢系統提供的數據導入功能來完成數據更新的操作。數據中間件是和無公害農業企業ERP系統的接口，系統通過數據中間件將ERP系統導出來的數據信息導入到無公害農產品質量追溯查詢系統中。

2.5系統應用情況

無公害農產品質量安全全程風險管理和追溯系統在北京凱達恒業農業技術開發有限公司、小湯山特菜基地等標準化農業生產基地進行試用。結果表明，該系統對提高無公害農產品的安全性和生產質量效果顯著。截至2015年5月，北京市市級的標準化農產品生產基地有839家，其中種植基地443家。在政府的大力支持下，規范標準化生產基地的信息收集、強化質量安全責任追溯管理、加快推進系統在標準化生產基地的試點與推廣等工作，讓市民吃上了安全放心的農產品，意義深遠而重大。在試用期間，該系統有效提高了消費者對農產品的信任程度，增加了產品的附加值。

3結論

本研究以無公害農產品的生產、加工、存儲、運輸、銷售為研究對象，采用無線網絡傳輸、遠程監控、定時圖像截取、二維碼智能掃描等技術，結合無公害農產品從產地到消費者餐桌的監控，開發無公害農產品通用風險管理框架，建立多層次、多角色的質量安全可追溯系統。系統功能包括追溯查詢、質量報告、專項整頓措施、農產品小常識、農業企業名錄。面向企業實現原料、生產過程、質檢、運輸以及銷售等環節的質量安全信息管理，以智能手機二維碼掃描向消費者、監管部門提供服務。

無公害農產品質量安全全程風險管理和追溯系統作為一項低成本、高效率的現代化農業信息管理技術，也是生產安全農產品的重要保障措施之一，對農產品的生產全過程進行監督，可以有效促進生產基地或企業對農產品質量的重視，有助

于保障農產品安全。應用該系統可全面提高農產品生產企業的現代化管理能力，促進農產品的安全生產與標準化生產，具有廣泛的社會效益。endprint

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