大數據背景下農產品質量安全監管系統的建設研究

謝曉偉 姜趙

摘 要：近年來，農產品質量安全事件頻發，農產品質量安全監管體系的建立成為了熱門話題。依托2019年江蘇省大學生創新創業訓練計劃，對大數據背景下的農產品質量安全監管系統的建設進行了研究，提出了一套具有通用性的體系架構，對農產品的質量安全監管具有一定的理論價值和實踐意義。

關鍵詞：大數據;質量安全;監管;Hadoop

文章編號：1004-7026（2020）07-0091-02? ? ? ? ?中國圖書分類號：F322;TP311.13? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

十八大以來，黨和國家把食品安全工作放在“五位一體”總體布局和“四個全面”戰略布局中統籌謀劃部署，政府在食品安全工作的體制機制、法律法規、產業規劃、監督管理等方面出臺了一系列政策，發布了關于深化改革，加強食品安全工作的意見。研究了大數據背景下如何建設農產品質量安全監管系統。

1? 食品質量安全監管現狀

1.1? 國外食品質量安全監管現狀

在美國，食品藥物監管局（U.S. Food and Drug Administration）負責對美國國內生產及進口的食品、藥品、疫苗、生物醫藥制劑等進行監督管理，主要采用“經認可的第三方認證”“對生產規范以及可能出現危害的分析，并采取風險管理預防”“國外供應商驗證程序”“保護食品免受故意摻假”等措施確保食品質量安全。在歐盟，食品安全采用涵蓋了“從農田到餐桌”的整個食物鏈的管理方法，每個環節都有立法，法律體系健全[1]。

1.2? 國內食品質量安全監管現狀

近幾年來，政府高度重視食品質量安全，先后推出了無公害食品行動計劃、建立健全CAC標準、蔬菜農藥殘留檢測、食品安全溯源等措施，建立了由政府統一領導、各相關部門分工負責的食品質量安全管理體制。

但是，由于我國食品生產經營相對分散，不同地域的基礎條件差異大，監管工作起步較晚，因此監管體系有待進一步完善[2]。

2? 農產品質量安全監管系統建設研究的意義

2.1? 提升監管效率，降低監管成本

監管部門可以足不出戶地監管轄區內所有企業和商品的生產、銷售、經營，同時追溯其源頭，一方面提高了監管的效率，另一方面也降低了監管的成本。

2.2? 統一農業生產經營標準

建立了農產品質量安全監管系統后，所有在系統中運行的企業及商品都會遵循同一個生產經營標準，有利于推動我國農業生產經營的標準化建設，從而穩定和提高農產品質量，促進企業走質量效益型發展道路，提高企業的實力和競爭力。

2.3? 強化品牌效應

推行農產品質量安全監管系統為高質量的農產品提供了展示平臺，特別是一些名優農產品，系統可以根據采集的各類信息，分析出具有較高可靠性的農產品品牌，供消費者查詢。在市場主導的情況下，只有得到消費者認可，才能不斷增加產品銷量，提高農產品品牌的知名度和市場競爭力，充分展現農產品的品牌效益。

3? 大數據背景下建立農產品質量安全監管系統的方法

3.1? 構建體系架構

結合項目成果，采用云計算的體系架構構建了大數據背景下農產品質量安全監管系統體系架構，主要有3層。

IaaS層（Infrastructure-as-a-Service）。該層包括了虛擬資源和基礎數據，虛擬資源包括計算機資源池、存儲資源池、網絡資源以及感知資源池。

PaaS層（Platform-as-a-Service）。該層包括了一個數據平臺，是針對整個農產品上下游產業鏈，對其所產生的各類動態、多源、異構的數據信息進行統一處理、整合并轉換形成各業務模塊可用的數據，經過ETL處理之后，根據數據應用類型的不同，分別處理并放入不同的數據倉庫中。平臺提供了各種業務服務，對上一層的業務請求進行分析，將對應的服務和資源進行匹配處理，為不同的請求提供與之對應的服務，具體包括節點控制、銷售預測、冷鏈監測、線上追溯、精準召回等。

SaaS層（Software-as-a-Service）。該層為不同的受眾提供訪問系統的接口，向監管部門提供農產品生產、銷售、物流等供應鏈追溯信息以及相關的統計分析類決策支持數據，向消費者提供農產品質量安全可追溯信息的查詢功能，向農產品供應鏈上的企業（生產、銷售、物流企業等）提供信息查詢和分析的交互界面。

3.2? 關鍵技術

3.2.1? Zigbee技術

Zigbee技術是一種應用于短距離和低速率下的無線通信技術，主要用于傳輸距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備數據以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據，非常適合本系統的無線傳感網絡。

3.2.2? Hadoop

Hadoop是一個由Apache基金會開發的分布式系統基礎架構，它能夠對大量數據以一種可靠、高效、可伸縮的方式進行分布式數據處理。Hadoop框架最核心的設計就是HDFS和MapReduce。HDFS是Hadoop實現的一個分布式文件系統（Hadoop Distributed File System），存儲了海量的數據，而MapReduce則為海量的數據提供了計算支持。

3.2.3? 物聯網技術

物聯網是指通過信息傳感設備，按約定的協議，將任意物體與網絡相連接，物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監管等功能。

物聯網典型體系架構分為3層，自下而上分別是感知層、網絡層和應用層，其體系主要由運營支撐系統、傳感網絡系統、業務應用系統、無線通信網系統等組成。

3.3? 系統設計思路

項目研究基于上述農產品質量安全監管系統的總體架構，對系統關鍵部分進行了原型實現，驗證了該體系架構的可行性和可靠性，具體思路如下。

（1）利用Zigbee網絡采集農產品質量安全監管系統中各環節的業務數據，并通過無線網絡將數據傳輸到遠程數據中心進行相應的處理。

（2）搭建分布式數據庫，用來存儲和管理實時數據。數據庫系統需要對數據進行統計分析，并計算復雜的模型。

（3）基于Hadoop搭建分布式系統，用以提供HDFS和MapReduce計算服務。

4? 結束語

提出了大數據背景下農產品質量安全監管系統的體系架構，并對其實現技術和手段進行了探討。大數據技術作為一項新興技術應用于農業項目，要想實現“助農惠農”，仍然需要深入研究。文章提出的技術方案具有一定的通用性和可行性，可以為相關部門開展農產品質量安全監管提供一定思路，具有一定的理論價值和實踐意義。

參考文獻：

[1]齊林.面向可追溯的物聯網數據采集與建模方法研究[D].北京：中國農業大學，2014.

[2]陳聯誠，胡月明，張飛揚，等.農產品安全追溯系統的云計算技術性能提升設計[J].農業工程學報，2013，29（24）：268-273.