新冠疫情下港區農產品冷鏈物流監管平臺構建與應用

吳 迪 汪 勇 孫地冰 李 杰，3 陳昆松

（1.浙江大學農業與生物技術學院，杭州 310058；2.浙江求是人工環境有限公司，杭州 310011；3.浙江大學中原研究院，鄭州 450000）

1 引言

在全球疫情和世界經濟形勢仍然嚴峻復雜背景下，黨中央提出持續做好穩就業、穩金融、穩外貿、穩外資、穩投資、穩預期“六穩”工作，并落實保居民就業、保基本民生、保市場主體、保糧食能源安全、保產業鏈供應鏈穩定、保基層運轉“六保”任務。其中，“保糧食安全”、保供應鏈穩定和“穩外貿”是當前農業貿易投資的重點。保障農產品進口安全的挑戰之一是在確保進口數量穩定的同時保證產品來源可靠與質量安全，這在食用農產品領域尤其突出。進口冷鏈農產品在補充國內農產品供給，滿足人民消費需求上發揮至關重要的作用。全球新冠疫情持續蔓延的過程中，一些國家“帶疫復工”及儲運環節的疫情防控不力都會造成出口到我國的冷鏈食品存在沾染新冠病毒的不確定性風險[1]。近期進口冷鏈農產品多次檢出新冠病毒呈陽性，給進口冷鏈農產品安全監管帶來一系列新的挑戰，例如2020年6月北京新發地農貿市場進口三文魚感染事件，2020年8月西安市進口凍蝦感染事件，2021年12月銀川市進口水果感染事件，2022年1 月赤峰市進口車厘子感染事件等。各地區陸續爆發的農產品檢測陽性事例給我國的進口食用農產品安全敲響了警鐘，冷鏈物流的安全監管成為后疫情時代發展冷鏈物流的重中之重[2]。為強化進口冷鏈食品安全的監管，筑牢進口冷鏈食品安全防線[3]，中華人民共和國國家市場監督管理總局要求嚴格落實中華人民共和國國務院聯防聯控機制“人物同防”的工作要求，采取多種措施，嚴密防范新冠病毒通過進口冷鏈食品輸入的風險；特別是要嚴格規范進口冷鏈食品生產經營行為，持續加大日常監督檢查力度，督促食品生產經營者落實“三專、三證、四不”要求[4]，，即對進口冷鏈食品實行專用通道進貨、專區存放、專區銷售，不得與其他食品混放貯存和銷售；對購進的進口冷鏈食品認真查驗進口冷鏈食品檢驗檢疫合格證明、核酸檢測證明、消毒證明；對無檢驗檢疫合格證明、無核酸檢測證明、無消毒證明、無追溯信息的進口冷鏈食品，一律不予生產加工和上市銷售。同時，禁止食品生產經營者采購、使用無合法來源的進口冷鏈食品。隨著越來越多的消費者開始關注所購買的農產品質量安全,農產品質量安全追溯系統的用戶量快速增加[5]。市場監管總局要求各省（區、市）市場監管部門要將信息化追溯作為“規定動作”，優化完善平臺建設，及時準確上傳貨物來源、去向、數量、位置等關鍵數據，確保“來源可查、去向可追”，能夠“一鍵排查、迅速定位”，要強化協同聯動，織密冷鏈“物防”網絡。2021 年11 月26 日，國務院辦公廳印發的《“十四五”冷鏈物流發展規劃》提到推動大數據、物聯網、5G、區塊鏈、人工智能等技術在冷鏈物流領域廣泛應用，完善專業冷鏈物流信息平臺，加快建設全國性冷鏈物流追溯監管平臺，完善全鏈條監管機制，冷鏈物流設施服務功能不斷拓展，全鏈條溫控、全流程追溯能力持續提升。2022 年一號文件指出要健全農產品全產業鏈監測預警體系，完善食用農產品全產業鏈質量安全追溯體系。受新冠疫情影響，我國持續加強了進口農產品監管追溯體系建設，在北京、重慶、黑龍江等地區都建立區域性的監管追溯平臺，但整體系統建設仍存在薄弱環節，缺乏聯動性。在各地實際應用中也存在一些問題：進口冷鏈農產品監管涉及多主體、多環節；追溯信息復雜缺乏標準性，采集呈多樣化；傳統手工錄入和紙質流轉導致追溯信息滯后；加上實施追溯額外增加的成本，導致整體信息化程度不高，系統運行能力不足。

進口冷鏈農產品一般具有高附加值，是我國農產品供給的重要組成部分，是對國內部分產量不足的農產品的重要補充，充分保障新冠疫情下港區進口農產品的冷鏈流通安全性和穩定性具有重要意義。本研究基于進口農產品供應鏈多方主體，依托具有標準化通信協議和自動賦碼功能的新一代低功耗物聯網柔性標簽，實時、全面、準確獲取港區進口農產品冷鏈物流各環節數據，構建多源異構數據庫，借助先進算法從海量數據中識別影響農產品質量安全的關鍵環節和要素，基于深度學習建立進口農產品風險管控和預警、追溯模型，進而探索打造基于大數據、云計算、區塊鏈等核心技術的港區綜合性監管平臺，實現港區進口冷鏈農產品立體化監管與服務機制，進一步完善人物同查、人物共防措施，建立問題產品的快速精準反應機制，嚴格管控疫情風險，維護公眾身體健康。

2 需求分析

后疫情時期，進口農產品冷鏈物流的有效監管是工作重點。港區農產品冷鏈物流監管平臺建設不僅需要綜合考慮各個相關主體的業務需求，還應從技術角度分析，確保系統平臺的安全性、穩定性和可擴展性。

2.1 用戶需求分析

進口農產品冷鏈物流涉及多方主體，包括監管端、企業端，公眾端。為準確獲取信息需針對各個主體進行考慮，具體如下：

（1）港區農產品冷鏈物流監管平臺—監管端

一企一檔：可查詢相關企業基本信息、流通信息、從業人員備案、供應商備案、檢驗檢疫證明、核酸檢測報告、消毒證明等關鍵信息。

追溯數據：可對港區冷庫貯存環境信息、出入庫信息、物流配送全過程監控信息進行溯源查詢。

行政檢查：可進行案件處理監控、執法文書打印、移動執法文書維護。

政策法規：可查詢添加政策法規查詢。

預警提醒：可分析判定企業證書是否到期、貯存環境是否超標、視頻監控設備是否離線、臨保商品預警等。對系統識別出的問題進行預警提醒，提醒企業相關責任人、監管部門及巡檢人員。

定位信息：可動態定位企業/冷庫/執法人員，并可對企業的基本信息、冷庫的溫濕度數據和庫存總量、企業數量、冷庫數量、冷庫在線率、平臺產品出貨前十排名等信息進行可視化展示。

（2）港區農產品冷鏈物流監管平臺-企業端

主體信息申報：可填報上傳相關企業基本信息、流通信息、從業人員備案、供應商備案、檢驗檢疫證明、核酸檢測報告、消毒證明等關鍵信息及電子票證。

業務管理：可對港區冷庫貯存環境信息、出入庫信息、物流配送全過程監控信息進行管理。

追溯管理：可對港區冷庫貯存環境信息、出入庫信息、物流配送全過程監控信息進行溯源查詢。

行政檢查：可查看移動執法處罰記錄。

政策法規：可查詢政策法規。

監控預警：可分析判定企業證書是否到期、貯存環境是否超標、視頻監控設備是否離線、臨保商品預警等。對系統識別出的問題對相關負責人進行預警提醒。

（3）溯源查詢—公眾端

可基于自動賦碼的柔性標簽或溯源碼，結合平臺溯源查詢功能，校驗商品入境貨物檢驗檢疫證明、核酸檢測報告及消毒證明及追溯信息等關鍵信息。還可追溯農產品冷鏈物流各環節流通信息。區塊鏈技術以其開放性和高信任性[6]，有效保障數據的真實可靠，同時，既能使產品信息發揮作用，也能提高防偽管理水平[7]。

2.2 安全技術需求分析

港區農產品冷鏈物流監管平臺主要由網絡設備、操作系統、數據庫、中間件等網絡元素共同構建，承擔著數據采集、存儲、分析、展示等功能，依據《信息安全技術信息安全等級保護基本技術要求》，應充分考慮網絡安全方面的技術需求。

網絡安全已經成為關系到整個應用能否正常運行的重要一環；現在主要的攻擊手段包含WEB 攻擊手段和網絡傳輸過程中的攻擊；針對不同的攻擊手段建立不同的防護體系，實現數據的傳輸、存儲和計算的安全性，并能保證服務器正常運行和管理。針對WEB 攻擊手段要建立信息過濾與反垃圾機制：如文件匹配機制、分類算法機制、黑名單機制等，并建立自己的防御知識體系。針對WEB攻擊手段應該采用摘要認證來防止信息篡改，采用簽名認證來驗證通信雙方的合法性，采用HTTPS 協議來保障通信過程中數據不被第三方監聽和截獲。

3 平臺設計

3.1 總體結構設計

港區農產品冷鏈物流監管平臺基于標準數據流建設，采用B/S 架構模式，Web 端以Microsoft Visual Studio 2017 作為開發工具，開發框架為VUE，采用數據映射技術，搭建多模式信息交互方式，提高系統平臺間的業務協同和共享能力。由冷鏈市場流通經營者(包括市場進口商、生產經營企業、第三方冷庫、食用農產品批發市場入場銷售者、商場超市、生鮮電商和餐飲企業)在平臺中完成主體用戶注冊、完成采購的進口冷農產品等相關產品品種、核酸檢測、批次、產地、規格、消毒證明等數據的登記上報，并基于低功耗射頻識別技術結合無線傳感網絡獲取進口農產品冷鏈物流環節溫濕度關鍵實時數據，并使用平臺按批次對相關冷鏈市場進行電子賦碼；并允許市場監管局等相關政府部門進行實時監控，快速對產品流通溯源倒查及精準定位并及時做出應急響應，同時社會公眾也可通過掃描溯源碼查詢該冷鏈市場的追溯信息及貯藏環境查詢，協助政府部門進行監管。最終形成后疫情時期“政府監管、企業自律、公眾監督”的創新性“社會共治”監管模式。

系統平臺具備可拓展性：性能達到瓶頸時可通過增加硬件實現無縫擴展，不需要更改原平臺框架和代碼；為用戶提供各種數據接入的標準化接口，并且接口具有可延續性；同時提供標準的輸出接口供其他系統或廠商調用，接口定制靈活；支持Http/Webservice/Socket等多種協議。支持橫向虛擬化功能，可將多臺物理設備虛擬化成一臺邏輯的設備（非傳統的VRRP或HSRP協議），具備跨設備端口鏈路聚合。

3.2 子系統功能模塊設計

3.2.1 監管端子系統

監管端在港區農產品冷鏈物流過程中扮演重要角色，起到監督核查的作用，并具備決策指導和快速應急響應的能力。用戶可通過港區農產品冷鏈物流監管平臺子系統對產業鏈相關企業進行信息檢查、實時監控、預警核查、政策指導等。

3.2.2 企業端子系統

港區農產品冷鏈物流關鍵環節數據主要來源于產業鏈相關企業。企業用戶可以依托港區農產品冷鏈物流子系統進行企業信息的管理、實時監控、預警提醒、電子臺賬管理等，確保基礎數據真實可靠。

3.2.3 溯源查詢子系統

溯源信息的查詢主要包括監管端和公眾端。通過基于區塊鏈技術的溯源平臺結合流通碼，可查詢商品檢驗檢疫證明、核酸檢測報告、消毒證明、進口農產品加工、貯存、運輸等環節的所有溫濕度及冷鏈物流數據，并且可對企業進行評價投訴等操作，起到公眾監督作用。將區塊鏈技術應用于溯源系統，其分布式數據庫能夠通過存儲交易記錄確保數據完整和不可篡改[8-9]，使流通信息公開透明。

圖1 港區農產品冷鏈物流監管平臺框架圖Fig.1 Framework diagram of the supervision platform of the cold chain logistics of agricultural products in the port area

圖2 港區農產品冷鏈物流監管平臺監管端功能模塊圖Fig.2 Functional module of the supervisory side in the supervision platform of the cold chain logistics of agricultural products in the port area

4 平臺實現

4.1 平臺架構

平臺采用微服務架構，結合基于JSON 與HTTP/HTTPS 組件化開發模式，實現業務模塊/組件的松耦合，滿足各應用系統建設的需求；同時考慮未來業務系統的集成建設，保證系統應用的可拓展性。平臺以LIUNX-centos7 為服務器系統，基于ArcGIS Server 10.1 的REST 實現地圖服務，采用MYSQL 5.7 數據庫實現物聯網數據的統一管理，基于Arc-GIS Server 實現空間數據的整合管理，基于HBase實現港區農產品冷鏈物流生產相關數據的存儲與分析。通過統一的接口契約和入口，實現平臺與用戶Web 端或APP 端的交互，接收顯示用戶請求的數據及結果。

4.2 數據支撐

圖3 港區農產品冷鏈物流監管平臺企業端功能模塊圖Fig.3 The functional module of the enterprise side in the supervision platform of the cold chain logistics of agricultural products in the port area

新冠疫情下，港區農產品冷鏈物流監管平臺數據來源的真實性和準確性十分重要。通過紙質記錄和手工流轉的方式，容易造成數據滯后甚至斷鏈。而傳統RFID 標簽（或二維碼）手段所獲取的數據，又與關鍵節點溫濕度監測數據分離，容易造成混亂、不對稱，缺乏匹配性。本平臺依托輕量化具有標準通信協議的低功耗物聯網柔性標簽可同時獲取進口冷鏈食品流通數據（如：種類、產地、批次、規格、檢驗檢疫合格證、核酸檢測報告、消毒證明等）和溫濕度監測數據，支持智能終端和手機批量讀取，簡化交驗貨流程。該標簽可依附于進口冷鏈農產品內外包裝并隨貨物流轉，將生產、流通、銷售主體信息和各環節流通數據與溫濕度監測數據相融合，形成多體聯動，并最終流向市場，會同包裝流入消費者手中，作為溯源標識流通貫穿所有環節，具備唯一性、匹配性，并將數據匯集于區塊鏈，形成有效的防篡改機制，確保真實性，為監管平臺提供強有力的數據支撐，促使形成完整的冷鏈食品安全追溯信息鏈，實現精準化查詢追溯。

4.3 數據處理

港區農產品冷鏈物流監管平臺主要依托低功耗物聯網技術獲取港區進口農產品冷鏈物流各環節數據，并與相關主體信息相匹配，構建進口農產品產業鏈多源異構數據庫，并借助大數據、云計算、深度學習技術對海量數據進數據清洗、數據整合、數據分析，從中識別影響農產品質量安全的關鍵環節和要素，構建港區進口農產品風險管控和預警體系。

由于進口農產品冷鏈物流環節眾多，增加了信息溯源和追蹤難度[10]。區塊鏈技術恰巧可以解決這一難題，區塊鏈的本質是一個數據存儲系統，它的每一個區塊專門記錄它被創建期間發生的所有信息，前后區塊以鏈的形式組合，形成區塊鏈數據庫[11]。借助柔性標簽和電子數據交換技術，將獲取的信息通過區塊鏈以動態的方式進行存儲記錄，結合區塊鏈具有防篡改和亂入機制特點，構建基于區塊鏈技術的可視化追溯體系，可以保證農產品冷鏈物流監管平臺追溯系統的穩定性和真實性，并具備快速鎖定目標的能力。

5 數據庫設計

數據庫系統管理著港區冷鏈物流監管平臺絕大部分智能化業務數據，同時也是被前端應用訪問操作最頻繁的系統。因此，數據庫的選擇必須具備以下特點。

（1）具備穩定可靠的可伸縮性

必須具有很好的穩定性和可靠性，保證系統的正常實施。同時，為滿足中心數據庫數據容量的快速增長需要，數據庫必須具有很好的可伸縮性，不僅適用于各種硬件平臺，而且保證在海量數據量的情況下，數據庫處理可以保持高效性和數據的可靠性、一致性。

（2）具備良好的安全可控性

可通過用戶安全控制手段，防止非法用戶侵入和數據泄密。并基于圖形界面，盡可能方便人員的使用和系統的管理維護，能夠將大部分的數據庫日常維護工作，如數據備份、恢復、故障檢測等工作，交由系統自動完成，減少人為操作成本和不安全性，系統易于管理、維護，方便系統的安裝、升級和版本控制。

考慮到港區冷鏈物流監管平臺運行涉及大量矢量、棚格地圖，為有效管理海量空間信息及其屬性信息，所以系統數據庫平臺優先選用MySQL 版本的正版數據管理軟件。

6 總結與展望

針對新冠疫情下進口農產品冷鏈物流存在的流通信息紊亂，不對稱，信息化程度低的短板，依托低功耗物聯網、互聯網、大數據、云計算、區塊鏈等核心技術，構建了港區農產品冷鏈物流監管平臺，實現對港區農產品冷鏈物流市場溫度進行實時監控、預警，并進行數據清洗、數據整合、數據分析、數據共享，確保供應鏈的高質量數據交流，提高了進口農產品冷鏈物流的源頭追蹤以及在供應鏈中提供完全透明度的能力，做到農產品冷鏈市場安全問題的早發現、早關注、早提示、早預警、早處置，并完善了供應鏈企業的農產品冷鏈市場安全數字信用體系，凈化了食品冷鏈流通市場。同時，構建了冷鏈農產品全鏈條閉環管理機制，建立了進口冷鏈農產品隨附外包裝核酸檢測證明和消毒處置證明等關鍵控制節點信息溯源機制，可切實保障進口冷鏈食品的追溯管理，實現進口冷鏈食品的常態監管，保障進口冷鏈食品安全。

通過港區進口農產品冷鏈物流監管平臺建設，有助于提升港區冷鏈物流信息化水平，完善港區進口農產品冷鏈物流立體化監管體系。下一步應深度挖掘冷鏈物流產業鏈數據資源的價值，尋找農產品冷鏈物流的動態變化規律，建立多級聯動共享機制，以更好的服務多方主體，促進數字化賦能。