基于信息技術的蔬菜質量安全追溯系統(tǒng)的構建研究

夏奇峰，廖秀環(huán)，盧慧娟，朱哲

（廣州市增城區(qū)農產(chǎn)品質量安全監(jiān)督所，廣東廣州511300）

基于信息技術的蔬菜質量安全追溯系統(tǒng)的構建研究

夏奇峰，廖秀環(huán)，盧慧娟，朱哲

（廣州市增城區(qū)農產(chǎn)品質量安全監(jiān)督所，廣東廣州511300）

為進一步推動蔬菜生產(chǎn)的安全化和信息化建設，建立完善的農產(chǎn)品標識及溯源管理系統(tǒng)，保障蔬菜質量安全。以廣州市增城區(qū)蔬菜生產(chǎn)的實際情況，通過采用J2EE（Java2平臺企業(yè)版,Java2 Enterprise Edition）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、可擴展的標記語言（Extensible Markup Language）和網(wǎng)絡（Internet）等技術構建蔬菜質量安全追溯系統(tǒng)，對蔬菜生產(chǎn)安全進行全方位的跟蹤與監(jiān)控，建立農產(chǎn)品質量追溯系統(tǒng)化管理的新模式，對保障植物性農產(chǎn)品的質量安全具有重大意義。

蔬菜；追溯系統(tǒng)；質量安全

蔬菜質量安全關乎人民的日常生活與身體健康，一直以來都是全社會關注的焦點。近年來，發(fā)生的“毒大米”、“毒蔬菜”、“多寶魚”和“桂花魚”等事件表明，我國的農產(chǎn)品質量安全問題并不樂觀，提高農產(chǎn)品質量安全控制水平勢在必行。而除了頒布相關的法律法規(guī)外，著手完善蔬菜從生產(chǎn)到流通過程中的跟蹤與問責機制也很有必要，這樣才能切實、有效地保障蔬菜質量安全。農產(chǎn)品質量安全可追溯系統(tǒng)是我國近年來發(fā)展的一種產(chǎn)品信息化監(jiān)控系統(tǒng)，是當前蔬菜生產(chǎn)的發(fā)展趨勢之一，它既可以有效地管理蔬菜產(chǎn)品生產(chǎn)，保障蔬菜質量安全，又可以對蔬菜的流通進行跟蹤，完善農產(chǎn)品質量安全監(jiān)管體系。

可追溯系統(tǒng)是一種以保障食品質量安全為目的，以信息處理技術為基礎的質量安全保障系統(tǒng)[1]。追溯系統(tǒng)主要通過二維碼識別技術和條碼技術，將實物流與信息流結合起來，讓產(chǎn)品的所有生產(chǎn)信息記錄貫穿整個供應鏈，利用網(wǎng)絡技術完成信息在供應鏈各個環(huán)節(jié)之間的傳輸和信息發(fā)布，最終達到跟蹤和溯源食物的目的[2]。編碼條碼采用國際通用的編碼規(guī)則，讓企業(yè)的每一份產(chǎn)品都能有獨特的追溯碼可供查詢，由此關聯(lián)產(chǎn)品所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息。消費者可訪問追溯系統(tǒng)服務器，查詢所購買產(chǎn)品的詳細信息。

目前增城區(qū)6.67 hm2以上的蔬菜基地有32個，其中廣州市10大蔬菜生產(chǎn)基地增城區(qū)有4個，包括超振裕（原大業(yè)）菜場生產(chǎn)基地、合利菜場生產(chǎn)基地、小樓冬瓜生產(chǎn)基地及從玉菜場生產(chǎn)基地。

以廣州市增城區(qū)一衣口田公司的農產(chǎn)品溯源系統(tǒng)為例，從農產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、銷售等環(huán)節(jié)入手，利用現(xiàn)代信息技術將生產(chǎn)基地、倉庫、市場進行連接，構建出一個覆蓋面廣、功能齊全的農產(chǎn)品溯源管理平臺，使農產(chǎn)品的溯源工作更加信息化、簡便化、大眾化。推廣該系統(tǒng)可促進廣州市增城區(qū)各個鎮(zhèn)街、農產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的農產(chǎn)品檢測、溯源工作規(guī)范化，為相關部門提供準確的農產(chǎn)品安全信息，為消費者的健康保駕護航。

1 追溯系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀

20世紀80年代，法國是最早著手建立農產(chǎn)品質量追溯體系的國家，該體系主要用于監(jiān)管牛肉質量安全，這為農產(chǎn)品質量安全監(jiān)管開辟了新方向[3]。歐盟在瘋牛病爆發(fā)流行后，頒布了178/2002法令，通過法律的形式加大對農產(chǎn)品安全的監(jiān)管，以求對農產(chǎn)品各個環(huán)節(jié)信息都可追溯[4]。英國政府實施的家畜辨識與注冊綜合系統(tǒng)，可記錄家畜的耳標、養(yǎng)殖管理、身份證等信息，用于對家畜進行追蹤定位[5]。美國建立的食品追溯系統(tǒng)強制性要求生產(chǎn)者、運輸者、銷售商都如實記錄食品信息，實現(xiàn)從農場到餐桌的全程管理[6]。日本除了建立農產(chǎn)品認證制度外，還頒布了相關追溯系統(tǒng)法規(guī)，并強制銷售終端安裝溯源設備[7]。

中國國家質量監(jiān)督檢疫總局于2003年啟動“中國條碼推進工程”，開始著手對蔬菜和肉品進行編碼、記錄、追蹤管理。2006年國家頒布了《農產(chǎn)品質量安全法》，2009年《中華人民共和國農產(chǎn)品質量安全法》實施，通過推行一系列的法律法規(guī)，農產(chǎn)品質量安全逐步得到重視，農產(chǎn)品的生產(chǎn)安全、風險評估、包裝標識等管理制度也愈加規(guī)范[8]。北京、杭州、南京、壽光等多個城市都開展了相關的農產(chǎn)品監(jiān)管和溯源體系的建設，為溯源系統(tǒng)的開發(fā)與應用提供了依據(jù)[9，10]。2008年北京奧運會和2010年廣州亞運會，則大規(guī)模運用食品安全追溯系統(tǒng)，配合溯源標簽的使用，有效保障了運動員的飲食安全，實現(xiàn)從農田到餐桌的全程監(jiān)控，為國內農產(chǎn)品質量安全追溯系統(tǒng)的運用提供了范例[11]。

學術界也有很多學者針對農產(chǎn)品質量安全追溯系統(tǒng)進行了研究。劉越暢等基于貝葉斯網(wǎng)絡建立了蔬菜流通的數(shù)據(jù)采集與溯源系統(tǒng)，可對收集到的數(shù)據(jù)進行風險分析，從而保障蔬菜質量安全[12]。邢美等基于WEB建立了農產(chǎn)品質量檢測與溯源系統(tǒng)，可統(tǒng)計檢測信息和蔬菜流通信息，以實現(xiàn)農產(chǎn)品從生產(chǎn)監(jiān)測到市場流通的全程監(jiān)管[13]。鄭業(yè)魯?shù)确治鲆?guī)?；卟斯髽I(yè)的市場供應鏈模式，構建了蔬菜供應鏈全程追溯體系，實現(xiàn)了蔬菜供應鏈全程的信息化管理和質量安全追溯[14]。李友水等結合農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術開發(fā)設計的追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)了對農田環(huán)境和種植管理的實時監(jiān)控與跟蹤[15]。建立完善的蔬菜產(chǎn)地質量安全追溯系統(tǒng)，不僅對實現(xiàn)蔬菜質量安全監(jiān)管具有重要意義，更是解決當前農產(chǎn)品發(fā)展過程中的“產(chǎn)銷對接”、“誠信問題”等問題的有效方法。

2 蔬菜質量安全追溯系統(tǒng)構建

2.1 追溯系統(tǒng)總體架構設計

2.1.1 溯源系統(tǒng)分析

蔬菜質量安全追溯系統(tǒng)是以蔬菜為核心，產(chǎn)業(yè)鏈為紐帶，質量安全與預警為目的的信息監(jiān)管系統(tǒng)，而要滿足生產(chǎn)者、銷售商和消費者不同的利益需求，關鍵就是確定溯源流程及信息節(jié)點。其中關鍵信息點包括：蔬菜生產(chǎn)地、生產(chǎn)企業(yè)、耕種、種植管理、收獲、存儲、加工、物流和銷售等。信息記錄要詳細、具體，有明確責任主體，以方便消費者和市場監(jiān)管者依托現(xiàn)代信息技術倒逼監(jiān)管蔬菜質量安全。

2.2.2 總體設計

系統(tǒng)服務平臺采用瀏覽器/服務器（B/S）架構。服務平臺自下至上分為3層，第一層是表示層，一般情況下就是展現(xiàn)給用戶的圖形界面與數(shù)據(jù)，中間層由應用邏輯組成，即業(yè)務邏輯層，第三層包含應用所需的數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)組件層。3層系統(tǒng)有利于系統(tǒng)的開發(fā)、維護和擴展。

2.3 系統(tǒng)的實現(xiàn)過程

2.3.1 蔬菜追溯編碼

在分析蔬菜的個體屬性、包裝形式、生產(chǎn)方式基礎上，對于蔬菜采用批次追溯編碼方法，定義同一天收獲的來自于同一生產(chǎn)單元（地塊或溫室）、同一品種、同一等級的農產(chǎn)品為同一批次。追溯編碼采用15位數(shù)字碼，其中4位企業(yè)代碼+4位品種序號+6日期編號+1批次號。編碼示例見圖1。

圖1 編碼示例

采用的編碼類型可通過企業(yè)編號直接將企業(yè)鎖定在一定范圍內，便于發(fā)生農產(chǎn)品質量安全事件時快速定位；采用的6位產(chǎn)品編碼，預留了一定的產(chǎn)品數(shù)量，便于根據(jù)追溯系統(tǒng)的進一步推廣應用擴大產(chǎn)品；將認證類型直接寫入編碼中，便于直接監(jiān)管；采用的校驗碼具有一定的防偽功能。

2.3.2 應用系統(tǒng)開發(fā)

為了充分滿足系統(tǒng)在安全性、跨平臺性、可移植性、易擴展性、易維護性等方面的要求，系統(tǒng)主要采用基于Java平臺的J2EE技術體系，構建于B/S三層應用體系結構之上，并采用XML等編程技術和面向對象程序設計方法，將復雜的業(yè)務邏輯、流程控制邏輯和數(shù)據(jù)存取邏輯通過在不同的技術層面上實現(xiàn)，在應用服務器之上，實現(xiàn)業(yè)務邏輯的快速部署和靈活調整，充分保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全可靠訪問。

系統(tǒng)支持ORACLE、SQL SERVER、SYBASE、DB2等各種大型的主流關系型數(shù)據(jù)庫；同時支持Windows、國產(chǎn)Linux及Unix等各種操作系統(tǒng)；利用XML作為系統(tǒng)接口的數(shù)據(jù)交換標準，進行信息資源整合。具體采用技術如下：

（1）J2EE架構

J2EE平臺企業(yè)版（Java 2 Enterprise Edition），是一套全然不同于傳統(tǒng)應用開發(fā)的技術架構，包含許多組件，主要可簡化和規(guī)范應用系統(tǒng)的開發(fā)與部署，進而提高可移植性、安全與再用價值。

（2）3層體系結構

本子系統(tǒng)采用流行的J2EE 3層應用體系架構，這種標準的體系結構以及其所支持的跨平臺的Java語言可以方便用戶的應用開發(fā)以及應用集成。同時由于該應用支撐平臺支持多種流行的開放工具，用戶可以選擇其熟悉的開發(fā)工具開發(fā)應用，縮短了開發(fā)部署以及應用移植的時間。

（3）XML技術

XML代表Extensible Markup Language（可擴展的標記語言）。XML是一套定義語義標記的規(guī)則，這些標記將文檔分成許多部件并對這些部件加以標識。它也是元標記語言，即定義了用于定義其他與特定領域有關的、語義的、結構化的標記語言的句法語言。在本子系統(tǒng)中，XML技術主要用作不同應用系統(tǒng)之間信息交換的標準以及數(shù)據(jù)共享的方式。

（4）Web GIS技術

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的迅速崛起和在全球范圍內的飛速發(fā)展，使萬維網(wǎng)（World Wide Web，簡稱WWW或Web）成為高效的全球性信息發(fā)布渠道。隨著Internet技術的不斷發(fā)展和人們對地理信息系統(tǒng)（GIS）的需求，利用Internet在Web上發(fā)布空間數(shù)據(jù)，為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和分析功能，已經(jīng)成為GIS發(fā)展的必然趨勢，本項目均采用Web GIS技術構建展示信息平臺，基于服務器的GIS解決方案，以創(chuàng)建和分發(fā)J2EE應用和服務。用戶在任何連通網(wǎng)絡的客戶端上都可以通過IE使用GIS系統(tǒng)，不需要另外安裝GIS操作軟件。

2.3.3 監(jiān)管平臺建設

集成生產(chǎn)、流通等數(shù)據(jù)構建中心數(shù)據(jù)庫，同時，完成蔬菜基地或專業(yè)合作村的數(shù)據(jù)收集、整編與入庫工作；在此基礎上構建產(chǎn)地環(huán)境評價系統(tǒng)、執(zhí)法巡查應用系統(tǒng)，并建立門戶網(wǎng)站，為質量安全不同管理部門提供入口。

系統(tǒng)綜合無公害食品、綠色食品、有機農產(chǎn)品三者的產(chǎn)地環(huán)境評價標準，依據(jù)簡明、可比、可綜合的原則，建立了基于單項指數(shù)法、綜合指數(shù)法和Nemerow指數(shù)法的計算機實現(xiàn)模型。以.NET為集成開發(fā)平臺，以C+為開發(fā)語言，通過調用地理信息系統(tǒng)組件實現(xiàn)了文件管理、圖層操作、查詢功能、空間分析、地圖編輯、統(tǒng)計、測距、產(chǎn)地環(huán)境評價、報告生成等功能。核心功能模塊主要有地圖操作、屬性查詢、空間分析、產(chǎn)地評價等等。

2.3.4 運行環(huán)境建設

運行環(huán)境即本項目所需的軟、硬件等的支撐環(huán)境，具體包括服務器、工作電腦、掌上農事通設備、執(zhí)法條碼識別器、溯源條碼打印機、打印紙、碳帶耗材、溯源電子稱、網(wǎng)絡設備、短信查詢平臺、數(shù)據(jù)庫中間件、GIS中件間等。

4 討論

農產(chǎn)品質量安全問題，已成為世界各國優(yōu)先考慮并著重解決的問題。它不僅關系到廣大人民的身體健康，也關系著國家經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。本文在借鑒國內外農產(chǎn)品質量安全追溯技術的基礎上，根據(jù)廣州市增城區(qū)蔬菜生產(chǎn)的實際情況，應用網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)等技術，構建了蔬菜產(chǎn)品質量安全追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對蔬菜生產(chǎn)、流通中的各個信息節(jié)點進行跟蹤記錄，配合蔬菜編碼和二維碼的使用，為消費者查詢蔬菜質量信息提供了方便?，F(xiàn)代信息技術可真正實現(xiàn)蔬菜產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售全過程的監(jiān)控與跟蹤，為產(chǎn)業(yè)鏈各企業(yè)帶來良好經(jīng)濟效益，促進社會形成消費綠色、安全農產(chǎn)品的氛圍。

廣州市增城區(qū)將在2年時間內，完成10個蔬菜基地或專業(yè)合作社的植物性農產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的推廣應用，基本實現(xiàn)植物性農產(chǎn)品在生產(chǎn)源頭的精細化管理，使農產(chǎn)品質量具備較強的可追溯性，最終實現(xiàn)“生產(chǎn)有記錄、流向可追蹤、信息可查詢、質量可追溯”，保障增城區(qū)蔬菜質量安全，為政府的宏觀決策提供信息支持，為打造示范核心區(qū)與示范龍頭企業(yè)營造良好氛圍。

通過構建廣州市增城區(qū)蔬菜產(chǎn)地質量安全追溯體系，開發(fā)蔬菜質量安全追溯系統(tǒng)，可初步實現(xiàn)對種植類農產(chǎn)品安全問題早發(fā)現(xiàn)、早預警、早控制。該系統(tǒng)平臺操作方便，易于管理，追溯結果可靠，具有較高的實用性、科學性和可信性，方便監(jiān)控，為促進農產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和貿易的擴大化起到了積極的作用。

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1005-2690（2017）07-0021-03

S233.71

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2017-06-19）