果品質(zhì)量安全溯源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊曉　秦一浪　王進(jìn)磊

摘要 可溯源體系是管控食品質(zhì)量安全的有效工具，是保障消費(fèi)者利益的有效方法。以果品為溯源研究對(duì)象，在分析國(guó)內(nèi)外的溯源體系的基礎(chǔ)上，通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、條碼技術(shù)、農(nóng)殘速測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集中間件技術(shù)等，選用C#語(yǔ)言，設(shè)計(jì)并開發(fā)了果品質(zhì)量安全溯源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集果品在各時(shí)期的數(shù)據(jù)信息，并實(shí)時(shí)上傳至系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)果品的安全生產(chǎn)管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，以提高果品生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)管水平，實(shí)現(xiàn)果品生產(chǎn)管理規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化、消費(fèi)者權(quán)益的最大化。

關(guān)鍵詞 果品質(zhì)量；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；溯源系統(tǒng)；二維碼

中圖分類號(hào) TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）16-0245-03

Design of Fruit Quality Safety Traceability Management System

YANG Xiao 1 QIN Yi-lang 2 WANG Jin-lei 2

（1 College of Computer and Information Engineering，Henan Normal University，Xinxiang Henan 453007； 2 Henan Tianxialiangcang Information Technology Co.，Ltd.）

Abstract The traceable system is an effective tool for controlling the quality and safety of food，and it is an effective method to protect the interests of consumers.Fruits were chose as the research object.Based on the analysis of traceability systems at home and abroad，the C# language was used to design and develop fruit quality safety traceability management system through the use of Internet of Things technology，bar code technology，rapid residue testing technology and data acquisition middleware technologies.The system can collect real-time data information of fruits in various periods and upload them to the system center database in real time to achieve fruit production safety management and data statistics analysis，so as to improve the supervision level of fruit production enterprises.It can realize the standardization of fruit production management and the maximization of consumer rights.

Key words fruit quality；Internet of Things technology；traceability system；QR code

近年來，國(guó)內(nèi)外重大食品安全問題屢見不鮮，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題成為社會(huì)的焦點(diǎn)問題。我國(guó)是農(nóng)產(chǎn)品出口大國(guó)，每年進(jìn)出口貿(mào)易尤為頻繁。其中，農(nóng)副產(chǎn)品占比較大，每年出口果品較多，但生產(chǎn)工藝與流通過程中果品出現(xiàn)不合格產(chǎn)品，影響了農(nóng)產(chǎn)品的出口份額。追溯系統(tǒng)是解決這一難題的有效方法，可以保障農(nóng)產(chǎn)品的追溯和質(zhì)量控制，提升果品的質(zhì)量安全與增加果品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

歐盟最早建立食品安全體系，于2004年通過了《食品安全白皮書》，其內(nèi)容涉及對(duì)于食品實(shí)行一體化監(jiān)控，從種植到加工、銷售，必須通過食品質(zhì)量監(jiān)管部門的檢測(cè)方可在市面銷售[1]。美國(guó)于2002年開始要求建立食品安全流通記錄，以保證食品在出口、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏等環(huán)節(jié)的信息的及時(shí)記錄[2-3]。日本于2003年頒布了《肉牛識(shí)別信息管理?xiàng)l例》，追溯食品從畜養(yǎng)、加工、銷售等一系列流程的數(shù)據(jù)信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一件商品的追溯[4]。我國(guó)在食品質(zhì)量溯源系統(tǒng)的研究與應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者也做出了很多貢獻(xiàn)。鄒萍[5]以水果為溯源研究對(duì)象，在詳細(xì)分析水果供應(yīng)鏈模式的基礎(chǔ)上，選用MyEclipse平臺(tái)、SSH框架開發(fā)了水果的溯源系統(tǒng)。謝夢(mèng)[6]在研究了葡萄種植流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合葡萄種植園的實(shí)際種植生產(chǎn)模式，開發(fā)了基于Android手機(jī)的葡萄種植生產(chǎn)過程溯源系統(tǒng)。楊帆[7]在深入分析果品的生產(chǎn)、加工及流通模式上，選用PDF417二維碼作為主鍵，開發(fā)了果品溯源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)果品各個(gè)環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換，進(jìn)而完成對(duì)果品產(chǎn)品的有效追溯。張亞雄[8]在研究追溯模型的基礎(chǔ)上，提出了一種適合果蔬的通用型追溯模型設(shè)計(jì)方法，并開發(fā)了基于手機(jī)端的果蔬追溯系統(tǒng)。目前，我國(guó)在溯源系統(tǒng)的研究上，主要是對(duì)較單一果品種類的溯源系統(tǒng)的研究，市場(chǎng)上缺乏一個(gè)整合的果品溯源系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)果品的生產(chǎn)、采摘、加工、物流及銷售等各環(huán)節(jié)的信息。本系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3S技術(shù)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)、農(nóng)殘速測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)果品環(huán)境信息的實(shí)時(shí)采集、果品種植現(xiàn)場(chǎng)畫面的定時(shí)采集、果品質(zhì)量在線檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)、智能溯源稱、Ipad等多種方式的溯源信息查詢。

1 果品質(zhì)量安全溯源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

果品質(zhì)量安全溯源管理系統(tǒng)是以果品為溯源研究對(duì)象，選擇西華縣種植合作社作為系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)施地。在設(shè)計(jì)之前進(jìn)行系統(tǒng)的功能需求分析，在詳細(xì)分析果品的生產(chǎn)流程與合作社實(shí)際的生產(chǎn)管理模式下，通過運(yùn)用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與多種信息技術(shù)以達(dá)到系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)是以合作社到銷售終端的商業(yè)模式，并從政府人員、合作社、消費(fèi)者不同的角度考慮，以滿足不同人員的功能需求。果品質(zhì)量安全溯源管理系統(tǒng)包括果品生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)與果品安全生產(chǎn)全過程溯源系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示?？梢钥闯觯到y(tǒng)實(shí)時(shí)記錄果品的生長(zhǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)以及果品在采摘、包裝、儲(chǔ)藏、銷售等環(huán)節(jié)的記錄，并及時(shí)上傳至系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)消費(fèi)者購(gòu)買新鮮果品時(shí)，使用手機(jī)掃描二維碼或者輸入產(chǎn)品追溯碼，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)返回查詢結(jié)果。其中，政府監(jiān)督部門也承擔(dān)著果品質(zhì)量監(jiān)督的職責(zé)，為果品質(zhì)量安全提供一個(gè)更加安全的溯源方式。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1.2.1 果品生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。果品生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)主要是依托物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)果品生產(chǎn)進(jìn)行生長(zhǎng)環(huán)境的信息采集，包括種植土壤養(yǎng)分信息、礦物質(zhì)含量、溫濕度、CO2含量、光照強(qiáng)度、作物長(zhǎng)勢(shì)信息、360°視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄，有利于觀測(cè)與預(yù)防果品病蟲害。此外，考慮到合作社種植農(nóng)戶的文化水平較低，增加專家指導(dǎo)功能模塊可以在果品種植方面為其提供更多專業(yè)的指導(dǎo)。

1.2.2 果品安全生產(chǎn)全過程溯源系統(tǒng)。首先，果品安全生產(chǎn)全過程溯源系統(tǒng)是對(duì)果品的生產(chǎn)過程進(jìn)行科學(xué)的種植管理，包括地塊管理、投入品管理、農(nóng)事操作管理、產(chǎn)品追溯管理等（圖2）。系統(tǒng)將果品的種植區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性的劃分，并根據(jù)作物的特征進(jìn)行分類種植，同時(shí)對(duì)于果品生產(chǎn)過程中化肥與農(nóng)藥的使用進(jìn)行合理的科學(xué)預(yù)警設(shè)置。其次，依據(jù)作物的缺水狀態(tài)對(duì)作物進(jìn)行科學(xué)的灌溉設(shè)置。

2 系統(tǒng)開發(fā)所用關(guān)鍵技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是通過將物理上分布在不同區(qū)域的智能傳感設(shè)備（如FRID、傳感器、GPS等）互相連接起來，以達(dá)到信息的實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)智能化信息管理的網(wǎng)絡(luò)。它由3層架構(gòu)組成，分別是設(shè)備感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、用戶應(yīng)用層。感知層是負(fù)責(zé)全面感知不同物體周圍的數(shù)據(jù)信息；傳輸層是處理來自上下層的數(shù)據(jù)信息，起到數(shù)據(jù)傳輸橋梁的作用；應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)用戶需求的界面層次。目前，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已涉及到多個(gè)領(lǐng)域，例如智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、智慧城市等[9]。

2.2 二維碼技術(shù)

二維碼技術(shù)是運(yùn)用數(shù)學(xué)幾何原理，用圖形記錄數(shù)據(jù)信息，用黑白點(diǎn)的規(guī)律排列來表示數(shù)據(jù)信息。二維碼技術(shù)具有強(qiáng)大的可辨性，可以方便用戶隨時(shí)隨地掃描識(shí)別商品，查詢溯源信息。同時(shí)，二維碼還具有便捷性、容量大、隱私性、編譯廣、可信度高等諸多優(yōu)勢(shì)，能較好地滿足多數(shù)用戶需要。

2.3 農(nóng)殘速測(cè)技術(shù)

農(nóng)殘速測(cè)技術(shù)是采用大數(shù)據(jù)的思維，通過運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)據(jù)檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)時(shí)檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留量，以保障食品的質(zhì)量安全。平臺(tái)具有反饋的及時(shí)性、整體的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性等優(yōu)勢(shì)。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

果品質(zhì)量安全溯源管理系統(tǒng)是嚴(yán)格按照軟件開發(fā)的設(shè)計(jì)流程，依據(jù)不同種植作物的特征，綜合采用B/S與C/S的混合架構(gòu)模式，以滿足不同用戶的功能需求。在開發(fā)語(yǔ)言的選擇上，采用C#語(yǔ)言，選擇了.NET平臺(tái)，按照面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的開發(fā)思路，完成系統(tǒng)的所有功能開發(fā)，具體見圖3～4。在數(shù)據(jù)庫(kù)選擇上，選用Microsoft SQL Server 2008實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)管理與后期維護(hù)。目前，本系統(tǒng)選擇西華縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所作為示范基地，在溯源系統(tǒng)研發(fā)完成后，安裝了成套的溯源設(shè)備和軟件，指導(dǎo)合作社補(bǔ)充和完善生產(chǎn)檔案。在系統(tǒng)初步應(yīng)用后，規(guī)范了農(nóng)業(yè)投入品的使用，實(shí)現(xiàn)了果品規(guī)范化的生產(chǎn)和管理，并形成了完整的追溯鏈條，提高了農(nóng)產(chǎn)品的附加值，給合作社和農(nóng)戶帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

果品質(zhì)量安全溯源管理系統(tǒng)是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)、在線農(nóng)殘檢測(cè)、二維碼、視頻監(jiān)控等多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)果品種植環(huán)境信息與視頻信息的有效采集、果品農(nóng)藥殘留的在線監(jiān)測(cè)。此外，選擇條形碼與二維碼，設(shè)計(jì)果品溯源標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)果品標(biāo)識(shí)的快速批量打印。為了滿足用戶的方便，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)、Ipad、觸摸一體機(jī)等多種溯源查詢方式。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)可以幫助企業(yè)和農(nóng)戶規(guī)范果品的種植生產(chǎn)管理模式，保證了果品質(zhì)量，提升了企業(yè)信譽(yù)，增加了農(nóng)戶實(shí)際收入。

5 參考文獻(xiàn)

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