蘋果生產(chǎn)信息精準追溯系統(tǒng)設(shè)計思路

張曉艷　盧德成　鄭紀業(yè)　孫家波　牛魯燕　阮懷軍

摘要：實現(xiàn)生產(chǎn)信息精準追溯是保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的有效途徑。本研究以蘋果為研究對象，從基本架構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計、功能實現(xiàn)等方面提出一個蘋果生產(chǎn)信息精準追溯系統(tǒng)的設(shè)計思路。通過構(gòu)建面向基地的精準生產(chǎn)管理系統(tǒng)、面向多用戶的信息服務(wù)系統(tǒng)、面向消費者的質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)等子系統(tǒng)，該系統(tǒng)將可滿足不同用戶對蘋果追溯系統(tǒng)的使用需求，促進蘋果產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，同時為其他農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系建設(shè)提供思路。

關(guān)鍵詞：蘋果;生產(chǎn)信息;精準追溯;設(shè)計思路

中圖分類號：S661.1：S126文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）10-0148-04

Design Ideas for Accurate Traceability System of Apple

Production Information

Zhang Xiaoyan， Lu Decheng*， Zheng Jiye， Sun Jiabo， Niu Luyan， Ruan Huaijun

（Institute of Technology and Information， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）

Abstract Accurate traceability of production information is an effective way to guarantee the quality and safety of agricultural products. Taking apple as research object， a design idea for accurate traceability system of apple production information was given in this paper， including basic system architecture， system platform design， function realization， etc. By constructing subsystems such as the base-oriented precise production management system， multi-user information service system， consumer-oriented quality and safety traceability system， the system could meet the demands of different users， promote the high-quality development of apple industry， and provide ideas for the quality and safety traceability system construction of other agricultural products.

Keywords Apple; Production information; Accurate traceability; Design idea

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活水平的提高，消費者對農(nóng)產(chǎn)品的需求已漸漸由“量變”轉(zhuǎn)為“質(zhì)變”，更多地關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全[1]。推行農(nóng)產(chǎn)品標準化生產(chǎn)與管理，規(guī)范田間檔案記錄，按照國際慣例和市場需求建立與市場準入相銜接的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全程質(zhì)量追溯制度，是提高農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)管理水平、控制農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、保障消費安全的一個重要手段。我國“十三五”規(guī)劃綱要也提出，要建立全程可追溯、互聯(lián)共享的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全信息平臺，健全從農(nóng)田到餐桌的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全全過程監(jiān)管體系[2]。蘋果是山東省重要的經(jīng)濟作物，產(chǎn)量、出口量長期位居全國前列，為保障蘋果質(zhì)量安全、提升產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，全面開展蘋果質(zhì)量安全追溯工作勢在必行。

目前，歐盟、美國、日本等在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯方面的制度和體系已比較成熟[3]。我國近年來在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯實踐中也取得了很大成績，制定了數(shù)量眾多的食品安全法規(guī)，標準體系也在逐步建立和完善[3]，建成并開通食品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)等多個追溯管理信息平臺[4-12]，但在實際應(yīng)用中仍存在許多問題，如：已有的蘋果相關(guān)追溯系統(tǒng)信息獲取主要靠人工記錄上傳，多無法實現(xiàn)自動上傳，且生產(chǎn)信息無法覆蓋其生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)、各項要素，數(shù)據(jù)完整性、連續(xù)性較低，導致追溯信息的粒度粗糙、精度不高、深度不夠，匹配度有待提高;生產(chǎn)信息使用效率較低，除溯源查詢外別無它用，無法在決策預警方面給予系統(tǒng)管理者輔助;追溯查詢手段較多但效率較低，且消費者需付出較高的學習成本，追溯支付意愿不高，不利于規(guī)模化程度較低的中、小型生產(chǎn)者參與追溯[13，14]。

因此，有針對性地研發(fā)一套適用于蘋果的精準度高、信息粒度細致、使用成本較低的生產(chǎn)信息精準追溯系統(tǒng)，對于保障蘋果產(chǎn)品質(zhì)量安全、完善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系、培育蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動能具有重大現(xiàn)實意義。本研究基于目前追溯體系建設(shè)中的實際問題，提出一個蘋果生產(chǎn)信息精準追溯系統(tǒng)的設(shè)計思路。

1 總體設(shè)計思路

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集蘋果生長環(huán)境參數(shù)、農(nóng)事管理信息及采收信息，基于Web Service的數(shù)據(jù)智能交互技術(shù)，使用XML語言進行數(shù)據(jù)存儲，構(gòu)建形成基準數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)框架，同時實現(xiàn)追溯數(shù)據(jù)的自動識別、匹配，在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，構(gòu)建蘋果生產(chǎn)精準管理系統(tǒng);基于防偽二維碼的追溯編碼與產(chǎn)品標識技術(shù)，使用RSA算法對二維碼進行加密，在防偽認證的同時，實現(xiàn)生產(chǎn)溯源信息的精準識別;基于移動互聯(lián)的低成本溯源查詢技術(shù)，通過“二維碼掃一掃”功能，即可在手機端快速查看生產(chǎn)溯源信息;在蘋果生產(chǎn)精準管理系統(tǒng)和追溯系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進行數(shù)據(jù)服務(wù)和追溯服務(wù)，研發(fā)蘋果質(zhì)量安全追溯平臺并示范應(yīng)用。系統(tǒng)基本框架見圖1。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

以蘋果為研究對象，以實現(xiàn)蘋果生產(chǎn)精準管理和質(zhì)量安全追溯為目標，以生產(chǎn)企業(yè)—銷售終端為基本模式，利用電子標簽、GPS定位、互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)為支撐，研究面向基地生產(chǎn)管控、消費者產(chǎn)品追溯和信息服務(wù)3個層面，覆蓋產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后3個環(huán)節(jié)的保障技術(shù);研發(fā)蘋果生產(chǎn)精準管理系統(tǒng)、質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)和信息服務(wù)系統(tǒng)，構(gòu)建蘋果質(zhì)量安全保障技術(shù)體系，以期實現(xiàn)對蘋果生產(chǎn)過程完整信息的精準追溯[8]。

2.1 面向基地的蘋果生產(chǎn)精準管理系統(tǒng)

以農(nóng)業(yè)規(guī)范（GAP）體系為基本框架，開發(fā)蘋果安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，集成環(huán)境信息、長勢信息和農(nóng)事操作信息，通過關(guān)鍵控制點的分析處理，實現(xiàn)產(chǎn)前提示、產(chǎn)中預警和產(chǎn)后反饋。蘋果采收后，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)傳送到中心數(shù)據(jù)庫，并通過條碼打印機打印二維條碼，實現(xiàn)與銷售環(huán)節(jié)的銜接。

2.2 面向多用戶的信息服務(wù)平臺

系統(tǒng)提供蘋果質(zhì)量安全相關(guān)公共信息服務(wù)，包括基于移動終端和互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)。

2.2.1 基于移動終端的服務(wù) 將物聯(lián)網(wǎng)綜合智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能移動化，將物聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)平臺集成到追溯系統(tǒng)APP，實現(xiàn)在基于Android操作系統(tǒng)的移動智能終端隨時隨地査看蘋果種植基地監(jiān)控點空間分布信息、環(huán)境監(jiān)控信息、監(jiān)測預警信息，對預警進行智能推送，遠程查看基地視頻信息，以及查看設(shè)備運行狀態(tài)和進行設(shè)備智能控制等。

2.2.2 基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù) 提供基地展示、技術(shù)培訓、農(nóng)資供應(yīng)、視頻點播等服務(wù)功能。重點通過后臺提供的信息發(fā)布功能展示最近的農(nóng)業(yè)動態(tài)信息列表，并提供查看詳細動態(tài)信息的接口。展示在平臺注冊的基地列表，并提供查看每個基地地址、聯(lián)系人、產(chǎn)地認證、產(chǎn)品認證情況等詳細信息的接口。以地圖形式展示農(nóng)資連鎖店的地理位置、區(qū)域分布，并提供對連鎖店地址、聯(lián)系人、主要服務(wù)產(chǎn)品等詳細信息的查看。

2.3 面向消費者的蘋果生產(chǎn)信息追溯系統(tǒng)

開發(fā)追溯網(wǎng)站、手機端掃描追溯應(yīng)用等，實現(xiàn)多方式下的產(chǎn)品追溯，追溯信息可定制，可追溯查詢出產(chǎn)品信息、企業(yè)信息、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)履歷、產(chǎn)品檢測等信息。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 主頁

系統(tǒng)主頁包括系統(tǒng)簡介、入駐企業(yè)、溯源查詢、監(jiān)測預警、農(nóng)事管理、蘋果價格、安全知識等模塊。網(wǎng)站首頁展示系統(tǒng)簡介、追溯碼查詢、環(huán)境監(jiān)測信息、入駐企業(yè)、產(chǎn)品展示、不同用戶登錄入口等內(nèi)容。系統(tǒng)簡介采用圖、文結(jié)合的形式介紹本系統(tǒng)的功能及架構(gòu);入駐企業(yè)包含入駐企業(yè)名錄、產(chǎn)品展示兩部分;溯源查詢包含追溯碼查詢、查詢結(jié)果展示、產(chǎn)品投訴;監(jiān)測預警包含環(huán)境信息、農(nóng)業(yè)氣象、生產(chǎn)風險（投入品）、成本收益分析、產(chǎn)量預測等內(nèi)容;農(nóng)事管理包括生產(chǎn)者信息、施肥（肥料名稱、肥料來源、肥料價格、施肥量、施肥時間）、灌溉（灌溉時間、灌溉量）、農(nóng)藥（名稱、采購來源、采購量、采購價格、噴藥時間和次數(shù)）、采摘時間、批次采摘量、單株產(chǎn)量等相關(guān)信息;安全知識包括蘋果及相關(guān)的食品安全普及知識。

3.2 后臺

3.2.1 后臺模塊 系統(tǒng)后臺設(shè)網(wǎng)站管理、信息上傳、二維碼管理、用戶管理、系統(tǒng)管理五個模塊，供管理者、生產(chǎn)者、消費者、監(jiān)督者四類用戶使用。網(wǎng)站管理包括網(wǎng)站頁面及數(shù)據(jù)的更新、修改等工作;信息上傳主要由生產(chǎn)者、管理者上傳文字、圖片和視頻信息，包含產(chǎn)品信息、蘋果長勢信息、環(huán)境監(jiān)測信息、農(nóng)事管理信息等;二維碼管理是根據(jù)生產(chǎn)者上傳的信息，生成QR二維碼和一維追溯碼，并可將生成的信息與二維碼電子打印設(shè)備遠程連接直接打印;用戶管理是對注冊用戶進行管理，并對不同用戶賦予不同權(quán)限，另外，用戶可在此更改注冊信息;系統(tǒng)管理主要是系統(tǒng)功能的增刪修改等。

3.2.2 用戶權(quán)限 主要包括管理者、生產(chǎn)者、消費者和監(jiān)督者。管理者具備所有權(quán)限;生產(chǎn)者具有信息上傳、二維碼管理兩項權(quán)限，并可更改注冊信息;消費者具有瀏覽、查看詳細追溯信息權(quán)限，并可更改注冊信息;監(jiān)督者可瀏覽查看生產(chǎn)過程信息及投訴情況，但不可修改。

4 功能設(shè)計

4.1 質(zhì)量安全追溯功能

4.1.1 二維碼設(shè)計 二維碼設(shè)計是實現(xiàn)質(zhì)量安全追溯功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括消費者掃碼后顯示的二維碼信息以及網(wǎng)站鏈接中顯示的生產(chǎn)管理信息兩部分。其中，二維碼顯示信息包括：產(chǎn)品名稱（品名、品牌、產(chǎn)品圖片）、產(chǎn)品簡介（品種特性）、認證類型（普通、無公害、綠色、有機，等）、產(chǎn)品等級（特級、一級、二級，等）、產(chǎn)品產(chǎn)地（含生產(chǎn)者信息、產(chǎn)地地塊信息）、收獲日期、聯(lián)系電話（生產(chǎn)者電話、監(jiān)管者舉報電話）等。生產(chǎn)管理信息鏈接顯示內(nèi)容包括：生產(chǎn)企業(yè)（果品生產(chǎn)企業(yè)/合作社/專業(yè)戶名稱）、產(chǎn)品信息（包括產(chǎn)品簡介，即品名、品牌、特性簡介）、產(chǎn)地地塊（含地圖信息）、認證和等級情況（上傳產(chǎn)品認證報告）、生產(chǎn)管理信息（包含蘋果長勢信息、農(nóng)事操作信息、采摘收獲信息，其中，蘋果長勢信息包括蘋果生長關(guān)鍵物候期的長勢信息及圖片，農(nóng)事操作信息包括蘋果生長物候期水肥施用信息及視頻、圖片，采摘收獲信息包括蘋果成熟期采摘信息及視頻、圖片以及采摘時間、批次采摘量、單株產(chǎn)量等）。

4.1.2 追溯編碼 通過網(wǎng)站后臺操作，實現(xiàn)每一批蘋果產(chǎn)品產(chǎn)生一個唯一的QR二維碼和14位追溯碼。二維碼中包含產(chǎn)品圖片、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品等級（產(chǎn)品認證）、產(chǎn)地、生產(chǎn)者、收獲日期、聯(lián)系電話等信息，以及作物長勢、農(nóng)事操作等相關(guān)信息的網(wǎng)站鏈接;追溯碼直接顯示網(wǎng)站鏈接信息。

4.1.3 追溯查詢 通過兩種方式實現(xiàn)，一是消費者通過智能手機的微信、QQ、支付寶等第三方軟件中的掃碼功能掃描二維碼查詢;二是通過追溯碼在網(wǎng)站上進行查詢。

4.2 數(shù)據(jù)查詢功能

網(wǎng)站后臺建立生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫，信息覆蓋蘋果生產(chǎn)全過程，包括：產(chǎn)地地塊、生產(chǎn)主體、種植環(huán)境、作物長勢、農(nóng)事操作和采摘收獲等數(shù)據(jù)信息，并通過數(shù)據(jù)交互功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳、下載、處理、分析[14]。

4.3 監(jiān)測預警功能

利用生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)定向監(jiān)測預警功能，為生產(chǎn)者提供氣象監(jiān)測信息和生產(chǎn)風險預警信息;為廣大用戶提供蘋果市場價格信息，為監(jiān)督者提供化肥農(nóng)藥等投入品監(jiān)測信息和產(chǎn)量預警信息。

5 結(jié)論

本研究提出了一個蘋果生產(chǎn)信息精準追溯系統(tǒng)設(shè)計思路，并從系統(tǒng)總體設(shè)計思路、系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)方案、系統(tǒng)功能等方面進行介紹。該系統(tǒng)將可為消費者提供蘋果產(chǎn)品生產(chǎn)信息追溯查詢功能;為生產(chǎn)者提供氣象監(jiān)測信息和生產(chǎn)風險預警信息，便于其安排生產(chǎn)經(jīng)營活動;為監(jiān)管部門提供化肥農(nóng)藥等投入品監(jiān)測信息，便于其對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效監(jiān)管;解決相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中的質(zhì)量管理問題，有助于企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升客戶滿意度。因此，質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)應(yīng)用前景廣闊，應(yīng)加大力度推動生產(chǎn)、流通領(lǐng)域建立質(zhì)量安全追溯體系。

參 考 文 獻：

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收稿日期：2019-07-24

基金項目：山東省科技發(fā)展計劃項目“山東省蘋果生產(chǎn)信息精準追溯系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用”（2019GNC106128）;中國農(nóng)業(yè)科學院和山東省農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程協(xié)同創(chuàng)新任務(wù)“智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成”（CAAS-XTCX2018023）

作者簡介：張曉艷（1974—），女，內(nèi)蒙古通遼人，博士，研究員，從事農(nóng)業(yè)信息監(jiān)測預警與智慧農(nóng)業(yè)研究。E-mail：239491965@qq.com

盧德成（1985—），男，山東東營人，博士，從事農(nóng)業(yè)信息分析研究。E-mail：571090504@qq.com

*為共同第一作者。

通訊作者：阮懷軍（1964—），男，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)信息化方面研究。E-mail：rhj64@163.com