基于近距離無線通信技術(shù)的棗質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)構(gòu)建

李慶軍，李俊霞，王聰明，李 慧，孫艷剛，杜秀芹，張貴香，李秀岐

（1.山東濱州國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理服務(wù)中心，山東濱州 256600；2.桓臺縣數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展中心，山東桓臺 256400；3.無棣縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東無棣 251900；4.山東省無棣縣馬山子鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東無棣 251907）

棗（Ziziphus jujubaMill.）是鼠李科棗屬植物，含有豐富的維生素C、維生素P 等，除供鮮食外，可以制成蜜棗、紅棗、熏棗、黑棗、酒棗、牙棗等蜜餞和果脯，還可以制作成棗泥、棗面、棗酒、棗醋等，是重要的食品工業(yè)原料。2021 年我國棗栽培面積達(dá)331 萬hm2[1]。育苗、定植、澆水、開甲、抹芽、噴施農(nóng)藥、施用肥料生長調(diào)節(jié)劑和果實(shí)采收加工流通等環(huán)節(jié)的規(guī)范操作是保證棗果質(zhì)量安全的基礎(chǔ)。僅農(nóng)藥的使用這一項(xiàng)就需要防治盲蝽象、棗步曲、棗癭蚊等近20 種蟲害[2]和青斑病、棗銹病、縮果病、炭疽病等近10 種病害[3]。防治病蟲害的主要方式有化學(xué)防治、物理防治和生物防治等，其中化學(xué)防治不可避免地對果品安全造成一定影響。如何了解果品在生產(chǎn)過程中的病蟲害防治情況，是消費(fèi)者非常關(guān)心的。帶有近距離無線通信技術(shù)（near field communication，NFC）功能的智能手機(jī)使消費(fèi)者個人快速便捷地獲取棗質(zhì)量安全狀況成為可能，目前已廣泛應(yīng)用在茶葉、枸杞、肉類等農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全追溯中，但在棗質(zhì)量安全追溯方面的應(yīng)用還未見報(bào)道[4-6]。在該技術(shù)的支撐下，配套棗全產(chǎn)業(yè)鏈的標(biāo)準(zhǔn)化管理，探索產(chǎn)地編碼和農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)簽追溯的系統(tǒng)模式，并建立棗質(zhì)量安全信息可追溯系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)棗業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量追溯，并極大地方便棗的質(zhì)量監(jiān)管和全方位跟蹤，是提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力、保障消費(fèi)安全的重要手段，更是推動棗業(yè)轉(zhuǎn)型升級、助力鄉(xiāng)村振興的有效途徑[7-8]?；诮嚯x無線通信技術(shù)（near field communication，NFC），本文綜述了構(gòu)建棗質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的基本要求、實(shí)施原理、框架設(shè)計(jì)、信息編碼等，以期提高棗品質(zhì)與安全水平，促進(jìn)棗產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。

1 開展棗質(zhì)量安全追溯工作的基本要求

棗質(zhì)量安全追溯的目標(biāo)是溯源從棗園到貨架各環(huán)節(jié)的投入品和相關(guān)責(zé)任主體信息。開展追溯工作的棗生產(chǎn)企業(yè)（組織或機(jī)構(gòu)）應(yīng)指定機(jī)構(gòu)或人員負(fù)責(zé)追溯的組織、實(shí)施、監(jiān)控和信息的采集、上報(bào)、核實(shí)及發(fā)布等工作[9]。開展棗質(zhì)量安全追溯需要準(zhǔn)備的硬件設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、打印機(jī)、條碼讀寫器等，相關(guān)軟件也應(yīng)滿足追溯要求。棗質(zhì)量安全追溯機(jī)構(gòu)應(yīng)制定軟硬件管理制度，工作規(guī)范制度和質(zhì)量把控及應(yīng)急制度。采用低成本、長壽命、低耗能的信息傳感器材和便攜式設(shè)備，并充分利用現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)資源，緊密結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能（AI）等新一代信息技術(shù)，也是建立棗質(zhì)量安全追溯體系的基礎(chǔ)[10-11]。

2 棗質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)實(shí)施原理

棗的種植戶、加工企業(yè)和銷售商等單位實(shí)時采集數(shù)據(jù)并上傳。追溯系統(tǒng)通過NFC 系統(tǒng)對溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、整合、加工和反饋，并指導(dǎo)種植、加工和銷售主體調(diào)整工作偏差。消費(fèi)者可通過NFC 手機(jī)，讀取NFC 標(biāo)簽，進(jìn)行產(chǎn)品溯源，及時了解棗的安全質(zhì)量信息，進(jìn)而決策消費(fèi)行為。監(jiān)管部門收到消費(fèi)者投訴或系統(tǒng)反饋的信息能及時核實(shí)數(shù)據(jù)和危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)（hazard analysis critical control point，HACCP），進(jìn)而確定溯源信息[12]，并快速定位出現(xiàn)問題的節(jié)點(diǎn)，查明原因，做出應(yīng)對策略。

3 棗質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

棗供應(yīng)鏈可分為種植、加工、儲存、流通和銷售五大環(huán)節(jié)。棗供應(yīng)鏈企業(yè)可通過NFC 采集系統(tǒng)寫入和讀取NFC 標(biāo)簽信息，同時將要寫入的信息提交給Savant 中間件[13]，信息經(jīng)過處理加工傳送到互聯(lián)網(wǎng)的對象名解析服務(wù)（object name service，ONS）。在網(wǎng)上利用ONS 對問題棗產(chǎn)品信息進(jìn)行定位，通過物理標(biāo)示語言（physical markup language，PML）服務(wù)器，將PML 記錄的棗產(chǎn)品信息存放到MySQL 數(shù)據(jù)庫。棗種植主體記錄的產(chǎn)品信息隨著供應(yīng)鏈條最終傳給棗銷售主體，同時將寫入NFC 標(biāo)簽的信息實(shí)時上傳到系統(tǒng)。追溯系統(tǒng)總體框架可分為棗種植信息采集模塊、棗加工信息采集模塊、棗流通信息采集模塊、棗銷售信息采集模塊、Savant 中間件以及ONS、PML 數(shù)據(jù)庫，具體設(shè)計(jì)框架如圖1 所示。

圖1 基于NFC 的棗質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)構(gòu)架Fig.1 Framework of jujube quality and safety traceability system based on NFC

4 信息編碼

4.1 棗園地塊信息編碼

棗種植地塊條件應(yīng)符合GB/T 1884—2008 的要求，應(yīng)以種植管理方式、地理位置、種植主體等特性相對一致的區(qū)域?yàn)橥痪幋a單元[14]。地塊編碼需要關(guān)聯(lián)的信息有棗園概況、日常管理信息、農(nóng)資使用信息、地塊面積、水肥使用信息、空氣質(zhì)量信息和參與人員信息等。

4.2 田間管理編碼

棗樹田間管理包括從種子播種到果實(shí)采摘全過程，需編碼的主要內(nèi)容有很多。

4.2.1 播種栽植期

棗園土壤處理方法；棗樹育苗時間，地點(diǎn)；棗樹品種，苗木狀況及處理方法；棗樹栽植時間，株行距等。

4.2.2 日常管理期

施肥種類及數(shù)量，化肥、有機(jī)肥、殺菌劑、殺蟲劑、除草劑、生長調(diào)節(jié)劑等的采購及使用情況，包括通用名、商品名、供應(yīng)商、生產(chǎn)企業(yè)、登記證號、生產(chǎn)許可證號、產(chǎn)品合格證號、生產(chǎn)批次號、使用數(shù)量、使用方法、使用時間和責(zé)任人等。棗樹開甲時間、寬度和部位，抹芽起止時間、次數(shù)，授粉情況，單株坐果數(shù)量。生產(chǎn)、管理相對統(tǒng)一的種植戶、種植組、企業(yè)統(tǒng)稱為種植者，應(yīng)對種植者進(jìn)行編碼，并建立種植者編碼檔案，種植者編碼檔案應(yīng)包含姓名（種植戶名、種植組名或企業(yè)名稱）、種植區(qū)域、種植面積、種植品種等信息。

4.2.3 采摘收獲期

對采摘者進(jìn)行編碼，并建立檔案。采摘者編碼檔案應(yīng)包含以下信息：主體名稱（戶名或組名）、采摘時間、采摘區(qū)域、采摘數(shù)量以及采摘時果實(shí)成熟度和等級等。

4.3 加工環(huán)節(jié)編碼

對不同收購批次進(jìn)行編碼，內(nèi)容至少包括產(chǎn)品名稱、交售者及種植者、收購時間、地點(diǎn)、數(shù)量、收購標(biāo)準(zhǔn)、交收檢驗(yàn)和收購批次號等。應(yīng)對不同加工批次、包裝批次和貯藏批次編號或逐件登記。

4.4 流通環(huán)節(jié)編碼

對不同出庫批次編碼或逐件掃描記錄，記錄棗的出庫時間和數(shù)量。流通編碼可采用2 種方式，分別是“企業(yè)編碼+預(yù)留代碼位+銷售代碼”和“企業(yè)編碼+銷售代碼”。根據(jù)棗在流通環(huán)節(jié)的節(jié)點(diǎn)不確定的特點(diǎn)，流通環(huán)節(jié)編碼應(yīng)具備唯一性、可擴(kuò)展性、簡明性和科學(xué)性的原則。唯一性就是一個代碼只標(biāo)示一個編碼對象?？蓴U(kuò)充性指代碼應(yīng)留有適當(dāng)?shù)暮髠淙萘?，以便適應(yīng)不斷擴(kuò)充的需要。簡明性是代碼結(jié)構(gòu)和形式應(yīng)簡單明了，便于手工輸入?？茖W(xué)性是指代碼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮棗實(shí)際流通的各個環(huán)節(jié)，符合實(shí)際業(yè)務(wù)流程。

5 信息管理

嚴(yán)格制定信息管理制度。首先要明確歸檔方式和存檔年限。上一環(huán)節(jié)操作結(jié)束時及時將數(shù)據(jù)匯總傳輸?shù)阶匪菹到y(tǒng)，并及時以代碼形式傳遞給下一環(huán)節(jié)。采用技術(shù)的、經(jīng)濟(jì)的、政策的、法律的和人文的方法和手段，以便對信息流進(jìn)行控制，以提高信息利用效率、最大限度地實(shí)現(xiàn)信息效用價值。如實(shí)記錄各環(huán)節(jié)訂單信息、參與人員基本信息，生產(chǎn)、交付后的24 h 內(nèi)上傳相關(guān)信息。信息保存時間不得少于6 個月。應(yīng)授權(quán)相關(guān)行政主管部門能從追溯系統(tǒng)直接提取信息。

6 應(yīng)急追蹤

各環(huán)節(jié)主體內(nèi)部應(yīng)明確安全追溯的管理部門，負(fù)責(zé)安全追溯應(yīng)急制度的建立和組織實(shí)施，不定期以“倒查”的方式檢驗(yàn)追溯系統(tǒng)運(yùn)行情況，及時調(diào)整、完善相關(guān)環(huán)節(jié)[15]。同時，各環(huán)節(jié)主體還應(yīng)負(fù)責(zé)對上一環(huán)節(jié)提供的產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)收，并對上游追溯信息進(jìn)行核實(shí)。如發(fā)現(xiàn)問題，按相關(guān)規(guī)定及時對該批次產(chǎn)品進(jìn)行召回或銷毀，以免流入銷售市場造成損失[16]。一旦發(fā)現(xiàn)棗產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量安全問題，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)、主管部門等相關(guān)主體應(yīng)依據(jù)追溯信息，迅速界定質(zhì)量安全問題的范圍和原因，確認(rèn)追溯層次和范圍，并及時采取應(yīng)對措施。