基于物联网技术的农产品质量安全追溯体系

张耀军，王道大

(信阳农林学院 信息工程学院，河南 信阳 464000)

基于物联网技术的农产品质量安全追溯体系

张耀军，王道大

(信阳农林学院 信息工程学院，河南 信阳 464000)

物联网技术是一种以互联网技术为核心及基础的网络技术，是物联网与互联网的相结合，它将互联网技术延伸、拓展到了物理世界中。本文在充分研究移动物联网技术理论的基础上，利用物联网与互联网的各种技术设计基于移动物联网技术的农产品质量安全追溯系统，建立一套完善的跟踪与追溯体系，实现农产品的生产有记录、信息可查询、流向可追踪、责任可追溯的目标。

互联网；物联网；追溯

农产品安全历来是关乎民生的头等大事，近年来一系列恶性食品安全事件让群众在消费时望而却步，同时也使得一些良心生产企业和经销商受到了无辜的牵连。因此，如何保障农产品质量安全，提高消费者对食品安全的信心成为了社会关心的话题。想要预防突发或群发性因食品质量引起的安全事故，就必须要求农产品从种植生产到加工流通，到最后的销售，都要实现科学的监管。我国的北京、山东、海南等地根据各地实际情况都建设起了农产品质量安全追溯平台[1]，河南省农业正处于由传统农业向现代农业转型的时期，还未建立起相对规范的食品质量安全追溯体系。

针对河南省农产品生产地分散、生产规模化程度低的情况，在分析我国其它省份农产品生产所存在的问题与产品质量安全现状的基础上，借鉴已有的农产品质量安全追溯体系研究成果，整合当前网络技术、数据库技术、信息技术和二维码技术等物联网技术和互联网技术，建立基于农产品供应链的质量安全追溯系统。实现对农产品从种植到餐桌各个环节的管理和监督，解决农产品发生安全事故时，无法及时准备定位问题环节，问题产品无法及时召回处理，问题发生原因难以查明，安全事件易扩大升级等一系列的难题。同时可引入政府监管部门对农产品进行实时跟踪，提高农产品质量水平。

1 分布式架构体系设计

农产品生产供应链中的各个环节，参与行为主体较多，且地域分散，存在多种不确定性因素[2]。为保证整个系统追溯准确高效，系统采用多层分布式体系架构设计，使用B/S结构模式设计，将系统分为Web应用层、Web服务层、数据层、硬件层，其体系结构如图1所示。

硬件层以Web服务器为核心，农药残留检测仪、RFID标签和读写器、条码标签打印设备、条码标签扫描设备、GPS定位设备为信息采集终端，以网络通信设备为桥接，搭建整个系统的硬件框架，是我们整个追溯系统能够运行的基础。

数据层是支撑整个平台系统运行的核心，整个系统的应用都是针对数据层的操作，其中包括与系统各种业务逻辑密切相关的数据[3]，以及对数据进行增、删、改、查、更新的所有操作。基于对农产品的研究分析，结合农产品追溯系统的功能需求，构建农产品质量安全追溯数据库，为系统业务功能和信息的交换提供及时有效的数据支持，实现从生产到最终销售的正向追溯及其过程的反向追踪，达到生产企业、监管部门、消费者之间的信息共享目的。

Web服务层按照农产品供应链的环节，可以划分为四个子系统：企业管理系统、生产管理系统、监管系统、追溯信息管理系统，整个系统多维数据接入，各个系统针对农产品不同的行为主体设计实现相应的功能，数据同步、工作流引擎、权限管理等功能，实现对农产品全程追溯管理。

图1 农产品质量安全追溯体系系统模型图

Web应用层系统采用B/S架构设计，用户只需要在PC电脑或者移动终端通过浏览器客户端，通过登录验证便可以访问不同的子系统[4]，系统将根据用户的权限分配相应的数据接口，执行权限准许的操作，保证系统的信息安全，提高系统与用户的交互性。

2 农产品质量安全追溯系统的实现

2.1 系统功能结构实现

系统采用B/S架构，使用主流的PHP动态网页技术开发Web应用程序，采用体积小、速度快的mySQL作为数据库，搭配Apache作为 Web 服务器，可开发出效率高且可跨平台运行的系统[5]。依靠物联网的网络通信技术、农药残留检测仪、RFID射频识别技术、EPC编码技术实现对农产品信息的采集与交换，GPS实现对产品的定位与追踪。从生产到销售，所有的产品信息都将上传并存储到追溯平台的数据库中，并随着产品的运转实时更新数据库，一旦发生质量安全问题，能够及时发现并阻止产品的流通扩散。消费者在购买产品时，可以通过手机扫描二维码实时了解产品的各种信息，放心购买。质量安全追溯系统总体功能结构如图2所示。

图2 系统总体功能结构图

根据农产品供应链的参与者分配不同的用户权限，用户通过电脑或者手机浏览器访问系统，执行信息管理操作，通过系统农产品生产信息、物流运输、农药残留检测、销售信息都可一目了然，同时实现系统的多平台管理。

2.2 追溯业务流程设计

系统以农产品供应链为主线，以追溯的精确度为切入，通过对农产品的种植、采摘、包装、加工、销售等产品生产和流通过程进行研究分析。设计各流通信息管理功能模块，满足企业日常的管理经营，在农产品信息的基础上通过质检，检验合格的产品通过EPC编码技术对农产品进行统一规范编码，完成农产品信息标识二维码及标签的打印和粘贴，以及对RFID标签的信息录入，最后通过智能终端的扫描、登录系统网站查询等方式完成农产品的追溯，其核心业务流程如图3所示。

图3 农产品质量追溯系统核心业务流程

3 农产品质量安全追溯体系的建立

3.1 查询平台

以RFID为核心技术的数据采集和跟踪可以贯穿到农产品种植、加工、物流、销售的整个流程，能将各个环节的信息都上传到Web数据库服务器中以被查询。在追溯系统中，系统可以根据企业识别代码、产品代码及生产日期等信息生成唯一识别追溯码。

查询平台为应用PHP开发的Web应用程序，用户通过PC电脑或者移动终端的浏览器输入网站网址便可进入查询系统，通过输入产品上唯一识别追溯码就可以查询到购买产品的相关信息，使用二维码、条形码技术方便用户使用移动手机快捷查询信息。应用系统融合了多种信息技术，让消费者充分地感受到物联网技术带来的生活便利[6]。

3.2 农产品质量安全追溯

在农产品质量安全追溯系统中，将对各个企业的农产品种植、生产到销售各个环节产生的数据实时上传，并将数据汇总到核心数据库，建立一个统一的追溯数据库。终端用户通过追溯平台子系统向Web服务发出查询请求，经服务器程序校验追溯码后，向数据库提取该追溯码对应的产品信息，通过Ajax异步通信返回给用户终端，若校验失败则向用户返回校验失败信息[7]。

系统将对不同的用户分配相应的权限，消费者只能查询到正在销售的产品的详细信息。而系统对监管部门开放全部查询权限，可以通过追溯码查询到生产、运输、存储、销售各个环节的实时数据信息，以便及时了解农产品的质量安全情况。同时监管部门可查询各个环节的历史数据，一旦出现安全问题可以很快追溯发生原因，通过GPS定位系统快速追踪问题产品，及时阻止产品扩散，已销售的也能通过销售子系统追踪并召回，减少事故影响。

3.3 监管平台

建立一个完整的农产品质量安全追溯体系，有效的监管手段与平台是必不可少的，相关国家政策、法规才是整个追溯体系的设计与运作的依据。系统可以为相关监管部门提供数据接口，农业、卫生和质检等部门可以通过数据中心查看农产的各种信息。消费者也可以通过系统反应产品质量情况，对不合格产品进行投诉建议。可追溯体系事关多个行为主体，想要建立一个可靠安全的农产品质量安全追溯体系，对各行为主体的数据进行整合才是关键，建立有效的农产品安全信息共享机制与中心数据库，实现从产地到餐桌的追踪以及过程的反向追踪，实现消费者、生产企业、监管部门之间的信息共享。

4 总结

建立完整的农产品质量安全追溯体系，实现农产品的全方位的追踪服务，不仅在发生问题时能够可追溯，更重要的是能保障产品生产不出问题，从源头解决问题，为企业提供更好的技术服务，提高监管效率，同时降低监管的成本。如今物联网技术发展日新月异，将物联网技术与互联网技术结合，建立起农产品质量安全云计算、大数据平台，相信实现农产品质量安全零事故，指日可待。

[1] 王东亭，饶秀勤，应义斌.世界主要农业发达地区农产品追溯体系发展现状[J].农业工程学报，2014，30(8):236-250．

[2] 赵 丽，邢 斌，李文勇，等.基于手机二维条码识别的农产品质量安全追溯系统[J].农业机械学报，2012，43(7):124-129．

[3] 董玉德，丁保勇，张国伟，等.基于农产品供应链的质量安全可追溯系统[J].农业工程学报，2016(1)：280-285.

[4] 罗利平,蒋 勇.基于物联网技术的大宗农产品质量安全监控体系[J].中国科技论坛，2012(12):127-132.

[5] 周正贵.基于物联网技术的农产品追溯系统设计[J].长江大学学报(自科版.理工)，2016，13(28):71-74.

[6] 唐艳薇，郭中华，李树庆，等.基于QR码的清真牛羊肉质量安全信息追溯系统的设计实现[J].江苏农业科学，2014(10)：395-397.

[7] 武尔维，郜鲁涛，杨林楠，等.基于Android智能终端的农产品安全追溯系统架构设计[J].云南大学学报(自然科学版)，2011(2)：273-278.

(编辑：严佩峰)

The Product Quality Safety Traceability System Based on IOT Technology

ZHANG Yao-jun，WANG Dao-da

(Information Engineering Institute，Xinyang Agriculture and Forestry University，Xinyang 464000,China)

IOT technology is a network technology based on Internet technology.It is a combination of Internet of things and Internet.It extends the Internet technology into the physical world.Based on the full study of the technology theory of mobile Internet of things,this paper designs the quality and safety traceability system of agricultural products based on mobile Internet of things by using various technologies of Internet of things and Internet,establishes a set of perfect tracking and tracing system,realizes the goal of the agricultural production records,information query,flow to the traceability and responsibility the traceability.

Internet;the Internet of things;trace

2017-07-06

河南省软科学研究计划项目( 152400410386).

张耀军(1979—)，男，河南信阳人，硕士，讲师，主要研究方向：物联网、信息安全、图像智能信息处理.

TN929.5

A

2095-8978(2017)03-0104-04