基于采摘农产品的质量安全生产控制与信息溯源系统

杜彦芳 ，刘 伟 ，徐义鑫 ，张雪飞 ，王建春 ，尹 川

基于采摘农产品的质量安全生产控制与信息溯源系统

杜彦芳1，刘 伟2，徐义鑫1，张雪飞1，王建春1，尹 川3

（1.天津市农业科学院信息研究所，天津300192；2.天津中科先进技术研究院有限公司，天津300392；3.天津市星火科技开发中心，天津300041）

随着人们生活质量的不断提高，对农产品的质量安全问题提出了更高的要求。而随着近几年由于农产品不安全导致的事故频发，农产品安全问题越来越引起人们的关注。将网络信息技术与农产品生产实际相结合，应用Java技术、Android技术、二维码技术和数据库等技术，构建了一套基于采摘农产品的质量安全生产控制与信息溯源系统。该系统的实现对提高采摘园生产管理水平、信息共享和保障农产品的质量安全具有很重要的现实意义，目前已在天津市滨海新区永丰蔬菜种植专业合作社和天津农科院现代农业科技创新基地实际应用。

农产品；Java；Android；追溯系统；质量安全

近年来，由于农产品生产环境的污染，农药、化肥的不当使用以及不法奸商的恶意行为等因素致使农产品中残留的有毒有害物质严重超标，农产品质量安全事故频发，严重威胁着人们的身体健康和生命安全，给国家造成了巨大的经济损失和信任危机，严重影响社会稳定[1-3]。因此，农产品质量安全问题被社会广泛关注，也越来越引起党和政府的高度重视。在国务院印发的《全国农业现代化规划（2016—2020年）》中就提出了确保农产品质量安全，要求提升源头控制、标准化生产、品牌带动、风险防控与农产品质量安全监管等方面的能力[4]。

生态观光农业作为当前的一种新型产业，采摘园是其一大特色。随着人民生活水平的提高，市郊采摘园深受市民欢迎，节假日时常出现园内游人爆满的现象[5-7]。因此，采摘农产品的质量安全问题也越来越引起人们的重视。

笔者开发了一套基于采摘农产品的质量安全生产控制与信息溯源系统。通过对采摘农产品产地环境、生产过程（产前、产中、产后）、质量检测等关键环节的记录，建立从耕种到采摘的全程监管和溯源制度，借此提高广大生产者的安全生产意识和社会责任意识，规范采摘农产品市场秩序，切实保障采摘农产品的质量安全和消费者利益。

1 需求分析

1.1 功能性需求分析

本系统设计的目的是为了保障采摘农产品的安全，实现从种植到采摘的全程监控体系，进行溯源追踪与管理。消费者有2种查询方式，一是通过浏览Web网站来获取采摘园的信息以及可采摘的农产品的信息；二是通过手机App程序，直接扫描二维码来获取农产品的详细生长过程信息[8-9]。通过查询，只有符合安全生产的农产品才会得到消费者认可，企业才有市场。所以，采摘园要想包揽客户、提高收益，就需提升自身生产管理水平，提高生产效率，优质高产，为消费者提供优质安全的农产品，以满足消费者对农产品质量安全的更高要求。但鉴于农业生态环境的日益恶化及农业化学用品的不当使用或过量使用[10]，致使目前我国农产品安全生产的现状不容乐观。要实现优质高产的目的，离不开科学的指导，农业科学化是现代农业发展的一个重要特征，也是现代农业发展的方向。农业生产专家凭借其自身的学术优势和专业知识可以给生产者提供科学的指导，做到病虫害的早期预防和合理治疗，做到科学、合理、高效使用化肥、农药，以减少农产品中的药物残留。生产企业通过查询本系统，就可获取这些知识，用于指导自己的生产实践[11]。

生产企业要如实记录农产品生产中的每个操作，质监部门负责对农产品进行检测，发现生产企业录入系统的信息与真实性不符、或有不符合安全生产的农产品时，立即启动拦截功能，第一时间阻止问题农产品流通。最终，生产企业可将符合安全生产的农产品通过本系统发布出去，供消费者采摘。

1.2 非功能性需求分析

通过本系统，随时提供数据的录入、更新以及查询等操作，需要保持数据的实时性和并发访问的准确性以及一致性，因此，对数据传输以及运行时长等系统性能都有很高的要求。在保证系统性能良好的前提下，还要使得人机交互界面友好，系统功能清晰明了、简单易用，确保不同文化水平的使用者一用即会。此外，还要考虑系统的可扩展性，为系统升级以及与其他系统的对接预留拓展空间[12]。

2 系统设计

2.1 系统架构设计

该系统采用B/S模式，以数据库为支撑，围绕采摘农产品生产的主要环节，实现各用户对数据的录入与存储、管理与更新、查询与追溯等功能，进而实现对采摘农产品产前、产中、产后整个流程的有效监管，提高采摘农产品生产管理的高效性、经济性和信息化水平。其系统架构如图1所示，主要分为应用层、数据处理层和数据存储层[13-14]。应用层负责与用户交互，分为浏览器和手机APP共2个版本，以满足客户的不同需求。应用层通过WiFi或2G/3G/4G网络与服务器端进行交互，服务器端的数据处理层负责数据的管理与维护，并通过Service，DAO，Hibernate Mapping等技术实现与数据库的交互，完成数据的增删改查等操作。

2.2 功能设计

本系统的总体功能要求是消费者可以通过扫描二维码实现对采摘的农产品进行追溯查询。要实现该功能，必须对农产品种植期间的各类数据以及各类检测指标数据进行记录，建立电子档案数据库。最后以软件系统工程为指导思想，设计二维码标签，消费者通过扫描二维码，可以查看采摘农产品从耕种、生长到质量检测的整个过程。因此，基于采摘农产品的质量安全生产控制与信息溯源系统，以采摘农产品为研究对象，从农业生产专家、生产企业管理者、生产企业生产者、消费者、质监部门、系统管理者的不同角度设计该系统，主要包括用户管理、农业生产专家指导、农产品溯源信息建立和农产品溯源信息查询4个模块[15-17]，如图2所示。

4个模块的详细情况如下。（1）用户管理。主要是根据用户角色建立起来，系统管理员权限最高，可以对用户进行增加、修改、查询、启用、禁用、密码重置等操作。同时，生产企业管理者可以管理本企业的所有生产者账号。不同用户角色的权限不同，用户只能根据管理员授权的角色对所管理的模块进行操作，不能随意更改其他用户的数据。消费者无需登录，只能在前台进行查询操作。（2）农业生产专家指导。农产品专家通过该系统可以给出农产品生长期间科学的指导，包括农作物的特性、喜好、播种、施肥、易发病虫害及防治措施（如农药、化肥等投入品使用安全间隔期和休药期；如何科学使用农药，选择低毒、低残留、高效农药）、栽培管理办法等。为使查询结果更加直观，系统还有上传图片功能，方便用户从图片上了解到更多信息。生产企业用户通过查询，即可获取上述信息，用于指导自己的生产实践。（3）农产品溯源信息建立。生产企业用户通过本系统如实记录农产品生长过程中的每一个环节，使得农产品生产从产前（地块信息、种子使用）、产中（肥料使用、病虫害防治、栽培管理）到产后（质量检测）整个过程形成可溯数据，具备详细的生产管理档案可供查询，以实现农产品溯源信息的建立[18]。（4）农产品溯源信息查询。有了农产品的生产过程信息后，就可以为其生成一个唯一的二维码。消费者通过扫描该二维码，就可以获取详细的农产品生产过程信息，借以实现农产品溯源信息的查询。同时还为企业的生产管理和农产品安全质量监控提供良好的操作平台。

2.3 数据库设计

通过对该系统的功能分析，系统数据库主要包括用户信息、农产品生产过程和农业生产专家指导三大部分，采用目前较为广泛应用的关系型数据库SQLServer 2008进行存储，设计上遵循了一致性、完整性、安全性和可扩充性。农产品生产过程相关的几个主表之间的关系[19-20]如图3所示。

3 系统实现

本系统采用面向对象的程序开发方法和B/S体系结构。服务器使用的是Apache开源软件基金会旗下的Tomcat服务器，轻量、快捷部署；以MyE-clipse为开发平台，运用J2EE中的Struts＋Spring＋Hibernate框架及Java开发编程技术，综合构建而成。Web前端系统采用Javascript＋Ajax＋CSS＋HTML技术实现，与jQuery库结合使用，界面友好美观。移动端以Android Studio为开发平台，采用Android技术实现，与服务器之间的通信使用的是开源框架Android-async-http，通过JSON传递数据。数据库采用SQLServer 2008关系型，其特点是高效性、智能性，便于维护。二维码使用常见的QR码，具有信息容量大、容错能力强、易于被智能手机识读、成本低等优点，编程使用的是Google的开源项目ZXing。用户可根据自身情况使用不同的客户端进行数据的录入、更新等操作，具有界面清晰、操作简单、实用性强等特点。目前，该系统已在天津市滨海新区永丰蔬菜种植专业合作社和天津农科院现代农业科技创新基地实际应用，手机端的企业管理员主页面如图4所示。

4 结语

本研究以采摘农产品为对象，通过分析其特点与系统开发需求，借鉴国内外在农产品质量安全方面的研究经验，结合计算机互联网、物联网技术、信息处理技术，运用Java、Android、二维码和数据库等技术，完成了基于采摘农产品的质量安全生产控制与信息溯源系统的设计与实现。不仅通过采摘农产品生产过程的记录，构建了包含采摘农产品产前、产中和产后的安全信息追溯平台，还通过农业生产专家指导信息的录入，构建了农业生产科学化的指导平台，对提高生产管理、信息共享和保障采摘农产品的质量安全具有很重要的现实意义[21]。

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Quality Safety Production Control and Information Traceability System Based on Picking Agricultural Products

DUYanfang1，LIUWei2，XUYixin1，ZHANGXuefei1，WANGJianchun1，YINChuan3
（1.Instituteof Information，Tianjin Academy of Agricultural Sciences，Tianjin 300192，China；2.Tianjin Zhongke Advanced Technology Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300392，China；3.Tianjin Development Center of Xinghuo Science and Technology，Tianjin 300041，China）

With the continuous improvement of people's quality of life and the frequent occurrence of accidents caused by unsafe agricultural products in recent years,the issue of agricultural product safety has attracted more and more attention.This paper,builds a set of quality safety production control and information traceability system based on picking agricultural products,by combining network information technologies with production practice,applying the technologies of Java,Android,qr code and database.Implementation of the systemhas very important practical significance to improve production management of picking garden,information sharing and ensure the quality of agricultural products,which has been used in vegetable professional cooperatives of Yongfeng Binhai Tianjin and modern agriculture technological innovation base,Tianjin Academy of Agricultural Sciences.

agricultural products;Java;Android;traceability system;quality safety

S126

A

1002-2481（2017）12-2009-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.12.27

2017-07-19

天津市蔬菜现代农业产业技术体系（ITTVRS2017018）；天津市农业科技成果转化和推广项目（201601220）；天津市科技支撑计划重点项目（14ZCZDNC00005）；天津市农业科学院院长基金项目（17006，17010）

杜彦芳（1981-），女，河北深泽人，助理研究员，硕士，主要从事农业信息技术研究工作。尹 川为通信作者。