基于NFC的有机水稻质量安全数据追溯系统设计与研究

强浓

摘 要：本文分析了建立有机水稻质量安全数据追溯系统的科学性和高效性，试图改善有机水稻生产、流通、销售环境，提高有机水稻的品质和美誉度，为有机水稻安全生产和管理的监控信息化建设提供应用示范。

关键词：有机水稻;NFC;安全追溯

目前我国的水稻生产存在产品的品质不能满足人们对美好生活需要的追求的问题。随着人们生活水平的提高，其消费水平也不断发生变化，逐渐由以前追求数量型向追求品质型消费的转变，人们对产品品质提出了更新更高的要求，有机食品愈来愈受到欢迎。但是我国有机水稻生产规模化程度不高，标准化生产尚处于示范推广阶段。再次，各种标准体系和有机水稻生产全过程的监测系统尚不健全，农户的标准化生产意识薄弱。目前，我国水稻质量检测检验体系以及水稻产地、质量、等级、包装、储运等标识标准不完善。因此，通过信息技术手段帮助优质的有机水稻生产提供质量安全追溯，能够利于对优质产品的质量保护和竞争力提升。

一、基于NFC的有机水稻质量安全数据追溯系统

根据国家《有机产品管理办法中》的规定，认证监督管理部门对有机产品的生产、加工、销售活动进行监督检查，监督检查可采取多种方式来进行监管，尽管如此，但其检查方法都是针对某一个时间点进行的，而对其有机产品的生产过程及流通过程还是缺乏全程的监控。因此，为了有机食品的质量完成得到保障，我们应该建立一个生产安全的全程监控系统，从有机食品的生产，加工，储藏，物流等各个环节都把它严密地监控起来，同时利用NFC标签进行自动化写入各个环节的相关信息，减少人工干预过程，提升信息准确度。

二、系统采用的技术手段

该系统充分利用先进的计算机软件技术和网络技术，并结合3S等地理信息技术、数据库技术、图形图像处理技术、多媒体技术、Web及流媒体技术等。利用NFC技术、GIS技术、网络技术、数据库技术，在进行系统的软硬件高效集成的基础上，实现对有机水稻安全生产监控、有机水稻生产加工的评估、促进有机水稻的市场流通和贸易等信息化。

系统以数据库做后台支持，相关数据的显示和输出应与数字视频紧密结合，具有良好的可视化界面。开发成果符合安全可靠，管理维护方便、系统抗干扰能力强的要求;同时也具备容错、检错、纠错能力，信息恢复和系统重建能力。总体结构使用跨平台的B/S体系。

三、基于NFC的有机水稻质量安全数据库设计

基于NFC的有机水稻质量安全数据追溯系统的数据量大，數据源广泛，包括示范区的基础地形信息、土壤数据、养分数据、气候数据、病虫害数据、有机水稻作物等数据和视频监控数据等。根据有机水稻安全生产的需求，质量安全数据库包括如下数据源：（1）大中比例尺的土壤图：第二次土壤普查图，含土壤类型、质地、养分图;（2）土壤中量及微量元素分布图，以第二次土壤普查或最新的检测数据为准;（3）土壤样品数据（采集地点与分析结果）：使用GPS定位，采样点的空间分布应相对均匀，根据采样点的GPS测位，自动形成采样点位置分布图;（4）土壤养分分区图：采样点土壤样品的测试分析结果，并结合第二次土壤普查结查，采用克里金（Kriging）插值法，进行土壤养分空间插值，制作土壤养分分区图;（5）社会经济数据、各作物配套栽培技术与病虫害资料数据：项目实施县（区）主要作物品种，品种特性及种植管理方法、各作物的栽培配套技术，主要病虫害发生规律与防法方法、各作物图片库、主要病虫害各发生时期图片库等;（6）有机水稻生产投入数据、与有机水稻安全有关的关键控制技术数据，该部分数据将通过专用设备将信息写入到有机水稻产品的NFC标签内。

四、基于NFC的有机水稻质量安全数据追溯系统功能设计

有机水稻质量安全数据追溯系统包括生产过程的数据监控、加工过程的数据监控、储藏过程的监控三个功能。

生产过程的数据监控主要是针对有机水稻的田间生长生产过程进行全程视频监控管理，主要用来将各个批次的有机水稻生产的田间信息采用全程视频监控的形式记录下来，并把生产过程的管理和投入物信息写入初始化的NFC标签内，作为产品的最初始安全数据信息。

（1）生产过程全程跟踪：在现场安装监控设备，实现生产过程和现场生产管理的全面跟踪，利用视频技术在测试领域安排监控点。实时捕获的视频传输到服务器，可以通过网络远程访问。

（2）田间生产管理：对有机水稻的种植、插秧、施肥、灌溉、施药、除草、收货等每各个生长环节进行跟踪控制，通过信息平台统一管理，并生成NFC标签。

（3）实时视频监控：可以通过系统查看生产过程中的实时监控屏幕。

加工过程的监控主要是针对有机水稻的加工生产车间的生产过程进行全程监控管理，主要用来将有机水稻的加工信息，在主要的加工过程生产线或者环节上，配置专用的数据写入设备，自动将每个环节的信息写入到对应批次的产品的NFC标签内，为有机水稻质量的监测和有机食品安全的检测提供保障和依据，为消费者提供有机安全食品的依据和保障，为相关监管部门的监管工作提供监管依据。

（1）生产车间监控：通过在生产车间安装电子监控，对加工过程中的稻谷脱壳、大米包装等活动进行控制。

（2）有机稻质量监控：保证在加工过程中严格遵守有机产品的生产规则，以确保生产的有机食品的质量。

储藏过程的监控模块主要是针对有机水稻的仓库储藏过程进行全程视频监控管理，这是有机水稻从生产到消费者手中的最后一道关口，也是最重要的一道工序，将有机水稻的储藏监控起来，为农超对接保障了安全、高质量的有机食品，使得消费者能食用到真正的、有保证的有机稻米。

（1）仓库监控：通过在仓库安装电子监控，确保在储存过程中严格遵守有机产品的生产规程，从而保证生产出来的有机食品的质量。

（2）三防控制：对储藏过程中的防鼠、防虫、防霉等措施进行控制。

最后，这些数据将用于发布到电子商务平台，包括有机水稻的各个生长阶段的施肥、除草、病虫害防治的视频数据，以及在每个阶段拍摄的照片，并包括与这些数据有关的责任人等属性数据。用关联到平台数据库相关信息的NFC标签对同一批次的有机水稻进行标识，在流通过程中，供应链中的节点企业通过读写器等设备获取水稻信息并保存到服务器中，直到在销售环节将NFC取下，并将NFC标签内的编码换成条码贴在商品包装上，同时将信息关联到基于微信平台的电子商务平台上，消费者可以通过微信公众号或微信小程序在线浏览产品从种植、加工、流通等各个环节的信息，下单购买收货后，再次通过扫描产品编码，核对产品信息是否与在线信息一致，确保有机水稻全程安全可查询。

五、研究特点和创新

（1）智能化。系统具有基于专家知识和经验的有机水稻相关专题数据库，能为有机水稻的生产管理及病虫害防治提供相应功能。

（2）网络化。该系统是基于Web开发的，从互联网的任意一个节点Internet用户都可以浏览万维网站点中的视频数据、有机水稻监控信息等，以及进行各种检索和分析。

（3）运用信息融合技术。该系统可以实现多媒体技术与网络技术的互补和整合，提高信息获取的完整性和准确性。系统运用可视化技术来提高信息的监管能力，使得用户更直观的了解有机水稻的整个生产和加工过程。

（4）运用数据挖掘技术和物联网技术。能实现有机稻质量安全追溯，结合目前先进的条码技术对有机稻的流通进行编码，使得消费者能够查询并了解到有机稻的种源情况、生产基地环境质量、用料用药情况等各个环节的信息。

六、结束语

通过信息化技术及手段助力农产品品质提升，打造安全放心的农业产品，已成为在新时期、新形势下一项支农惠农的政策措施和农民增收的一项政府行动。基于NFC的有机水稻质量安全数据追溯系统，能够推进农产品安全生产工作，提升农业综合效益，减少农产品食品安全问题，助力农产品安全建设。