果品质量安全溯源管理系统设计

杨晓　秦一浪　王进磊

摘要 可溯源体系是管控食品质量安全的有效工具，是保障消费者利益的有效方法。以果品为溯源研究对象，在分析国内外的溯源体系的基础上，通过运用物联网技术、条码技术、农残速测技术、数据采集中间件技术等，选用C#语言，设计并开发了果品质量安全溯源管理系统。该系统能够实时采集果品在各时期的数据信息，并实时上传至系统中心数据库，实现果品的安全生产管理与数据统计分析，以提高果品生产企业的监管水平，实现果品生产管理规范化与标准化、消费者权益的最大化。

关键词 果品质量；物联网技术；溯源系统；二维码

中图分类号 TP391 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）16-0245-03

Design of Fruit Quality Safety Traceability Management System

YANG Xiao 1 QIN Yi-lang 2 WANG Jin-lei 2

（1 College of Computer and Information Engineering，Henan Normal University，Xinxiang Henan 453007； 2 Henan Tianxialiangcang Information Technology Co.，Ltd.）

Abstract The traceable system is an effective tool for controlling the quality and safety of food，and it is an effective method to protect the interests of consumers.Fruits were chose as the research object.Based on the analysis of traceability systems at home and abroad，the C# language was used to design and develop fruit quality safety traceability management system through the use of Internet of Things technology，bar code technology，rapid residue testing technology and data acquisition middleware technologies.The system can collect real-time data information of fruits in various periods and upload them to the system center database in real time to achieve fruit production safety management and data statistics analysis，so as to improve the supervision level of fruit production enterprises.It can realize the standardization of fruit production management and the maximization of consumer rights.

Key words fruit quality；Internet of Things technology；traceability system；QR code

近年來，国内外重大食品安全问题屡见不鲜，农产品质量安全问题成为社会的焦点问题。我国是农产品出口大国，每年进出口贸易尤为频繁。其中，农副产品占比较大，每年出口果品较多，但生产工艺与流通过程中果品出现不合格产品，影响了农产品的出口份额。追溯系统是解决这一难题的有效方法，可以保障农产品的追溯和质量控制，提升果品的质量安全与增加果品市场竞争力。

欧盟最早建立食品安全体系，于2004年通过了《食品安全白皮书》，其内容涉及对于食品实行一体化监控，从种植到加工、销售，必须通过食品质量监管部门的检测方可在市面销售[1]。美国于2002年开始要求建立食品安全流通记录，以保证食品在出口、运输、储藏等环节的信息的及时记录[2-3]。日本于2003年颁布了《肉牛识别信息管理条例》，追溯食品从畜养、加工、销售等一系列流程的数据信息，以实现对每一件商品的追溯[4]。我国在食品质量溯源系统的研究与应用方面，国内许多学者也做出了很多贡献。邹萍[5]以水果为溯源研究对象，在详细分析水果供应链模式的基础上，选用MyEclipse平台、SSH框架开发了水果的溯源系统。谢梦[6]在研究了葡萄种植流程的基础上，结合葡萄种植园的实际种植生产模式，开发了基于Android手机的葡萄种植生产过程溯源系统。杨帆[7]在深入分析果品的生产、加工及流通模式上，选用PDF417二维码作为主键，开发了果品溯源系统，实现了对果品各个环节的信息进行编码转换，进而完成对果品产品的有效追溯。张亚雄[8]在研究追溯模型的基础上，提出了一种适合果蔬的通用型追溯模型设计方法，并开发了基于手机端的果蔬追溯系统。目前，我国在溯源系统的研究上，主要是对较单一果品种类的溯源系统的研究，市场上缺乏一个整合的果品溯源系统，可以实时监测果品的生产、采摘、加工、物流及销售等各环节的信息。本系统利用物联网技术、3S技术、远程视频监控技术、农残速测技术实现果品环境信息的实时采集、果品种植现场画面的定时采集、果品质量在线检测，实现手机、智能溯源称、Ipad等多种方式的溯源信息查询。

1 果品质量安全溯源管理系统设计

1.1 系统总体设计

果品质量安全溯源管理系统是以果品为溯源研究对象，选择西华县种植合作社作为系统的应用实施地。在设计之前进行系统的功能需求分析，在详细分析果品的生产流程与合作社实际的生产管理模式下，通过运用先进的物联网技术与多种信息技术以达到系统的总体设计要求。本系统是以合作社到销售终端的商业模式，并从政府人员、合作社、消费者不同的角度考虑，以满足不同人员的功能需求。果品质量安全溯源管理系统包括果品生产环境监测管理系统与果品安全生产全过程溯源系统，其结构如图1所示。可以看出，系统实时记录果品的生长状态数据以及果品在采摘、包装、储藏、销售等环节的记录，并及时上传至系统的中心数据库。当消费者购买新鲜果品时，使用手机扫描二维码或者输入产品追溯码，系统会及时返回查询结果。其中，政府监督部门也承担着果品质量监督的职责，为果品質量安全提供一个更加安全的溯源方式。

1.2 系统功能设计

1.2.1 果品生产环境监测管理系统。果品生产环境监测管理系统主要是依托物联网平台对果品生产进行生长环境的信息采集，包括种植土壤养分信息、矿物质含量、温湿度、CO2含量、光照强度、作物长势信息、360°视频监控等数据的实时记录，有利于观测与预防果品病虫害。此外，考虑到合作社种植农户的文化水平较低，增加专家指导功能模块可以在果品种植方面为其提供更多专业的指导。

1.2.2 果品安全生产全过程溯源系统。首先，果品安全生产全过程溯源系统是对果品的生产过程进行科学的种植管理，包括地块管理、投入品管理、农事操作管理、产品追溯管理等（图2）。系统将果品的种植区域进行针对性的划分，并根据作物的特征进行分类种植，同时对于果品生产过程中化肥与农药的使用进行合理的科学预警设置。其次，依据作物的缺水状态对作物进行科学的灌溉设置。

2 系统开发所用关键技术

2.1 物联网技术

物联网是通过将物理上分布在不同区域的智能传感设备（如FRID、传感器、GPS等）互相连接起来，以达到信息的实时传输，实现智能化信息管理的网络。它由3层架构组成，分别是设备感知层、数据传输层、用户应用层。感知层是负责全面感知不同物体周围的数据信息；传输层是处理来自上下层的数据信息，起到数据传输桥梁的作用；应用层是实现用户需求的界面层次。目前，物联网的应用已涉及到多个领域，例如智慧农业、智能家居、智慧城市等[9]。

2.2 二维码技术

二维码技术是运用数学几何原理，用图形记录数据信息，用黑白点的规律排列来表示数据信息。二维码技术具有强大的可辨性，可以方便用户随时随地扫描识别商品，查询溯源信息。同时，二维码还具有便捷性、容量大、隐私性、编译广、可信度高等诸多优势，能较好地满足多数用户需要。

2.3 农残速测技术

农残速测技术是采用大数据的思维，通过运用先进的计算机技术与数据检测平台，实时检测农产品的农药残留量，以保障食品的质量安全。平台具有反馈的及时性、整体的稳定性、数据信息的准确性等优势。

3 系统的实现与应用

果品质量安全溯源管理系统是严格按照软件开发的设计流程，依据不同种植作物的特征，综合采用B/S与C/S的混合架构模式，以满足不同用户的功能需求。在开发语言的选择上，采用C#语言，选择了.NET平台，按照面向对象的程序设计的开发思路，完成系统的所有功能开发，具体见图3～4。在数据库选择上，选用Microsoft SQL Server 2008实现数据库的开发管理与后期维护。目前，本系统选择西华县农业科学研究所作为示范基地，在溯源系统研发完成后，安装了成套的溯源设备和软件，指导合作社补充和完善生产档案。在系统初步应用后，规范了农业投入品的使用，实现了果品规范化的生产和管理，并形成了完整的追溯链条，提高了农产品的附加值，给合作社和农户带来了明显的经济效益。

4 结语

果品质量安全溯源管理系统是以物联网技术为基础，集成了农田环境监测、在线农残检测、二维码、视频监控等多种技术，实现果品种植环境信息与视频信息的有效采集、果品农药残留的在线监测。此外，选择条形码与二维码，设计果品溯源标签，实现果品标识的快速批量打印。为了满足用户的方便，实现了手机、Ipad、触摸一体机等多种溯源查询方式。实际应用表明，该系统可以帮助企业和农户规范果品的种植生产管理模式，保证了果品质量，提升了企业信誉，增加了农户实际收入。

5 参考文献

[1] 杨信廷，钱建平，孙传恒，等.蔬菜安全生产管理及质量追溯系统设计与实现[J].农业工程学报，2008，24（3）：162-166.

[2] MA H，LI W.Food traceability system based on the two-dimensional code of mobile phone[J].Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wire-less Technology Conference，2011，2：872-875

[3] AZUARA G，SALAZAR J L，TORNOS J L，et al.Reliable food traceabil-ity using RFID tagging[J].Lecture Notes in Computer Science，2010，6054：57-67.

[4] 陶松滨.GS1系统与RFID技术在畜牧养殖和肉制品追溯中的应用[J].条形码与信息系统，2009（6）：2-5.

[5] 邹萍.农产品质量安全溯源系统设计与实现[D].泰安：山东农业大学，2014.

[6] 谢梦.基于Android系统的葡萄生产过程溯源系统研究[D].杭州：浙江大学，2013.

[7] 杨帆.基于二维码的果品质量追溯系统设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2009.

[8] 张亚雄.基于手机的果蔬类食品智能追溯系统设计与研究[D].杭州：中国计量学院，2016.

[9] 张伟，杜聪聪，任洁，等.基于物联网的果品质量信息溯源方法研究[J].微型电脑应用，2017，33（10）：24-26.