中国茶叶质量安全追溯技术研究进展

徐丹　梅菊芬

摘 要 从追溯编码、产品标识、基于物联网的溯源节点信息采集、溯源数据查询等4个方面简述茶叶质量溯源系统关键技术，阐述追溯系统集成框架与实现，同时分析了茶叶质量安全追溯系统构建急需解决的问题。

关键词 追溯 ；茶叶 ；质量安全 ；技术体系

中图分类号 F203

茶叶是中国重要经济作物，作为一种健康的饮品，其质量安全备受关注。近年来，政府高度重视农产品质量安全，在关键影响因素研究、技术标准制定、法律法规颁布和监管体系构建等方面采取了一系列举措[1-5]，茶叶质量安全得到显著改善，茶产业发展进入了一个以质量安全为中心的新阶段。但是，局部茶叶质量安全问题仍然层出不穷，严重影响了人们对茶叶质量安全的信心，茶产业受挫严重，茶叶质量安全管理还有待进一步加强与完善。

追溯系统可降低质量安全风险，提高产品召回效率，保障公众健康水平。自20世纪80年代追溯系统引入食品工业以来，欧盟、加拿大、澳大利亚等国相继建立了农产品及食品追溯系统，管理模式、法律法规、关键技术以及基础设施都已比较完善[6-8]。中国在肉类、水产品、果蔬等农产品质量安全管理中也陆续开展实现质量可追溯系统，取得了有效的成果[9]。在茶叶中实现质量安全可追溯，对提高茶叶质量管理，加强消费者信心，促进产业发展具有重要意义，茶叶质量安全可追溯体系日益受到重视。

茶叶质量安全追溯体系是能识别和收集有关茶叶种植、加工、储运和销售过程中的相关活动信息、记录质量安全各项指标的检测、建设储藏和销售信息传递的体系[10]。笔者从技术角度简述中国茶叶质量安全追溯系统的研究进展，提出茶叶追溯系统建设中存在的问题及发展趋势。

1 溯源系统关键技术进展

农产品溯源技术体系就是利用现代信息管理技术给农产品标上号码、保存相关的管理记录，能够追踪农产品从生产、加工、流通和销售整个过程的相关信息系统，主要包括个体标识、中心数据库和信息传递系统3个基本要素[9，11]。

1.1 追溯编码

溯源码编码是茶叶溯源系统运行的基础和核心，为保证溯源系统有效运行，溯源码编码应具备完备性、简洁性、兼容性和扩展性。国外多采用EAN.UCC系统对农产品进行追溯编码，欧盟已在牛肉、蔬菜等开展食品跟踪研究[12]。中国参考国际物品编码协会，结合中国的实际情况出版《牛肉产品跟踪与追溯指南》和《水果、蔬菜跟踪与追溯指南》，之后又制定NY/T 1431-2007《农产品追溯编码导读》[13-15]。

茶叶溯源编码主要考虑产地、种类、等级、包装、生产日期等作为特征编码。杨君等[16]采用“生产时间+农户+加工负责人+纸箱编号”编制蒸青绿茶的溯源编码。邓卫武等[17]采用“鲜叶+初制+精制+包装”的方式编制溯源码。这些编码都基于产品、企业或者基地的需求独立设计，严重依赖数据库，虽然能够满足企业或者产品特殊需求，但与已有的物品编码系统完全不能兼容，茶叶身份标识软硬件系统独立于现有的物品编码之外，容易引起混乱和浪费，同时遇到质量安全问题时不能迅速溯源。栾汝朋等[18]结合江西靖安白茶基地的生产情况，采用EAN·UCC-128编码体系设计“组织机构代码+地块编码+生产批次+校验码”的追溯码。毛烨[10]采用“组织机构代码+地块编号”编码种植环节，EAN·UCC-128系统编码采收、加工、包装、检验和分销环节的模式进行溯源编码。上述2者基本能够实现茶叶的快速、准确溯源。

1.2 产品标识

产品标识为追溯码提供了良好的载体，不同标识技术具有不同特点。与一维条码相比，二维条码具有信息容量大、编码范围广、抗破坏能力强、可靠性高的特点，同时制作成本低[19]。条码技术只能采用人工的方法进行近距离读取，无法实时快速地获取大量信息，因此RFID（无线射频识别技术）和NFC（近距离无线通信技术）在农产品追溯系统中的应用越来越普及[20-21]。

由于茶叶生产、加工技术等区别，产品价值存在很大的差异，采用不同的标识方式对茶叶进行标识是追溯系统构建中信息流与实物流关联的基础。栾汝朋等[18]采用一维条形码技术对茶叶生产地块及茶叶加工过程进行溯源标识。杨君等[16]建立条形码标识产品结合RFID标识包装箱的溯源系统。由于条形码防伪性差，张世龙等[22]综合应用RFID身份识别技术、二维码加密技术和一维码技术设计了具有茶叶原产地防伪标识溯源系统，提高了茶叶追溯标识的真实可靠性。黄叶珏[23]结合NFC技术和数字签名技术设计具有产品防伪验证和合法产品的信息追溯功能的溯源系统，不但防伪可靠性提高，同时降低RFID读写成本。

1.3 基于物联网的溯源节点信息采集

茶叶溯源节点主要包括茶叶生产、物流和销售，各节点信息多，采用传统人工采集方式，信息实时性差、工作量大、成本高。物联网技术已在农业信息化领域中初步应用，通过物联网的实时传感采集和历史数据存储，能够高效地提供精准丰富的信息，使消费者、厂家、监管部门全面了解产品信息。

目前，茶叶环境信息主要采用基于ZigBee技术的无线传感网络采集和传输数据系统，该系统能实时、快速地将茶园内的各种监测对象的信息远程传输到终端用户。刘小虎等[24]采用环境信息传感器监测茶园风速、雨量、气温、土温、气压、辐射、风向、土湿等环境数据，实现对茶园环境数据的监测和数据的统计分析，同时在茶园中安装监控设备，实现对茶园的远程监控。

便携式设备具有成本低、普及率高、易于携带和使用、不受时空限制等优势，基于无线通信技术开发的便携式信息采集系统可提高采集效率、规范采集流程、减少采集误差[25]。张世龙等[22]在茶叶加工分合堆、包装和运输过程中采用手持RFID读写器采集数据，实现了茶叶生产、物流信息的快速采集、储存与处理。

茶叶的合理储运，能有效保护和提高茶叶成品质量。天方茶业利用温度传感器监测储存环境参数，同时利用GPS定位系统、车厢温湿度监测设备及智能箱柜技术对运储过程进行监控，有效保障了茶叶在储运过程中的品质，减少损耗[26]。

1.4 溯源数据查询

随着追溯信息的不断丰富、追溯手段的不断完善，通过多平台快速查询和获取多源追溯信息是提高追溯系统应用的重要手段。杨君等[16]构建了支持手机短信、网络、电话多种查询方式的溯源信息系统。郭少杰等[27]采用WebGis技术，将茶叶的生产、流通信息与基础地图结合，构建了基于B/S构架的茶叶图形化溯源系统，更直观地展示溯源信息。黄叶珏[23]设计的基于NFC防伪溯源系统，用户可快速通过手机NFC功能识别溯源标签，为消费者提供了一种新的追溯手段。

2 追溯系统集成框架与实现

在突破关键技术的基础上，研究人员对茶叶生产特点开展了追溯系统的构建和应用。杨君等[16]通过对蒸青绿茶追溯关键点的研究，开发了基于条码技、数据库和网络技术的企业安全生产管理及全程质量追溯系统。严志雁等[28]根据江西绿茶质量控制关键点，将生产加工和信息技术相结合，利用Internet/Intranet、采用C/S方式，以网络数据库为基础，实现绿茶质量安全信息追溯。天方茶业综合采用无线传感技术、RFID技术、GPS定位技术、远程联网视频技术设计并实现了茶叶的多平台追溯系统[26]。张世龙等[22]以有机茶为研究对象，建立了基于物联网和云计算技术的茶叶安全产销体系，不仅能对茶叶安全追溯，同时能实现数据挖掘与智能决策、智能控制、行为模型分析。

3 结语

茶叶质量安全问题已成为限制茶产业发展的重要因素。随着追溯系统向深度、广度和精度方向发展，从技术角度构建符合茶叶追溯系统已成为迫切需要解决的问题。随着追溯编码、产品标识、基于物联网的溯源节点信息采集、溯源查询技术等关键技术的不断发展与成熟，以及溯源系统框架提出，为构建茶叶供应链追溯系统奠定了基础。

茶叶质量追溯系统的建设目前存在建设成本高、溯源平台单一、溯源信息量少且不完整等问题，限制了其推广应用。从技术角度促进追溯的应用可从以下4个方面进行突破：①开发适用于茶叶供应链各环节包括栽培、加工、仓储、物流的低成本快速采集设备，降低系统开发与应用成本；②将农业智能决策模型，如生产过程预警、物流货期预测模型等应用到茶叶供应链环节中，实现对茶叶质量的过程控制；③将基于云技术服务客户购买行为分析模块引进系统中，实现对茶叶消费行为的分析；④建立各级部门与组织的统一追溯平台，解决不同部门之间的管理壁垒，提供高效可信的追溯渠道。

参考文献

[1] 张文锦，王 峰，翁伯琦. 中国茶叶质量安全的现状、问题及保障体系构建[J]. 福建农林大学学报（哲学社会科学版），2011，14（4）：27-31.

[2] 韩文炎，鲁成银，刘 新. 我国茶叶在种植环节的质量安全问题及对策[J]. 食品科学技术学报，2014，32（2）：12-15.

[3] 刘 新，张颖彬，潘 蓉，等. 我国茶叶加工过程的质量安全问题及对策[J]. 食品科学技术学报，2014，32（2）：16-19.

[4] 尹军峰，傅尚文，刘 新，等. 我国茶叶深加工产品的安全问题及对策[J]. 食品科学技术学报，2014，32（2）：20-23.

[5] 丁 勇，张必华，周 坚. 茶叶质量管理与安全控制体系的构建[J]. 广东茶业，2010（Z1）：10-14.

[6] Dalvit C， De Marchi M， Cassandro M. Genetic traceability of livestock products：A review[J]. Meat Science， 2007， 77（4）：437-449.

[7] hanahan C，Kernan B，Ayalew G，et al. A framework for beef traceability from farm to slaughter using global standards：An Irish perspective[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2009，66（1）：62-69.

[8] Bevilacqua M，Ciarapica F E，Giacchetta G. Business process reengineering of a supply chain and a traceability system：A case study[J]. Journal of Food Engineering，2009，93（1）：13-22.

[9] 杨信廷，钱建平，孙传恒，等. 农产品及食品质量安全追溯系统关键技术研究进展[J]. 农业机械学报，http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1964.S.20140729.1015.004.html.

[10] 毛 烨. 基于互联网的茶叶质量安全跟踪与追溯系统建设研究[J]. 农业网络信息，2013（7）：17-19.

[11] 罗 斌. 我国农产品质量安全追溯体系建设现状和展望[J]. 农产品质量与安全，2014（4）：3-6.

[12] 黄丹琳，廖小平，李 俚. EAN.UCC标准条码设计的实验研究[J].广西大学学报：自然科学版，2008，33（B06）：333-336.

[13] 中国物品编码中心. 牛肉产品跟踪与追溯指南[EB/OL]. [2014-09-20]. http：//www.docin.com/p-7002934.html.

[14] 中国物品编码中心. 水果、蔬菜跟踪与追溯指南[EB/OL]. [2014-09-20]. http：//wenku.baidu.com/view/06aa4dd5b9f3f90f76c61bae.html？from=rec&pos=3&type=onlyLink.

[15] 中华人民共和国农业部. NY/T 1431-2007 农产品追溯编码导则[S]. 北京：中国标准出版社，2007.

[16] 杨 君，苏智伟，袁利鹏，等. 蒸青绿茶安全生产管理及质量追溯系统的构建与实现[J]. 热带农业工程，2010，34（4）：1-6.

[17] 邓卫武，陈孔华，朱振恒. 探讨茶叶在质量追溯系统建设中的内容与做法[J]. 广东茶叶，2010（3）：4-7.

[18] 栾汝朋，张峻峰，于 峰，等. 白茶质量安全可追溯网络管理系统的实现[J]. 中国农学通报，2011，27（20）：137-140.

[19] 兰龙辉，邱荣祖. 二维码技术在农产品物流追溯系统中的应用[J]. 物流工程与管理，2013，35（9）：86-89.

[20] 侯春生，夏 宁. RFID技术在中国农产品质量安全溯源体系中的应用[J]. 研究中国农学通报，26（3）：296-298.

[21] 嵇立安，朱春华. 基于射频识别技术的粮油食品溯源信息系统[J]. 电子技术与软件工程，2013（20）：221-222.

[22] 张世龙，沈玉利. 基于物联网的有机茶安全产销体系研究[J]. 物联网技术，2013（2）：82-86.

[23] 黄叶珏. 基于NFC的茶叶防伪验证可追溯系统的设计与研究[J]. 农村经济与科技，2013，24（3）：152-152.

[24] 刘小虎，汪 兴，吴 蒙，等. 茶叶物联网系统的设计与实现[J]. 安徽农业科学，2014，42（16）：5 305-5 308.

[25] Bange M P， Deutscher S A， Larsen D， et al. A handheld decision support system to facilitate improved insect pest management In Australian cotton systems[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2004，43（2）：131-147.

[26] 木羽子，郑 孝，王慧莉，等. 茶产业链物联网信息服务系统开发与技术应用[J]. 安徽科技，2013（2）：45-47.

[27] 郭少杰，陈大萍. 茶叶安全生产可追溯信息系统研究与设计[J]. 科技管理研究，2012（16）：208-211.

[28] 严志雁，钟家有，苏小波，等. 江西绿茶生产质量信息管理系统设计与实现[J]. 中国茶叶，2011（9）：25-26.

[15] 中华人民共和国农业部. NY/T 1431-2007 农产品追溯编码导则[S]. 北京：中国标准出版社，2007.

[16] 杨 君，苏智伟，袁利鹏，等. 蒸青绿茶安全生产管理及质量追溯系统的构建与实现[J]. 热带农业工程，2010，34（4）：1-6.

[17] 邓卫武，陈孔华，朱振恒. 探讨茶叶在质量追溯系统建设中的内容与做法[J]. 广东茶叶，2010（3）：4-7.

[18] 栾汝朋，张峻峰，于 峰，等. 白茶质量安全可追溯网络管理系统的实现[J]. 中国农学通报，2011，27（20）：137-140.

[19] 兰龙辉，邱荣祖. 二维码技术在农产品物流追溯系统中的应用[J]. 物流工程与管理，2013，35（9）：86-89.

[20] 侯春生，夏 宁. RFID技术在中国农产品质量安全溯源体系中的应用[J]. 研究中国农学通报，26（3）：296-298.

[21] 嵇立安，朱春华. 基于射频识别技术的粮油食品溯源信息系统[J]. 电子技术与软件工程，2013（20）：221-222.

[22] 张世龙，沈玉利. 基于物联网的有机茶安全产销体系研究[J]. 物联网技术，2013（2）：82-86.

[23] 黄叶珏. 基于NFC的茶叶防伪验证可追溯系统的设计与研究[J]. 农村经济与科技，2013，24（3）：152-152.

[24] 刘小虎，汪 兴，吴 蒙，等. 茶叶物联网系统的设计与实现[J]. 安徽农业科学，2014，42（16）：5 305-5 308.

[25] Bange M P， Deutscher S A， Larsen D， et al. A handheld decision support system to facilitate improved insect pest management In Australian cotton systems[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2004，43（2）：131-147.

[26] 木羽子，郑 孝，王慧莉，等. 茶产业链物联网信息服务系统开发与技术应用[J]. 安徽科技，2013（2）：45-47.

[27] 郭少杰，陈大萍. 茶叶安全生产可追溯信息系统研究与设计[J]. 科技管理研究，2012（16）：208-211.

[28] 严志雁，钟家有，苏小波，等. 江西绿茶生产质量信息管理系统设计与实现[J]. 中国茶叶，2011（9）：25-26.

[15] 中华人民共和国农业部. NY/T 1431-2007 农产品追溯编码导则[S]. 北京：中国标准出版社，2007.

[16] 杨 君，苏智伟，袁利鹏，等. 蒸青绿茶安全生产管理及质量追溯系统的构建与实现[J]. 热带农业工程，2010，34（4）：1-6.

[17] 邓卫武，陈孔华，朱振恒. 探讨茶叶在质量追溯系统建设中的内容与做法[J]. 广东茶叶，2010（3）：4-7.

[18] 栾汝朋，张峻峰，于 峰，等. 白茶质量安全可追溯网络管理系统的实现[J]. 中国农学通报，2011，27（20）：137-140.

[19] 兰龙辉，邱荣祖. 二维码技术在农产品物流追溯系统中的应用[J]. 物流工程与管理，2013，35（9）：86-89.

[20] 侯春生，夏 宁. RFID技术在中国农产品质量安全溯源体系中的应用[J]. 研究中国农学通报，26（3）：296-298.

[21] 嵇立安，朱春华. 基于射频识别技术的粮油食品溯源信息系统[J]. 电子技术与软件工程，2013（20）：221-222.

[22] 张世龙，沈玉利. 基于物联网的有机茶安全产销体系研究[J]. 物联网技术，2013（2）：82-86.

[23] 黄叶珏. 基于NFC的茶叶防伪验证可追溯系统的设计与研究[J]. 农村经济与科技，2013，24（3）：152-152.

[24] 刘小虎，汪 兴，吴 蒙，等. 茶叶物联网系统的设计与实现[J]. 安徽农业科学，2014，42（16）：5 305-5 308.

[25] Bange M P， Deutscher S A， Larsen D， et al. A handheld decision support system to facilitate improved insect pest management In Australian cotton systems[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2004，43（2）：131-147.

[26] 木羽子，郑 孝，王慧莉，等. 茶产业链物联网信息服务系统开发与技术应用[J]. 安徽科技，2013（2）：45-47.

[27] 郭少杰，陈大萍. 茶叶安全生产可追溯信息系统研究与设计[J]. 科技管理研究，2012（16）：208-211.

[28] 严志雁，钟家有，苏小波，等. 江西绿茶生产质量信息管理系统设计与实现[J]. 中国茶叶，2011（9）：25-26.