刺参制品质量安全追溯系统设计与实现

刘浩然，刘新亮，袁言

（北京工商大学计算机与信息工程学院，农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室，北京 100048）

刺参制品质量安全追溯系统设计与实现

刘浩然，刘新亮*，袁言

（北京工商大学计算机与信息工程学院，农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室，北京 100048）

针对目前市场上刺参制品价格较高，但质量却良莠不齐的现象，保证刺参制品的质量安全尤为重要。以刺参制品为研究对象，分析其养殖加工的全流程，确定产品质量安全控制的关键点，进行HACCP计划一览表分析；对各环节进行了编码设计，并基于GS1编码框架对产品最终追溯码进行统一编码；采用B/S模式结构体系、使用C#语言编程，设计并实现了刺参制品质量安全追溯系统。该系统在加工最后环节生成统一追溯码和二维码，并连接控件实现标签打印功能。系统可以通过编码对产品各加工环节出现的问题实现精准定位；并且为消费者提供了产品追溯查询平台。消费者能够直接通过浏览器输入追溯码或扫描二维码查询到产品的全流程信息，对食品质量安全追溯系统研究有现实意义。

刺参制品；追溯系统；质量安全；HACCP；编码；二维码

Abstract：According to the phenomenon that the price of products ofstichopus japonicusis high but the quality is uncertain in the current market, it is important to guarantee the quality and safety ofstichopus japonicusproducts.The paper takesstichopus japonicusproducts as the research object, analyzes the whole process of the cultivating and processing, identifies the critical control point of the product processing, and analyzes the HACCP plan list. Meanwhile,this paper designs coding schemes in various session, and designs the unified traceable coding based on the GS1 coding framework. By using B/S mode structural system and C#, we design and implement the quality and safety traceability system ofstichopus japonicusproducts. The system generates a unified traceable code and two-dimensional code in the final session, and connects the controls to achieve the function of the label printing. This system is able to achieve precise positioning for damaged products which may appear in various processing sessions. Furthermore, it can provide traceability query platform of the product for consumers, so that consumers can query the whole process of products information by entering the traceable code in the browser or scanning two-dimensional code directly. This paper has practical significance for the research of food quality and safety traceability system.

Key words：the product ofstichopus japonicus; traceability system; quality safety; HACCP; coding; two-dimensional code

海参是一种营养丰富并且附加值较高的海珍品，随着人们生活质量的改善和消费水平的日益提高，对海参的需求也日益旺盛。在海参中，以刺参（stichopus japonicus）的品质和营养价值最高[1]。刺参主要分布在我国的山东半岛和辽东半岛。至2016年，我国海参养殖面积为4.33万hm2，刺参的养殖方式也从传统养殖发展出了网箱养殖、套养模式等。刺参加工产业也不再仅仅局限于传统的小型作坊，现已出现了许多大型加工企业。而现在的海参市场中刺参制品的质量参差不齐，不少销售商以次充好，更严重者使不合格产品流入市场，损害了消费者的利益。但绝大多数消费者不具备识别刺参制品质量的能力，这就使得建立一套质量保证系统尤为重要[2]。

目前，海参市场上的刺参制品主要分为盐干刺参、淡干刺参、冻干刺参和高压即食刺参。本文以在市场上具有典型代表的盐干刺参和高压即食刺参为主要研究对象，从刺参的育苗、养殖、加工和运输4个阶段分析了刺参制品的全流程，并确定其质量安全控制的关键点（critical control point, CCP），应用危害分析与关键控制点（hazard analysis and critical control point, HACCP）进行管理规范。

近年来，许多国内外的学者和研究机构对开展了食品、药品可追溯系统的研究。如美国食品药品监督管理局（FDA）监管的药品追溯系统[3]，日本农林渔业部监管的牛肉质量追溯系统等[4]。而在我国也已有区域性的追溯系统投入使用，如山东省寿光市的蔬菜质量安全追溯平台、海南省的热带水果质量追溯平台等。在质量安全追溯系统研究方面，Chebolu-Subramanian和Gaukler[5]基于供应链模型，讨论了番茄受污染案例的可追溯性；董玉德等[6]通过分析农产品的流通过程，采用面向服务的多层分布式体系架构，开展了基于农产品供应链的质量安全可追溯系统研究，基于其研究，熊丽娜等[7]设计了基于数据库技术的茶叶质量安全追溯APP；孙传恒等[8]提出了一种基于行政区域代码的水产品追溯编码方式，并设计实现了基于监管的分布式水产品追溯系统。

从上述的研究和应用情况可以看出，我国目前所开展的食品追溯系统研究和应用已涉及蔬菜、水果、畜类、禽类及水产品等，但对海珍品的研究较少。刺参制品市场价格较高，消费者购买问题产品后损失较大；并且，畜类如生猪等已有法律规定须采用耳标进行个体标识[9]，而刺参制品无法进行个体标识，故应以批次为标识单元进行追溯。由于刺参制品对运输条件有不同的要求，如高压即食刺参要求冷冻运输、盐干刺参则对运输的湿度有一定要求，为了保证产品质量，在运输阶段应用了无线射频（RFID）技术来管理该环节的温湿度状况[10]。因此有必要针对刺参制品质量安全追溯系统进行研究。

追溯是基础性概念，即通过标识实体，进而对该实体进行追踪和溯源[4]。本文研究的追溯系统中，一方面通过分析质量安全控制关键点，有利于生产企业及时对产品进行追踪、发现各个环节中存在的问题；另一方面消费者可以通过查询系统对产品进行溯源，从而有效保障消费者权益。因此，本文设计并实现了基于二维码查询的刺参制品质量安全追溯系统，该系统的体系结构采用了B/S模式，在ASP.NET MVC的框架基础上使用C#编程语言编写开发，后台连接Oracle数据库，可以让用户使用浏览器就可以直接访问使用，可以更方便用户的查询与信息获取。

1 刺参制品业务流程分析

1.1 刺参制品养殖与加工流程分析

通过对刺参制品的养殖及加工流程的实地考察和分析，其生产、加工和销售过程见图1。

图1 刺参制品业务流程图Fig.1 Flowchart of the whole process ofstichopus japonicus

其全流程可主要概括育苗、养殖、加工、检验、运输等几个环节。

1）育苗：育苗场须有育苗资质，并详细记录亲参情况及参苗质量水平，筛选出合格参苗送往养殖场。

2）养殖：养殖场在此环节负责记录养殖过程中参体情况（是否发生病害等）、喂料、药品投入、网箱清理、水质监测、转池等一系列信息，养殖人员应根据实际信息建立详细的每批次刺参档案。

3）加工：加工场的环境卫生应符合国家标准，在加工环节中根据不同需要分批次加工，对每个加工环节的工具消毒、加工方法、加工效果予以记录。

4）检验：育苗场、养殖场和加工场需自行或者委托第三方检测机构对水质、养殖或加工环境、养殖设备、加工工具以及刺参进行必要的检测，检测项目应按照国家或行业标准，并生成检测报告，以备查验。

5）运输：运输环节需根据刺参制品所要求的运输方式进行运输，如干刺参要求运输环境保持干燥；而高压即食刺参应使用冷链运输，温度是影响其质量的主要因素。

其中，在刺参制品出厂时以一箱为一个批次，在其包装箱上粘贴RFID温湿度标签。该RFID温湿度标签是由天线、RFID芯片和温湿度传感器组成。加工企业在RFID芯片内写入该刺参制品的基本信息，并设置其要求参数。在运输过程中，RFID内的温湿度传感器能够随时收集运输环境中的温湿度信息，该信息经由天线通过GPRS传送至监控后台，使得管理人员可以实时掌握运输情况。并且，当温湿度出现异常或超过预设值时，系统会自动报警，方便管理人员立即采取措施[11-13]。

1.2 刺参制品的质量安全控制关键点分析

危害关键控制点（HACCP）最早应用于美国，其有7个基本要素：进行危害分析和提出预防措施、确定关键控制点、设立关键临界值、确立控制点的监控、建立纠正措施、记录保持程序、实施过程记录和验证程序。应用 HACCP 计划对产品生产过程中的各个环节可能出现的危害进行化学、物理学及生物学因素分析，对整个供应链中的潜在危害进行评估，找出对最终产品有严重安全影响的关键控制点（CCP），从而能够准确地确定质量追溯系统中的相关溯源信息[14-15]。

刺参在养殖、加工和流通过程中需要记录各个环节的信息，但有些信息并不是影响刺参质量的关键因素，因此不需要对所有环节进行追溯。本文结合了养殖加工流程及企业现状， 通过对刺参制品全流程中的危害因素分析，确定了其质量安全关键控制点，分别为参苗、水质、投入品、养殖管理、剖洗、煮制、盐渍、干制、包装和运输（表1）。在系统设计时应对关键控制点的质量安全进行追溯。

2 系统设计

2.1 系统结构设计

本系统的体系结构将采用B/S模式，开发环境 为：VS2010+ASP.NET MVC4+EF6+JqueryEasyUI+Oracle。将在ASP.NET MVC的框架基础上使用C#编程语言编写开发。可以让用户使用浏览器或扫描二维码就可以直接访问使用本系统，可以更方便用户的查询与信息获取。

2.2 系统功能模块设计

本文设计的追溯系统基于流程分为养殖管理、加工管理、物流管理和追溯查询4个模块（图2）。养殖管理、加工管理和物流管理3个模块中，每个阶段基于批次记录产品信息，在每阶段内产生唯一标识产品的编码，并且在加工管理模块中，包含了标签生成模块[16]，其流程见图3。

图2 刺参质量安全追溯系统功能模块图Fig.2 Functional module of traceability system forstichopus japonicus

图3 刺参制品质量安全追溯系统流程图Fig.3Flowchartoftraceabilitysystemforstichopusjaponicus

表1 刺参养殖加工HACCP 计划Table 1 Hazard analysis critical control point (HACCP) plan of stichopus japonicus

3 系统实现

3.1 编码实现

由于本系统追溯对象为刺参，无法像猪、牛等畜类产品进行个体标识，所以本系统以批次为单位进行编码追溯[17]。在养殖环节中，以同一池塘、同一时间出池的同一品种作为一个批次，使用14位数字产地编码构成（图4）。1-6个数字为出池日期，7-9个数字为养殖场编号，10-11个数字为池塘编号，12-14个数字为产品种类。如2017年3月30日在编号位021养殖场的第07号池塘出池的种类编号为015的刺参编码为17033002107015。

图4 刺参制品批次号产地编码示例Fig.4 The example of batch number coding ofstichopus japonicus

在加工环节中，生成了加工号，该编码为同一批次产品在加工环节的唯一标识，以便产品在加工环节进行追溯。其编码为28位，由4部分构成（图5）。1-6个数字为地域码，7-10个数字为厂商代码，11-22个数字为产品代码，23-28个数字为加工日期。其中，地域码为6位行政区划代码（参见GB/T 2260—1999），产品代码参见GB 11782—89。如2017年4月24日厂商代码为3710002937的加工场加工产品代码为030701020104的刺参制品。

图5 刺参制品加工号编码示例Fig.5 The example of processing number coding ofstichopus japonicus

在物流环节，一般刺参制品的成品都是由生产期间交付给第三方物流公司完成的，故其发货地、中转地及相应时间等信息均可由第三方物流提供。根据刺参制品和冷链运输的实际特点，本追溯系统中，管理人员可对同一车厢的产品进行追踪监控。物流阶段中生成了温湿度查询条码，通过该编码即可在系统中查询产品在运输过程中的温湿度信息。其编码为11位，由3部分组成（图6）。1-3个数字为产品种类，4-5个数字为车辆编号，6-11个数字为出厂日期。如2017年4月24日出厂的种类为015的刺参，其运输车辆编号为07。

图6 刺参制品物流阶段编码示例Fig.6 The example of logistics number coding ofstichopus japonicus

基于GS1设计了刺参制品的追溯编码。GS1系统（Global Standard 1）即“全球统一标识系统”，是以对贸易、物流、位置、资产、服务关系等项目进行编码为核心的，集条码、射频等自动数据采集、电子数据交换、全球产品分类、全球数据同步、产品电子代码（EPC）等系统为一体的，服务于全球物流供应链的开放标准体系[4]。GS1编码体系包含了商品贸易代码GTIN、位置标识的位置码GLN以及系列贸易集装箱代码SSCC。其综合架构为：标识符+前缀码+厂商代码+项目代码+校验位+序列号。其中，序列号为单件商品代码，用于实现对商品贸易代码的一物一码标识。在追溯系统中，前缀码对应为地域码，项目代码对应为产品代码[18-19]。参照中国物品编码中心的编码标准及相关国家标准，本追溯码共37位，其中1-6个数字为地域码，7-10个数字为厂商代码，11-22个数字为产品代码，23-36个数字为原产品实体批次码，最后1位数字校验位（图7）。校验位通过前面的数字运算由系统自动生成，用于检查数据的正确性。

图7 基于GS1的刺参制品追溯码编码Fig.7 Coding system forstichopus japonicusbased on GS1

3.2 标签打印模块实现

在加工环节中最后一步为标签打印，打印标签上包含追溯码和二维码两部分（图8）。通过加工环节生成的加工号可以查询到某一批次的刺参制品信息，对该批次产品进行追溯码编码，从而生成最终追溯码。并且在该页面中将网址嵌入查询语句，写入二维码中，最终生成标签[20-22]。

在生成标签后系统连接打印控件，打印标签，粘贴在刺参制品的外包装上。

3.3 查询实现

图8 标签生成页面示例Fig.8 The example of interface of printing codes

3.3.1 系统内部查询实现 在养殖、加工厂企业内部，工作人员通过用户名和密码登录后台进行操作，可以分别对养殖信息、加工信息、物流信息进行录入、查询和修改。在养殖管理中，工作人员除了可以根据批次号查询，还可以根据药品名称、饲料名称字段进行查询（图9）。其目的是为了当某种药品或饲料等投入品一旦出现问题时，可以根据其名称快速查询出有哪些批次的刺参制品使用了该投入品。在加工管理中，工作人员除了可以根据加工号查询，还可以根据加工日期字段查询，以便对某一天加工的刺参制品进行精准定位（图10）。在物流管理中，RFID温湿度标签将温湿度上传到数据库，工作人员可通过物流编码实现对产品的温湿度查询，并且可以根据车牌号和入库日期字段进行查询，从而对某一车厢全部产品和某一天入库的全部产品进行查询（图11）。

图9 养殖管理中对饲料名称字段查询示例Fig.9 The example of querying the feed name in cultivation management

3.3.2 消费者查询 在本产品的包装上印有质量查询网址，消费者可以通过访问本系统网站，输入产品标签上的追溯码查询得到产品所有信息。也可以通过扫描标签上的二维码，二维码中写有网址及追溯码信息，在扫描后可以实现页面直接跳转，从而获取得到产品所有信息（图12）。

图10 加工管理中对加工日期字段查询示例Fig.10 The example of querying processing date in processing system

图11 物流管理中对车牌号字段查询示例Fig.11 The example of querying plate number in logistics system

图12 追溯查询结果页面示例Fig.12 The example of querying result of traceability system

4 结论与展望

本文设计的刺参制品质量安全可追溯系统，使企业内部的各个环节和消费者外部均可查询产品信息，从而可以更快更准确地查询问题产品的批次和出现问题的阶段。并且在消费者查询时，可以通过访问网站输入追溯码查询，也可以直接手机扫描二维码查询，使用户查询更加便捷。

本追溯系统以刺参制品中的盐干刺参和高压即食刺参为例进行追溯研究，其模式为：养殖—加工—运输，故可推广至其他适合以批次为单位养殖、需精加工的海珍品追溯，如鲍鱼制品、对虾制品等。对于本系统而言，还有一系列实施的难点。首先，刺参制品的可追溯体系配套技术还不成熟，如一些小型加工企业为了节省成本，并不能做到每批次产品都进行全面检测；其次，可追溯系统信息的真实性有待提高，由于刺参制品由养殖到加工成品的周期较长，很有可能出现工作人员操作不规范导致所填信息不准确或是为了检验合格而填写虚假数字的情况。要解决这些问题还需要政府及相关部门提高扶持力度，循序渐进地推动整个追溯体系的建设。

此外，由于刺参制品属于海珍品，其价格通常高于普通水产品，因而有许多不法的个体加工户使用劣质海参冒充大型加工厂生产的高档刺参制品，以牟取高额利润。本文设计的质量安全追溯系统虽然实现了对产品的查询功能，可以对产品质量进行追溯，但并未能起到防伪作用。随着电子信息的快速发展，对追溯码和二维码加密，实现一物一码将是追溯系统中研究的重点。

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Design and implementation of traceability system for stichopus japonicus products

LIU Hao-ran, LIU Xin-liang, YUAN Yan
（School of Computer and Information Engineering, Beijing Technology and Business University, and National Engineering Laboratory for Agri-product Quality Traceability, Beijing, 100048, China）

S126

A

1000-0275（2017）05-0869-08

国家重点研发计划项目（2016YFD0401205）；北京市科技计划项目（Z161100001616004）。

刘浩然（1994-），女，山东烟台人，硕士研究生，主要从事食品安全质量追溯技术方向研究，E-mail: liuhaoran16@qq.com；

刘新亮（1972-），男，湖北人，硕士生导师，副教授，主要从事食品安全追溯、数据仓库及数据挖掘研究，E-mail: liuxinl@btbu.edu.cn。

2017-05-16，接受日期：2017-07-31

Foundation item:State Key Program for Research and Development of China (2016YFD0401205); Beijing Science and TechnologyProgram（Z161100001616004）.

Corresponding author:LIU Xin-liang, E-mail: liuxinl@btbu.edu.cn.

Received16 May, 2017;Accepted31 July, 2017

10.13872/j.1000-0275.2017.0092

刘浩然, 刘新亮, 袁言. 刺参制品质量安全追溯系统设计与实现[J]. 农业现代化研究, 2017, 38(5): 869-876.

Liu H R, Liu X L, Yuan Y. Design and implementation of traceability system forstichopus japonicusproducts[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(5): 869-876.