农产品追溯系统的设计与实现

刘文+付彦丽+魏琨

摘要：随着农产品国际贸易的进一歩深化，消费者对农产品的质量安全提出了更高的要求。该文在此背景下以农产品质量安全为出发点，借鉴国内外农产品质量安全追溯的先进经验，综合使用国际通用编码体系、标识识别技术和系统软件开发技术，研究设计了农产品质量安全追溯系统，以实现对农产品从种植到销售各个环节信息的追溯和监管，及农产品质量安全追溯的信息化管理，进一步加强我国对农产品质量的有效监督，提高农产品安全。

关键词： 追溯系统；标识识别技术；编码体系；农产品质量安全

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）34-0073-03

Abstract： With the development of the international trade of agricultural products further deepen， consumers put forward higher requirements on the quality and safety of agricultural products. To the quality and safety of agricultural products as the starting point Based on this background， learn from the advanced experience of domestic and foreign agricultural products quality and safety traceability， comprehensive use of international general encoding system， identification technology and software development technology， the research and design of the quality and safety of agricultural products traceability system， in order to achieve traceability and supervision of agricultural products to all aspects of the sale of information from planting， and information management of agricultural products quality and safety traceability， to further strengthen the effective supervision of our country agricultural product quality， improve the safety of agricultural products.

Key words： traceability system； identification technology； coding system； quality and safety of agricultural products

国以民为本，民以食为天，食以安为先。食品是人们日常生活中不可或缺的一部分，食品安全问题不仅事关人民的身体健康和生命安全，更关乎社会的和谐稳定和经济的持续发展。食用农产品种植和生产是食品的重要来源，为食品加工提供了主要原料，是食品的重要组成部分，其质量安全状况将直接影响到食品的安全。随着社会和经济的发展，人民的温饱问题已经得到了基本解决，人民不再仅仅关注能不能吃得饱，而是更加关注能不能吃得好，人们对食品的质量安全和绿色健康提出了越来越高的要求。近年来，国家针对食品安全问题出台了一系列的法律法规，加大对食品安全问题的处罚力度，但我国食品安全恶性事件频发凸显了我国食品质量安全监管体系的不完善。建立有效的农产品质量安全追溯系统，实现“从农田到餐桌” [1]全过程中农产品信息的跟踪与追溯，明确各个环节相关者的责任，能够有效提高农产品的质量，提高监管部门效率。

1 系统总体设计

1.1 系统设计原则

根据国内农产品产业链实际情况，结合现有国内外农产品质量安全追溯系统，建立良好农产品质量安全追溯系统需要遵循以下几个原则：

1） 先进性

软件系统的开发设计，要采用先进的计算机技术和方法，相对成熟的软件系统、硬件设备和整体方案，可以跨平台应用，符合信息化发展的趋势。本系统釆用MVC框架和Java EE技术相结合架构，使软件系统具备领先的地位，是信息系统发展的方向，保证软件系统的延续性。

2） 可扩展性

软件系统设计要满足不断更新的业务和客户不断变化的需求，这就需要系统具有良好的可扩展性，新的功能和业务的扩展只须在现有机制的基础上，增加新的应用与服务模块，任何軟件模块的维护和更新不影响其他软件模块，通过插件和模块定制平台的方式，轻松实现业务的扩展。

3） 可靠性

系统软件在运行过程中，能够抵抗异常情况的干扰，保证系统正常工作的能力。从系统软硬件平台及网络等方面来保证系统的稳定性，保证信息查询和管理的流畅性和快速性，提高软件系统的无故障运行时间。

4） 标准性

软件系统应在结构上实现开放，支持与业务系统的相互联通，对软硬件平台具备良好的兼容能力，使用标准的数据交换方式，保证数据共享，符合国家信息化建设的政策法规和规范标准，保证软件系统可以与不同的操作系统、数据库、业务系统及工具软件进行平滑对接。

5） 安全性

软件系统的设计不但要考虑到信息资源的充分共享，还要注意保护信息安全。设置用户的身份验证和角色的权限管理功能，并对数据操作过程提供完整的运行日志，保证数据的一致性和完整性。因此软件系统需要根据不同的软件功能，不同的通信环境和不同的存储设备，采取不同的措施，确保系统的业务功能的安全运行。

6） 实用易用性

软件系统各项功能要一目了然，条理清晰，使各个功能操作简单、快捷，易于用户理解、掌握和使用，具有良好的可操作性，便于客户和管理人员操作使用，易用性和用户体验是软件系统成败的关键要素。

1.2 追溯系统功能设计

农产品质量安全追溯系统的建立，需要保证追溯系统各个环节信息正确完整的采集、传输、存储和处理，主要包括种植环节、加工环节、仓储环节、检验环节、运输环节、包装环节、销售环节和消费环节等追溯子系统。系统以农产品的追溯码为唯一标识，采集农产品的种植、加工、仓储、检验、运输、包装和销售各个环节的相关信息，并及时地上传到追溯系统中[2]。通过分析，系统具有以下功能：

1） 为农产品质量安全监管部门提供检疫信息的查询和监督管理。农产品质量安全监管部门可以通过追溯系统终端查询农产品种植加工等信息，分析产品是否达标，能否进入市场，并且在农产品出现安全问题时，可以及时地采取应急措施，缩小食品安全事故的危害程度。

2） 为农产品流通过程中的各个环节的负责企业提供信息管理服务。企业可以通过追溯系统对农产品质量安全信息进行录入、修改、查询和删除，还可以收集和分析农产品信息，了解消费趋势，指导企业种植，做出正确的农产品生成计划和农产品的定价。

3） 为农产品的消费者提供农产品质量安全信息的查询。消费者通过追溯系统对农产品质量安全信息进行查询，在追溯系统中输入农产品的追溯码，查询、了解所消费的农产品在流通过程中各个环节的质量信息，增强消费信心[3]。

系统功能结构图如图1。

1.3 追溯系统的软件体系架构设计

农产品质量安全追溯系统选用的是多层分布式的软件体系结构，主要包括了用户界面层、外观层、业务层、数据访问层与数据层等五个层次[4]，其分层结构及各层次的功能描述如下：

1） 数据层

系统的数据层主要用于存储农产品种植、加工、检验、储藏、运输和销售等过程中的关键信息，对数据进行整合和管理，为追溯系统的访问提供准确的农产品质量安全信息和与农产品质量安全信息有关的一致性、安全性、完整性与并发操作等信息，为追溯系统更好地提供必要的信息服务。本系统选用的是关系型数据库SQL Server2008。

2） 数据访问层

系统的数据访问层主要是对追溯系统后台数据库的访问，实现读取数据和传递数据，数据访问层是由数据库连接组件与访问组件两部分组成，为业务层提供与后台数据库的交互，实现对数据表的查询、插入、更新和删除等操作，使业务层与数据层分离开。

3） 业务层

系统的业务层主要为追溯系统提供业务控制和业务逻辑，便于管理不同的业务关系，实现农产品质量安全追溯系统中各个功能，包括各个流通环节信息管理、安全管理等功能，通过不同的接口为系统的各个用户提供各自所需的功能，同时通过信息采集传输网关，支持农产品流通过程中各个环节数据传输与共享。

4） 逻辑层

系统的逻辑层主要能起到隔离各种业务逻辑的作用。逻辑层是系统终端用户界面和系统后台数据逻辑处理的缓冲区，该层的作用是方便系统开发团队的分工，能使同一业务逻辑满足不同终端发出的请求，能作为追溯系统中的子系统间相互作用的接口，且可以把终端用户界面与业务逻辑处理隔离开，当系统中的业务逻辑发生改变时不需要去修改终端用户端的应用程序。

5） 界面层

系统的界面层用于支持各种数据展现和交互方式，显示不同用户请求的相应农产品的信息。友好的用户界面和个性化的服务，为用户提供易于理解，易于操作的追溯系统界面。界面层根据用户的不同需求，显示从后台数据库中返回的农产品信息。

2 系统数据库设计

農产品质量安全追溯系统的建立离不开高质量的数据库设计，数据库设计是追溯系统的设计与实施的基础，依据于农产品的特点，数据库表设计从农产品种植环节到销售环节各个阶段的数据进行设计，以简洁高效的设计原则，共设计了用户表，管理员表，农产品基本信息表，产地信息表，喷药信息表，施肥信息表，加工信息表，仓储信息表，检测信息表，运输信息表，包装信息表，销售信息表和公告信息表共13个表[5]。其中用户信息表、产品基本如表1、表2所示。

3 追溯编码方案的设计

农产品质量安全可追溯系统实现可管理的基础是设计和建立统一的编码体系，从而确定农产品的“身份”[6]。追溯编码制度是记录农产品从种植到销售流通全过程中的专用身份标志，是农产品追溯过程中信息交换与处理的前提，也是实现农产品可追溯的基本。本系统参考EAN/UCC系统方法设计了系统追溯编码。

系统编码制度的设计是实现对农产品质量安全相关信息追溯的基本要求。对农产品的追溯编码应遵从唯一性、稳定性、规范性、通用性、可扩充、合理性和简明性等原则。本文通过分析了国家和国际相关的标准规则，结合EAN/UCC系统的要求，设计的编码信息内容由产地编码、产品种类和产品批次共3部分由15位数字组成。产地编码由6位数字组成，由市级编码、区县编码和乡镇编码组成，市级编码由前2位组成，区县编码由中间2位组成，乡镇编码由后2位组成，这种三级编码制度，管理比较简明和方便；产品种类由4位数字组成，其中大类别由1 位表示，根据传统一般把农产品分为六大类，分别用0到5代表水果，蔬菜，畜禽，水产品，林产品和其他农产品，6到9作为扩充备用，小类别由3位表示，可以产生999种编码组合，如果随着生物科技的发展而导致农产品的种类增加，也可以方便进行种类的扩充；产品年份由5位数字组成，其中前2位表示农产品的生产年份，后3位表示当年农产品在基地生产出来的批次，使用这种编码方式，农产品从一开始生产就有了一个唯一的编码，保证了农产品的可追溯性。追溯条码示例图如图2所示。

4 标识识别技术的设计

與条形码技术相比，无线射频识别技术通过无线射频信号进行信息传送，即使在没有光源的环境中依然可以进行相关数据的读取；无线射频识别技术具有更强的穿透性，可穿透除金属材质外的任何标签，比条形码具有更强的识别能力[7]；无线射频识别技术具有抗污性强的特点，条形码一般是附着于纸张上，如果纸张损坏，其中所存储的信息将无法进行读取，而RFID标签具有防水、防尘、防磁、耐高温的特性，不受灰尘、高温、雨水等恶劣环境的影响；此外，RFID标签具有读写能力，一次能读取多个标签，工作距离长，工作时间长，存储信息容量大，存储信息可更改，标签上信息可加密，可识别高速运动物体，不易被仿制等的优点。无线射频识别技术的缺点是RFID电子标签成本比条形码的价格高很多，对于一些廉价、数量大的产品的应用，会导致成本过高，目前还无法完全取代条形码技术[8]。

在农产品质量安全追溯系统中，RFID技术应用前景广阔，但是在现阶段的农产品追溯的实际应用过程中，RFID技术的存在单位成本较高的问题，如果对数量大、小包装的农产品应用RFID技术，会导致农产品的成本增加，造成经济负担，而条码技术具有低成本、易制作的特点，此时，使用条码技术可以很好解决这个困扰，条码技术不但可以将存储在RFID标签的数据信息完整地转移到条码中，还可以帮助消费者快速识别农产品的质量。因此，本系统将条码技术和无线射频识别技术结合在一起，对农产品的种植、加工、仓储、检验、运输、包装和销售各个环节采用不同的标识技术进行标识，这也是建立农产品可追溯系统的关键环节。图3为本系统中RFID录入基本信息界面：

5 结束语

近年来，农产品质量安全已成为国内外普遍关注的热点。作为保障农产品质量安全的有效手段，质量安全追溯系统已在美国、意大利、英国等发达国家得到广泛应用，并取得显著效果。中国是一个农业大国，农产品是重要传统的出口创汇产品，历年来我国政府对农产品质量安全都高度关注，农产品质量安全追溯系统，为农产品追溯过程中的监管部门、各环节企业和消费者，提供了对农产品从种植、运输、仓储、加工、检验、包装、销售和消费各个环节的质量安全管理和农产品信息追溯，给农产品质量安全提供了预警机制，有利于提高农产品质量[9]。

本研究以EAN/UCC国际编码体系、二维码技术和RFID技术为基础，分析研究农产品质量安全追溯系统，运用MVC框架、Java EE平台并结合SQL Server 2008数据库技术，设计并实现了农产品质量安全追溯系统。

参考文献：

[1] 钟乐平.基于质量安全的农产品追溯系统研究[C].学术论文联合比对库.2014-10-30.

[2] 张亚科.农产品质量安全追溯系统设计与实现[D].杨凌：西北农林科技大学，2011.

[3] 张高翔.优质农产品质量信息可追溯与交易系统构建的理论与实践[D].广州：华南农业大学，2016.

[4] 李岚.基于.NET的分布式软件体系结构设计与实现[J].电子设计工程， 2017（16）：56-59.

[5] 程涛，沈爱涛，王秀萍，毛烨.农产品质量安全追溯系统中数据库的设计与实现[J].农业网络信息， 2013（1）：5-7.

[6] 张俊，徐杰，王秀徽，等.基于国产基础软件的农产品质量安全溯源管理系统的设计与实现[J].中国农学通报， 2012， 28（9）：1811-1816.

[7] 刘卿，张卫欣，李祯祥.无线射频识别与物联网关键技术分析[J].电子测试， 2013（18）：68-69.

[8] 俞江.RFID在数字标签中的应用[J]. 中国印刷， 2017（2）：54-59.

[9] 周华银.试析农产品质量安全管理体系建设的研究[J].农业与技术，2017， 37（12）：255-256.