无公害农产品质量安全全程风险管理和追溯系统

赵继春　王国杰　王敏

摘要：采用无线网络通信、智能手机二维码扫描、农产品溯源等技术，针对无公害农产品从源头到餐桌的质量安全问题开发无公害农产品质量安全全程风险管理和追溯系统。该系统对无公害农产品生产、加工、运输和销售环节进行监控，实现农产品质量安全全程风险管理和追溯。对无公害农产品在流通环节中进行编码，利用QR二维码编码识别技术，通过智能手机二维码扫描后可以详细了解农产品在生产、加工、运输、销售等环节的信息，从而保证无公害农产品质量安全可追溯。该系统取得了一定的应用成效，具有广泛的推广应用价值。

关键词：无公害农产品；质量安全；无线网络；QR二维码；风险管理；追溯系统；全程可监控；标准化生产

中图分类号： S126文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）15-0175-03

无公害农产品是指生产环境符合生态环境质量要求，生产过程达到规定的农产品质量标准和规范，有毒有害物质残留量控制在安全质量允许范围内，安全质量指标符合《无公害农产品（食品）标准》的农、牧、渔产品[1]。随着农业生产环境污染破坏越来越严重，以及人们对健康生活的日益重视，食品安全问题受到公众的广泛关注[2]。农产品的品质以及安全性得到国家和相关部门的高度重视，为从根本上解决农产品污染和安全问题，农业部在全国范围内实施无公害食品行动计划，以全面提高我国农产品质量安全水平为核心，通过建立农产品质量标准体系以及质量检测检验体系，加强对产地和市场环节的管理，实现农产品从农田到餐桌全程质量安全控制[3]。目前，国内在某一特定农产品追溯方面开始探索研究和应用，王烁等实现新疆特色牛肉质量安全追溯系统[4]；郑火国等对赣南脐橙和白茶实现溯源系统的研究[5]；白红武等采用物联网技术实现农产品溯源查询[6]；还有学者在实现产品溯源的同时，采用GIS和GPS技术实现产品生产和运输过程的定位查询[7-9]。本研究开发无公害农产品质量安全全程风险管理和追溯系统，以网络、智能手机二维码扫描等信息技术为手段，通过记录生产源头的详细生产档案，监控农产品在加工、流通和销售等环节的详细信息，实现对农产品的全程质量监控。消费者通过在超市（商场等）查询机上扫描或自身携带智能手机扫描农产品包装上附着的二维码，得到相应的详细生产档案，如产品名称、生产环境的图片、生产环境的监控数据、生产企业名称、加工环境的图片、加工环境的监控数据、加工企业名称、运输车辆、运输路线、运输环境的图片、销售企业的名称、认证信息、农药残留、农药检测等信息，并查询执法抽检结果，从而使消费者获得所购产品的知情权与监督权，规范源头企业的生产操作过程，提高食品的风险管理和质量安全。

1系统架构设计

1.1系统目标

从无公害农产品全程质量安全管理的实际需求出发，以无公害农产品质量安全标准、无公害农产品生产技术标准、食品安全法等法规标准为依据，设计无公害农产品质量安全全程风险管理和追溯系统框架。运用无线网络远程环境监控技术，对农产品在生产、加工、存储、运输和销售等整个流通环节的数据进行采集分析，形成的结果生成报表，供管理人员了解各环节中的情况，及时解决相关问题。将所有的监控报表和图片进行编号，采用信息分类编码标准规范，设计无公害农产品的质量安全编码，生成农产品的二维码标识，以便于消费者通过智能手机端扫描，追溯到产品流通环节的全过程，实现无公害农产品质量安全全程可监控和可追溯的目的。

1.2系统架构

无公害农产品的全程安全监控系统和决策支持系统构成了无公害农产品质量安全全程风险管理系統，通过对无公害农产品在生产、加工、存储、运输和销售等环节的全程监控和相关数据的采集，在决策分析系统中形成分析报表，交由风险管理模块进行农产品质量安全的风险评估和管理。所采集的数据包括生产过程中生产环境的温度、湿度，土壤的施肥情况，浇水情况，农产品的播种、生长、采收时间以及采收批次等的图片和数据；加工过程中的加工工厂、加工批次和时间、加工人员、加工环境、检验和检疫流程等的图片和信息；存储工程中的存储地点、存储时间、存储环境、位置定位等图片和信息；运输过程中运输路线和运输车辆的定位、运输环境的温、湿度和现场的图片和信息。

无公害农产品的二维码编码系统和追溯系统构成无公害农产品质量安全全程追溯系统，通过对无公害农产品在生产、加工、存储、运输和销售等环节采集的图片和数据信息进行编号，利用二维码编码系统对其编号进行编码，生成的二维码即可粘贴到销售的无公害农产品包装上，消费者可通过智能手机扫描所采购农产品的二维码[10]。无公害农产品质量安全全程风险管理系统架构如图1所示。

2系统实现

2.1开发语言

无公害农产品质量安全全程风险管理和追溯系统主要包括全程安全监控系统、决策支持系统、二维码编码系统、追溯系统4个部分。系统使用的程序设计开发语言为Java，数据库选用oracle11，中间件采用的是tomcat。

2.2无公害农产品质量安全全程风险管理设计

针对无公害农产品质量全程安全监控系统要求，运用传感器技术和GPS定位技术对农产品生产、加工、存储、运输等环节中的温度、湿度、现场图片进行监控，对流通过程中的环节流程进行无缝监控，所监控到的数据传输给决策系统进行决策分析。

无公害农产品质量全程安全监控系统由无线传感器节点、无线传感器网络、图像采集装置和执行节点组成。利用传感器和图像采集装置采集的现场环境数据和图片，通过无线传输到无线监控通信终端，再由无线监控通信终端传送到监控中心，决策支持系统是整个系统的核心，集中对数据进行分析和管理，并把需要发送的结果和指令发送给无线监控通信终端或用户，无线监控通信终端把指令最后发送到执行器，用户还可以通过短信把指令发送到监控中心，由监控中心实现对无公害农产品质量全程安全的有效调控。无公害农产品质量安全全程风险管理系统总体结构原理如图2所示。endprint

决策支持系统包括风险管理系统和决策分析系统。其中，风险管理系统包括生产信息管理、加工信息管理、存储信息管理、运输信息管理、销售信息管理；决策分析系统包括数据分析和发展趋势分析（图3）。

2.3无公害农产品质量安全全程追溯系统设计

无公害农产品质量追溯查询系统架构如图4所示，质量安全追溯查询系统在对风险管理系统中采集到的信息按照生产、加工、存储、运输、销售五大环节进行编码[11]，农产品的编码规则参照文献[12-13]。在采用20位长码（1类别+6行政区划+2产地+2产品+6日期+3批次号）的基础上增加16位特有的序列号（4加工地+4存储地点+4运输车辆+4销售地点），将36位长码生成无公害农产品专属的二维码，并粘贴在包装盒上。允许消费者通过智能手机扫描农产品包装上的二维码，迅速查询到所购产品的产前、产中、产后信息。同时，系统能够通过网络自动定期更新农产品的信息，以保证用户随时查询的信息都是最新的。

无公害农产品质量追溯查询系统主要包括以下几方面功能： （1）系统支持平台。支持追溯查询系统的运行，其中系统配置模块对查询系统的参数进行配置；日志管理模块自动将系统中出现的异常、错误等信息记录到文件中；数据管理模块对系统中的数据进行维护；安全管理模块通过相关的机制，避免系统被攻击。（2）查询系统。追溯查询模块允许消费者通过扫描或者输入产品编号的方式，查询出产品的产前、产中、产后等生产信息；质量报告模块发布最新的质量报告相关信息；专项整顿模块提供食品质量相关的整顿信息；农产品小常识模块发布农产品相关的信息。（3）数据更新系统。包括在线数据更新模块、本地数据更新模块、数据中间件。其中，在线数据更新模块支持定时通过网络进行数据更新；本地数据更新模块支持通过移动硬盘等方式来进行数据更新；数据中间件模块负责和农业企业的ERP系统进行数据交互。无公害农产品质量追溯查询系统结构如图5所示。

2.4无公害农产品质量追溯查询系统

支持消费者在购买无公害农产品时，通过产品编号查询出农产品的生产日期、公司、品牌、认证信息、生产地、加工地、农药检测、检疫检测等信息，使得消费者能够买到自己放心的农产品。无公害农产品质量追溯查询系统的功能有农产品追溯查询模块、质量检测报告、专项整顿措施、农产品小常识、农产品企业名录等模块。（1）无公害农产品质量追溯查询。无公害农产品质量追溯查询的功能支持消费者通过扫描产品的二维码进行查询，能够显示出农产品的品牌、生产基地、农药检测、检疫检测等相关的信息。（2）质量检测报告。为了方便消费者在购买商品的时候能够获得最新的信息，系统提供质量检测报告查询的功能。（3）专项整顿措施。专项整顿措施的功能和质量检测报告模块的功能类似，给消费者提供市场整顿动态、打假成果、政策动态等方面的最新信息。功能包括专项整顿措施分类浏览、专项整顿措施查询。显示专项整顿措施列表、专项整顿措施的详细信息、专项整顿查询，允许消费者根据时间、标题、主要内容等属性对整顿信息进行查询。（4）农产品小常识。为了给消费者提供便利，在无公害农产品质量追溯查询系统中提供农产品小常识模块，整理出若干农产品小常识，方便消费者进行查阅。同时，在系统中提供农产品常识添加、修改、删除、导入、导出的功能，以方便管理员进行维护。（5）农业企业名录。介绍所有生产无公害农产品的企业，提供添加、修改、删除、导入、导出、查询的功能。（6）数据更新系统。系统提供在线数据更新、本地数据更新等多种数据更新方式，以方便日后管理员进行维护。同时，为了使得数据更新过程顺利进行，提供数据中间件的功能。在线数据更新，当无公害农产品质量追溯查询系统处在一个具有互联网的环境当中时，系统支持通过互联网连接到服务器，其动态在线数据更新，系统能够自动访问网络中的ftp服务器，自动监控ftp服务器中某个目录下的内容，当数据进行更新时，系统自动将数据下载到本地，并自动导入到查询系统当中。当无公害农产品质量追溯查询系统处在一个没有网络的环境当中时，系统支持管理员通过外界存储盘的方式来进行数据更新，可以通过拷贝的方式将更新数据文件拷贝到查询机里面，然后通过无公害农产品质量追溯查询系统提供的数据导入功能来完成数据更新的操作。数据中间件是和无公害农业企业ERP系统的接口，系统通过数据中间件将ERP系统导出来的数据信息导入到无公害农产品质量追溯查询系统中。

2.5系统应用情况

无公害农产品质量安全全程风险管理和追溯系统在北京凯达恒业农业技术开发有限公司、小汤山特菜基地等标准化农业生产基地进行试用。结果表明，该系统对提高无公害农产品的安全性和生產质量效果显著。截至2015年5月，北京市市级的标准化农产品生产基地有839家，其中种植基地443家。在政府的大力支持下，规范标准化生产基地的信息收集、强化质量安全责任追溯管理、加快推进系统在标准化生产基地的试点与推广等工作，让市民吃上了安全放心的农产品，意义深远而重大。在试用期间，该系统有效提高了消费者对农产品的信任程度，增加了产品的附加值。

3结论

本研究以无公害农产品的生产、加工、存储、运输、销售为研究对象，采用无线网络传输、远程监控、定时图像截取、二维码智能扫描等技术，结合无公害农产品从产地到消费者餐桌的监控，开发无公害农产品通用风险管理框架，建立多层次、多角色的质量安全可追溯系统。系统功能包括追溯查询、质量报告、专项整顿措施、农产品小常识、农业企业名录。面向企业实现原料、生产过程、质检、运输以及销售等环节的质量安全信息管理，以智能手机二维码扫描向消费者、监管部门提供服务。

无公害农产品质量安全全程风险管理和追溯系统作为一项低成本、高效率的现代化农业信息管理技术，也是生产安全农产品的重要保障措施之一，对农产品的生产全过程进行监督，可以有效促进生产基地或企业对农产品质量的重视，有助

于保障农产品安全。应用该系统可全面提高农产品生产企业的现代化管理能力，促进农产品的安全生产与标准化生产，具有广泛的社会效益。endprint

参考文献：

[1]无公害食品标准：NY 5000[S].

[2]王东亭，饶秀勤，应义斌. 世界主要农业发达地区农产品追溯体系发展现状[J]. 农业工程学报，2014，30（8）：236-250.

[3]毛林，程涛，成维莉，等. 农产品质量安全追溯智能终端系统构建与应用[J]. 江苏农业学报，2014，30（1）：205-211.

[4]王烁，刘世洪，郑火国，等. 新疆特色牛肉质量安全可追溯系统的研究与应用[J]. 江苏农业学报，2014，30（3）：682-684.

[5]郑火国，刘世洪，孟泓，等. 粮油产品质量安全可追溯系统构建[J]. 中国农业科学，2009，42（9）：3243-3249.

[6]白红武，孙爱东，陈军，等. 基于物联网的农产品质量安全溯源系统[J]. 江苏农业学报，2013，29（2）：415-420.[HJ1.7mm]

[7]Ehlers M，Moller M，Marangon S，et al. The use of geo-graphic information system （GIS） in the frame of the contingency plan implemented during the 1999—2001 avian influenza （AI） epidemic in Italy[J]. Avian Diseases，2003，47：1010-1014.

[8]白小寧，刘绍仁，吴厚斌，等. 我国高毒农药可追溯管理系统设计与实施[J]. 中国植保导刊，2014，34（11）：70-72.

[9]苏秋芬. 卫星精确定位技术在集装箱场站物流管理系统中的应用[J]. 物流技术（装备版），2014，24（12）：98-101.

[10]尚明华，秦磊磊，王风云，等. 基于Android智能手机的小麦生产风险信息采集系统[J]. 农业工程学报，2011，27（5）：178-182.

[11]朱海鹏. 粮食龙头企业质量安全可追溯系统研究与实现[D]. 北京：中国农业科学院，2007.

[12]农产品产地编码规则：NY/T 1430—2007[S].

[13]农产品追溯编码导则：NY/T 1431—2007[S].endprint