新冠疫情下港区农产品冷链物流监管平台构建与应用

吴 迪 汪 勇 孙地冰 李 杰，3 陈昆松

（1.浙江大学农业与生物技术学院，杭州 310058；2.浙江求是人工环境有限公司，杭州 310011；3.浙江大学中原研究院，郑州 450000）

1 引言

在全球疫情和世界经济形势仍然严峻复杂背景下，党中央提出持续做好稳就业、稳金融、稳外贸、稳外资、稳投资、稳预期“六稳”工作，并落实保居民就业、保基本民生、保市场主体、保粮食能源安全、保产业链供应链稳定、保基层运转“六保”任务。其中，“保粮食安全”、保供应链稳定和“稳外贸”是当前农业贸易投资的重点。保障农产品进口安全的挑战之一是在确保进口数量稳定的同时保证产品来源可靠与质量安全，这在食用农产品领域尤其突出。进口冷链农产品在补充国内农产品供给，满足人民消费需求上发挥至关重要的作用。全球新冠疫情持续蔓延的过程中，一些国家“带疫复工”及储运环节的疫情防控不力都会造成出口到我国的冷链食品存在沾染新冠病毒的不确定性风险[1]。近期进口冷链农产品多次检出新冠病毒呈阳性，给进口冷链农产品安全监管带来一系列新的挑战，例如2020年6月北京新发地农贸市场进口三文鱼感染事件，2020年8月西安市进口冻虾感染事件，2021年12月银川市进口水果感染事件，2022年1 月赤峰市进口车厘子感染事件等。各地区陆续爆发的农产品检测阳性事例给我国的进口食用农产品安全敲响了警钟，冷链物流的安全监管成为后疫情时代发展冷链物流的重中之重[2]。为强化进口冷链食品安全的监管，筑牢进口冷链食品安全防线[3]，中华人民共和国国家市场监督管理总局要求严格落实中华人民共和国国务院联防联控机制“人物同防”的工作要求，采取多种措施，严密防范新冠病毒通过进口冷链食品输入的风险；特别是要严格规范进口冷链食品生产经营行为，持续加大日常监督检查力度，督促食品生产经营者落实“三专、三证、四不”要求[4]，，即对进口冷链食品实行专用通道进货、专区存放、专区销售，不得与其他食品混放贮存和销售；对购进的进口冷链食品认真查验进口冷链食品检验检疫合格证明、核酸检测证明、消毒证明；对无检验检疫合格证明、无核酸检测证明、无消毒证明、无追溯信息的进口冷链食品，一律不予生产加工和上市销售。同时，禁止食品生产经营者采购、使用无合法来源的进口冷链食品。随着越来越多的消费者开始关注所购买的农产品质量安全,农产品质量安全追溯系统的用户量快速增加[5]。市场监管总局要求各省（区、市）市场监管部门要将信息化追溯作为“规定动作”，优化完善平台建设，及时准确上传货物来源、去向、数量、位置等关键数据，确保“来源可查、去向可追”，能够“一键排查、迅速定位”，要强化协同联动，织密冷链“物防”网络。2021 年11 月26 日，国务院办公厅印发的《“十四五”冷链物流发展规划》提到推动大数据、物联网、5G、区块链、人工智能等技术在冷链物流领域广泛应用，完善专业冷链物流信息平台，加快建设全国性冷链物流追溯监管平台，完善全链条监管机制，冷链物流设施服务功能不断拓展，全链条温控、全流程追溯能力持续提升。2022 年一号文件指出要健全农产品全产业链监测预警体系，完善食用农产品全产业链质量安全追溯体系。受新冠疫情影响，我国持续加强了进口农产品监管追溯体系建设，在北京、重庆、黑龙江等地区都建立区域性的监管追溯平台，但整体系统建设仍存在薄弱环节，缺乏联动性。在各地实际应用中也存在一些问题：进口冷链农产品监管涉及多主体、多环节；追溯信息复杂缺乏标准性，采集呈多样化；传统手工录入和纸质流转导致追溯信息滞后；加上实施追溯额外增加的成本，导致整体信息化程度不高，系统运行能力不足。

进口冷链农产品一般具有高附加值，是我国农产品供给的重要组成部分，是对国内部分产量不足的农产品的重要补充，充分保障新冠疫情下港区进口农产品的冷链流通安全性和稳定性具有重要意义。本研究基于进口农产品供应链多方主体，依托具有标准化通信协议和自动赋码功能的新一代低功耗物联网柔性标签，实时、全面、准确获取港区进口农产品冷链物流各环节数据，构建多源异构数据库，借助先进算法从海量数据中识别影响农产品质量安全的关键环节和要素，基于深度学习建立进口农产品风险管控和预警、追溯模型，进而探索打造基于大数据、云计算、区块链等核心技术的港区综合性监管平台，实现港区进口冷链农产品立体化监管与服务机制，进一步完善人物同查、人物共防措施，建立问题产品的快速精准反应机制，严格管控疫情风险，维护公众身体健康。

2 需求分析

后疫情时期，进口农产品冷链物流的有效监管是工作重点。港区农产品冷链物流监管平台建设不仅需要综合考虑各个相关主体的业务需求，还应从技术角度分析，确保系统平台的安全性、稳定性和可扩展性。

2.1 用户需求分析

进口农产品冷链物流涉及多方主体，包括监管端、企业端，公众端。为准确获取信息需针对各个主体进行考虑，具体如下：

（1）港区农产品冷链物流监管平台—监管端

一企一档：可查询相关企业基本信息、流通信息、从业人员备案、供应商备案、检验检疫证明、核酸检测报告、消毒证明等关键信息。

追溯数据：可对港区冷库贮存环境信息、出入库信息、物流配送全过程监控信息进行溯源查询。

行政检查：可进行案件处理监控、执法文书打印、移动执法文书维护。

政策法规：可查询添加政策法规查询。

预警提醒：可分析判定企业证书是否到期、贮存环境是否超标、视频监控设备是否离线、临保商品预警等。对系统识别出的问题进行预警提醒，提醒企业相关责任人、监管部门及巡检人员。

定位信息：可动态定位企业/冷库/执法人员，并可对企业的基本信息、冷库的温湿度数据和库存总量、企业数量、冷库数量、冷库在线率、平台产品出货前十排名等信息进行可视化展示。

（2）港区农产品冷链物流监管平台-企业端

主体信息申报：可填报上传相关企业基本信息、流通信息、从业人员备案、供应商备案、检验检疫证明、核酸检测报告、消毒证明等关键信息及电子票证。

业务管理：可对港区冷库贮存环境信息、出入库信息、物流配送全过程监控信息进行管理。

追溯管理：可对港区冷库贮存环境信息、出入库信息、物流配送全过程监控信息进行溯源查询。

行政检查：可查看移动执法处罚记录。

政策法规：可查询政策法规。

监控预警：可分析判定企业证书是否到期、贮存环境是否超标、视频监控设备是否离线、临保商品预警等。对系统识别出的问题对相关负责人进行预警提醒。

（3）溯源查询—公众端

可基于自动赋码的柔性标签或溯源码，结合平台溯源查询功能，校验商品入境货物检验检疫证明、核酸检测报告及消毒证明及追溯信息等关键信息。还可追溯农产品冷链物流各环节流通信息。区块链技术以其开放性和高信任性[6]，有效保障数据的真实可靠，同时，既能使产品信息发挥作用，也能提高防伪管理水平[7]。

2.2 安全技术需求分析

港区农产品冷链物流监管平台主要由网络设备、操作系统、数据库、中间件等网络元素共同构建，承担着数据采集、存储、分析、展示等功能，依据《信息安全技术信息安全等级保护基本技术要求》，应充分考虑网络安全方面的技术需求。

网络安全已经成为关系到整个应用能否正常运行的重要一环；现在主要的攻击手段包含WEB 攻击手段和网络传输过程中的攻击；针对不同的攻击手段建立不同的防护体系，实现数据的传输、存储和计算的安全性，并能保证服务器正常运行和管理。针对WEB 攻击手段要建立信息过滤与反垃圾机制：如文件匹配机制、分类算法机制、黑名单机制等，并建立自己的防御知识体系。针对WEB攻击手段应该采用摘要认证来防止信息篡改，采用签名认证来验证通信双方的合法性，采用HTTPS 协议来保障通信过程中数据不被第三方监听和截获。

3 平台设计

3.1 总体结构设计

港区农产品冷链物流监管平台基于标准数据流建设，采用B/S 架构模式，Web 端以Microsoft Visual Studio 2017 作为开发工具，开发框架为VUE，采用数据映射技术，搭建多模式信息交互方式，提高系统平台间的业务协同和共享能力。由冷链市场流通经营者(包括市场进口商、生产经营企业、第三方冷库、食用农产品批发市场入场销售者、商场超市、生鲜电商和餐饮企业)在平台中完成主体用户注册、完成采购的进口冷农产品等相关产品品种、核酸检测、批次、产地、规格、消毒证明等数据的登记上报，并基于低功耗射频识别技术结合无线传感网络获取进口农产品冷链物流环节温湿度关键实时数据，并使用平台按批次对相关冷链市场进行电子赋码；并允许市场监管局等相关政府部门进行实时监控，快速对产品流通溯源倒查及精准定位并及时做出应急响应，同时社会公众也可通过扫描溯源码查询该冷链市场的追溯信息及贮藏环境查询，协助政府部门进行监管。最终形成后疫情时期“政府监管、企业自律、公众监督”的创新性“社会共治”监管模式。

系统平台具备可拓展性：性能达到瓶颈时可通过增加硬件实现无缝扩展，不需要更改原平台框架和代码；为用户提供各种数据接入的标准化接口，并且接口具有可延续性；同时提供标准的输出接口供其他系统或厂商调用，接口定制灵活；支持Http/Webservice/Socket等多种协议。支持横向虚拟化功能，可将多台物理设备虚拟化成一台逻辑的设备（非传统的VRRP或HSRP协议），具备跨设备端口链路聚合。

3.2 子系统功能模块设计

3.2.1 监管端子系统

监管端在港区农产品冷链物流过程中扮演重要角色，起到监督核查的作用，并具备决策指导和快速应急响应的能力。用户可通过港区农产品冷链物流监管平台子系统对产业链相关企业进行信息检查、实时监控、预警核查、政策指导等。

3.2.2 企业端子系统

港区农产品冷链物流关键环节数据主要来源于产业链相关企业。企业用户可以依托港区农产品冷链物流子系统进行企业信息的管理、实时监控、预警提醒、电子台账管理等，确保基础数据真实可靠。

3.2.3 溯源查询子系统

溯源信息的查询主要包括监管端和公众端。通过基于区块链技术的溯源平台结合流通码，可查询商品检验检疫证明、核酸检测报告、消毒证明、进口农产品加工、贮存、运输等环节的所有温湿度及冷链物流数据，并且可对企业进行评价投诉等操作，起到公众监督作用。将区块链技术应用于溯源系统，其分布式数据库能够通过存储交易记录确保数据完整和不可篡改[8-9]，使流通信息公开透明。

图1 港区农产品冷链物流监管平台框架图Fig.1 Framework diagram of the supervision platform of the cold chain logistics of agricultural products in the port area

图2 港区农产品冷链物流监管平台监管端功能模块图Fig.2 Functional module of the supervisory side in the supervision platform of the cold chain logistics of agricultural products in the port area

4 平台实现

4.1 平台架构

平台采用微服务架构，结合基于JSON 与HTTP/HTTPS 组件化开发模式，实现业务模块/组件的松耦合，满足各应用系统建设的需求；同时考虑未来业务系统的集成建设，保证系统应用的可拓展性。平台以LIUNX-centos7 为服务器系统，基于ArcGIS Server 10.1 的REST 实现地图服务，采用MYSQL 5.7 数据库实现物联网数据的统一管理，基于Arc-GIS Server 实现空间数据的整合管理，基于HBase实现港区农产品冷链物流生产相关数据的存储与分析。通过统一的接口契约和入口，实现平台与用户Web 端或APP 端的交互，接收显示用户请求的数据及结果。

4.2 数据支撑

图3 港区农产品冷链物流监管平台企业端功能模块图Fig.3 The functional module of the enterprise side in the supervision platform of the cold chain logistics of agricultural products in the port area

新冠疫情下，港区农产品冷链物流监管平台数据来源的真实性和准确性十分重要。通过纸质记录和手工流转的方式，容易造成数据滞后甚至断链。而传统RFID 标签（或二维码）手段所获取的数据，又与关键节点温湿度监测数据分离，容易造成混乱、不对称，缺乏匹配性。本平台依托轻量化具有标准通信协议的低功耗物联网柔性标签可同时获取进口冷链食品流通数据（如：种类、产地、批次、规格、检验检疫合格证、核酸检测报告、消毒证明等）和温湿度监测数据，支持智能终端和手机批量读取，简化交验货流程。该标签可依附于进口冷链农产品内外包装并随货物流转，将生产、流通、销售主体信息和各环节流通数据与温湿度监测数据相融合，形成多体联动，并最终流向市场，会同包装流入消费者手中，作为溯源标识流通贯穿所有环节，具备唯一性、匹配性，并将数据汇集于区块链，形成有效的防篡改机制，确保真实性，为监管平台提供强有力的数据支撑，促使形成完整的冷链食品安全追溯信息链，实现精准化查询追溯。

4.3 数据处理

港区农产品冷链物流监管平台主要依托低功耗物联网技术获取港区进口农产品冷链物流各环节数据，并与相关主体信息相匹配，构建进口农产品产业链多源异构数据库，并借助大数据、云计算、深度学习技术对海量数据进数据清洗、数据整合、数据分析，从中识别影响农产品质量安全的关键环节和要素，构建港区进口农产品风险管控和预警体系。

由于进口农产品冷链物流环节众多，增加了信息溯源和追踪难度[10]。区块链技术恰巧可以解决这一难题，区块链的本质是一个数据存储系统，它的每一个区块专门记录它被创建期间发生的所有信息，前后区块以链的形式组合，形成区块链数据库[11]。借助柔性标签和电子数据交换技术，将获取的信息通过区块链以动态的方式进行存储记录，结合区块链具有防篡改和乱入机制特点，构建基于区块链技术的可视化追溯体系，可以保证农产品冷链物流监管平台追溯系统的稳定性和真实性，并具备快速锁定目标的能力。

5 数据库设计

数据库系统管理着港区冷链物流监管平台绝大部分智能化业务数据，同时也是被前端应用访问操作最频繁的系统。因此，数据库的选择必须具备以下特点。

（1）具备稳定可靠的可伸缩性

必须具有很好的稳定性和可靠性，保证系统的正常实施。同时，为满足中心数据库数据容量的快速增长需要，数据库必须具有很好的可伸缩性，不仅适用于各种硬件平台，而且保证在海量数据量的情况下，数据库处理可以保持高效性和数据的可靠性、一致性。

（2）具备良好的安全可控性

可通过用户安全控制手段，防止非法用户侵入和数据泄密。并基于图形界面，尽可能方便人员的使用和系统的管理维护，能够将大部分的数据库日常维护工作，如数据备份、恢复、故障检测等工作，交由系统自动完成，减少人为操作成本和不安全性，系统易于管理、维护，方便系统的安装、升级和版本控制。

考虑到港区冷链物流监管平台运行涉及大量矢量、棚格地图，为有效管理海量空间信息及其属性信息，所以系统数据库平台优先选用MySQL 版本的正版数据管理软件。

6 总结与展望

针对新冠疫情下进口农产品冷链物流存在的流通信息紊乱，不对称，信息化程度低的短板，依托低功耗物联网、互联网、大数据、云计算、区块链等核心技术，构建了港区农产品冷链物流监管平台，实现对港区农产品冷链物流市场温度进行实时监控、预警，并进行数据清洗、数据整合、数据分析、数据共享，确保供应链的高质量数据交流，提高了进口农产品冷链物流的源头追踪以及在供应链中提供完全透明度的能力，做到农产品冷链市场安全问题的早发现、早关注、早提示、早预警、早处置，并完善了供应链企业的农产品冷链市场安全数字信用体系，净化了食品冷链流通市场。同时，构建了冷链农产品全链条闭环管理机制，建立了进口冷链农产品随附外包装核酸检测证明和消毒处置证明等关键控制节点信息溯源机制，可切实保障进口冷链食品的追溯管理，实现进口冷链食品的常态监管，保障进口冷链食品安全。

通过港区进口农产品冷链物流监管平台建设，有助于提升港区冷链物流信息化水平，完善港区进口农产品冷链物流立体化监管体系。下一步应深度挖掘冷链物流产业链数据资源的价值，寻找农产品冷链物流的动态变化规律，建立多级联动共享机制，以更好的服务多方主体，促进数字化赋能。