果品質量安全溯源管理系統設計

楊曉　秦一浪　王進磊

摘要 可溯源體系是管控食品質量安全的有效工具，是保障消費者利益的有效方法。以果品為溯源研究對象，在分析國內外的溯源體系的基礎上，通過運用物聯網技術、條碼技術、農殘速測技術、數據采集中間件技術等，選用C#語言，設計并開發了果品質量安全溯源管理系統。該系統能夠實時采集果品在各時期的數據信息，并實時上傳至系統中心數據庫，實現果品的安全生產管理與數據統計分析，以提高果品生產企業的監管水平，實現果品生產管理規范化與標準化、消費者權益的最大化。

關鍵詞 果品質量；物聯網技術；溯源系統；二維碼

中圖分類號 TP391 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）16-0245-03

Design of Fruit Quality Safety Traceability Management System

YANG Xiao 1 QIN Yi-lang 2 WANG Jin-lei 2

（1 College of Computer and Information Engineering，Henan Normal University，Xinxiang Henan 453007； 2 Henan Tianxialiangcang Information Technology Co.，Ltd.）

Abstract The traceable system is an effective tool for controlling the quality and safety of food，and it is an effective method to protect the interests of consumers.Fruits were chose as the research object.Based on the analysis of traceability systems at home and abroad，the C# language was used to design and develop fruit quality safety traceability management system through the use of Internet of Things technology，bar code technology，rapid residue testing technology and data acquisition middleware technologies.The system can collect real-time data information of fruits in various periods and upload them to the system center database in real time to achieve fruit production safety management and data statistics analysis，so as to improve the supervision level of fruit production enterprises.It can realize the standardization of fruit production management and the maximization of consumer rights.

Key words fruit quality；Internet of Things technology；traceability system；QR code

近年來，國內外重大食品安全問題屢見不鮮，農產品質量安全問題成為社會的焦點問題。我國是農產品出口大國，每年進出口貿易尤為頻繁。其中，農副產品占比較大，每年出口果品較多，但生產工藝與流通過程中果品出現不合格產品，影響了農產品的出口份額。追溯系統是解決這一難題的有效方法，可以保障農產品的追溯和質量控制，提升果品的質量安全與增加果品市場競爭力。

歐盟最早建立食品安全體系，于2004年通過了《食品安全白皮書》，其內容涉及對于食品實行一體化監控，從種植到加工、銷售，必須通過食品質量監管部門的檢測方可在市面銷售[1]。美國于2002年開始要求建立食品安全流通記錄，以保證食品在出口、運輸、儲藏等環節的信息的及時記錄[2-3]。日本于2003年頒布了《肉牛識別信息管理條例》，追溯食品從畜養、加工、銷售等一系列流程的數據信息，以實現對每一件商品的追溯[4]。我國在食品質量溯源系統的研究與應用方面，國內許多學者也做出了很多貢獻。鄒萍[5]以水果為溯源研究對象，在詳細分析水果供應鏈模式的基礎上，選用MyEclipse平臺、SSH框架開發了水果的溯源系統。謝夢[6]在研究了葡萄種植流程的基礎上，結合葡萄種植園的實際種植生產模式，開發了基于Android手機的葡萄種植生產過程溯源系統。楊帆[7]在深入分析果品的生產、加工及流通模式上，選用PDF417二維碼作為主鍵，開發了果品溯源系統，實現了對果品各個環節的信息進行編碼轉換，進而完成對果品產品的有效追溯。張亞雄[8]在研究追溯模型的基礎上，提出了一種適合果蔬的通用型追溯模型設計方法，并開發了基于手機端的果蔬追溯系統。目前，我國在溯源系統的研究上，主要是對較單一果品種類的溯源系統的研究，市場上缺乏一個整合的果品溯源系統，可以實時監測果品的生產、采摘、加工、物流及銷售等各環節的信息。本系統利用物聯網技術、3S技術、遠程視頻監控技術、農殘速測技術實現果品環境信息的實時采集、果品種植現場畫面的定時采集、果品質量在線檢測，實現手機、智能溯源稱、Ipad等多種方式的溯源信息查詢。

1 果品質量安全溯源管理系統設計

1.1 系統總體設計

果品質量安全溯源管理系統是以果品為溯源研究對象，選擇西華縣種植合作社作為系統的應用實施地。在設計之前進行系統的功能需求分析，在詳細分析果品的生產流程與合作社實際的生產管理模式下，通過運用先進的物聯網技術與多種信息技術以達到系統的總體設計要求。本系統是以合作社到銷售終端的商業模式，并從政府人員、合作社、消費者不同的角度考慮，以滿足不同人員的功能需求。果品質量安全溯源管理系統包括果品生產環境監測管理系統與果品安全生產全過程溯源系統，其結構如圖1所示?？梢钥闯?，系統實時記錄果品的生長狀態數據以及果品在采摘、包裝、儲藏、銷售等環節的記錄，并及時上傳至系統的中心數據庫。當消費者購買新鮮果品時，使用手機掃描二維碼或者輸入產品追溯碼，系統會及時返回查詢結果。其中，政府監督部門也承擔著果品質量監督的職責，為果品質量安全提供一個更加安全的溯源方式。

1.2 系統功能設計

1.2.1 果品生產環境監測管理系統。果品生產環境監測管理系統主要是依托物聯網平臺對果品生產進行生長環境的信息采集，包括種植土壤養分信息、礦物質含量、溫濕度、CO2含量、光照強度、作物長勢信息、360°視頻監控等數據的實時記錄，有利于觀測與預防果品病蟲害。此外，考慮到合作社種植農戶的文化水平較低，增加專家指導功能模塊可以在果品種植方面為其提供更多專業的指導。

1.2.2 果品安全生產全過程溯源系統。首先，果品安全生產全過程溯源系統是對果品的生產過程進行科學的種植管理，包括地塊管理、投入品管理、農事操作管理、產品追溯管理等（圖2）。系統將果品的種植區域進行針對性的劃分，并根據作物的特征進行分類種植，同時對于果品生產過程中化肥與農藥的使用進行合理的科學預警設置。其次，依據作物的缺水狀態對作物進行科學的灌溉設置。

2 系統開發所用關鍵技術

2.1 物聯網技術

物聯網是通過將物理上分布在不同區域的智能傳感設備（如FRID、傳感器、GPS等）互相連接起來，以達到信息的實時傳輸，實現智能化信息管理的網絡。它由3層架構組成，分別是設備感知層、數據傳輸層、用戶應用層。感知層是負責全面感知不同物體周圍的數據信息；傳輸層是處理來自上下層的數據信息，起到數據傳輸橋梁的作用；應用層是實現用戶需求的界面層次。目前，物聯網的應用已涉及到多個領域，例如智慧農業、智能家居、智慧城市等[9]。

2.2 二維碼技術

二維碼技術是運用數學幾何原理，用圖形記錄數據信息，用黑白點的規律排列來表示數據信息。二維碼技術具有強大的可辨性，可以方便用戶隨時隨地掃描識別商品，查詢溯源信息。同時，二維碼還具有便捷性、容量大、隱私性、編譯廣、可信度高等諸多優勢，能較好地滿足多數用戶需要。

2.3 農殘速測技術

農殘速測技術是采用大數據的思維，通過運用先進的計算機技術與數據檢測平臺，實時檢測農產品的農藥殘留量，以保障食品的質量安全。平臺具有反饋的及時性、整體的穩定性、數據信息的準確性等優勢。

3 系統的實現與應用

果品質量安全溯源管理系統是嚴格按照軟件開發的設計流程，依據不同種植作物的特征，綜合采用B/S與C/S的混合架構模式，以滿足不同用戶的功能需求。在開發語言的選擇上，采用C#語言，選擇了.NET平臺，按照面向對象的程序設計的開發思路，完成系統的所有功能開發，具體見圖3～4。在數據庫選擇上，選用Microsoft SQL Server 2008實現數據庫的開發管理與后期維護。目前，本系統選擇西華縣農業科學研究所作為示范基地，在溯源系統研發完成后，安裝了成套的溯源設備和軟件，指導合作社補充和完善生產檔案。在系統初步應用后，規范了農業投入品的使用，實現了果品規范化的生產和管理，并形成了完整的追溯鏈條，提高了農產品的附加值，給合作社和農戶帶來了明顯的經濟效益。

4 結語

果品質量安全溯源管理系統是以物聯網技術為基礎，集成了農田環境監測、在線農殘檢測、二維碼、視頻監控等多種技術，實現果品種植環境信息與視頻信息的有效采集、果品農藥殘留的在線監測。此外，選擇條形碼與二維碼，設計果品溯源標簽，實現果品標識的快速批量打印。為了滿足用戶的方便，實現了手機、Ipad、觸摸一體機等多種溯源查詢方式。實際應用表明，該系統可以幫助企業和農戶規范果品的種植生產管理模式，保證了果品質量，提升了企業信譽，增加了農戶實際收入。

5 參考文獻

[1] 楊信廷，錢建平，孫傳恒，等.蔬菜安全生產管理及質量追溯系統設計與實現[J].農業工程學報，2008，24（3）：162-166.

[2] MA H，LI W.Food traceability system based on the two-dimensional code of mobile phone[J].Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wire-less Technology Conference，2011，2：872-875

[3] AZUARA G，SALAZAR J L，TORNOS J L，et al.Reliable food traceabil-ity using RFID tagging[J].Lecture Notes in Computer Science，2010，6054：57-67.

[4] 陶松濱.GS1系統與RFID技術在畜牧養殖和肉制品追溯中的應用[J].條形碼與信息系統，2009（6）：2-5.

[5] 鄒萍.農產品質量安全溯源系統設計與實現[D].泰安：山東農業大學，2014.

[6] 謝夢.基于Android系統的葡萄生產過程溯源系統研究[D].杭州：浙江大學，2013.

[7] 楊帆.基于二維碼的果品質量追溯系統設計與實現[D].西安：西安電子科技大學，2009.

[8] 張亞雄.基于手機的果蔬類食品智能追溯系統設計與研究[D].杭州：中國計量學院，2016.

[9] 張偉，杜聰聰，任潔，等.基于物聯網的果品質量信息溯源方法研究[J].微型電腦應用，2017，33（10）：24-26.