【理学论文】农产品溯源系统的设计与实现

 摘要：由于农产品在种植、管理、采摘、贮运和销售等各环节均存在各种潜在的风险，食品的的质量和安全性受到各方面因素的威胁。因此本文旨在建立一个农产品溯源管控机制，给出了一个完整的农产品溯源系统的解决方案，消费者可根据标签上的二维码信息对农产品进行信息追溯，政府部门也可以做好农产品监管工作，使农产品在整个供应链中都能实现溯源跟踪和质量管控。

关键字：农产品溯源，监管，二维码

1.引言

近几年，国际和国内发生了很多食品安全问题，如国内的苏丹红、三聚氰胺事件，以及国际上的新西兰恒天然公司的奶粉问题，这些问题使人们对所购买的的农产品如蔬菜等心存疑虑。因此，建立一个农产品的可追溯系统势在必行。通过建立一个溯源系统，记录农产品的各种生产、加工以及运输信息，供消费者查询，来切实保障农产品的安全。

农产品可追溯机制是一种以质量安全为目标的保障机制，当发生产品事故后，可以准确的追溯到发生问题的环节，快速有效地解决问题；同时它也是一种约束机制，制约生产者及销售者对农产品的造假行为，确保农产品在供应链上每一个环节的质量都是安全的。农副产品的质量安全是我国食品安全的重要组成部分。为农副产品构建一个追溯体系，可以大大提高其质量安全的保障能力，有利于及时追踪溯源，召回问题产品，便于落实和追究责任，也能增强消费者的信心，从而促进农业产业化发展。

农产品从生产到消费的整个过程涉及种植、管理、采摘、加工、包装、运输、仓储、货架展示和消费等环节，每个环节都有可能带来不安全因素，主要包括：种值过程中使用有残留的农药；加工、包装环节操作不规范、技术水平不达标等带来的污染；运输、仓储过程中可能与其他货物混装、混放带来的污染等。随着消费者对农产品品质、安全性要求的不断提高，需要一个农产品溯源方案，来对农产品的供应链进行全程监测，保障农产品的质量安全。

2 农产品溯源平台的解决方案

2.1农产品溯源平台设计

2.1.1溯源平台设计思路

农产品溯源解决方案主要依靠各个环节当中的智能信息节点，应用电子标签技术、无线传感技术、GPS定位技术、互联网技术与数据库技术，采用智能交易器，将各个节点有机的结合在一起，通过无线传感网络、3G网络、有线宽带网络与中央数据库相连接，对生产、加工、运输、仓储、包装、检测和卫生等各个环节的数据进行搜集，利用二维码编码技术，生成二维码，通过手机扫描进行监控和追溯。

农产品溯源平台为企业用户提供统一接入服务，在新加入企业时，向数据库存储企业的身份标识信息。同时平台还要为消费者提供统一的查询验证通道。根据需求，构建系统架构如图：

图2.1.1系统架构图

2.1.2角色设计

农产品溯源平台共有四个管理角色，分别是前端、后端、监管和运营，分别如下：

前端：主要是消费者，即购买农产品的人。

后端：主要是溯源企业，后端是溯源信息的提供者，包括大型企业、地方龙头企业、中小生产者等主要溯源信息提供者和相关辅助信息提供者，如物流、仓储、分销商等。

监管：主要是第三方监管机构，比如各级地方政府等。

运营：主要是指平台管理员，负责整个平台的运营和维护，包括溯源案例、流程、信息单元的定义、客户和用户的管理等。

2.1.2业务流程

农产品溯源平台为企业用户提供数据采集、绿色履历管理、溯源数据存储、系统管理、基础数据管理等功能。同时，为企业用户提供本企业专用的查询验证门户，为消费者提供自有农产品的查询验证服务。总体业务流程如图2.1.2所示： 图2.1.2总体业务流程图

2.2关键技术

农产品溯源系统平台开发是建立在以JAVA和mysql数据库为基础上开发的三层构架的B/S模式，JAVA语言的灵活使用是平台搭建的基础技能[18]。采用JDBC+SPRING框架实现系统的数据的业务逻辑层和数据访问层，数据表的维护在业务层与数据层交互时按需创建，用户不需要再对表进行任何维护。

对于数据库，要求应具有较强的处理能力，并且可以方便的进行维护，具有较好的安全性，符合标准、开放[19]。数据库系统应支持多线索、多进程，支持SMP和Client/Server处理模式，能够支持多个并发用户，具有良好的运行性能和极好的查询性能。为了提高查询速度，采用分散存储策略保存数据，具体实例如图2.2所示：

图2.2 分散式数据库存储图

平台采用简单、复杂模式设计。所谓简单模式，就是终端用户扫描身份码后链接到特定网址进行查询。所谓复杂模式，是指扫描身份识别码后，系统能根据默认第一个信息单元中指定的内容，将溯源信息推送给用户。

2.3性能指标

为了保证溯源平台能在实际生产生活中广泛应用，考虑到系统的可靠、安全、稳定等因素，本系统应该满足以下的性能指标：

a.系统支持不应少于10万个农产品生产基地的溯源管理；

b.系统平均无故障时间不少于8760小时（1年）；

c.系统可靠性：99.99%；

d.系统对用户操作的相应时间不应大于5秒；

e.系统支持手机软件的更新；

f．系统关键部件CPU占用率忙时小于30%，其他资源占用率忙时小于50%；

g.系统手机软件所占rom不应大于30M，所占cpu忙时不应大于30%，其他

3农产品溯源平台的实现

3.1开发环境与工具

农产品溯源系统平台开发是建立在以java和mysql数据库为基础上开发的三层构架的B/S模式，java的灵活使用是平台搭建的基础技能。采用JDBC+SPRING框架实现系统的数据的业务逻辑层和数据访问层，数据表的维护在业务层与数据层交互时按需创建，用户不需要再对表进行任何维护。

3.2平台的具体实现

用户通过计算机在IE浏览器地址输入栏输入系统平台的地址进行访问。输入系统管理员账号、密码和验证码后，进入溯源管理系统运营平台， 系统管理员登录成功后，即进入系统运行平台，如图3.2.1所示。主界面上包含了代码管理、元素管理、信息单元管理、模板管理、应用管理、用户管理、公司管理、企业管理、监管部门管理、菜单角色管理、菜单管理、手机软件管理和行政区划分管理等模块。

图3.2.2 运营平台界面

系统管理员可以创建具体农产品的应用，主要有两个业务流程，分别如下：

（1）模板的创建，如图3.2.3所示：

图3.2.1模板创建流程图

（2）应用创建

3.2.2应用创建流程图

系统管理员创建好应用后，给指定的企业用户分配此应用的权限。企业用户登录后，进入企业自助平台，在此平台上可以看到企业下的用户账号，也可以对下属用户做权限管理。

根据一般的农产品流通流程，溯源信息的采集，一般由种植户、检验员、加工包装操作员和分销责任人来完成，根据业务流程，溯源采集信息的采集流程如图3.2.3所示：

图3.2.3 溯源信息采集流程图

黄色部分是要进行信息采集的地方。具体说明如下：

(a)创建生产计划

种植户根据农业企业的生产任务建立生产计划。

(b)记录种植信息

种植户按照生产计划的要求实施种植，记录施肥、病虫防治信息。

(c)采摘

种植户记录每次采摘的信息。

(d)送货

种植户将采摘来的农产品送给农业企业，送之前要选择采摘记录，并生成送货单。

(e)检验入库

检验员按照农企的要求检验种植户送来的农产品，并将农产品按等级分拣，分别记录检验入库单，并送交仓库。

(f)包装

加工包装操作员，按照农企的要求生成农产品身份识别码和包装识别码，并将农产品包装打包，记录包装记录。

(g)发货确认

加工包装操作员，确认送货要求，将包装后的货物送给物流负责人，记录发货单。

(h)收货确认

分销商收到货物，确认货物是否完整，地址是否正确，记录收货确认。

创建溯源实例并在采集信息完成之后，就可以生成二维码。二维码作为该产品的唯一标识，记录着农产品从选种、种植、施肥喷药、运输等信息，供消费者通过溯源查询客户端扫码查询。

监管部门主要是指第三方监管机构，比如各级地方政府。监管部门的只要职责是对企业进行监管，还包括具体农产品的实例环节监管，比如种植、运输信息等。当有消费者投诉时，由监管部门来处理投诉信息，并且处理结果可以反馈到消费者的客户端上。这样可以保障溯源管理系统的正常运营。

为能使溯源信息的采集、查询能使用更加便捷，按照现在主流的操作系统开发了分别基于android和ios系统的app。一个是用于采集的的信息采集客户端，一个是供消费者扫码查询并且可以投诉的信息查询客户端。

通过在android（2.2及以上版本）和ios操作系统3G手机上安装客户端软件。用户可以使用采集客户端及时方便的录入信息，包括图片、音频、视频的上传等，并提交到系统平台上。而消费者通过使用查询客户端，扫码二维码后可以通过网络查询到农产品的溯源信息，以及各个环节的详细信息。同时消费者还可以通过客户端的信息反馈菜单向监管部门投诉，监管部门处理后会及时的将处理结果反馈给消费者，大大节约了时间成本，保障的溯源系统的正常运行。采集和查询的手机客户端界面分别如图3.3.1所示：

客户端软件

5结束语

本研究以农产品为溯源对象，对其进行质量控制。溯源系统使用B/S和C/S混合架构，结合农产品的种植、采摘、运输和销售等特点，采用了二维码技术，开发了基于智能手机的农产品溯源管理系统，建立了多角色的质量安全控制和追溯体系。这种解决方案使企业用户实现了根据各自权限对属地农产品溯源信息的采集录入，并且所有的企业都受监管部门管理。通过网络、智能终端等多种形式向消费者提供服务，切实有效的实现了对农产品的溯源和跟踪，满足了老百姓最基本的知情权。同时农产品溯源系统也为水产、畜牧等其他类别的农产品的溯源追踪提供了借鉴和参考。