農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全手機(jī)端追溯應(yīng)用研究

毛林　程濤　成維莉等

摘 要：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全是食品安全的重要組成部分，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量管理的有力手段是建立可追溯制度。本文以智能手機(jī)快捷手段實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯為研究目標(biāo)，在分析農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，以廣泛使用的Android手機(jī)為例，對(duì)手機(jī)端追溯業(yè)務(wù)流程與架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，深入研究了關(guān)鍵技術(shù)，提出農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全手機(jī)端追溯應(yīng)用方案。經(jīng)測試，該方案能快速定位到農(nóng)產(chǎn)品源頭，準(zhǔn)確反映農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制信息，達(dá)到主體、產(chǎn)品、過程三個(gè)級(jí)別的追溯精度。

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品；質(zhì)量安全；追溯；手機(jī)端；Android；二維碼；QR條碼

中圖分類號(hào)：S126：TP391.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）09-0015-05

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全是食品安全的基礎(chǔ)，可追溯制度建立是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理的最有力手段?？勺匪菹到y(tǒng)能實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和銷售整個(gè)過程的質(zhì)量溯源與全程監(jiān)管[1]，及時(shí)發(fā)現(xiàn)或召回危害產(chǎn)品，采取措施，保障食品安全性[2，3]。我國先后頒布《食品安全法》、《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》等法律法規(guī)[4]，推進(jìn)了“中國條碼工程”在食品溯源中的應(yīng)用[5]。各省市相繼研究并開發(fā)了應(yīng)用于本地區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)40余個(gè)[6～12]。其中最有影響的可追溯系統(tǒng)有農(nóng)業(yè)部的肉牛生產(chǎn)全程質(zhì)量安全可追溯體系等[5]，主要實(shí)現(xiàn)了以網(wǎng)站、短信、電話、觸摸屏查詢的追溯方式，但針對(duì)智能手機(jī)的追溯系統(tǒng)研究及應(yīng)用尚屬空白[11]。消費(fèi)者購買農(nóng)產(chǎn)品時(shí)通過隨身智能手機(jī)掃描產(chǎn)品條碼，能即刻追溯、獲知農(nóng)產(chǎn)品信息，及時(shí)避免發(fā)生危害事件。因此，針對(duì)智能手機(jī)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)的研究具有重要意義。本文以廣泛使用的Android手機(jī)為例，對(duì)手機(jī)端追溯業(yè)務(wù)流程與架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，深入研究了手機(jī)端追溯關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全手機(jī)端追溯方案。

1 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯業(yè)務(wù)流程

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯平臺(tái)包括公共服務(wù)平臺(tái)、系統(tǒng)管理中心、政府監(jiān)管中心、農(nóng)產(chǎn)品基地追溯系統(tǒng)、質(zhì)量安全檢測系統(tǒng)（第三方系統(tǒng)）及農(nóng)殘檢測設(shè)備集成模塊、智能終端數(shù)據(jù)交換接口與基礎(chǔ)設(shè)施（硬件、軟件支撐）業(yè)務(wù)功能。追溯業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

（1）生產(chǎn)經(jīng)營主體備案。食品生產(chǎn)經(jīng)營主體向所在地行政主管部門進(jìn)行實(shí)名備案與開戶，備案內(nèi)容包括基本信息、產(chǎn)品信息、地塊信息等信息。

（2）生產(chǎn)檔案填寫。生產(chǎn)經(jīng)營主體登錄農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯管理平臺(tái)，建立品種、生產(chǎn)批次等生產(chǎn)檔案信息。采收前，生產(chǎn)經(jīng)營主體必須向授權(quán)速測點(diǎn)或所在地監(jiān)管機(jī)構(gòu)提出產(chǎn)地準(zhǔn)出檢測請(qǐng)求。

（3）產(chǎn)地準(zhǔn)出檢測。授權(quán)速測點(diǎn)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)監(jiān)管機(jī)構(gòu)收到生產(chǎn)經(jīng)營主體請(qǐng)求，對(duì)該批次農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢測，檢測設(shè)備自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)上傳檢測數(shù)據(jù)。檢測合格后，方可打印追溯標(biāo)識(shí)、采收上市銷售，否則只得推遲采收上市銷售。

（4）追溯標(biāo)識(shí)打印與張貼。通過產(chǎn)地準(zhǔn)出檢測后，生產(chǎn)經(jīng)營主體進(jìn)行采收并錄入平臺(tái)，在線打印動(dòng)態(tài)生成的二維碼形式的追溯標(biāo)識(shí)，在準(zhǔn)備上市的農(nóng)產(chǎn)品外包裝上進(jìn)行張貼，或者在產(chǎn)地準(zhǔn)出證明上加貼即可。

（5）生產(chǎn)檔案完善。生產(chǎn)經(jīng)營主體可登錄農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯平臺(tái)，完善農(nóng)產(chǎn)品銷售信息等。

（6）動(dòng)態(tài)監(jiān)管。定點(diǎn)批發(fā)市場或超市對(duì)上市農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)查驗(yàn)，農(nóng)業(yè)行政部門可通過環(huán)境監(jiān)測、例行監(jiān)測、監(jiān)督抽查、日常巡查或消費(fèi)者舉報(bào)投訴等方式，對(duì)可追溯農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管。

通過業(yè)務(wù)流程，完成生產(chǎn)記錄存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品流向追蹤及儲(chǔ)運(yùn)信息查詢，實(shí)施對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通、銷售全過程質(zhì)量安全的可追溯監(jiān)管。在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)，任何用戶可通過網(wǎng)絡(luò)登錄平臺(tái)查詢產(chǎn)品信息，進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源，行使消費(fèi)者知情權(quán)；監(jiān)管機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確掌握實(shí)時(shí)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全狀況，獲取相關(guān)信息，對(duì)問題產(chǎn)品可及時(shí)召回、采取處罰措施[3]。

圖1 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯業(yè)務(wù)流程

2 智能終端設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

智能終端服務(wù)端采用基于J2EE的輕量級(jí)架構(gòu)與MVC模式的B/S體系結(jié)構(gòu)[13， 14]，完成持久化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[15]，使之更方便面向全省消費(fèi)者、各級(jí)監(jiān)管員、檢測機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)基地用戶使用公共服務(wù)平臺(tái)。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、速度快、跨平臺(tái)、可移植。服務(wù)端預(yù)留了數(shù)據(jù)交換服務(wù)接口對(duì)外發(fā)布數(shù)據(jù)服務(wù)（接收手機(jī)端請(qǐng)求與響應(yīng)返回應(yīng)答），部署在中心服務(wù)器上，用以連接手機(jī)端，接收和處理用戶手機(jī)客戶端傳遞進(jìn)來的信息或請(qǐng)求。手機(jī)端采用C/S結(jié)構(gòu)，以便最大程度適用于智能手機(jī)用戶。平臺(tái)與智能終端兩者共用一個(gè)中心服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性、一致性和及時(shí)性。

圖2 智能終端系統(tǒng)

智能手機(jī)安裝最多的是Android操作系統(tǒng)，是以Linux為基礎(chǔ)的半開放原始碼作業(yè)系統(tǒng)。手機(jī)端軟件以Eclipse編程實(shí)現(xiàn)，采用C/S模式的三層結(jié)構(gòu)，包括Android客戶端、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫。Android客戶端負(fù)責(zé)提供用戶界面、掃描解析追溯標(biāo)識(shí)，通過通信接口與服務(wù)器連接。服務(wù)器負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)交換接口、訪問數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)。如圖2所示。

2.1 農(nóng)產(chǎn)品追溯碼編碼

農(nóng)產(chǎn)品追溯碼是農(nóng)產(chǎn)品終端銷售時(shí)承載追溯信息直接面對(duì)、展現(xiàn)給消費(fèi)者的統(tǒng)一代碼[16]。按農(nóng)產(chǎn)品類別，農(nóng)產(chǎn)品追溯碼可分種植業(yè)農(nóng)產(chǎn)品追溯碼、養(yǎng)殖業(yè)（畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品）追溯碼兩大類。一般農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地碼的設(shè)計(jì)，采用行政區(qū)劃碼+地塊編號(hào)、地理坐標(biāo)等編碼方式，以便對(duì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地、流通環(huán)節(jié)、檢測機(jī)構(gòu)等信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確定位，有利于對(duì)存在安全隱患的產(chǎn)品采取應(yīng)急措施[2]。

根據(jù)農(nóng)業(yè)部NY/T 1430-2007《農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地編碼規(guī)則》標(biāo)準(zhǔn)[17]，種植業(yè)農(nóng)產(chǎn)品追溯碼設(shè)計(jì)成由農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地碼、產(chǎn)品信息碼兩部分構(gòu)成，共29位數(shù)字，如圖3所示。產(chǎn)地編碼為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地歸屬地的身份編碼，由行政區(qū)劃+鄉(xiāng)鎮(zhèn)+村+產(chǎn)地分類+產(chǎn)地代碼構(gòu)成，共計(jì)20位；產(chǎn)品信息碼為9位，由產(chǎn)品生產(chǎn)檔案號(hào)+采收批次號(hào)組成。

圖3 農(nóng)產(chǎn)品追溯碼結(jié)構(gòu)

2.2 二維碼編碼與譯碼

二維碼技術(shù)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯成功的關(guān)鍵，包括對(duì)農(nóng)產(chǎn)品追溯碼編碼、編碼生成與譯碼等方面。二維碼中，QR條碼應(yīng)用較為廣泛，特點(diǎn)是：信息密度高，承載信息量大，存儲(chǔ)空間小，容錯(cuò)能力強(qiáng)，可靠性高，能超高速全方位識(shí)讀，支持多種符號(hào)、漢字的編碼，即使局部受損仍可識(shí)讀二維碼完整信息[18]。智能終端應(yīng)用QR條碼規(guī)則進(jìn)行編碼與譯碼。

編碼時(shí)，農(nóng)產(chǎn)品追溯碼生成圖形化的QR條碼。QR碼有若干可選擇的編碼規(guī)則，由于待編碼的追溯碼為29位的連續(xù)數(shù)字序列，因此本系統(tǒng)采用數(shù)字編碼規(guī)則，編碼過程如圖4所示。

圖4 QR編碼過程

譯碼是編碼的逆過程，是將條碼圖像解析成追溯碼、實(shí)現(xiàn)查詢追溯的前提。手機(jī)端采用ZXing框架解析二維碼，能夠?qū)R編碼、Data Matrix、UPC等編碼進(jìn)行解析。QR條碼數(shù)字譯碼步驟是[18]：（1）定位、獲取符號(hào)圖像，轉(zhuǎn)換模塊為0、1矩陣；（2）識(shí)讀格式信息，去除掩模圖形，糾錯(cuò)格式信息模塊，識(shí)別糾錯(cuò)等級(jí)與掩模圖形參考；（3）識(shí)讀符號(hào)版本；（4）用掩模圖形對(duì)編碼區(qū)位圖進(jìn)行異或處理消除掩模；（5）按照模塊排列規(guī)則，識(shí)讀符號(hào)字符，恢復(fù)信息的數(shù)據(jù)與糾錯(cuò)碼字；（6）用糾錯(cuò)碼字檢測錯(cuò)誤糾錯(cuò)；（7）數(shù)據(jù)碼字按模式和字符計(jì)數(shù)指示符分為多個(gè)模式段；（8）采用模式譯碼獲得以數(shù)據(jù)字符表示的追溯碼。

2.3 數(shù)據(jù)訪問與交互

手機(jī)客戶端的數(shù)據(jù)來源由服務(wù)器接口提供，此時(shí)客戶端發(fā)送的訪問請(qǐng)求由移動(dòng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)提交至服務(wù)器端。其具體的實(shí)現(xiàn)過程是基于一種“請(qǐng)求-應(yīng)答”模式。當(dāng)手機(jī)掃描獲得追溯碼或手動(dòng)輸入追溯碼時(shí)，首先在Android手機(jī)端利用HttpURLConnection類測試是否與系統(tǒng)服務(wù)端相連接，若連接成功，訪問系統(tǒng)提供的接口將追溯碼發(fā)送給系統(tǒng)，系統(tǒng)服務(wù)端通過HttpServletResponse類來接受追溯碼，通過相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯到數(shù)據(jù)庫中查詢相關(guān)的農(nóng)產(chǎn)品控制信息，再將這些信息轉(zhuǎn)換成JSON（JavaScript Object Notation，一種輕量級(jí)的

圖5 手機(jī)端數(shù)據(jù)訪問序列圖

數(shù)據(jù)交換格式）格式的數(shù)據(jù)發(fā)回到手機(jī)端。手機(jī)端通過HttpPost類驗(yàn)證來自系統(tǒng)服務(wù)端的連接，若連接成功，將接收到的JSON數(shù)據(jù)解析成List數(shù)據(jù)，通過Android操作系統(tǒng)的適配器將List數(shù)據(jù)顯示到手機(jī)頁面上[19]。圖5是手機(jī)端實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯的數(shù)據(jù)訪問序列圖。

3 應(yīng)用案例

以農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯平臺(tái)上實(shí)際注冊(cè)的種植業(yè)用戶產(chǎn)品為例（見圖6），通過Android手機(jī)掃描QR條碼進(jìn)行測試，查詢追溯農(nóng)產(chǎn)品控制信息。測試過程為：在客戶端界面選擇二維碼掃描，手機(jī)攝像鏡頭對(duì)準(zhǔn)并掃描二維碼，手機(jī)端譯碼模塊解析QR條碼，獲得追溯碼為32092410621082000001101131001，向系統(tǒng)服務(wù)端發(fā)送經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后的追溯碼，系統(tǒng)服務(wù)器交換接口讀取追溯碼，通過業(yè)務(wù)邏輯查詢數(shù)據(jù)庫，獲得農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量控制信息，經(jīng)過處理，返回手機(jī)端。手機(jī)得到數(shù)據(jù)后進(jìn)行解析轉(zhuǎn)換，顯示在手機(jī)端界面上。

4 結(jié)語

本研究以種植業(yè)農(nóng)產(chǎn)品為質(zhì)量控制和追溯對(duì)象，采用二維碼、多平臺(tái)溯源、Eclipse、Android等技術(shù)，研究面向手機(jī)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯，建立了多層次、多角色的質(zhì)量安全控制追溯體系。以種植業(yè)農(nóng)產(chǎn)品應(yīng)用案例進(jìn)行運(yùn)行測試，結(jié)果顯示，通過手機(jī)追溯獲得的農(nóng)產(chǎn)品信息準(zhǔn)確、可靠。實(shí)現(xiàn)了以智能手機(jī)快捷、新穎手段對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量信息的跟蹤溯源，滿足了人們“明白消費(fèi)、放心消費(fèi)”的基本需求，也能為政府動(dòng)態(tài)監(jiān)管、企業(yè)構(gòu)筑質(zhì)量控制信息平臺(tái)提供更高效優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，達(dá)到了質(zhì)量可查詢、產(chǎn)品可溯源、事故可預(yù)警的示范目的。本研究對(duì)其他農(nóng)產(chǎn)品建立質(zhì)量安全可追溯也提供了借鑒和參考。

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