農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)中信息技術(shù)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

夏雪，丘耘，胡林，周國民

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京100081）

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)中信息技術(shù)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

夏雪，丘耘，胡林，周國民

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京100081）

日益增長的農(nóng)產(chǎn)品供給需求和近期頻繁出現(xiàn)的食源性疾病使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全性問題成為全球關(guān)注的重點(diǎn)。各國都在探索農(nóng)產(chǎn)品的可追溯方法，以此來控制農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題的發(fā)生，恢復(fù)消費(fèi)者的信心。本文介紹了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)的內(nèi)涵及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了目前農(nóng)產(chǎn)品追溯的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)闡述了信息技術(shù)在國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品追溯中的應(yīng)用，最后指出了構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中所存在的問題。以期為優(yōu)化和健全農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯體系提供參考價(jià)值。

農(nóng)產(chǎn)品；質(zhì)量安全；追溯系統(tǒng)；信息技術(shù)；研究及應(yīng)用

進(jìn)入新世紀(jì)以來，國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事件頻頻被媒體曝光，各類由農(nóng)產(chǎn)品所引發(fā)的食源性疾病層出不窮，如表1所示。

表1 近年來各國食品安全事件Table1 Food safety issuesaround theglobe in recent years

續(xù)表1近年來各國食品安全事件Continue table1 Food safety issues around the globe in recent years

國內(nèi)外這些食品安全事故不僅給消費(fèi)者以及國家造成了巨大損失，而且還造成了全國性的消費(fèi)恐慌，使消費(fèi)者對(duì)身邊的食品安全產(chǎn)生了一定的擔(dān)憂。同時(shí)，不斷曝光的食品安全問題也引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。

實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的可追溯性是世界各國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，可追溯系統(tǒng)的建立已開始成為當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。本文主要介紹了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，重點(diǎn)闡述了信息技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用。

1農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)的內(nèi)涵

目前，對(duì)于食品可追溯性的定義各國還沒有統(tǒng)一的定論。國際化標(biāo)準(zhǔn)組織給出的定義是運(yùn)用已記錄的標(biāo)識(shí)對(duì)產(chǎn)品的歷史、使用情況或所處位置予以追溯的能力；聯(lián)合國法典委員會(huì)將可追溯性定義為能夠追溯食品在生產(chǎn)、加工和流通過程中任何指定階段的能力；歐盟通用食品法（Regulation 178/2002）關(guān)于可追溯性的定義是食品、畜產(chǎn)品、飼料及其原料在加工、生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)所具備的跟蹤、追溯其痕跡的能力[1]。

農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)可以被定義為是一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通等各個(gè)階段信息流的連續(xù)性保障體系，是在農(nóng)產(chǎn)品整個(gè)供應(yīng)鏈中記錄和保存產(chǎn)品相關(guān)信息的質(zhì)量保障系統(tǒng)[2]，該系統(tǒng)旨在加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品安全信息傳遞，控制食源性危害，保障消費(fèi)者利益。

2國內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 主要發(fā)達(dá)國家及地區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀

歐盟是最先開始對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)展開研究和應(yīng)用的地區(qū)。在丹麥和蘇格蘭陸續(xù)曝發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品安全事故使歐盟對(duì)農(nóng)產(chǎn)品和食品安全更加重視。2000年1月，歐盟理事會(huì)發(fā)布了《食品安全白皮書》，強(qiáng)調(diào)食品生產(chǎn)企業(yè)對(duì)食品質(zhì)量安全所需要承擔(dān)的責(zé)任，并引進(jìn)了危害分析及關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）體系作為安全生產(chǎn)規(guī)范。2002年1月，歐盟正式頒布了178/ 2002號(hào)法令，規(guī)定農(nóng)產(chǎn)品和食品企業(yè)必須提供有關(guān)措施和數(shù)據(jù)，以確保食品在整個(gè)供應(yīng)鏈中的安全性和可追溯性[3-5]。2006年，歐盟實(shí)施新的“歐盟食品及飼料安全管理法規(guī)”，該法規(guī)涉及整個(gè)食物供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)了從初級(jí)原料生產(chǎn)、終端產(chǎn)品上市、到售后質(zhì)量安全反饋的全程無縫連接[6]。2007年，歐盟開始實(shí)施第七框架計(jì)劃（FP7），其中要求建立良好追溯程序（Good Traceability Practice）、用于可追溯的可標(biāo)記語言（Trace CoreXML）以及設(shè)計(jì)GS1、EPC、RFID、電子條形碼卷標(biāo)的規(guī)范[7]。

在美國，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源體系可分為三部分，分別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可追溯系統(tǒng)、包裝加工環(huán)節(jié)可追溯系統(tǒng)和流通銷售過程可追溯系統(tǒng)[8]，對(duì)象主要是以畜產(chǎn)品為主。2002年以來，美國政府相繼頒布了《公共安全和生物恐怖主義防備和反應(yīng)法案》和《食品安全跟蹤條例》，明確規(guī)定了國家將對(duì)食品安全實(shí)施強(qiáng)制性管理，并要求食品生產(chǎn)企業(yè)必須建立相關(guān)食品流通全過程的記錄[9]。2009年，美國政府通過了《食品安全加強(qiáng)法案》，要求美國農(nóng)業(yè)部（FDA）建立食品追溯系統(tǒng)，研發(fā)追溯技術(shù)和方法，通過從生產(chǎn)到分銷等環(huán)節(jié)上前后銜接的追溯記錄，建立起食品追溯體系完整的家譜。2011年1月，美國政府頒布了《食品和藥品管理局食品安全現(xiàn)代化法》，該法案對(duì)食品追溯作了明確規(guī)定，要求高風(fēng)險(xiǎn)食品企業(yè)保留生產(chǎn)、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸記錄，以便快速、有效地追蹤食品去向，預(yù)防因各種原因造成的食品安全危機(jī)[10]。

日本農(nóng)產(chǎn)品可追溯體系的建立是與各項(xiàng)農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)法律的完善同步進(jìn)行的，很早便開始探索食品可追溯制度的建立。2002年，日本7家主要食品單位在農(nóng)林水產(chǎn)省的扶持下開始著手開發(fā)食品可追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)將利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、條碼技術(shù)和傳感器技術(shù)記錄并傳遞食品在生產(chǎn)、加工和流通中的相關(guān)信息。2003年4月，在不斷完善與食品安全相關(guān)法律、法規(guī)的基礎(chǔ)上，日本政府發(fā)布了《食品追溯制度指南》，隨后該指南便成為企業(yè)用來建立食品可追溯制度的主要依據(jù)。同年5月，新制定的《食品安全基本法》開始在全國范圍內(nèi)實(shí)施，該法案提出要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度逐步展開研究，全面推進(jìn)從食品生產(chǎn)到市場流通的全過程可追溯制度。2009年，日本政府頒布了《大米可追溯法》，該法要求國內(nèi)大米生產(chǎn)企業(yè)、加工企業(yè)和經(jīng)銷商都必須留存大米交易記錄，并提供大米及其配料的原產(chǎn)地信息[11]。

2.2 中國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系的發(fā)展現(xiàn)狀

中國政府非常重視農(nóng)產(chǎn)品溯源技術(shù)的研究與應(yīng)用，頒布了一系列相關(guān)法規(guī)來管理和規(guī)范農(nóng)產(chǎn)品市場。2002年，農(nóng)業(yè)部向社會(huì)發(fā)布了《動(dòng)物免疫標(biāo)識(shí)管理辦法》，該辦法規(guī)定豬、牛、羊等需要進(jìn)行疫病強(qiáng)制免疫的動(dòng)物，必須佩帶免疫耳標(biāo)并建立免疫管理檔案。2007年12月，農(nóng)業(yè)部第11號(hào)令發(fā)布了《農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志管理辦法》，該辦法的實(shí)施意味著根據(jù)地理位置進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地溯源成為可能。同年，北京市為了確保奧運(yùn)期間的食品安全，啟動(dòng)了首都奧運(yùn)食品安全追溯系統(tǒng)。2009年，農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯操作規(guī)則通則》，制定了包括水果、谷物、茶葉、畜肉、蔬菜和面粉等七項(xiàng)質(zhì)量安全追溯操作規(guī)程。其中充分體現(xiàn)了“生產(chǎn)有記錄、記錄可查詢、流向可追蹤、質(zhì)量可追蹤”的要求[12]。2011年10月，商務(wù)部向社會(huì)發(fā)布了《“十二五”期間加快肉類蔬菜流通追溯體系建設(shè)的指導(dǎo)意見》，意見要求加快建設(shè)完善的肉類蔬菜追溯體系，探索完善的管理模式，實(shí)現(xiàn)快速溯源功能，全面推進(jìn)城市追溯體系建設(shè)[13]。

3農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 標(biāo)識(shí)與識(shí)別技術(shù)

目前，標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中常用的數(shù)據(jù)載體有條形碼技術(shù)和無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）。條形碼可分為一維條碼和二維條碼。一維條形碼是運(yùn)用一系列字母和數(shù)字對(duì)產(chǎn)品特征信息進(jìn)行編碼，在使用時(shí)可以通過這個(gè)編碼來調(diào)取計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)產(chǎn)品信息[14]。二維條碼是通過在水平方向和垂直方向組成的二維空間上存儲(chǔ)信息。二維條碼信息承載量大、密度高，有較強(qiáng)的抗干擾能力和糾錯(cuò)能力，符合大數(shù)目產(chǎn)品標(biāo)識(shí)編碼的需要[15]。

無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和天線組成。RFID系統(tǒng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合來實(shí)現(xiàn)信息傳遞，并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別實(shí)體對(duì)象屬性的目的[16]。RFID具有讀寫信息方便、讀取距離較遠(yuǎn)、準(zhǔn)確率高、不易受臟污惡劣環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 環(huán)境因素監(jiān)測技術(shù)

農(nóng)作物良好的生長狀況依賴于適宜的生長環(huán)境，環(huán)境因子如大氣溫濕度、土壤溫濕度、雨量、田間風(fēng)速、土壤氮濃縮量和pH值等對(duì)農(nóng)作物生長起著至關(guān)重要的作用。合適的農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸、儲(chǔ)存環(huán)境也決定著農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。通過傳感器技術(shù)對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行信息化，能夠更直觀的感知農(nóng)作物生長的環(huán)境狀況，為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)做好自然生長環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)的引入和不斷完善，通過無線通信方式形成一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，傳感器之間相互協(xié)作、感知、采集和處理環(huán)境數(shù)據(jù)，使得對(duì)農(nóng)作物及農(nóng)產(chǎn)品環(huán)境因素的監(jiān)測變得更加高效、節(jié)能、安全和環(huán)保[17]。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是將分散的個(gè)體農(nóng)戶、集體農(nóng)場、加工企業(yè)、流通運(yùn)輸企業(yè)和經(jīng)銷點(diǎn)的所有農(nóng)產(chǎn)品追溯信息聯(lián)系在一起的橋梁。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可分為短程傳輸技術(shù)和遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)，短程傳輸包括藍(lán)牙、ZigBee和紅外等技術(shù)。短距離傳輸技術(shù)雖然沒有很高的傳輸速率，但是其具有傳輸方式簡單，傳輸成本較低，安全性高等特點(diǎn)，能夠很好滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)場追溯數(shù)據(jù)采集的需求。遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸方式有GSM、GPRS和3G等數(shù)據(jù)通信技術(shù)，其特點(diǎn)是傳輸距離長、數(shù)據(jù)傳輸速率較快，但其傳輸成本相對(duì)較高，適合異地遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)匯集或共享。這些數(shù)據(jù)通信技術(shù)為農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)提供了良好的數(shù)據(jù)交互基礎(chǔ)。

3.4 地理科學(xué)信息技術(shù)

目前，地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)（GIS）是指用于采集、存儲(chǔ)、檢索、分析和表達(dá)地理空間信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)空間數(shù)據(jù)管理擁有很高的綜合分析能力。全球定位系統(tǒng)（GPS）可以用于田間信息和作業(yè)機(jī)具的準(zhǔn)確定位，結(jié)合田間土壤中各元素的不同分布情況，輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的灌溉、施肥、噴藥、除草等田間操作[18]。

4信息技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用

農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)的目的是在出現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題時(shí)，能夠根據(jù)問題產(chǎn)品相關(guān)原始記錄信息快速有效的確定問題源頭，并對(duì)問題農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行及時(shí)處理，以確保消費(fèi)者的利益。近年來，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)以特定種類的農(nóng)產(chǎn)品作為主要研究對(duì)象，運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)進(jìn)行了研究與探索。

4.1 信息技術(shù)在畜禽類農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用

國外方面，H.-K.Fr?schle等[19]對(duì)條碼可讀性和條碼最佳打印位置展開了研究，該研究運(yùn)用噴墨打印機(jī)在禽類的嘴和腿上打印條碼，然后對(duì)條碼進(jìn)行掃描獲取信息，最后經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得出條碼的最佳打印位置和讀取位置。Tome?等[20]提出了一種結(jié)合生物追溯數(shù)據(jù)庫的RFID系統(tǒng)（RFID-Biotrack Database System），該系統(tǒng)的每個(gè)RFID標(biāo)簽都保存著一系列牲畜的身份信息，通過這些身份信息能夠準(zhǔn)確判別畜產(chǎn)品的來源。Farag Sallabi等[21]設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于移動(dòng)電子設(shè)備的家禽牲畜生產(chǎn)過程電子文檔系統(tǒng)，該系統(tǒng)由前端處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、后臺(tái)處理子系統(tǒng)和應(yīng)用管理子系統(tǒng)組成。通過運(yùn)用手機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理（PDA）等掌上設(shè)備能夠簡潔和精準(zhǔn)的記錄禽類生產(chǎn)的整個(gè)過程。采集到的數(shù)據(jù)會(huì)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，以便在禽類疾病爆發(fā)時(shí)能夠通過歷史電子生產(chǎn)文檔快速追溯到疾病爆發(fā)源頭。

國內(nèi)方面，熊本海等[22-23]綜合運(yùn)用動(dòng)物標(biāo)識(shí)技術(shù)、GPRS通信技術(shù)和3G無線通信技術(shù)等信息技術(shù)，以PDA作為數(shù)據(jù)讀寫設(shè)備，開發(fā)了針對(duì)豬肉的溯源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生豬養(yǎng)殖過程的電子檔案建立以及生豬產(chǎn)品質(zhì)量安全數(shù)據(jù)的深度查詢。其設(shè)計(jì)開發(fā)的豬肉產(chǎn)品全程溯源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)已在天津市實(shí)施并推廣。康瑞娟等[24]在分析了肉牛養(yǎng)殖環(huán)節(jié)質(zhì)量安全的關(guān)鍵信息的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于PDA的肉牛養(yǎng)殖質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)，通過結(jié)合PDA采集的肉牛育肥過程信息和PC機(jī)采集的養(yǎng)殖信息構(gòu)成整個(gè)肉牛養(yǎng)殖可追溯系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。任守綱等[25]針對(duì)肉類產(chǎn)品銷售階段存在的問題，綜合運(yùn)用無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、電子產(chǎn)品代碼系統(tǒng)（EPC）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建了肉品跟蹤及追溯系統(tǒng)。為肉品銷售階段的質(zhì)量安全追溯提供了便利。龐超等[26]將射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)相結(jié)合設(shè)計(jì)了奶牛養(yǎng)殖溯源信息采集與傳輸方案，并針對(duì)RFID和WSN信息融合問題設(shè)計(jì)開發(fā)了信息讀寫器模塊，實(shí)現(xiàn)了RFID和WSN的信息交匯。

4.2 信息技術(shù)在水產(chǎn)類農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用

國外方面，K Seine等[27]提出了一種結(jié)合二維碼和互聯(lián)網(wǎng)的海產(chǎn)品追溯系統(tǒng)構(gòu)建方法，該系統(tǒng)首先對(duì)海產(chǎn)品進(jìn)行唯一ID編號(hào)，并將編號(hào)存入數(shù)據(jù)庫，然后將打印有二維碼的紙質(zhì)或塑料標(biāo)簽直接套在海產(chǎn)品上。海產(chǎn)品的生產(chǎn)商、經(jīng)銷商和零售商通過互聯(lián)網(wǎng)錄入各自的漁業(yè)操作活動(dòng)。消費(fèi)者在購得海產(chǎn)品后可以通過隨身的手機(jī)掃描產(chǎn)品二維條碼，獲取該海產(chǎn)品的相關(guān)歷史信息。M.Thompson等[28]提出了一種基于ERP模型的海產(chǎn)食品追溯解決方案，探討了以EDI數(shù)據(jù)接口和ODBC數(shù)據(jù)庫接口作為數(shù)據(jù)交互基礎(chǔ)，以手持?jǐn)?shù)據(jù)采集器、標(biāo)簽讀寫設(shè)備、RFID射頻設(shè)備、電子稱、魚類分級(jí)裝置和時(shí)間、溫度記錄儀等先進(jìn)電子設(shè)備作為溯源工具的海產(chǎn)食品追溯系統(tǒng)。MaitviThakur等[29]以電子產(chǎn)品代碼信息服務(wù)（EPCIS）協(xié)議框架作為基礎(chǔ)，以UML狀態(tài)圖作為工具，對(duì)冷凍馬鮫魚追溯系統(tǒng)模型構(gòu)建方法展開了研究。

國內(nèi)方面，張健等[30]根據(jù)TTT（Temperature，Time，Tolerance）理論模型，結(jié)合RFID標(biāo)簽技術(shù)、GPS技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)，開發(fā)了基于溫度管理的冷凍羅非魚追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控冷鏈中羅非魚的冷藏溫度情況，并運(yùn)用RF無線通信、GPRS、數(shù)據(jù)庫和多媒體等信息技術(shù)為羅非魚冷鏈監(jiān)控管理提供遠(yuǎn)程支持。消費(fèi)者通過查詢追溯系統(tǒng)可以便捷的獲取羅非魚冷鏈過程中的溫度信息。任晰等[31]結(jié)合ACCP體系要點(diǎn)和實(shí)際調(diào)研經(jīng)驗(yàn)，對(duì)羅非魚養(yǎng)殖流程和養(yǎng)殖過程中關(guān)鍵信息進(jìn)行了分析，運(yùn)用.NET平臺(tái)構(gòu)建了基于Web的羅非魚養(yǎng)殖質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠有效監(jiān)控影響羅非魚質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為羅非魚養(yǎng)殖管理和質(zhì)量安全監(jiān)控提供了良好的操作平臺(tái)。齊林等[32]運(yùn)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)，開發(fā)了循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖追溯系統(tǒng)（RATS）。RATS系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測層將WSN和RFID采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)和人工操作信息通過WLAN網(wǎng)絡(luò)匯集到數(shù)據(jù)服務(wù)層的數(shù)據(jù)庫中，客戶端應(yīng)用層的用戶通過虛擬化桌面環(huán)境和GUI接口能便捷的獲取水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)場的相關(guān)信息。實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)管理者、養(yǎng)殖戶和消費(fèi)者之間的信息交互。楊信廷等[33]以USBKey為基礎(chǔ)，以二維碼作為水產(chǎn)品溯源信息的載體，結(jié)合嵌入式技術(shù)和.NET技術(shù)，構(gòu)建了以企業(yè)身份認(rèn)證為對(duì)象的水產(chǎn)品監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)品企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)便捷有效監(jiān)管的新途徑。

4.3 信息技術(shù)在果蔬類農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用

國外方面，Arima等[34]以草莓為研究對(duì)象，將機(jī)器人技術(shù)和追溯技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出了用于追溯的農(nóng)作物生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過多用途機(jī)器人在進(jìn)行噴灑、收獲和分級(jí)等農(nóng)藝操作的同時(shí)自動(dòng)記錄草莓生產(chǎn)的相關(guān)信息，以此作為追溯信息的源數(shù)據(jù)。Hertog等[35]以比利時(shí)西紅柿為研究對(duì)象，通過在RFID標(biāo)簽中集成溫度傳感器，采集西紅柿從生長到銷售整個(gè)過程的溫度信息，并將這些溫度信息用于進(jìn)一步建立西紅柿品質(zhì)變化模型。用戶可以根據(jù)RFID標(biāo)簽和品質(zhì)變化模型確定西紅柿的源產(chǎn)地。S.M.C.Porto等[36]在深入分析柑橘苗圃生產(chǎn)流程和規(guī)范的基礎(chǔ)上，提出了一種基于計(jì)算機(jī)的柑橘苗圃信息管理系統(tǒng)（ICBIS）的設(shè)計(jì)方法，ICBIS被認(rèn)為是作為柑橘苗圃供應(yīng)鏈溯源中用來控制植物疾病擴(kuò)散的理想工具。

國內(nèi)方面，楊信廷等[37-38]從信息技術(shù)的角度出發(fā)，結(jié)合XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）和蔬菜溯源數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建了蔬菜溯源信息描述語言（VTML）并設(shè)計(jì)了VTML Schema模式，實(shí)現(xiàn)了溯源數(shù)據(jù)的無縫交換。通過綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、產(chǎn)品編碼技術(shù)和生產(chǎn)預(yù)警技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了蔬菜安全生產(chǎn)管理及質(zhì)量追溯系統(tǒng)。李明等[39]以生鮮黃瓜為研究對(duì)象，運(yùn)用個(gè)人數(shù)字助理（PDA），結(jié)合決策支持系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開發(fā)了面向追溯的數(shù)字化生產(chǎn)記錄決策支持系統(tǒng)（PRDS）。運(yùn)用系統(tǒng)中的施肥參考模型和蟲害預(yù)警系統(tǒng)能夠更好的指導(dǎo)農(nóng)藝生產(chǎn)活動(dòng)。劉宇傳等[40]在深入分析芒果生產(chǎn)農(nóng)藝操作和移動(dòng)式系統(tǒng)采集技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合個(gè)人數(shù)字助理（PDA）采集技術(shù)和二維碼（QR code）標(biāo)簽技術(shù)等信息技術(shù)，提出了一種移動(dòng)式追溯信息采集系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)應(yīng)用到了臺(tái)灣芒果出口體系中。鄧勛飛等[41]以產(chǎn)地地理編碼為索引，結(jié)合生產(chǎn)過程信息，應(yīng)用Flex技術(shù)、WebGIS技術(shù)和Web Services技術(shù)構(gòu)建了生鮮蔬菜安全生產(chǎn)管理與溯源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了蔬菜從種植基地到消費(fèi)者之間的溯源。

4.4 信息技術(shù)在其他農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用

國外方面，Pérez-Aloe等[42]探討了在奶酪溯源過程中不同電子標(biāo)簽在不同環(huán)境下的使用效果。Papetti等[43]同樣以奶酪為研究對(duì)象，提出了一種無損質(zhì)量分析電子追蹤系統(tǒng)。Serrano等[44]探討了如何運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）中的數(shù)據(jù)作為參考信息，來增強(qiáng)高質(zhì)量蜂蜜追溯控制的效率，同時(shí)開發(fā)了適用于描述多種蜂蜜特性的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)。Maitri Thakur等[45]提出了用于谷物管理的內(nèi)部追溯關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型，并對(duì)谷物關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)包括產(chǎn)品信息和品質(zhì)特征、流通信息、聚散信息和銷毀信息等谷物管理所必須的基礎(chǔ)信息。用戶通過該系統(tǒng)可以追溯到谷物流通過程中的詳細(xì)信息。

國內(nèi)方面，李世娟等[46]在深入分析影響中國蜂產(chǎn)品質(zhì)量安全的因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、國際通用編碼技術(shù)構(gòu)建了蜂產(chǎn)品全程追溯管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了蜂產(chǎn)品質(zhì)量安全的正向跟蹤和反向追溯。鄭火國等[47]以糧油產(chǎn)品為對(duì)象，研究了用于多平臺(tái)溯源的硬件終端，采用UCC/EAN-128編碼技術(shù)構(gòu)建了多層次、多角色的糧油產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯平臺(tái)。張鑒滔等[48]通過把產(chǎn)地調(diào)查、環(huán)境檢測和種植過程的各種信息依據(jù)馬鈴薯無公害種植標(biāo)準(zhǔn)匯總形成追溯數(shù)據(jù)來源，結(jié)合二維碼技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在.NET平臺(tái)上開發(fā)了馬鈴薯管理與溯源系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程溯源條碼識(shí)別和溯源信息查詢。

5運(yùn)用信息技術(shù)構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中存在的問題

5.1 缺乏統(tǒng)一的溯源信息平臺(tái)

目前，全國性統(tǒng)一的溯源信息平臺(tái)尚缺乏。追溯系統(tǒng)呈現(xiàn)出碎片化狀態(tài)，系統(tǒng)之間未能實(shí)現(xiàn)有效信息共享，不同的追溯系統(tǒng)僅僅是在一定區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的追溯管理。此外，追溯系統(tǒng)之間互不兼容的問題也比較嚴(yán)重。這不僅給消費(fèi)者查詢農(nóng)產(chǎn)品追溯信息造成不便，也影響到了政府部門利用農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量安全監(jiān)管的需求。

5.2 快速質(zhì)檢系統(tǒng)亟待開發(fā)

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量受溫濕度、大氣環(huán)境、土壤成分等眾多因素的影響。因此，為了保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，必須在傳感器等感知技術(shù)方面展開相應(yīng)研究。同時(shí)，低成本單品標(biāo)識(shí)技術(shù)是構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件之一，為適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化、精準(zhǔn)化、設(shè)施化的發(fā)展要求，具有良好環(huán)境適應(yīng)性的便攜式農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量快速檢測硬件系統(tǒng)亟待開發(fā)研究。

5.3 全面完整的追溯信息不易采集

由于國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品可追溯研究起步比較晚，因此包裝、標(biāo)識(shí)和追溯技術(shù)并不完善，質(zhì)量管理體系還不太健全，這使得對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量信息的追溯僅僅是解決個(gè)別地區(qū)的部分農(nóng)產(chǎn)品安全問題。同時(shí)，因?yàn)槲覈r(nóng)業(yè)分散生產(chǎn)和獨(dú)立經(jīng)營的特點(diǎn)，令農(nóng)產(chǎn)品在購銷過程中呈現(xiàn)出一家一戶單獨(dú)面向市場的局面，這導(dǎo)致了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量難以統(tǒng)一和追溯信息不易采集等問題。

6結(jié)語

對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量安全追溯，是當(dāng)今世界各國應(yīng)對(duì)食品安全問題的有效途徑，同時(shí)也是世界農(nóng)業(yè)及食品行業(yè)健康發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的建設(shè)尚處于探索階段，在追溯方法和追溯技術(shù)上與西方發(fā)達(dá)國家相比還不夠成熟，農(nóng)業(yè)及食品行業(yè)的管理和制度體系還有待完善，消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的認(rèn)知度和認(rèn)可度尚顯不足。因此，推行農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)需要在借鑒發(fā)達(dá)國家農(nóng)產(chǎn)品追溯經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮技術(shù)的可獲得性、國際兼容性、經(jīng)濟(jì)可承受性和合理實(shí)施的時(shí)效性[49]，研究符合我國實(shí)際國情的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)。同時(shí)，需要制定和完善相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品和食品的法律法規(guī)，進(jìn)一步約束和規(guī)范農(nóng)產(chǎn)品市場秩序。

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Current Research and Application Situation of Information Technology on Quality and Safety Traceability System for Agri-food

XIA Xue，QIUYun，HU Lin，ZHOUGuo-min
（Agricultural Information Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing100081，China）

Increasing globalization of our agri-food supply demand combined with recent outbreaks of foodbornedisease has heightened concerns over agri-food safety issues around the globe. Many nations are looking for ameans of traceability which allows for the tracking origin，and quality of a product to limit damages incurred andrestores confidence in the agri-food supply. In this paper，the meaning and development of traceability system foragri-food were introduced. Several critical technologies for agri-food traceability were summarized. The researchprogress and application status on traceability system using information technology was discussed. In addition，some existing problems in practice were proposed and discussed in the end.

agri-food；quality and safety；traceability system；information technology；research and applications

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.15.031

2013-09-05

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863）項(xiàng)目（2013AA102405）

夏雪（1983—），男（漢），在讀碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)信息技術(shù)。