構(gòu)建種子物聯(lián)網(wǎng)的探索與實(shí)踐

方鈺　張立平 郭書普 張友華

摘要

種子是農(nóng)業(yè)的根本。基于種子身份證的概念，利用信息技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出基于二維碼的多終端的種子信息追溯、查詢和監(jiān)管系統(tǒng)，并在省內(nèi)企業(yè)的小麥品種包裝上進(jìn)行了小試，初步實(shí)現(xiàn)了種子質(zhì)量管理與服務(wù)的科學(xué)化、專業(yè)化和網(wǎng)絡(luò)化。并由此提出“種子物聯(lián)網(wǎng)”的概念，搭建了種子物聯(lián)網(wǎng)綜合信息平臺，探索在種子選育、保護(hù)、審定、繁殖、生產(chǎn)、流通和銷售各個(gè)環(huán)節(jié)建立信息的追溯和服務(wù)體系網(wǎng)絡(luò)，從而更好地為農(nóng)戶、廠商、監(jiān)管部門和消費(fèi)者提供更加智能化的信息服務(wù)體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞物聯(lián)網(wǎng)；種子身份證；二維碼；種子電子代碼

中圖分類號S126；TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）28-10003-04

Practice and Research for Building the Internet of Crops Seed Things

FANG Yu， ZHANG Liping， GUO Shupu et al

（Agricultural Economy and Information Research Institute of Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei， Anhui 230031）

AbstractSeed is the base of agriculture. Our team designed the information system of crops seed based on the technology of IT technology and biology， though the QR code， this system can track， search and supervise the information of crops seed though different computer terminals. We tested our system on some wheat seed by cooperation with a few manufacture plants in our province， made the first step of crops seed quality information management， bring it to more efficiency， profession and network. We present the concept of “the internet of crops seed things”， built the information platform of it， researching to establish the service system of crops seed information including every aspect， consist of breeding ，protection， authorize， reproduction， production， logistics and sales， in order to bring a better using experience for peasant， manufacturers and consumers on operate this system.

Key wordsThe internet of things； ID of crops seed； QR code； Electronic code of crops seed

1種子物聯(lián)網(wǎng)概念的提出

所謂物聯(lián)網(wǎng)是指建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的更加寬泛的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過傳感器、高速信息接口和傳輸鏈路，實(shí)現(xiàn)物體和物體之間的廣泛互聯(lián)[1]。涉及物聯(lián)網(wǎng)的研究領(lǐng)域非常廣泛，就農(nóng)業(yè)來看也是這樣。種子物聯(lián)網(wǎng)的概念起源于早期的農(nóng)產(chǎn)品追溯體系。2012年，安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所共同合作在前期針對兩系雜交稻種子分子鑒定技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了種子身份證的概念[2]，通過信息技術(shù)將種子的生物特性、品種和審定信息進(jìn)行唯一性表達(dá)。圖1是種子身份證的構(gòu)建模型。

圖1 種子身份證構(gòu)建模型

種子身份證的建立起初是針對種子市場存在的“多、亂、雜”和“假冒套牌”現(xiàn)象及轉(zhuǎn)基因污染和擴(kuò)散的潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而借助信息手段，加強(qiáng)監(jiān)管，維護(hù)農(nóng)戶利益[3]。在設(shè)計(jì)編碼方式和體系的過程中，逐步意識到種子身份證是一個(gè)種子數(shù)字信息的關(guān)鍵點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)，仿照自然人的身份證機(jī)制，提出種子物聯(lián)網(wǎng)的概念。種子物聯(lián)網(wǎng)的初期概念設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2種子物聯(lián)網(wǎng)初期概念設(shè)計(jì)

利用種子身份證，不僅可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物種子信息的簡單溯源，而且可為種子數(shù)字信息的互通互聯(lián)提供一把鑰匙。結(jié)合目前先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出針對農(nóng)作物種業(yè)形成一個(gè)農(nóng)作物品種種子“選育—保護(hù)—審定—繁殖—生產(chǎn)—流通—銷售”的信息追溯鏈條和全程的多功能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)品種和種子管理的科學(xué)化、規(guī)范化[4]。

2 種子綜合信息平臺的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

2013年，優(yōu)先利用水稻種子完成了127種水稻種子品種的身份證編碼工作，并利用二維碼將種子身份證中眾多的信息得以快速表達(dá)。部分水稻種子品種的身份證編碼如圖3所示。

圖3部分水稻種子身份證條形碼和二維碼

利用成熟的交互式網(wǎng)頁設(shè)計(jì)，開發(fā)了“種子物聯(lián)網(wǎng)”綜合信息服務(wù)平臺（即門戶網(wǎng)站，http：//www.seediot.com），集成前期科研成果，在網(wǎng)上展示發(fā)布并提供服務(wù)。網(wǎng)站版塊包

括信息專欄、新聞動態(tài)、種子動態(tài)、種子百科、政策法規(guī)、熱門技術(shù)等。綜合信息平臺還包括種子信息溯源系統(tǒng)和農(nóng)作物種子監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)以農(nóng)作物種子身份證為

紐帶，集種子生產(chǎn)、經(jīng)營等信息為一體，針對不同的用戶群體提供查詢服務(wù)。通過掃描二維碼，輸入品種編號，可以了解到部分水稻種子的品種特性信息和生產(chǎn)銷售情況。農(nóng)作物種子監(jiān)控系統(tǒng)則提供更加細(xì)致的信息查詢，利用用戶權(quán)限管理，將企業(yè)的生產(chǎn)許可證、經(jīng)營許可證信息有效和安全地監(jiān)管起來，方便有關(guān)部門的實(shí)際需要[5]。目前兩個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)完成，并集成在種子物聯(lián)網(wǎng)綜合信息平臺下作為子應(yīng)用系統(tǒng)正式對外提供應(yīng)用。數(shù)據(jù)更新由安徽種子管理總站提供最新資源。平臺和兩個(gè)系統(tǒng)已獲得軟件著作權(quán)。圖4為已經(jīng)投入運(yùn)行的平臺和系統(tǒng)運(yùn)行界面。

圖4種子物聯(lián)網(wǎng)綜合信息平臺和溯源、監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行界面

3 種子電子代碼的設(shè)計(jì)和小試

種子物聯(lián)網(wǎng)綜合信息平臺的搭建提供了一個(gè)新的種子信息交流媒介，在試運(yùn)行期間，逐步探索如何更好地將信息服務(wù)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，一方面調(diào)研具體的種子生產(chǎn)企業(yè)，了解目前實(shí)際的操作流程，一方面利用新技術(shù)，尤其是移動終端和位置共享技術(shù)，在種子數(shù)字信息的高效利用上進(jìn)行探索。

在行業(yè)專家和種子企業(yè)的論證下，拓展了種子身份證的設(shè)計(jì)思路，為其提供了更加豐富的信息內(nèi)容。2014年提出了種子電子代碼的概念[6]。種子電子代碼以“種子身份證代碼+種子溯源代碼”組合方式，并與企業(yè)組織機(jī)構(gòu)代碼關(guān)聯(lián)，由企業(yè)代碼、品種身份證代碼和溯源碼3個(gè)部分構(gòu)成。其中，身份證代碼采用5位數(shù)字和字母組合，可簡化代碼并具備加密功能；溯源碼具有唯一性并具備時(shí)間戳信息，確保了種子溯源信息的科學(xué)性及實(shí)用性。以此為規(guī)則形成商品種子電子代碼編碼體系，應(yīng)用于不同商品種子的包裝及流通。目前種子電子代碼部分品種已經(jīng)投入小試。已投入小試的種子電子代碼包裝袋如圖5所示。

圖5已經(jīng)投入小試的種子電子代碼包裝袋

4 種子物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步探索

隨著移動互聯(lián)技術(shù)的普及，人們上網(wǎng)的方式正在發(fā)生改變，移動終端正在改變傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境。種子物聯(lián)網(wǎng)引入移動互聯(lián)的技術(shù)顯得尤為重要，一方面，種子的流通地域性性很強(qiáng)，如何隨時(shí)隨地地了解種子的信息是商家、監(jiān)管部門亟待解決的問題；另一方面，隨著智能手機(jī)的普及，農(nóng)戶如何更加方便地查詢種子信息，如何將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用輕量化也是目前所有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)面臨的問題。

在如下兩個(gè)方面做了初步嘗試。鑒于廣大農(nóng)戶中智能手機(jī)已經(jīng)開始應(yīng)用的前提，將種子電子代碼以二維碼的形式印刷在包裝袋上，并保證一帶一碼。而初期，由于農(nóng)戶對APP的安裝接受度還不高，所以利用簡單的通用軟件掃碼工具（如微信），即可顯示出這袋種子的相關(guān)信息，包括包裝袋圖片、生產(chǎn)信息、品種特性和種子身份證信息，如圖7所示。

圖7移動終端掃描種子電子代碼結(jié)果

另一方面，利用HTML 5的編程特性，在每次移動端和固定端掃描包裝袋種子電子代碼的同時(shí)，會收集用戶的地理位置信息，并反饋在用戶掃描界面上[8]。在目前的小試階

段，只是簡單地進(jìn)行如下幾個(gè)步驟：①先征得移動或固定終

端用戶的關(guān)于收集地理位置信息的許可；②將地理位置信息反饋給剛剛掃描的用戶；③同時(shí)記錄和反饋正在掃碼的這袋種子目前為止的被掃次數(shù)；④在小試階段提供的信息格式為包裝袋累計(jì)被掃次數(shù)及當(dāng)前掃描位置緯度、經(jīng)度。

在信息的處理和存儲方面，舍棄了傳統(tǒng)的自己搭建服務(wù)器和硬件設(shè)施的模式，在開發(fā)和試運(yùn)行初期，就利用先進(jìn)的云技術(shù)，將數(shù)據(jù)和代碼遠(yuǎn)程托管、遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程更新。云是未來大數(shù)據(jù)應(yīng)用的解決之道，面對種子電子代碼動輒千萬級的溯源碼，云便利的遠(yuǎn)程特性、廉價(jià)的存儲空間和高速的網(wǎng)絡(luò)帶寬是自己搭建的服務(wù)器硬件遠(yuǎn)遠(yuǎn)做不到的。

通過租用云服務(wù)器，提高了移動終端的接入速度，降低了不必要的硬件維護(hù)成本，并能長期保持種子物聯(lián)網(wǎng)綜合信息平臺的安全高效運(yùn)行，完全不擔(dān)心硬件方面的使用周期。未來，隨著項(xiàng)目的發(fā)展，在云端實(shí)現(xiàn)雙機(jī)、甚至多機(jī)同時(shí)熱備份運(yùn)行，種子數(shù)據(jù)庫的在線擴(kuò)容都成為可能。

5展望

信息技術(shù)的飛速發(fā)展為人們提供了更加先進(jìn)的技術(shù)手段，展望未來，種子物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過兩年的發(fā)展，正在逐步探索出一條更加適合農(nóng)作物種業(yè)生產(chǎn)關(guān)系規(guī)律的有自己特色的道路。結(jié)合在種子生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)研，有以下幾個(gè)方向還需進(jìn)一步研究。

5.1完善種子物聯(lián)網(wǎng)的流通領(lǐng)域環(huán)節(jié)

種子生產(chǎn)企業(yè)目前已經(jīng)普遍上馬綜合物流管理系統(tǒng)，有些大的企業(yè)，條碼系統(tǒng)已經(jīng)可以做到防偽、防串貨等功能，并已經(jīng)由成熟的公司在商業(yè)運(yùn)作相關(guān)的軟件系統(tǒng)和出售碼源。而一些中小企業(yè)仍

然停留在半手工半信息化的狀態(tài)。生產(chǎn)基地、經(jīng)銷商的網(wǎng)

圖8種子物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線

絡(luò)和應(yīng)用環(huán)境參差不齊，每個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用場景復(fù)雜多變，流通的變數(shù)很大。有些廠家這邊掃描槍掃描，另一邊還要手工上傳，紙質(zhì)保存條碼備查。于是開發(fā)出一套專門應(yīng)用于種子各個(gè)流通環(huán)節(jié)的進(jìn)存銷防偽系統(tǒng)，同時(shí)降低企業(yè)信息化門檻顯得任重而道遠(yuǎn)。

5.2下一步的工作重心

隨著移動互聯(lián)的普及，種子物聯(lián)網(wǎng)客戶端設(shè)計(jì)和開發(fā)成為下一部的工作重心。針對不同的用戶群體，通過特定的客戶端，或者特定的賬號呈現(xiàn)出不同功能，從而實(shí)現(xiàn)有針對性的信息查詢和編輯功能，還可以在移動端實(shí)現(xiàn)信息監(jiān)管、信息維護(hù)、取證拍照等功能，從而真正實(shí)現(xiàn)種子信息跟隨用戶延伸到每一個(gè)角落，為用戶量身定制。

5.3種子物聯(lián)網(wǎng)附加功能的開發(fā)

目前種子物聯(lián)網(wǎng)綜合信息平臺的功能還很不完善，并沒有設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)選育、保護(hù)等前期功能，在種子生長環(huán)境信息采集、育種資源管理、種子監(jiān)管辦公信息化、國家良種補(bǔ)貼的網(wǎng)絡(luò)化管理等方面還有很多工作可以做。圖8為種子物聯(lián)網(wǎng)未來技術(shù)路線圖。

5.4實(shí)現(xiàn)種子在線銷售

隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，電商的地位逐步提高，而種子作為一種特殊商品，如何開發(fā)利用網(wǎng)絡(luò)資源，探索出一條適合自身的網(wǎng)上交易方式成為研究走向。某些主要農(nóng)作物種子可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上的安全、快速的大宗交易，而一些生活實(shí)用性農(nóng)作物種子，則可以實(shí)現(xiàn)方便靈活的小規(guī)模在線集市銷售。

6結(jié)語

種子物聯(lián)網(wǎng)從概念提出就決定了方方面要做的很多，不斷的實(shí)踐和探索才能真正在種子方面踐行物聯(lián)網(wǎng)的理念，無論是從信息的方方面面，還是從參與者的各種需求，未來還有很長的路要走。

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