“互聯(lián)網(wǎng)+”思維下糧食質(zhì)量安全可視化管控系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)踐

申冬琴 宗兆勤 馬麗娜 王 嵩

1 南京理工大學(xué) 南京 210094 2 南京財經(jīng)大學(xué) 南京 210003 3 江蘇省農(nóng)墾米業(yè)集團(tuán)有限公司 南京 210019 4 南京攀登信息技術(shù)有限公司 南京 210003

1 糧食質(zhì)量安全現(xiàn)狀

經(jīng)過三十余年的發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)走出了一條具有中國特色的發(fā)展道路，在規(guī)模和總量方面取得了重大成就。但國內(nèi)在糧食追溯系統(tǒng)方面的理論和技術(shù)研究一直落后于歐美發(fā)達(dá)地區(qū)。近年來，我國學(xué)者在可追溯的關(guān)鍵技術(shù)、行業(yè)應(yīng)用等方面做了大量研究工作。在糧食可追溯平臺的關(guān)鍵技術(shù)研究方面，華馳設(shè)計了面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)了糧食品質(zhì)可追溯[1]。顏波等基于EPC物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對水產(chǎn)品供應(yīng)鏈可追溯平臺進(jìn)行了設(shè)計與開發(fā)[2]。在糧食產(chǎn)業(yè)信息化和供應(yīng)鏈影響研究方面，劉哲從主體維、流程維和技術(shù)維方面研究了可追溯糧食供應(yīng)鏈下的糧食質(zhì)量安全檢測預(yù)警體系[3]。張勇提出建立的綜合信息管理平臺是以數(shù)據(jù)的自動采集、加密上傳、智能分析等為內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)辦公自動化和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管水平的提高[4]。邵開麗等針對糧食供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)信息的遲滯現(xiàn)象，提出將數(shù)據(jù)融合技術(shù)引入到糧食供應(yīng)鏈信息系統(tǒng)中[5]。鄭小林通過采用HACCP和GAP對大豆產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，確定產(chǎn)業(yè)流通過程追溯指標(biāo)和安全追溯指標(biāo)[6]。吳存榮為了實(shí)現(xiàn)在收購、儲運(yùn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，倡導(dǎo)推廣農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、積極發(fā)展綠色儲糧技術(shù)[7]。除此之外，我國也不斷加強(qiáng)糧食質(zhì)量安全檢驗(yàn)監(jiān)測體系建設(shè)。截至2014年底，全國共有糧食質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)800家，其中國家授權(quán)的區(qū)域性糧油質(zhì)量監(jiān)測機(jī)構(gòu)347家[8]。

盡管如此，由于增長方式粗放，基礎(chǔ)研究無法跟上快速發(fā)展的需要，產(chǎn)生了一些制約產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的不利問題，當(dāng)前糧食質(zhì)量安全形勢仍不容樂觀。一是生產(chǎn)種植設(shè)施設(shè)備落后，生產(chǎn)全過程可控程度不高，種植效率低，抗風(fēng)險能力弱，造成病蟲害頻繁發(fā)生。二是缺乏高效的防控技術(shù)，部分糧食生產(chǎn)者由于自身素質(zhì)較差，法律意識不強(qiáng)，盲目使用農(nóng)藥，導(dǎo)致農(nóng)藥殘留超標(biāo)，直接面臨市場準(zhǔn)入困難，同時也影響到食品的深加工開發(fā)以及出口貿(mào)易。三是糧食的質(zhì)量安全控制技術(shù)不健全，缺乏從“農(nóng)田到餐桌”的全生命周期質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，對產(chǎn)品安全儲運(yùn)技術(shù)及全程質(zhì)量跟蹤與溯源技術(shù)研究也存在不足。四是我國糧食質(zhì)量安全檢驗(yàn)監(jiān)測體系很不健全。一方面是企業(yè)由于自身的檢測手段條件限制，難以履行糧食質(zhì)量安全把關(guān)的主體責(zé)任；另一方面是我國糧食質(zhì)量安全管理權(quán)責(zé)不明，各部門各自為政，難以形成糧食質(zhì)量安全全程一體化的管理格局。同時，檢測機(jī)構(gòu)嚴(yán)重不足、檢驗(yàn)?zāi)芰Ρ∪跻彩羌Z食監(jiān)管體系中的缺失的重要一環(huán)。

有鑒于此，2016年2月，國家糧食局發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)落實(shí)糧食質(zhì)量安全保障機(jī)制的意見》(國糧財〔2016〕7號)，意見明確要求建立“放心糧油”質(zhì)量安全監(jiān)測體系。為積極落實(shí)“糧安工程”關(guān)于“放心糧油”供應(yīng)銷售網(wǎng)絡(luò)平臺和質(zhì)量安全管理體系建設(shè)規(guī)劃，2018年底前，要在城鄉(xiāng)普遍建立“放心糧油”供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量安全監(jiān)測體系。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”時代來臨

隨著我國經(jīng)濟(jì)逐漸步入新常態(tài)，國家迫切需要“互聯(lián)網(wǎng)+”解決經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、全面深化改革、推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)、建設(shè)制造強(qiáng)國和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國等問題，以推動社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2015年，李克強(qiáng)總理在十二屆全國人大三次會議開幕會上所做的政府工作報告中提出“制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動計劃，推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合，促進(jìn)電子商務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融健康發(fā)展，引導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)拓展國際市場”。國家已設(shè)立400億元新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)投資引導(dǎo)基金，為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新加油助力。由此，“互聯(lián)網(wǎng)+”理念正式上升為國家戰(zhàn)略，互聯(lián)網(wǎng)助力傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的作用得到國家最高決策層的正式認(rèn)可，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代來臨。

對于“互聯(lián)網(wǎng)+”的定義，目前，尚未形成統(tǒng)一結(jié)論?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”理念的提出，最早可以追溯到2012年11月，易觀國際董事長兼首席執(zhí)行官于楊首次提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念[9]。這一理念也被全國人大代表、騰訊公司董事會主席兼首席執(zhí)行官馬化騰所認(rèn)同。2015年“兩會”期間，馬化騰向人大提案：“互聯(lián)網(wǎng)+”是以互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，利用信息通信技術(shù)與各行業(yè)的跨界融合，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，并不斷創(chuàng)造出新產(chǎn)品、新業(yè)務(wù)與新模式，構(gòu)建連接一切的新生態(tài)。隨后，在全國兩會上，李克強(qiáng)總理將互聯(lián)網(wǎng)作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，首次提出制定“互聯(lián)網(wǎng)+”計劃。國家發(fā)改委給出了“互聯(lián)網(wǎng)+”的官方解釋：“互聯(lián)網(wǎng)+”代表一種新的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，即充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)要素配置中的優(yōu)化和集成作用，將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果深度融合于經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域之中，提升實(shí)體經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和實(shí)施工具的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形態(tài)[10]。

“互聯(lián)網(wǎng)+”不是與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的簡單疊加，而是互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深度融合，如今“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)延伸到通信、物流、傳媒、教育、出版、制造、零售、餐飲、金融等諸多領(lǐng)域。作為關(guān)系國計民生的糧食產(chǎn)業(yè)也必須重視跟進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃。黑龍江省率先推出“‘互聯(lián)網(wǎng)+’糧食”行動計劃，從“互聯(lián)網(wǎng)+”信息服務(wù)、糧食營銷、智慧糧庫、糧食加工、質(zhì)量監(jiān)測、物流平臺、政務(wù)平臺等11個方面系統(tǒng)展開，并從組織領(lǐng)導(dǎo)、制度建設(shè)、政策資金、人才隊(duì)伍建設(shè)等方面提供有力保障[11]。我們應(yīng)學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以“‘互聯(lián)網(wǎng)+’糧食”為載體，引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新為驅(qū)動，抓住互聯(lián)網(wǎng)時代所帶來的重大機(jī)遇，以“‘互聯(lián)網(wǎng)+’糧食”推進(jìn)購銷業(yè)務(wù)信息化、推進(jìn)倉儲管理信息化、推進(jìn)安全管理信息化，從而拉動新型農(nóng)業(yè)發(fā)展。本文是“互聯(lián)網(wǎng)+”在糧食安全領(lǐng)域的有效探索，實(shí)現(xiàn)糧食產(chǎn)業(yè)鏈的種植、收購、倉儲、加工、運(yùn)輸、銷售等關(guān)鍵環(huán)節(jié)與互聯(lián)網(wǎng)全方位結(jié)合，為國家糧食安全和糧食系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)提供有力支撐。

3 可視化糧食質(zhì)量安全管控系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用

3.1 總體思路分析

本文深入糧食系統(tǒng)內(nèi)部，對系統(tǒng)內(nèi)存在的信息需求進(jìn)行了頂層規(guī)劃設(shè)計，并集成移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的最新成果，形成環(huán)境智能測控、可視化管理、流通全程化信息跟蹤、安全產(chǎn)品溯源等綜合技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)糧食可行溯源需求，從“產(chǎn)地到餐桌”的全程可視化(總體思路如圖1所示)。特別針對當(dāng)前農(nóng)戶方面信息收集成本高，難度大的現(xiàn)狀，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對糧食質(zhì)量安全信息的低成本采集[10]。

她不是還斬殺了一只山精嗎？簡直就是天神派下來降妖除魔的使者！這種說法，又在人們不斷地口口相傳中，變得越來越生動，甚至連那只山精，也變成了魔界作惡多端的大魔王。霎時間，關(guān)于“魔王施法欲屠滅全村，天使降臨與之大戰(zhàn)三百合，終將之?dāng)赜诘断?，挽救了整個云浮”的故事，被人們積極地歌頌著，傳揚(yáng)著。而白日里祈神時的異象，也在此處被很好地利用了起來，人們將其視作是天神因魔王的到來而降下的啟示，這無疑為“天使大戰(zhàn)魔王”的真實(shí)性提供了良好的佐證。

3.2 技術(shù)方案

本文以糧食種植至產(chǎn)品銷售一整套流程為出發(fā)點(diǎn)，依照每個環(huán)節(jié)的需求逐步進(jìn)行了設(shè)計，根據(jù)相關(guān)環(huán)節(jié)建立了八大功能系統(tǒng)：全程監(jiān)控系統(tǒng)、智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)、數(shù)字地磅管理系統(tǒng)、原糧智能質(zhì)檢系統(tǒng)、溯源信息上報系統(tǒng)、配送車輛監(jiān)控系統(tǒng)、米廠三維展示系統(tǒng)以及質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)，如圖2所示。

圖1 總體思路

圖2 技術(shù)方案

3.3 功能系統(tǒng)介紹

1)全程可視化監(jiān)控系統(tǒng)。全程可視化監(jiān)控系統(tǒng)通過在糧食生產(chǎn)、收購、儲存、運(yùn)輸、加工和銷售服務(wù)等整個環(huán)節(jié)、重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)安裝固定攝像頭進(jìn)行實(shí)時、有效的視頻探測、視頻監(jiān)視、視頻傳輸、顯示和記錄。全程可視化監(jiān)控系統(tǒng)記錄了田間、成品庫等不同場景的情況。通過傳輸線路將攝像機(jī)所收集的信號傳至圖像分配器或者放大器，然后再傳入監(jiān)視器，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域的全面監(jiān)控。圖像監(jiān)視與錄像技術(shù)可以讓有關(guān)人員直觀地掌握現(xiàn)場情況，并能夠通過錄像回放功能進(jìn)行分析，以便為決策者提供最直接有力的信息依據(jù)。

2)智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)。智能生產(chǎn)管控系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集田間的環(huán)境信息參數(shù)，具體參數(shù)信息包含：空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度、降雨量、風(fēng)速等參數(shù)。田間信息采集設(shè)備(小型氣象站)實(shí)時采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)并通過GPRS或者以太網(wǎng)的方式上傳數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)軟件帶有預(yù)警和報警功能，當(dāng)環(huán)境信息參數(shù)到達(dá)一定的警戒值時，軟件給以相應(yīng)的報警提示。

3)數(shù)字地磅管理系統(tǒng)。數(shù)字地磅管理系統(tǒng)采用復(fù)合頻段射頻識別、智能圖像理解、傳感器數(shù)據(jù)融合等多項(xiàng)技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)糧庫人員、車輛、設(shè)備、糧食的自動識別、在線監(jiān)測、自動扦樣、自動稱重值倉、移動并行作業(yè)、移動設(shè)備跟蹤控制、作業(yè)執(zhí)行集成管控等，提升糧食出入庫作業(yè)的自動化、信息化、精確化與智能化水平。

4)原糧智能質(zhì)檢系統(tǒng)。原糧智能質(zhì)檢系統(tǒng)綜合糧情監(jiān)測與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能通風(fēng)控制技術(shù)、準(zhǔn)/低溫儲糧控制技術(shù)、倉儲多傳感器集成及儲糧氣體在線檢測系統(tǒng)集成技術(shù)、糧食質(zhì)量近紅外檢測技術(shù)、蟲情傳感器及自動蟲害監(jiān)測系統(tǒng)集成技術(shù)、庫內(nèi)質(zhì)量安全追溯技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)原糧智能質(zhì)檢系統(tǒng)。

5)溯源信息上報系統(tǒng)。溯源信息上報系統(tǒng)支持2G、3G、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)場人員管理、任務(wù)派發(fā)、田間作業(yè)、信息溯源的綜合管理。通過該系統(tǒng)為公司管理層對地方信息的管理搭起了一個橋梁，能夠大大減少各個環(huán)節(jié)工作人員的工作負(fù)擔(dān)，提高工作效率的同時也提高了數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性。圖3為溯源信息上報系統(tǒng)二維碼。

圖3 溯源信息上報系統(tǒng)二維碼

6)配送車輛監(jiān)控系統(tǒng)。在糧食運(yùn)輸配送階段，主要運(yùn)用GPS/溫度檢測技術(shù)、無線傳感技術(shù)、電子地圖和無線傳輸技術(shù)等建立開放式定位監(jiān)管平臺，不僅實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸車資源的有效跟蹤定位管理，而且實(shí)現(xiàn)了車內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的采集傳輸、記錄和超限報警，為運(yùn)輸跟蹤和溫度監(jiān)控提供了解決方案。

7)米廠三維展示系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)，用戶可以直觀地查看糧食生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)信息，實(shí)時查看倉庫中各種環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的參數(shù)，如圖4所示。三維系統(tǒng)采用圖像化與動畫的展示方式，相對其他可視化系統(tǒng)來說，三維可視化更加逼近現(xiàn)實(shí)中的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)，信息化程度更高。

圖4 米廠三維展示系統(tǒng)

8)質(zhì)量追溯查詢系統(tǒng)。通過政策制定、標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)完善、信息查詢平臺技術(shù)和內(nèi)容建設(shè)以及物聯(lián)網(wǎng)等的應(yīng)用，構(gòu)建功能完善和有效的信息查詢平臺，充分挖掘和利用糧食在生產(chǎn)和流通中的信息資源價值。面向消費(fèi)者提供以網(wǎng)絡(luò)、短信、語音、二維碼等為載體的消費(fèi)者查詢平臺，便于消費(fèi)者便捷準(zhǔn)確獲得農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量信息，使消費(fèi)者做到明白消費(fèi)、放心消費(fèi)，有利于維護(hù)消費(fèi)者的權(quán)利。如圖5展示的通過追溯編碼可以查詢到產(chǎn)品的一系列信息。

3.4 應(yīng)用實(shí)施

目前上述系統(tǒng)已在江蘇省農(nóng)墾米業(yè)集團(tuán)有限公司的7個米廠(蘇墾米業(yè)淮海有限公司、蘇墾米業(yè)三河分公司、蘇墾米業(yè)臨海分公司、蘇墾米業(yè)寶應(yīng)湖分公司(加工基地)、蘇墾米業(yè)宿遷分公司、蘇墾米業(yè)南通分公司、蘇墾米業(yè)黃海有限公司)和1個農(nóng)場(蘇墾米業(yè)寶應(yīng)湖分公司——種植基地)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，系統(tǒng)測試平穩(wěn)正常，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，應(yīng)用效果良好，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。蘇墾米業(yè)水稻安全溯源系統(tǒng)項(xiàng)目(http：//jsnkmy.pdwsn.com/，如圖6所示)于2016年5月5日順利通過農(nóng)墾集團(tuán)的總結(jié)驗(yàn)收。

4 結(jié)束語

糧食安全、能源安全和金融安全，被并稱為當(dāng)今各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“三大安全”問題。糧食質(zhì)量安全的保障，不僅需要企業(yè)、農(nóng)戶等自覺遵守糧食質(zhì)量安全相關(guān)制度和道德的約束，更重要的是要從宏觀角度出發(fā)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，掌握糧食質(zhì)量安全的每個環(huán)節(jié)，并對相應(yīng)的情況做出合理的決策進(jìn)行控制和制約。本文的研究成果在蘇墾米業(yè)的建設(shè)實(shí)施，展示農(nóng)墾企業(yè)形象，樹立農(nóng)墾企業(yè)的知名度和公信力，更充分體現(xiàn)農(nóng)墾企業(yè)的先進(jìn)性，引導(dǎo)、帶動農(nóng)墾其他企業(yè)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)村建立糧食產(chǎn)品質(zhì)量信息采集制度，在全國的糧食產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)組織中起到示范和推動作用。

圖5 水稻安全溯源查詢系統(tǒng)

圖6 水稻安全溯源查詢系統(tǒng)

目前，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)已經(jīng)走向成熟，但“‘互聯(lián)網(wǎng)+’糧食”行動戰(zhàn)略才剛剛起步，其推進(jìn)和發(fā)展還需要更多的努力。更多的糧食企業(yè)應(yīng)該積極與互聯(lián)網(wǎng)時代接軌，將“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維融入到企業(yè)整體規(guī)劃之中，加快發(fā)展智慧糧食、數(shù)字糧食。要充分發(fā)揮信息化的重要引領(lǐng)作用，促進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、組織化、信息化；要以集聚化發(fā)展為導(dǎo)向，突出移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等在企業(yè)融合發(fā)展中提高資源要素配置效率的重要作用，推動結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，為發(fā)展增添新動力[12]。

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