基于移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)

陳亮

（長沙師范學(xué)院，湖南 長沙 410100）

基于移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)

陳亮

（長沙師范學(xué)院，湖南 長沙 410100）

社會發(fā)展背景下，人們對于農(nóng)產(chǎn)品不再局限于“吃飽”更要求“吃好”，為更加有效地對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全進行管理，移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到廣泛關(guān)注.本文立足于移動物聯(lián)網(wǎng)的整體框架，重點介紹了移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全方面關(guān)鍵技術(shù)和在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯中的實際應(yīng)用手段，以期營造更科學(xué)、高效的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管環(huán)境.

移動物聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；農(nóng)產(chǎn)品；質(zhì)量安全

近年來，由于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題頻發(fā)，不僅對消費者健康造成危害，打擊消費者對國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品市場的信心，同時也制約農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展，完全不利于我國農(nóng)產(chǎn)品參與國際農(nóng)產(chǎn)品良性競爭，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管局面急需改善.通過移動物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對農(nóng)產(chǎn)品進行質(zhì)量安全追溯，可實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、包裝、運輸、倉儲、銷售等環(huán)節(jié)[1]的全方位監(jiān)測，對提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、促進農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展、規(guī)范農(nóng)產(chǎn)品市場監(jiān)管均具有重要意義.

1 移動物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)基于Internet，結(jié)合RFID，無線數(shù)據(jù)通訊等技術(shù)實現(xiàn)物與物相連的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[2]，而移動物聯(lián)網(wǎng)則加入了智能手機、無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、MGCS組態(tài)軟件等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了對物品的唯一標(biāo)識、快速處理、實時監(jiān)控、非接觸控制和信息共享等功能，結(jié)構(gòu)上自下而上依次是信息感應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)傳遞和應(yīng)用方法[3]等層面.

1.1 信息感應(yīng)層

感知層是物聯(lián)網(wǎng)的核心，類似于人類的五官和皮膚的功能，主要任務(wù)為“感知”即基礎(chǔ)信息的識別與采集.感知層由基本的感應(yīng)器件（包括電子標(biāo)簽、傳感器、攝像頭、GPS等）和感應(yīng)器組成的網(wǎng)絡(luò)（如RFID網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等）兩大部分組成.它的作用是根據(jù)不同種類的傳感器的行為和特點來收集和辨別寬泛的信息資料.并通過協(xié)同處理的方式對具體感知任務(wù)來實時計算和處理信息資料.

1.2 網(wǎng)絡(luò)傳遞層

網(wǎng)絡(luò)傳遞層的組成部分涵蓋了互聯(lián)網(wǎng)、移動通信終端網(wǎng)絡(luò)以及其他專用網(wǎng)絡(luò)等，相當(dāng)于神經(jīng)中樞系統(tǒng)，主要任務(wù)為“傳輸”，即實現(xiàn)將感知層獲取的信息無障礙、安全、高效地傳輸給應(yīng)用層.網(wǎng)絡(luò)層是感知層和應(yīng)用層的連接紐帶，主要功能是以IPV6和IPV4為核心，將網(wǎng)絡(luò)信息資源整合，為上層服務(wù)管理和大規(guī)模行業(yè)應(yīng)用構(gòu)建一個基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)區(qū)域.

1.3 應(yīng)用方法層

應(yīng)用方法層涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)支撐平臺和應(yīng)用服務(wù)兩個方面的內(nèi)容，是結(jié)構(gòu)體系中最上面的一層，其主要任務(wù)是“處理和應(yīng)用”，即借助云計算平臺將通過網(wǎng)絡(luò)層傳輸過來的感知層信息進行計算、分析和處理，并將數(shù)據(jù)與各行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合[4].現(xiàn)有情況下，感知層和網(wǎng)絡(luò)層的發(fā)展都已相對成熟，應(yīng)用層具有較大發(fā)展?jié)摿?

2 移動物聯(lián)網(wǎng)使用在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的核心方法

2.1 無線傳感方法

無線傳感方法指的是用不同的傳感器和元件將地球上存在的不同化學(xué)量、生物量以及物理量等轉(zhuǎn)變成能夠檢測到的電子信號，并能采取相應(yīng)控制的技術(shù).隨著研究的領(lǐng)域擴展和不斷深入，如宏觀上對上千光年的茫茫宇宙的觀察，微觀對小到納米的微觀粒子的觀察，對物質(zhì)超高溫、超高壓、超強磁場等的觀察，人類直接感官逐漸遠不能滿足研究信息獲取的需求.

無線傳感技術(shù)相當(dāng)于是人類五官的延伸，用以代替人們進行更多物質(zhì)活動的監(jiān)測，能夠在人們生活和工作中的不同方面被運用，比如氣敏傳感器，可以很好地勘察氣體純度和濃度，不僅可以用于人類活動場所某種氣體的安全監(jiān)控，同樣也可用于植物生長過程中氧氣和二氧化碳濃度監(jiān)測，以便給植物生長營造更加有利的環(huán)境條件，獲得更高經(jīng)濟效益.

2.2 RFID方法

RFID方法也就是射頻辨別方法，采用無線射頻信號來提取實物的數(shù)字信息，不接觸實物也能夠非常迅速地辨別到實物.RFID方法的工作原理基于電子標(biāo)簽對于電子閱讀器的特殊射頻信號的感應(yīng)和接收程度，發(fā)出預(yù)先在芯片中儲存的信息，閱讀器接受并解碼送至中央信息處理器進行信息處理.

RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，它的優(yōu)勢在于操作過程不需人工干預(yù)，且在大部分惡劣環(huán)境下仍可實現(xiàn)操作，在實際中的應(yīng)用如自動收費、自動識別車輛身份等.

2.3 電子編碼方法

電子產(chǎn)品編碼是一組涵蓋了域名負責(zé)人、對象類別、版本號以及序列號等內(nèi)容的數(shù)據(jù)信息.用于實現(xiàn)對物體的唯一標(biāo)識，建立每一單品全球的、開放的標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)，對實現(xiàn)構(gòu)建全球物品信息實時共享具有重要意義[5].

3 移動物聯(lián)網(wǎng)方法被運用在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)安全追溯

3.1 監(jiān)督蔬菜從種到收的全階段

以往的農(nóng)產(chǎn)品在種植的時候會面臨著三方面主要的問題：一是在種植過程中的化肥濫用、澆灌不當(dāng)、氣候等影響而造成的質(zhì)量、產(chǎn)量不高，經(jīng)濟效益不強等問題；二是在作物生長過程中由農(nóng)藥、激素、有害廢氣等造成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量不達標(biāo)；三是由于病蟲等產(chǎn)生的作物減產(chǎn)和損失.

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將整個作物生長過程數(shù)據(jù)化，包括隨時獲取氣壓、風(fēng)力、濕度以及降雨量等，以此來預(yù)估該地土壤的PH值、含水量、必要元素含量等，同時也能對病蟲情況進行監(jiān)測從而使農(nóng)民實時了解作物狀況，按需作業(yè)，既能減少不必要的資源浪費，也能幫助抵御災(zāi)害，使作物優(yōu)質(zhì)生長.

同時，可以使用生態(tài)信息無線傳感器和與他相關(guān)的系統(tǒng)來具體監(jiān)督植物的生長情況，并將收集的數(shù)據(jù)和參數(shù)對比，適時調(diào)控灌溉系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等，通過這種方式，可實現(xiàn)對作物的環(huán)境精準(zhǔn)定制、遠程控制、診斷管理等，大大減少勞力投入，增加經(jīng)濟效益.

與此同時，可以通過農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測傳感器來高效地檢測農(nóng)農(nóng)產(chǎn)品的好壞（如農(nóng)藥殘留、水果品質(zhì)等），實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督.

3.2 有效地監(jiān)測養(yǎng)殖畜牧業(yè)

在飼養(yǎng)動物的時候也能夠通過無線射頻方法實現(xiàn)從幼體到產(chǎn)品的全程監(jiān)控，可以通過跟蹤和監(jiān)督飼料源頭、生長以及疫情等方面來全程管理和監(jiān)督動物生命的各個階段，以便迅速發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，合理規(guī)避，提高質(zhì)量產(chǎn)量，減少損失，同時也是對此類農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全保障.

現(xiàn)實中的實際應(yīng)用是，有些大型市場或超市都使用了電子溯源稱以此來方便消費者輕松得到附帶追溯碼的單據(jù)，通過追溯碼可了解養(yǎng)殖地、屠宰場、質(zhì)量檢疫等相關(guān)信息，讓消費者對購買的產(chǎn)品全面了解，更加放心消費.

3.3 對農(nóng)產(chǎn)品深加工提供實時監(jiān)管

在農(nóng)產(chǎn)品分揀時，可參考RFID標(biāo)簽信息，對不合格的農(nóng)產(chǎn)品及時剔除，合格的農(nóng)產(chǎn)品投入下一環(huán)節(jié)，在進行農(nóng)產(chǎn)品加工時，可采用此方式再次篩選，加工完成后，可將加工信息（包括日期、加工方法、保質(zhì)期、廠商等）再次寫入RFID標(biāo)簽，實現(xiàn)單個產(chǎn)品的所有信息時刻跟隨產(chǎn)品本身.

3.4 寬泛農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)信息共享范圍

建立涵蓋了供應(yīng)鏈和生產(chǎn)鏈的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)信息平臺，可以有效地完成對農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到供應(yīng)各個階段的再追溯和監(jiān)管，同時可以根據(jù)實際情況適當(dāng)?shù)丶尤敫鱾€部門的信息流和工作流，以此來寬泛農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)信息的共享范圍.

4 小結(jié)

終端物聯(lián)網(wǎng)詮釋了對單個農(nóng)產(chǎn)品進行全程質(zhì)量安全追溯的新理念，不僅幫助相關(guān)種植者和飼養(yǎng)者科學(xué)管理、按需作業(yè)、實時監(jiān)測，在提高產(chǎn)量質(zhì)量、減少人力投入方面貢獻突出，也為產(chǎn)品的質(zhì)量追溯提供了新途徑，有效規(guī)范農(nóng)產(chǎn)品市場.然而在當(dāng)前實際條件下，移動物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用并未達到完全普及，因此，結(jié)合生產(chǎn)深入研究移動物聯(lián)網(wǎng)和農(nóng)產(chǎn)品的融合、積極創(chuàng)新突破技術(shù)瓶頸，促進移動物聯(lián)網(wǎng)普及，仍是廣大農(nóng)業(yè)工作者和相關(guān)科技工作者不可推卸的責(zé)任.

〔1〕楊信廷,錢建平,孫傳恒,吉增濤.農(nóng)產(chǎn)品及食品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究進展[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2014（11）:212-222.

〔2〕蔣凱亞,章燕川,廖小麗.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯探析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2014（08）:1296-1298.

〔3〕楊耀臻.基于移動物聯(lián)網(wǎng)的蜂產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)研究[D].杭州電子科技大學(xué),2015.

〔4〕吳仲城,徐珍玉.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)中應(yīng)用 [J].中國科技投資, 2010（10）:41-42.

〔5〕魏霜.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯中的應(yīng)用[J].中外企業(yè)家,2013（10）:130-131.

TP311.52

A

1673-260X（2017）02-0027-02

2016-09-11

湖南省教育廳科學(xué)研究一般項目（15C0102）