多agent農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)

李靖康

摘 要 在農(nóng)產(chǎn)品需求日益增加的今天，為了保證農(nóng)產(chǎn)品安全、完善農(nóng)產(chǎn)品物流系統(tǒng)，本文介紹了農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)，擬結(jié)合現(xiàn)代的先進(jìn)物流技術(shù)與運(yùn)用多agent系統(tǒng)，構(gòu)建一個(gè)適應(yīng)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品物流環(huán)境的多agent農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 安全溯源系統(tǒng)；agent；農(nóng)產(chǎn)品

一、前言

我國(guó)是農(nóng)產(chǎn)品大國(guó)。眾所周知，農(nóng)產(chǎn)品的加工流通銷售，是有利于促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，提高人們生活質(zhì)量，豐富人民的膳食結(jié)構(gòu)的。近年來(lái)，生鮮農(nóng)產(chǎn)品在食物消費(fèi)中所占的比例越來(lái)越高，人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求量持續(xù)增長(zhǎng)。然而，農(nóng)產(chǎn)品的加工、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸以及銷售過(guò)程，在給人們提供方便、美味、營(yíng)養(yǎng)食品的同時(shí)，也可能由于操作或控制不當(dāng)，而在農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中產(chǎn)生安全隱患。因此有效控制農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題也顯得越來(lái)越重要我國(guó)現(xiàn)代物流信息技術(shù)和設(shè)施技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)品供應(yīng)鏈物流中的應(yīng)用仍不充分，從而造成農(nóng)產(chǎn)品在供應(yīng)鏈的過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生耽擱和安全意外事件，大大增加了農(nóng)產(chǎn)品的安全風(fēng)險(xiǎn)，這也意味著在農(nóng)產(chǎn)品加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸以及銷售過(guò)程，對(duì)于整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行一定的安全溯源監(jiān)控是有十分重要的意義。

面對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的農(nóng)業(yè)食品安全問(wèn)題，國(guó)家頒布了一系列的政策法規(guī)并采取了一些有效的整治措施。通過(guò)建立農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系和檢測(cè)體系、完善質(zhì)量安全監(jiān)管、嚴(yán)格實(shí)施農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)準(zhǔn)入制度等措施改進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。但是，由于我國(guó)農(nóng)業(yè)食品行業(yè)中的散戶、小作坊式企業(yè)較多，全面展開(kāi)整頓還有待時(shí)日，而且科學(xué)而有效地改革的力度往往不能夠很全面的發(fā)揮，因此造成農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)上安全問(wèn)題仍然接連不斷。所以本文基于多agent物流系統(tǒng)，構(gòu)建了農(nóng)產(chǎn)品物流系統(tǒng)的一個(gè)安全溯源子系統(tǒng)，希望借此逐步完成現(xiàn)有的農(nóng)產(chǎn)品物流系統(tǒng)體系，對(duì)整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈進(jìn)行安全溯源的監(jiān)控，從而更好推動(dòng)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品食品安全領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

二、農(nóng)產(chǎn)品安全溯源agent

1.農(nóng)產(chǎn)品安全溯源agent總體設(shè)計(jì)

農(nóng)產(chǎn)品從采摘到最后的使用，經(jīng)過(guò)了加工、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸以及銷售這幾個(gè)步驟，而在各個(gè)步驟中都有可能導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品安全問(wèn)題的因素。因此，為了使得安全溯源能夠?qū)崿F(xiàn)，對(duì)整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈進(jìn)行有效的監(jiān)控，安全溯源系統(tǒng)應(yīng)貫穿這個(gè)供應(yīng)鏈。

隨著無(wú)線通信技術(shù) （NFC）功能的發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)是基于此來(lái)具體實(shí)現(xiàn)。基本實(shí)現(xiàn)是供應(yīng)鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)利用NFC讀寫(xiě)器進(jìn)行信息的采集，然后傳到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而關(guān)聯(lián)到信息可視平臺(tái)。這樣，用戶就可以通過(guò)掃碼來(lái)獲取農(nóng)產(chǎn)品的溯源信息了。

以下是農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

在安全溯源agent下，再分成了信息采集agent、安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警agent、數(shù)據(jù)信息管理agent、信息可視平臺(tái)這四個(gè)模塊。其中信息采集agent主要是對(duì)于種植、加工、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售各個(gè)環(huán)節(jié)的信息進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)信息管理agent是當(dāng)各環(huán)節(jié)的信息采集完畢之后，通過(guò)Internet輸入到后臺(tái)，根據(jù)對(duì)象名解析服務(wù)（ONS）與物理標(biāo)示語(yǔ)言（PML）之間的映射關(guān)系，把相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品信息存儲(chǔ)在SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警agent也是針對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈，當(dāng)農(nóng)產(chǎn)品出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給出相應(yīng)的警示，當(dāng)警度存在時(shí)，就意味著農(nóng)產(chǎn)品安全存在隱患，應(yīng)進(jìn)行溯源分析。信息可視平臺(tái)是建立在web基礎(chǔ)上，供應(yīng)鏈上的各個(gè)用戶都可以對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行掃碼，在web端可以查看到農(nóng)產(chǎn)品的具體信息。

三、農(nóng)產(chǎn)品安全溯源agent子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)

1.信息采集agent

在貫穿于整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的信息采集agent，采用了NFC技術(shù)。其基本原理是就是要通過(guò)NFC的讀寫(xiě)系統(tǒng)，針對(duì)某一批次的農(nóng)產(chǎn)品，進(jìn)行信息的采集。由于NFC技術(shù)、手機(jī)智能化的發(fā)展，整個(gè)信息的讀寫(xiě)可以由手機(jī)輕松完成，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者可以通過(guò)掃描NFC標(biāo)簽，在已建立好的表格上填寫(xiě)相關(guān)信息；消費(fèi)者最終想知道產(chǎn)品的一些具體信息，也可以掃描標(biāo)簽后跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)端進(jìn)行查看。在完成信息的填寫(xiě)后，可以由NFC讀寫(xiě)器傳到ONS服務(wù)器，最后得以傳到服務(wù)器。

以農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)述信息采集agent原理。在種植過(guò)程中，將一些基本信息存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽中。在此要特別注意的是一些可能影響農(nóng)產(chǎn)品安全的因素，比如農(nóng)藥含量、化肥信息、土質(zhì)、溫度、PH等。在加工倉(cāng)儲(chǔ)階段，首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)入信息記錄，其次就要記錄加工的工序、倉(cāng)儲(chǔ)的溫度等。在配送運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，可以GPS與GIS技術(shù)，記錄車輛行駛路徑等信息。在銷售過(guò)程，需要的信息采集便是銷售商信息以及產(chǎn)品銷售的具體信息。由于NFC技術(shù)、手機(jī)智能化的發(fā)展，整個(gè)信息的讀寫(xiě)可以由手機(jī)輕松完成，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者可以通過(guò)掃描NFC標(biāo)簽，在已建立好的表格上填寫(xiě)相關(guān)信息；消費(fèi)者最終想知道產(chǎn)品的一些具體信息，也可以掃描標(biāo)簽后跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)端進(jìn)行查看。在完成信息的填寫(xiě)后，可以由NFC讀寫(xiě)器傳到ONS服務(wù)器，最后得以傳到服務(wù)器。

2.安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警agent

安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警agent是該系統(tǒng)的主要組成部分。其主要功能是對(duì)農(nóng)產(chǎn)品所存在的各種安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、測(cè)定、預(yù)警和分析評(píng)論的過(guò)程，其具體實(shí)現(xiàn)路線是：信息采集、預(yù)處理、特征提取、識(shí)別評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警種類。在安全溯源agent中采用數(shù)據(jù)挖掘中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行預(yù)警警度的評(píng)價(jià)分析。通過(guò)預(yù)警指標(biāo)的數(shù)據(jù)輸入，agent可以自動(dòng)得出某種農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的安全警度和相應(yīng)的安全指示信號(hào)，告知提醒用戶農(nóng)產(chǎn)品的安全風(fēng)險(xiǎn)程度，同時(shí)將結(jié)果保存到預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的具體操作主要包括三個(gè)階段：模型構(gòu)建階段、訓(xùn)練階段、識(shí)別階段。

在此系統(tǒng)中，首先各節(jié)點(diǎn)用戶對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指標(biāo)體系，包括農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的種植環(huán)節(jié)、加工倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)、配送環(huán)節(jié)和銷售環(huán)節(jié)四個(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)取其平均值進(jìn)行量化，并進(jìn)行無(wú)量綱化處理。參照HACCP體系，從信息采集模塊獲取對(duì)應(yīng)的原始檢測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，從而可以構(gòu)建輸入節(jié)點(diǎn)。確定了輸入節(jié)點(diǎn)之后，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)值進(jìn)行調(diào)整，使得對(duì)任一輸入都能得到所期望的輸出，也就是模型的訓(xùn)練。模型訓(xùn)練成功后，就可以將待測(cè)指標(biāo)輸入模型，根據(jù)輸出結(jié)果所表示的風(fēng)險(xiǎn)度可以將其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相應(yīng)確定為重警、中警、輕警和無(wú)警。

舉例：由于具體不同種類的農(nóng)產(chǎn)品對(duì)各個(gè)指標(biāo)有不同的添加劑份量要求，比如當(dāng)茶多酚的份量為[0，0.1]時(shí)，我們可以認(rèn)為是最安全的，其評(píng)價(jià)值為1，當(dāng)份量超過(guò)0.3時(shí)可以認(rèn)為是完全不安全的，評(píng)價(jià)值為0。當(dāng)份量介于0.1和0.3 之間時(shí)評(píng)價(jià)值與份量成線性關(guān)系。如同茶多酚的歸一化處理，系統(tǒng)會(huì)對(duì)各個(gè)指標(biāo)有著相同的輸出結(jié)果，也就可以對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中的不同指標(biāo)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

3.數(shù)據(jù)信息管理agent

當(dāng)農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)完成讀寫(xiě)之后，通過(guò)ONS和PML之間的映射，就可以把相應(yīng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。每一個(gè)相應(yīng)的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)都有其對(duì)于的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其產(chǎn)品信息進(jìn)行相應(yīng)的管理，同時(shí)通過(guò)Internet上傳到網(wǎng)端，完成整個(gè)供應(yīng)鏈溯源系統(tǒng)的信息整合。

由于數(shù)據(jù)信息管理agent是采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)建立的，此agent的初步檢索可以利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL查詢語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。例如，根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的編號(hào)假設(shè)記為k1，從案例庫(kù)中初步檢索出與待查看、管理的農(nóng)產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，搜索語(yǔ)句為：SELECT * FROM DATABASE WHERE k1=產(chǎn)品編號(hào)。我們應(yīng)用Microsoft Visual Studio和SQL Server開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)農(nóng)產(chǎn)品安全溯源數(shù)據(jù)庫(kù)界面，主要包括搜索數(shù)據(jù)輸入、搜索結(jié)果列表和檢索明細(xì)等功能。

在數(shù)據(jù)信息管理agent的幫助下，使得供應(yīng)鏈的各個(gè)用戶能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效的增刪查改，方便供應(yīng)鏈上的各個(gè)用戶對(duì)數(shù)據(jù)有效的查看，從而安全有效地進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品溯源。

4.信息可視平臺(tái)

信息可視平臺(tái)的構(gòu)建，是基于手機(jī)Linux操作系統(tǒng)與網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器，后臺(tái)搭載Sql數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行完成的。對(duì)于供應(yīng)鏈上每一個(gè)想要對(duì)農(nóng)產(chǎn)品溯源的成員，可以通過(guò)掃描NFC標(biāo)簽，這樣就可以在手機(jī)端通過(guò)網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器進(jìn)入溯源信息可視平臺(tái)，進(jìn)而可以查看到該農(nóng)產(chǎn)品在供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的信息。同時(shí)，每一個(gè)成員都可以對(duì)自己的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更改信息，從而關(guān)聯(lián)到平臺(tái)上，使得平臺(tái)的信息也得到更新。

在信息采集完全、數(shù)據(jù)庫(kù)管理合理有效的情況下，用戶隨時(shí)可以利用手機(jī)，進(jìn)行對(duì)農(nóng)產(chǎn)品溯源信息查詢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量有問(wèn)題時(shí)，可以及時(shí)反映、投訴，合理保護(hù)自己的權(quán)益。

四、農(nóng)產(chǎn)品安全溯源agent總結(jié)

在這個(gè)農(nóng)產(chǎn)品安全溯源agent中，此agent記錄了農(nóng)產(chǎn)品種植、加工、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售整個(gè)供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)操作的信息以及他們的數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量存在著安全問(wèn)題，通過(guò)農(nóng)產(chǎn)品安全溯源agent可以追溯到問(wèn)題農(nóng)產(chǎn)品的種植所在地、對(duì)其進(jìn)行加工企業(yè)、進(jìn)行配送運(yùn)輸?shù)奈锪髌髽I(yè)、銷售商。通過(guò)溯源，極大地保證了人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全的信心，推動(dòng)了農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展。此agent設(shè)計(jì)農(nóng)產(chǎn)品溯源體系的各個(gè)采集模塊，通過(guò)搭載后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，在Linux操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了信息可視化平臺(tái)。當(dāng)然這個(gè)agent設(shè)計(jì)時(shí)是從大體的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)，是基于滿足供應(yīng)鏈全體成員的溯源的，若要投入具體應(yīng)用，仍然需要針對(duì)實(shí)際情況，進(jìn)行相應(yīng)分析，以滿足不同節(jié)點(diǎn)的不同要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張智勇.劉承.楊磊.基于MAS的冷鏈物流系統(tǒng)協(xié)調(diào)機(jī)制研究[J]食品工業(yè)科技.2010（05）

[2]任榮平，蔣國(guó)瑞，黃梯云. 基于Multi-Agent自適應(yīng)供應(yīng)鏈系統(tǒng)研究[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2006（05）

[3]胡國(guó)強(qiáng).李茵.基于NFC的茶葉質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]江西農(nóng)業(yè)科技.2018（04）

[4]張晨光.基于物聯(lián)網(wǎng)的生鮮蔬菜供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J]物流技術(shù).2015（14）

[5]楊信廷.錢(qián)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(jìn)展[J]農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).2014（11）

[6]趙瑞瑩.楊學(xué)成.農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的建立與應(yīng)用——基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[J]農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究.2008（02）