基于現(xiàn)代信息技術(shù)的蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)研究

馬小飛，周莉莉 （貴州大學(xué) 管理學(xué)院，貴州 貴陽550025）

0 引 言

食品安全關(guān)乎食品的質(zhì)量和人們的身體健康，是各國政府和人民聚焦的一個(gè)熱門話題，農(nóng)戶使用劇毒農(nóng)藥、毒豆芽等事件沖擊著人們的視野，近來發(fā)生的豬瘟事件又將食品安全推到了風(fēng)口浪尖，引起了大眾對(duì)食品安全及自身健康的擔(dān)憂?；诂F(xiàn)代信息技術(shù)的蔬菜質(zhì)量追溯系統(tǒng)監(jiān)測和記錄蔬菜生產(chǎn)到銷售的全過程，提高政府部門的監(jiān)管效率，便于企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在并迅速做出反應(yīng)，保障蔬菜的質(zhì)量安全，讓人們食用到安全的蔬菜。

國外對(duì)食品安全問題已做了大量研究并制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。我國也制定了相應(yīng)的法規(guī)政策，很多專家、學(xué)者也對(duì)此進(jìn)行了研究[1]。目前已有的針對(duì)蔬菜產(chǎn)品的追溯系統(tǒng)中多是對(duì)溯源系統(tǒng)某一方向的具體研究，而在系統(tǒng)、全面的追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面有所欠缺，生產(chǎn)和流通之間的信息容易發(fā)生斷鏈，信息在廣度和深度的采集和錄入方面存在局限性，影響追溯信息的精確度。本文采用傳感器、二維碼、GPS、電子秤等多種現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)追溯系統(tǒng)信息透明精確和參與者之間全程信息的互聯(lián)共享。

1 蔬菜供應(yīng)鏈概述

蔬菜的季節(jié)性、地域性、易腐性決定了蔬菜不同于其他產(chǎn)品[2]，蔬菜流通跨度大、環(huán)節(jié)多，市場管理比較粗放，信息難以準(zhǔn)確控制，消費(fèi)者只能片面的了解溯源信息，需建立從生產(chǎn)到銷售整個(gè)供應(yīng)鏈的蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)。通過對(duì)蔬菜供應(yīng)鏈進(jìn)行分析，了解蔬菜生產(chǎn)到銷售過程中的物流和信息流，將物流與信息流聯(lián)系起來，對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行信息檢測、錄入與追蹤。蔬菜供應(yīng)鏈主要由蔬菜種植地、批發(fā)市場、農(nóng)貿(mào)市場或超市和消費(fèi)者等節(jié)點(diǎn)形成網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)，由于“農(nóng)超對(duì)接”模式中蔬菜的準(zhǔn)入門檻高，流通環(huán)節(jié)少，所以本文不考慮“農(nóng)超對(duì)接”模式。蔬菜在供應(yīng)鏈上的物流與信息流如圖1 所示。各個(gè)環(huán)節(jié)相互依存，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，上下游節(jié)點(diǎn)也會(huì)被影響，通過對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)供應(yīng)鏈信息的完整性及供應(yīng)鏈價(jià)值的最大化[3]。

2 溯源追溯系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1 總體框架

圖1 蔬菜供應(yīng)鏈

總體框架根據(jù)《中華人民共和國食品安全法》和《“十三五”國家食品安全規(guī)劃》精神，降本增效，從源頭治理，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，延伸追溯鏈條，全面建設(shè)蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)?；诂F(xiàn)代信息技術(shù)的蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)采用傳感器、二維碼、GPS、電子秤等多種現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)蔬菜供應(yīng)鏈信息采集記錄，全程追溯，質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)管和結(jié)算等功能，并結(jié)合政府、企業(yè)和消費(fèi)者的不同需求，設(shè)定了各自的用戶權(quán)限，實(shí)現(xiàn)蔬菜從生產(chǎn)到銷售全過程的透明化、安全化[4]。追溯系統(tǒng)的總體框架如圖2 所示。

2.2 軟件體系結(jié)構(gòu)

軟件體系的功能是指導(dǎo)硬件體系打印標(biāo)簽，記錄識(shí)別出來的信息，將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)庫，并提供平臺(tái)使消費(fèi)者進(jìn)行信息查詢。根據(jù)蔬菜生產(chǎn)流通過程，信息的傳遞過程和信息的作用，蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖2 蔬菜追溯系框架

圖3 軟件體系結(jié)構(gòu)

（1） 蔬菜流通全程信息管理系統(tǒng)。蔬菜流通全程信息管理系統(tǒng)處于整個(gè)系統(tǒng)的中心位置，讀取蔬菜從生產(chǎn)到銷售全過程的零碎信息，并將這些信息匯總起來并整合，然后按順序連接，將純粹的數(shù)據(jù)變成蔬菜安全追溯信息，傳送到電腦上進(jìn)行信息化管理。

（2） 蔬菜質(zhì)量安全信息數(shù)據(jù)庫。在蔬菜供應(yīng)鏈中，涉及到大量信息，需要對(duì)信息存儲(chǔ)、記錄、分析，蔬菜質(zhì)量安全信息數(shù)據(jù)庫能夠?qū)κ卟说纳a(chǎn)、流通進(jìn)行記錄，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，以數(shù)字、文字顯示出來，方便其他系統(tǒng)的調(diào)用。主要分為2 個(gè)數(shù)據(jù)庫，一是用于企業(yè)各流通節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的實(shí)時(shí)事務(wù)處理型數(shù)據(jù)庫，二是用于政府監(jiān)管部門監(jiān)管及消費(fèi)者溯源查詢的數(shù)據(jù)倉庫型數(shù)據(jù)庫[5]。

（3） 蔬菜企業(yè)信息管理系統(tǒng)。蔬菜追溯系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)的不同需求，以單個(gè)企業(yè)為單位（批發(fā)市場也屬于單個(gè)企業(yè)），開發(fā)蔬菜企業(yè)信息管理系統(tǒng)，蔬菜流通全程信息系統(tǒng)可以對(duì)接企業(yè)端信息記錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，避免系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)。系統(tǒng)集成不同的組件，每個(gè)企業(yè)對(duì)自己蔬菜從生產(chǎn)到銷售的全過程的質(zhì)量安全、信息記錄、更新負(fù)責(zé)，監(jiān)控蔬菜的流通狀態(tài)，對(duì)出現(xiàn)問題的蔬菜采取及時(shí)的措施，避免問題的擴(kuò)大。

（4） 蔬菜質(zhì)量信息共享平臺(tái)。蔬菜質(zhì)量信息共享平臺(tái)是連接消費(fèi)者和政府監(jiān)管部門與企業(yè)的一個(gè)橋梁，能夠與全程信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。消費(fèi)者可以從標(biāo)簽上查看到比較簡單明了的信息，消費(fèi)者要想獲得更多關(guān)于蔬菜生產(chǎn)到銷售的詳細(xì)情況，可以通過電話和短信咨詢、掃描二維碼或查詢網(wǎng)站，對(duì)蔬菜有進(jìn)一步的了解，消費(fèi)者通過得到的信息提出反饋意見，有助于蔬菜市場更加安全健康的發(fā)展。平臺(tái)打破負(fù)責(zé)食品監(jiān)管的各個(gè)部門之間信息孤立，不共享的局面，政府監(jiān)管部門通過監(jiān)管窗口，獲取監(jiān)管數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)管工作進(jìn)行實(shí)時(shí)考察，提高監(jiān)管效率。

2.3 硬件體系結(jié)構(gòu)

信息的獲得和信息傳輸?shù)诫娔X的平臺(tái)上，需要硬件系統(tǒng)與之結(jié)合。硬件規(guī)劃圖如圖4 所示。

圖4 硬件體系結(jié)構(gòu)

（1） 傳感器體系。在蔬菜生產(chǎn)過程，溫度、濕度等生產(chǎn)環(huán)境的狀況，也是需要了解的基本信息[6]。實(shí)時(shí)監(jiān)控蔬菜的環(huán)境條件，根據(jù)反映的數(shù)據(jù)，采取相應(yīng)的措施，才能保證蔬菜有更高的品質(zhì)。傳感器采集的是模擬信號(hào)，再轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)狡脚_(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)溫濕度的信息采集[7]。

（2） 在蔬菜的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，主要利用智能冷藏車輛車載終端實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜的監(jiān)督管理，利用各種傳感器設(shè)備（溫度傳感器、濕度傳感器等）、GPS 系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)蔬菜運(yùn)輸過程中車輛運(yùn)行狀態(tài)信息的采集，并將相關(guān)信息實(shí)時(shí)回傳至信息追溯系統(tǒng)，同時(shí)接受由系統(tǒng)發(fā)送的各種指令信息。

（3） 二維碼體系。蔬菜從種植、加工、包裝、運(yùn)輸?shù)阶詈蟮匿N售環(huán)節(jié)，操作人員都是通過解譯上一環(huán)節(jié)信息，將上一環(huán)節(jié)信息與本環(huán)節(jié)信息結(jié)合，生成新的追溯信息傳遞到下一環(huán)節(jié)，并編譯成新的二維碼。為了實(shí)現(xiàn)信息關(guān)聯(lián)，所以要有相應(yīng)的配套設(shè)施，即外部設(shè)備由二維碼掃描器、二維碼打印機(jī)和二維碼專用紙組成，蔬菜的基本信息儲(chǔ)存在標(biāo)簽中，通過掃描器讀出來，并通過無線通信技術(shù)將信息顯示在平臺(tái)上。二維碼能夠高效、準(zhǔn)確地采集各種信息，保證追溯的有效性。

（4） 溯源電子秤。溯源電子秤通過網(wǎng)絡(luò)接入溯源系統(tǒng)服務(wù)器，讀取溯源系統(tǒng)服務(wù)器對(duì)應(yīng)的商品溯源信息存儲(chǔ)地址，處理器能夠?qū)⑺菰葱畔⑾螺d下來，與稱重信息等新的溯源信息打包上傳到溯源系統(tǒng)服務(wù)器。

（5） 在應(yīng)用服務(wù)層，包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、負(fù)載均衡服務(wù)器。集群技術(shù)為服務(wù)器提供了冗余性和擴(kuò)展性，保證應(yīng)用程序在發(fā)生災(zāi)難性故障時(shí)也能繼續(xù)正常運(yùn)行。同時(shí)還有安全設(shè)備、防火墻等。

3 蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

蔬菜種植基地和合作社模式，實(shí)現(xiàn)了蔬菜的規(guī)模化種植，在蔬菜生產(chǎn)階段，播種時(shí)根據(jù)地塊不同為蔬菜建立二維碼檔案，蔬菜生產(chǎn)過程的地塊、施肥、用藥、采收等信息將被自動(dòng)識(shí)別，并通過無線傳輸裝置自動(dòng)編譯記錄在企業(yè)的蔬菜生產(chǎn)追溯子系統(tǒng)；蔬菜到達(dá)流通加工中心首先進(jìn)行檢測、入庫作業(yè)，用掃描器掃描蔬菜上的紙質(zhì)條碼，讀取紙質(zhì)條碼上的信息，管理系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的界面，對(duì)蔬菜進(jìn)行檢驗(yàn)，并將檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品入庫，同時(shí)將蔬菜檢測結(jié)果、檢測人員、入庫信息錄入到系統(tǒng)中。根據(jù)客戶訂單需求，將蔬菜分揀出來后，對(duì)蔬菜進(jìn)行加工、包裝、出庫作業(yè)，掃描二維碼標(biāo)簽采集蔬菜加工信息（如加工人員、時(shí)間）、包裝信息（如包裝人員、時(shí)間）、出庫信息（如揀貨人員、出庫時(shí)間等） 進(jìn)行錄入和存儲(chǔ)，驅(qū)動(dòng)打印機(jī)打印生成新的二維碼標(biāo)簽。蔬菜運(yùn)輸追溯子系統(tǒng)主要利用GPS、傳感器等設(shè)備對(duì)蔬菜的運(yùn)輸環(huán)節(jié)進(jìn)行信息錄入，實(shí)現(xiàn)蔬菜運(yùn)輸過程的實(shí)時(shí)跟蹤定位查詢和信息維護(hù)；蔬菜進(jìn)入流通領(lǐng)域的批發(fā)市場后，由批發(fā)市場監(jiān)管，批發(fā)商下載軟件錄入流轉(zhuǎn)信息，更新二維碼標(biāo)簽。銷售時(shí)，團(tuán)體消費(fèi)單位攜IC 卡或零散消費(fèi)者使用手機(jī)支付，配備超市或農(nóng)貿(mào)市場的溯源電子秤，將銷售信息自動(dòng)錄入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)打印銷售憑證，零散消費(fèi)者則直接打印消費(fèi)憑證供消費(fèi)者查詢，團(tuán)體消費(fèi)單位也可以通過IC 卡進(jìn)行查詢。

對(duì)于“小、散、雜”的農(nóng)戶，批發(fā)市場需要對(duì)進(jìn)場的批發(fā)商嚴(yán)格控制。進(jìn)場之前，提供蔬菜的產(chǎn)地證明、檢驗(yàn)證明，對(duì)蔬菜的品名、產(chǎn)地、檢測信息進(jìn)行登記，上傳至批發(fā)市場的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)信息生成二維碼。發(fā)生交易時(shí)，使用溯源電子秤結(jié)算，實(shí)現(xiàn)交易信息的自動(dòng)上傳，并打印交易憑證，交易憑證上顯示追溯碼，會(huì)隨著蔬菜到最終的消費(fèi)者手中。

4 結(jié) 論

在我國，雖然食品質(zhì)量安全追溯進(jìn)入快速發(fā)展階段，但是信息化程度低，追溯信息的廣度、深度、精確度不夠，以及信息不共享仍然是現(xiàn)實(shí)問題。本文以蔬菜為研究對(duì)象，借助傳感器、二維碼、GPS、電子秤等現(xiàn)代化信息技術(shù)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過對(duì)蔬菜供應(yīng)鏈物流及信息流的分析，明確蔬菜流通環(huán)節(jié)和追溯信息，對(duì)于政府、企業(yè)、消費(fèi)者的需求，分別設(shè)置了針對(duì)企業(yè)的實(shí)時(shí)事務(wù)處理型數(shù)據(jù)庫，和用于政府監(jiān)管及消費(fèi)者溯源查詢的數(shù)據(jù)倉庫型數(shù)據(jù)庫，達(dá)到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，更新和信息的互聯(lián)互享，提高了溯源系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)蔬菜全過程的信息追溯。