农产品溯源系统的设计与实现
建设农产品溯源系统是保障农产品质量的关键举措，消费者也可以通过系统个了解农产品的来源信息，本文主要探讨农产品溯源系统的设计与实现。
《华南农业大学学报》是由华南农业大学主管、主办的综合性农业科学学术刊物，国内外公开发行，中文核心期刊。1959年创刊，1980年复刊。季刊;A4幅面;每期124页;国内统一刊号：CN 44-1110/S;国际标准刊号：ISSN 1001-411X。
由于农产品在种植、管理、采摘、贮运和销售等各环节均存在各种潜在的风险，食品的的质量和安全性受到各方面因素的威胁。因此本文旨在建立一个农产品溯源管控机制，给出了一个完整的农产品溯源系统的解决方案，消费者可根据标签上的二维码信息对农产品进行信息追溯，政府部门也可以做好农产品监管工作，使农产品在整个供应链中都能实现溯源跟踪和质量管控。
1.引言
近几年，国际和国内发生了很多食品安全问题，如国内的苏丹红、三聚氰胺事件，以及国际上的新西兰恒天然公司的奶粉问题，这些问题使人们对所购买的的农产品如蔬菜等心存疑虑。因此，建立一个农产品的可追溯系统势在必行。通过建立一个溯源系统，记录农产品的各种生产、加工以及运输信息，供消费者查询，来切实保障农产品的安全。
农产品可追溯机制是一种以质量安全为目标的保障机制，当发生产品事故后，可以准确的追溯到发生问题的环节，快速有效地解决问题;同时它也是一种约束机制，制约生产者及销售者对农产品的造假行为，确保农产品在供应链上每一个环节的质量都是安全的。农副产品的质量安全是我国食品安全的重要组成部分。为农副产品构建一个追溯体系，可以大大提高其质量安全的保障能力，有利于及时追踪溯源，召回问题产品，便于落实和追究责任，也能增强消费者的信心，从而促进农业产业化发展。
农产品从生产到消费的整个过程涉及种植、管理、采摘、加工、包装、运输、仓储、货架展示和消费等环节，每个环节都有可能带来不安全因素，主要包括：种值过程中使用有残留的农药;加工、包装环节操作不规范、技术水平不达标等带来的污染;运输、仓储过程中可能与其他货物混装、混放带来的污染等。随着消费者对农产品品质、安全性要求的不断提高，需要一个农产品溯源方案，来对农产品的供应链进行全程监测，保障农产品的质量安全。
2 农产品溯源平台的解决方案
2.1农产品溯源平台设计
2.1.1溯源平台设计思路
农产品溯源解决方案主要依靠各个环节当中的智能信息节点，应用电子标签技术、无线传感技术、GPS定位技术、互联网技术与数据库技术，采用智能交易器，将各个节点有机的结合在一起，通过无线传感网络、3G网络、有线宽带网络与中央数据库相连接，对生产、加工、运输、仓储、包装、检测和卫生等各个环节的数据进行搜集，利用二维码编码技术，生成二维码，通过手机扫描进行监控和追溯。
农产品溯源平台为企业用户提供统一接入服务，在新加入企业时，向数据库存储企业的身份标识信息。同时平台还要为消费者提供统一的查询验证通道。根据需求，构建系统架构如图：
图2.1.1系统架构图
2.1.2角色设计
农产品溯源平台共有四个管理角色，分别是前端、后端、监管和运营，分别如下：
前端：主要是消费者，即购买农产品的人。
后端：主要是溯源企业，后端是溯源信息的提供者，包括大型企业、地方龙头企业、中小生产者等主要溯源信息提供者和相关辅助信息提供者，如物流、仓储、分销商等。
监管：主要是第三方监管机构，比如各级地方政府等。
运营：主要是指平台管理员，负责整个平台的运营和维护，包括溯源案例、流程、信息单元的定义、客户和用户的管理等。
2.1.2业务流程
农产品溯源平台为企业用户提供数据采集、绿色履历管理、溯源数据存储、系统管理、基础数据管理等功能。同时，为企业用户提供本企业专用的查询验证门户，为消费者提供自有农产品的查询验证服务。总体业务流程如图2.1.2所示： 图2.1.2总体业务流程图
2.2关键技术
农产品溯源系统平台开发是建立在以JAVA和mysql数据库为基础上开发的三层构架的B/S模式，JAVA语言的灵活使用是平台搭建的基础技能[18]。采用JDBC+SPRING框架实现系统的数据的业务逻辑层和数据访问层，数据表的维护在业务层与数据层交互时按需创建，用户不需要再对表进行任何维护。
对于数据库，要求应具有较强的处理能力，并且可以方便的进行维护，具有较好的安全性，符合标准、开放[19]。数据库系统应支持多线索、多进程，支持SMP和Client/Server处理模式，能够支持多个并发用户，具有良好的运行性能和极好的查询性能。为了提高查询速度，采用分散存储策略保存数据，具体实例如图2.2所示：
图2.2 分散式数据库存储图
平台采用简单、复杂模式设计。所谓简单模式，就是终端用户扫描身份码后链接到特定网址进行查询。所谓复杂模式，是指扫描身份识别码后，系统能根据默认第一个信息单元中指定的内容，将溯源信息推送给用户。
2.3性能指标
为了保证溯源平台能在实际生产生活中广泛应用，考虑到系统的可靠、安全、稳定等因素，本系统应该满足以下的性能指标：
a.系统支持不应少于10万个农产品生产基地的溯源管理;
b.系统平均无故障时间不少于8760小时(1年);
c.系统可靠性：99.99%;
d.系统对用户操作的相应时间不应大于5秒;
e.系统支持手机软件的更新;
f.系统关键部件CPU占用率忙时小于30%，其他资源占用率忙时小于50%;
g.系统手机软件所占rom不应大于30M，所占cpu忙时不应大于30%，其他
3农产品溯源平台的实现
3.1开发环境与工具
农产品溯源系统平台开发是建立在以java和mysql数据库为基础上开发的三层构架的B/S模式，java的灵活使用是平台搭建的基础技能。采用JDBC+SPRING框架实现系统的数据的业务逻辑层和数据访问层，数据表的维护在业务层与数据层交互时按需创建，用户不需要再对表进行任何维护。
3.2平台的具体实现
用户通过计算机在IE浏览器地址输入栏输入系统平台的地址进行访问。输入系统管理员账号、密码和验证码后，进入溯源管理系统运营平台， 系统管理员登录成功后，即进入系统运行平台，如图3.2.1所示。主界面上包含了代码管理、元素管理、信息单元管理、模板管理、应用管理、用户管理、公司管理、企业管理、监管部门管理、菜单角色管理、菜单管理、手机软件管理和行政区划分管理等模块。
图3.2.2 运营平台界面
系统管理员可以创建具体农产品的应用，主要有两个业务流程，分别如下：
(1)模板的创建，如图3.2.3所示：
图3.2.1模板创建流程图
(2)应用创建
3.2.2应用创建流程图
系统管理员创建好应用后，给指定的企业用户分配此应用的权限。企业用户登录后，进入企业自助平台，在此平台上可以看到企业下的用户账号，也可以对下属用户做权限管理。
根据一般的农产品流通流程，溯源信息的采集，一般由种植户、检验员、加工包装操作员和分销责任人来完成，根据业务流程，溯源采集信息的采集流程如图3.2.3所示：
图3.2.3 溯源信息采集流程图
黄色部分是要进行信息采集的地方。具体说明如下：
(a)创建生产计划
种植户根据农业企业的生产任务建立生产计划。
(b)记录种植信息
种植户按照生产计划的要求实施种植，记录施肥、病虫防治信息。
(c)采摘
种植户记录每次采摘的信息。
(d)送货
种植户将采摘来的农产品送给农业企业，送之前要选择采摘记录，并生成送货单。
(e)检验入库
检验员按照农企的要求检验种植户送来的农产品，并将农产品按等级分拣，分别记录检验入库单，并送交仓库。
(f)包装
加工包装操作员，按照农企的要求生成农产品身份识别码和包装识别码，并将农产品包装打包，记录包装记录。
(g)发货确认
加工包装操作员，确认送货要求，将包装后的货物送给物流负责人，记录发货单。
(h)收货确认
分销商收到货物，确认货物是否完整，地址是否正确，记录收货确认。
创建溯源实例并在采集信息完成之后，就可以生成二维码。二维码作为该产品的唯一标识，记录着农产品从选种、种植、施肥喷药、运输等信息，供消费者通过溯源查询客户端扫码查询。
监管部门主要是指第三方监管机构，比如各级地方政府。监管部门的只要职责是对企业进行监管，还包括具体农产品的实例环节监管，比如种植、运输信息等。当有消费者投诉时，由监管部门来处理投诉信息，并且处理结果可以反馈到消费者的客户端上。这样可以保障溯源管理系统的正常运营。
为能使溯源信息的采集、查询能使用更加便捷，按照现在主流的操作系统开发了分别基于android和ios系统的app。一个是用于采集的的信息采集客户端，一个是供消费者扫码查询并且可以投诉的信息查询客户端。
通过在android(2.2及以上版本)和ios操作系统3G手机上安装客户端软件。用户可以使用采集客户端及时方便的录入信息，包括图片、音频、视频的上传等，并提交到系统平台上。而消费者通过使用查询客户端，扫码二维码后可以通过网络查询到农产品的溯源信息，以及各个环节的详细信息。同时消费者还可以通过客户端的信息反馈菜单向监管部门投诉，监管部门处理后会及时的将处理结果反馈给消费者，大大节约了时间成本，保障的溯源系统的正常运行。
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