第6章 农产品溯源

农产品溯源第6章6.1农产品溯源概述 6.2农产品溯源流程 6.3农产品溯源体系 6.4区块链+农产品溯源 6.5农产品仓储管理6.1农产品溯源概述1.溯源溯源是指追溯来源，涉及产品被消费前的所有环节。完善的溯源系统能用于双向追踪管理，利于消费者、企业和监管部门。我国溯源法规政策不断完善，溯源体系建设加快，技术方案更新。物联网溯源普遍，物联网和区块链共同应用于溯源系统建设是当前热点。食品安全溯源方面，2015年《中华人民共和国食品安全法》明确实施溯源体系建设要求，国家及各省正推动食品安全可追溯在全国范围实现。6.1农产品溯源概述2.农产品溯源农产品质量安全受多种因素影响，如违规生产、维权意识薄弱和保障体系缺失。因此，农产品溯源应覆盖生产、加工、运输、检验和销售等环节，并将信息上传到溯源系统，与消费者查询平台和监管平台对接，以供消费者认证质量和监管部门监管使用。图6-1农产品溯源6.1农产品溯源概述3.农产品溯源的关键技术（1）射频识别技术。将装有芯片的射频标签贴到农产品或者包装上，记录农产品生产、加工、运输、存储等环节的信息。（2）北斗/GPS定位技术。使用北斗/GPS对运输中的农产品进行定位追踪，记录运输轨迹。（3）二维码技术。二维码内含农产品的批次信息，还有产地、生产加工的具体操作、相关人员等信息，消费者利用手机等移动终端扫描二维码即可进行查询。溯源系统会自动保留和标记消费者的查询记录，当农产品出现质量安全问题需要召回时，消费者就会收到通知短信，以此提高召回问题农产品的效率。（4）无线远程视频监控技术。获取农产品供应链上各环节的视频及图像信息。（5）传感器技术。使用传感器监测农产品所处的环境及农产品状态信息。（6）检验检疫技术。检验农产品质量，对农产品进行检查和消毒，阻止带有疫病风险的农产品流通。6.1农产品溯源概述4.农产品溯源的意义（1）农产品溯源保障质量：透明化生产流通信息，企业及时发现问题，监管部门有效监督，保障农产品质量。（2）提升农业产业竞争力：农产品溯源推动生产者提高质量，提升市场竞争力，提高产品市场占有率。（3）龙头企业引领产业升级：少数企业建立农产品溯源系统，展示追溯成果，为其他生产者提供样本，逐步推广，推动产业升级。（4）打造品牌提高效益：企业建立溯源系统保障产品质量，树立品牌形象，提高品牌溢价能力，最终提高效益。（5）提升产业形象推动健康发展：农产品溯源系统提升农业企业管理水平和服务质量，监管部门有效监管，提升产业形象，推动产业健康发展。6.2

农产品溯源流程1.农业生产溯源农业生产溯源以信息技术作为支撑，涉及信息采集、信息解码、投入优化、田间实践环节，具有可视化、精细化、平台化、可追溯的特征。集移动互联网、物联网、无线视频监控、传感器监测技术、大数据建模分析处理等为一体，在农业生产体系中，根据生产环节的具体情况调整生产资料管理方式，合理控制资源投入，实现经济效益和环境效益的最大化。1）农资追溯记录与种子、种苗、农药、肥料等农资相关的信息，包括采购日期、名称、采购入库数量、品牌，以及供应商等信息。种子、种苗、农药、化肥采购入库表分别如表6-1、表6-2所示。表6-1种子、种苗采购入库记录表表6-2农药、肥料采购入库记录表6.2

农产品溯源流程6.2

农产品溯源流程2）农产品生产过程追溯（1）实景监控：实现近处实时查看和卫星大面积查看，了解农产品生长、病虫害和灾情情况。生产人员可随时随地查看种植、养殖现场，记录信息。（2）环境监测：使用传感器实时监测农产品环境，包括气象参数、土壤参数、水质参数等。数据传输到数据管理平台进行分析和存储，最后传输到溯源平台。（3）大数据分析整合：平台服务器接收、分析和存储海量数据，生成农产品生产分析报告。（4）采收追溯：生产人员记录采收信息，如采收日期、位置、品种、数量等。6.2

农产品溯源流程3）仓储物流溯源对送货、检验入库、包装、发货等环节的信息进行记录。4）销售市场溯源使用自助终端记录产品入场、检验、交易信息，借助智能卡、二维码上传至农产品溯源系统。提供APP供Android和iOS用户查询溯源信息，或扫码查询农产品信息。消费者可投诉问题产品，上传图片、视频、音频等文件至系统平台，监管部门调查处理。监管部门对企业和特定农产品进行监管，调查并公示投诉及处理结果。农产品溯源系统实现从源头到消费者的全过程追溯，缩短追溯时间，方便政府监管，保障农产品质量安全，促进品牌建设，拉动经济增长。6.3农产品溯源体系一个完整的农产品溯源体系包含了供应企业、消费者、监管部门和农产品溯源平台，如图6-2所示。图6-2农产品溯源体系供应企业提供溯源信息，保障农产品质量；消费者利用溯源信息判断农产品质量；监管部门整治市场违规行为；溯源平台利用技术实现信息采集、存储和共享。2002年，中国开始推动建设农产品质量安全溯源体系，随着溯源技术的发展，溯源体系建设的难度不断降低，但十多年过去了，完善的农产品溯源体系仍未建立起来，究其原因，主要有以下几点：（1）溯源管控不到位：部分商家使用虚假溯源标签欺骗消费者。（2）溯源信息不具体：需加入生产、加工、检验、流通等全部信息。（3）溯源标准不统一：亟待解决共性和个性统一的追溯标准。（4）溯源平台建设难：企业成本高、动力不足，政府平台权威性不足。（5）溯源体系推广难：消费者认知、认可度低，企业提价导致消费者望而却步。6.3农产品溯源体系6.4.1区块链区块链（Blockchain）是由多个共同发挥作用的节点组成的分布式数据库系统，是一种分布式账本技术（DistributedLedgerTechnology,DLT），其中的每一个节点都参与信息交易。1.区块链的特征（1）去中心化：区块链节点无需统一管理，共同参与数据记录、存储与维护。（2）节点自治：基于规范和协议，节点间数据交换遵循规定算法，可无条件协作。（3）信息开放：区块链系统非封闭，除私有信息外，其余信息公开透明。（4）不可篡改：信息经所有节点验证后永久保存，高度稳定与安全。（5）可被追溯：区块按时间顺序排列，交易信息连续且唯一。交易信息被记录在案，可精准识别问题环节。（6）身份隐匿：利用数字签名和公私钥加密技术，节点交易时无需公开真实身份，以信任为基础进行匿名交易。6.4区块链+农产品溯源2.区块链的类型（1）公有区块链：完全去中心化，数据公开，用户无需注册和授权，所有节点可参与共识，称为非许可链，通过加密算法保障交易安全。但交易速度和吞吐量受限。（2）联盟区块链：部分去中心化，节点需授权并设定权限范围，只有预选节点有记账权限，其余节点只能参与交易，根据权限查看信息，保护链内信息安全。节点较少，交易效率较高，每个节点负责维护链的正常运行。（3）私有区块链：最低程度去中心化，保留分布式特征，使用总账技术记账。读写权限归个人或组织所有，数据对内开放，限制访问和编写，适合高保密要求组织内部使用。节点少，共识过程简单，修改规则或交易不需全部节点验证，具有交易速度和成本优势。6.4区块链+农产品溯源3.区块链在农业领域的应用（1）保障农产品溯源信息真实性：利用区块链建立信任机制，纳入各利益相关者，利用物联网技术采集信息，数据提供方签名确认，通过区块链验证后储存在账本中，公开变更信息过程，相互监督保证信息不被篡改。公众可追溯真实农产品信息，推广溯源平台。（2）完善农业金融服务体系：结合区块链和物联网技术建立智慧农业公共服务平台，纳入生产者、监管部门、金融机构，生产者传输生产信息至服务平台，实现信息共享，金融机构动态评估农业资产和生产情况，确定是否提供贷款、保险等服务。6.4区块链+农产品溯源6.4.2基于区块链的农产品溯源系统自农产品溯源体系建设以来，出现了许多满足消费者需求的农产品质量安全溯源系统。但大部分系统具有中心化特性，存在被攻击和数据篡改的风险。因此，溯源与区块链相结合的溯源系统建设方向逐渐兴起。2017年开始，国外大型商超引入区块链技术进行农产品生产管理，保障农产品安全。国内也有企业应用区块链技术打造可追溯的跨境产品供应链，保障包括农产品在内的所有跨境产品的质量安全。区块链凭借去中心化、难篡改、可追溯的特性，成为建设农产品溯源系统的重要应用技术和研究热点。1.区块链溯源的优势（1）区块链时序不可逆，按溯源信息时序记录，可回溯、定位节点，确定责任主体。（2）区块链包含去中心化节点，数据分布存储，共识机制确认后才能上链、修改，保障信息真实性，防止篡改。（3）区块链实现分布式数据共享，提升信息透明度，解决信息传递闭塞、不对称、可追溯差等问题，提升溯源效率。（4）区块链引入智能合约，建立信任机制，实现价值信息交换。（5）区块链应用于农产品溯源，提升数据真实性、开放性和共享性，完善农业资产管理体系，提供新思路。6.4区块链+农产品溯源2.基于区块链的农产品溯源系统架构不同区块链的数据开放程度有所差别，据此可以将区块链分为公有链、联盟链、私有链三种类型，建立农产品溯源体系一般采用联盟链形式，由若干节点共同维护系统正常运行。基于区块链的农产品溯源系统由以下几部分组成：（1）数据层：集合农产品溯源数据，经过共识机制认证，遵循非对称加密及传递机制，按照区块链数据格式规范存储在数据区块中，并加盖时间戳，保障数据安全。（2）网络层：连接不同网络节点，实现数据安全传输和共享。（3）共识层：数据存储至区块链前需通过验证，大部分节点认可数据有效性，完成数据认证过程。（4）合约层：自动监管农产品供应链，以智能合约形式存储政策法规文件和合同，共同认证合约执行过程与结果。（5）应用层：提供农产品信息查询、质量安全追溯服务，包含各种应用场景。6.4区块链+农产品溯源3.区块链溯源存在的问题及其发展方向（1）区块链提供数据安全保障，但监管范围不覆盖上链前环节，存在数据造假风险。物联网设备可能受攻击导致数据失真，数量增加给数据可靠性带来挑战。需加强供应链各环节监管，防止数据造假，提升数据可信度。（2）农产品供应链规模扩大导致溯源系统数据量增加，物联网设备实时传输与共享数据，需扩大存储容量、提高稳定性和计算处理效率，满足溯源数据处理需求。（3）构建区块链溯源机制需综合应用多种技术，包括人工智能、图像处理、大数据分析等，增强溯源数据共享和交换，提升溯源能力。（4）区块链农产品溯源系统研究和应用成本较高，需加强核心技术研发与创新，降低应用成本。6.4区块链+农产品溯源农产品仓储管理溯源是农产品溯源流程中极其关键的一个环节，为实现农产品仓储管理溯源，需要对农产品仓储管理过程进行数字化监控，并将所得信息上传至溯源系统。农业食品占了农产品的绝大部分，且其质量安全与人体健康息息相关，对农业食品仓储管理环节进行数字化监控也因此显得尤为重要。6.5.1农业食品仓储管理系统1.情况介绍食品安全问题与多方面相关，尽管执法监管力度加大，但仍出现严重食品问题。除了谴责谋私利者，更应关注食品生产全过程，解决各个环节的问题。大量人工操作出错概率大，信息共享不足，消费者获取信息有限。因此，建设食品自动化生产管理体系，包括食品仓储过程的自动化管理，对保障食品质量安全尤为重要。6.5农产品仓储管理2.系统功能对粮食、冻肉、食用油等食品进行信息化仓储管理的流程分别如图6-3、图6-4、图6-5所示。

图6-3粮食仓储管理系统的流程简图

图6-4冻肉仓储管理系统的流程简图图6-5食用油仓储管理系统的流程简图6.5农产品仓储管理综合来看，农业食品仓储管理系统的具体功能包括：（1）出入库信息管理。对食品出入库过程进行引导、控制和监管，在出入库环节识别食品信息，功能模块主要包括身份自动识别、出入库时间记录、结算管理等。可解决的实际业务问题包括：出入库流程标准化、规范化；各岗位共享作业环节信息，减少人工统计等繁琐操作；按照法规、企业制度规定的业务流程自动引导出入库作业。（2）质量信息管理。记录食品基本信息，从来源、检疫、监控等环节对食品进行精细管理。（3）仓库传感器监测。利用传感器对食品仓储过程中的温度、湿度、CO2等进行实时高精度监测，通过无线传感器网络将数据发送到监控中心。（4）仓库远程视频监控。视频监控设备将实时、全方位监控食品仓库内部情况，企业管理人员和政府监管部门可以通过系统平台远程观看食品仓库内部的视频画面。（5）报警信息管理。报警信息管理系统与智能监控系统集成，自动分析所采集的数据，发现异常及时发出警报，针对不同级别警情给出相应的解决方案。管理人员可以在系统中设置报警图示，以便根据图示及时辨别具体问题。（6）统计报表。食品业务管理系统按期生成食品信息总览、经营统计报表、出入库统计报表等多种统计报表，管理人员可以查找历史报表，查看相应统计信息。（7）权限管理。政府监管部门通过平台可以查看仓库相关信息；企业管理人员可以对各个生产环节进行把控，包括查看食品出入库信息及关键数据报表。（8）数据共享。实现食品仓储管理平台和与商务部平台之间的数据对接，实现食品出入库记录、仓库监控视频、移动巡检记录等主要信息综合展示，方便相关人员随时随地了解实时动态。（9）数据库建设。将食品仓储管理各个环节所产生的数据统一存储在数据库中，相关用户均可以连接数据库平台，获取所需要的信息。以数据为基础发展食品仓储管理应用，通过业务协同、数据挖掘等逐步实现信息共享、信息处理、决策支持三个层面的有效利用。（10）库存信息管理。按产地、品种、收获年份、入库时间等对食品进行分类，记录具体信息，实时获知食品库存变化，了解各储备点规模指标的完成情况。（11）安全生产管理。监控食品仓储管理各环节的操作流程以及所使用的设施设备，以便及时排查安全隐患。6.5农产品仓储管理3.系统建设细节1）基本功能实现（1）建立数据采集系统，获取仓库的实时数据，对系统进行优化，提高数据采集的稳定性和准确性。（2）搭建无线传输网络，将采集的数据传输到Web数据管理中心，完成数据转换。（3）搭建Web软件平台，开发手机APP，实现数据实时查看及设备远程控制功能。2）数据中心及机房搭建（1）数据库选型，数据库搭建、调试和测试，接入硬件设备采集的全部数据。（2）服务器、交换机、网络、UPS等设备的选型、购置。（3）对网络平台和数据库进行优化，扩大服务器容量，以满足实时处理、分析数据的需求。3）软件平台及APP需求实现（1）搭建Web软件平台，完成各操作界面的设计、开发、调试和测试。（2）开发APP，完成各操作界面的设计、开发、调试和测试。（3）将各监测点的数据接入Web软件平台，完成相关开发、调试和测试。（4）在APP端接入后台数据，完成相关功能的开发、调试和测试。（5）针对Web软件平台功能进行优化。（6）针对APP界面及相关功能进行优化。（7）搭建无线传输网络并进行调试、测试，通过4G和WLAN网络实现低成本、大范围、实时、高可靠性的数据传输。（8）各系统联调后进行系统功能及其安全性、可靠性测试，对系统进行进一步优化。6.5农产品仓储管理6.5.2智慧粮仓在线监测1.情况介绍建设智慧粮仓储备粮食，对调节粮食市场、保障粮食安全起着至关重要的作用。为了全面提高粮食仓储管理的智能化水平，必须深化信息技术在各仓储管理环节的应用。粮食仓储管理过程主要存在以下几个问题：（1）大米霉变现象严重，依靠人工观察判断大米质量。（2）没有对粮仓内的磷化氢、粉尘、CO2等参数进行规范监测，存在明显的安全隐患。（3）使用的监测系统在进行数据