黑龙江职业学院 王亿

溯源系统能够保障农产品的质量安全，对农产品生产管理、质量控制和安全保障具有十分关键的作用。因此，设计基于物联网的现代农产品溯源系统。结合物联网技术，从系统总体架构、软硬件设计、功能实现等角度，设计并实现了基于传感器的农业生产过程和关键环境数据信息。实验结果表明：该系统的实施，使农产品品质安全、食品安全等方面得到了较好的解决。

在全球经济一体化进程中，科技日新月异，人们的饮食习惯日益多样化。同时，人们对食物的关注也越来越多[1]。近几年，世界范围内的农产品质量问题频频发生，粮食质量问题日益突出。农业为人民的食品和营养供应、带动了有关工业和工业的经济、文化的发展，为其他工业的繁荣打下了坚实的基石。近年来，造成农产品质量问题的最主要的因素是缺乏全面、不透明和不对称性。目前，国内和国际上的学者都同意，要从源头上进行有效的跟踪，并构建起一个合理、可信的、可追溯的体系。在供应链中，无论哪一步出错，都可能导致粮食安全的问题，因此，要从源头上寻找问题根源，确定问题所在。当然，在追溯源头的同时，也要确保各个方面的资料都是一致的[2]。只有保证农产品的各个生产过程信息真实、完整、透明、不易被人操纵，才能保证农产品的安全。针对目前我国农业生产企业的现状，提出了以“互联网”为核心的可视化生产体系的设计与实施方案。希望通过可视化的方式，使农产品品质和安全性的数据更加直观，从而更好地解决农产品的生产、经营、追踪等问题。

1 物联网技术

“物联网”是在1999年被提出来的，它是利用各种装置把对象和网络联系起来，利用各种媒体进行信息交流和交流，从而达到对目标的智能辨识和控制。数据开放和共享是打通信息孤岛以及激活资产的重要手段，但是各种信息泄露以及违规交易等问题也日益严重，对大数据隐私安全以及数字版权维护带来了全新的挑战包括下列主要技术：作为物联网的核心技术之一，它能够对周边的物体进行检测，并利用传感器将其转换成数据并发送给电脑进行加工[3]。

2 系统总体结构设计

对农产品基本信息进行采集，结合App/B/S（移动端/端/端）体系结构，实现了农业品质的溯源管理。利用二维码的追踪码和产品的识别技术，实现对生产、加工、流通的溯源数据的精确辨识；利用移动网络的溯源技术，利用“扫一扫”的方式，在手机上实现对农产品的溯源信息的快捷浏览[4]。

2.1 硬件结构设计

溯源的核心目的是对溯源信息进行采集和存储。整个系统的硬件设计框架和设计方案，采用了以STM32单片机为核心的控制系统，如图1所示。

图1 系统硬件结构图Fig.1 System hardware structure diagram

由图1可知，该系统由数据采集模块、定位模块、射频识别模块、无线通信模块和LCD液晶屏模块组成，在此基础上开发了相应的软件，完成了各模块之间的通信接口，实现各模块之间信息采集与通讯。EPC编码具体构成内容如表1所示。

表1 EPC编码具体构成内容Tab.1 The specific content of EPC coding

2.2 系统软件设计

编码单元的任务是进行GS1代码编译，方便机器的阅读，具有稳定性和唯一性，其中企业信息表具体如表2所示。

表2 企业信息表Tab.2 Enterprise information table

3 系统功能实现

现代农产品溯源系统功能模块如图2所示。

图2 现代农产品溯源系统功能结构图Fig.2 Functional structure diagram of traceability system of modern agricultural products

消费者服务端的主要作用是对产品进行溯源，主要方式是通过手机扫描农产品追溯的二维码，扫描成功后即可显示该产品的生产企业、生产过程、肥料使用情况、生长环境监测、生长过程视频、检验结果等进行了详细的分析。

（1）企业产品管理。企业产品管理系统的主要作用是：对数据进行采集，生产者所拥有的数据即为原始数据。将收到的产品信息按照子链编号进行分类、排序，有效避免产品信息出现混乱。当数据融合时，如果产生的效果十分满意，需要及时对有贡献的人或者素材进行追溯；假设结果不满意，则需要及时判定出现问题的主要原因以及具体位置[5]。各个溯源节点在得到上一个溯源节点提供的溯源信息之后，需要将全新的溯源信息以及节点的签名存储到对应的溯源系统内。（2）产品产地管理。产品产地管理模块，以农业生产用地为重点，将生产基地土地进行分区，在此基础上，对农业生产中的种子、农药、肥料等进行管理，同时对投入品名称信息进行编辑、查阅，并设置农药黑名单，禁止施用农药[6]。该系统的功能是将农业作业从播种至收获的整个农业作业资料进行录入。（3）环境监测管理。农产品生产中根据小型气象站的气象监测信息，进行温湿度控制，根据土壤传感器对土壤情况进行设定，同时，通过对农业生产的分析，可以对农业生产中的生态环境进行实时的查询与统计，并能对产生农产品生长过程、农事操作画面、影像等可视化跟踪[7]。（4）产品代码管理。产品代码管理模块是对农产品进行批量检测和溯源的基础。产品出厂后，设定产品生产批号，与农业生产记录数据相结合，并将检测报告、销售情况等进行登记，并利用此功能，制作追溯二维码，打印、张贴在产品外包装上，方便顾客查阅。（5）企业库存管理。企业库存管理包括投入品、农机具等的存货，记录投入品、肥料、农药等投入品和农机具购置、出库使用情况，记录农产品采收入库和销售出库的数据，查询和盘点投入品、农机具及农产品库存情况。（6）溯源分析。溯源分析模块，对扫描次数、扫描发生的地区进行了调查，对最终的销售方向和销量进行了统计和分析。将原始数据进行数据处理，最终形成数据产品呈现给消费者。溯源过程对于数据的使用过程而言，需要优先标记不同数据的类型，同时获取溯源类型。该体系是将网络技术与物联网技术有机结合，实现了农产品生产过程中的数据的自动化、实时、客观、可信性，与常规的跟踪技术相比，具有一定的优越性和可信性。

4 实验分析

为了验证设计系统的有效性，进行实验测试。对设计系统的数据更新时间和查询时间依次进行测试，分析关键词数量和更新、查询之间的关系，详细的实验测试结果如图3、图4所示。

图3 关键词更新时间测试结果Fig.3 Keyword update time test results

图4 关键词查询时间测试结果Fig.4 Keyword query time test results

分析图3和图4中的实验数据可知，关键词数量增加，三个系统的关键词更新时间和查询时间也会相应增加。但是与另外两个系统相比，设计系统的更新时间和查询时间明显更少，主要是因为设计系统在构建二级链结构时，对数据进行了融合处理，这样可以有效减少关键词查询时间和更新时间，全面验证了设计系统的优越性。以下对不同系统的安全性进行分析，详细的实验测试结果如表3所示。

表3 不同系统的安全性能结果对比Tab.3 Comparison of safety performance results of different systems

分析表3中的实验数据可知，相比传统系统，设计系统具有较高的安全性，可以实现数据双重隐私存储，同时还能够减轻单链存储压力，达到快速进行数据处理和查询的目的，全面提升整体工作效率。设计系统的溯源操作执行时间和加解密时间均低于传统系统，说明设计系统可以以更快的速度完成数据加密和解密操作，同时还可以加快溯源操作效率，具有更加明显的优势。

5 结语

综上所述，本文设计的系统，针对农产品的实际需要，对农产品的操作、投入品、环境等方面的数据进行了溯源分析，将农产品的品质、环境等数据进行显示，有效地解决了农业企业生产管理和农产品追溯中存在的问题。