物联网技术在农产品质量安全追溯系统中的研究应用

关键词：城乡居民关系农产品质量

农产品质量安全关系到人民群众切身利益, 关系到构建社会主义和谐社会, 提高农产品质量安全水平, 对于加快农业增长方式转变和保障广大城乡居民的消费安全意义重大。然而, 随着信息技术的发展, 物联网是信息技术发展的又一产物。物联网已经逐渐渗透到人们的日常生活, 并在公共安全、环境保护、食品溯源、家居生活等各个领域均得到了广泛的应用。[1]通过物联网技术建立统一的农产品质量安全追溯平台, 贯穿了农产品生产基地管理、种殖过程管理、采摘收割、加工、存储、运输、上市销售、政府监管等各环节。

农产品质量安全追溯系统按照一码一码的标准建立农产品的个体识别, 准确记录从种植管理, 生产、加工、流通、仓储到销售的全过程的可追溯性, 并在线进行通过集成机器和可追溯性平台进行查询。手机扫描二维码等查询方式, 为消费者提供透明的产品信息, 为政府部门提供监督, 管理, 支持和决策的依据, 为企业树立良好的品牌形象, 建立高效便捷的流通体系。

一、物联网概念

物联网就是“物物相连的互联网”。这里有2层意思[2]:第一, 物联网的核心和基础仍然是互联网, 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二, 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间, 进行信息交换和通信。它是通过射频识别 (RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 按约定的协议, 把任何物品与互联网相连接, 进行信息交换和通信, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

二、物联网体系架构和核心技术

(一) 物联网体系结构

从系统架构角度来看, 物联网横跨众多的行业领域且跨度相对较大, 各行各业又有相应不同的业务需求, 这就需要制定统一的体系架构标准, 从而使参与其中的物体、个人、公司、企业、团体以及政府机构实现互联互通, 协同开发, 达到社会共治效果。通过参阅文献, 物联网技术在追溯中的体系结构分为三层:感知层、网络层和应用层。

感知层:主要分为两类:自动感应装置:能够自动感知外部物理信息, 包括RFID, 传感器, 智能家电等;人工生成的信息设备:包括智能电话, 个人数字助理 (PDA) , 计算机等。

网络层:网络层也称为传输层, 包括接入层, 汇聚层和核心交换层。

访问层等同于计算机网络的物理层和数据链路层。RFID标签, 传感器和接入层设备构成了物联网感知网络的基本单元。接入层网络技术分为无线接入和有线接入, 无线接入有无线局域网, 移动通信中的M2M通信;有线接入有现场总线, 电力线接入, 电视电缆和电话线。

聚合层位于接入层和核心交换层之间, 用于分组聚合, 转发和切换。执行本地路由, 过滤和流量平衡。融合层技术还分为无线和有线, 无线包括无线局域网, 无线城域网, 移动通信M2M通信和专用无线通信, 包括LAN, 现场总线等。

物联网的核心交换层提供高速, 安全和服务质量的数据传输。它可以是IP网络, 非IP网络, 虚拟专用网络或它们的组合。

应用层:应用层分为管理服务层和行业应用层。

管理服务层通过中间件软件实现感知硬件与应用软件之间的物理隔离和无缝连接, 提供海量数据的高效聚合和存储, 通过数据挖掘和智能数据为工业应用层提供安全的网络和计算处理。管理和智能服务。主要通过中间件技术, 海量数据存储和挖掘技术以及云计算平台支持。

行业应用层为不同行业提供物联网服务, 可以是智能医疗, 智能交通, 智能家居, 智能物流等。主要由应用层协议组成, 不同行业需要开发不同的应用层协议。

(二) 物联网核心技术

RFID:又称无线射频识别, 是一种通信技术, 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据, 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。[3]电子标签属于智能卡的一类, 物联网概念是1998年MIT Auto-ID中心主任Ashton教授提出来的, RFID技术在物联网中重要起“使能” (Enable) 作用。

RFID读写器也分移动式的和固定式的, 目前RFID技术应用很广, 如:图书馆, 门禁系统, 食品安全溯源等。

传感网:传感器网络技术, 宽带传感器网络有两个概念, 第一是传感, 第二是宽带。传感器网络不等于物联网。传感器网络是一种物联网。它通常指由各种传感器和无线通信组成的网络。传感器网络的技术包括传感器的组件, 传感部分, 信息接收部分, 传输部分的技术, 以及空中的一些标准技术。

M2M:M2M是一种通信理念, 是通过机器之间建立连接并使得信息交流得到扩展的方式。M2M技术是一个广泛的概念, 如远程信息处理、自动化、遥测等行业都可认为是M2M的一部分, 它侧重于末端设备的互联和集控管理, X-Internet。

两化融合:两化融合是指电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节, 信息化成为工业企业经营管理的常规手段。信息化进程和工业化进程不再相互独立进行, 不再是单方的带动和促进关系, 而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融, 彼此不可分割, 并催生工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业。两化融合是工业化和信息化发展到一定阶段的必然产物。

三、物联网技术在农产品质量安全追溯系统中的应用

物联网将相关物品通过信息传感设备, 实现智能化识别和管理。在现代农业领域, 从幼苗期、生长期、收货期、生产加工、物流、消费, 物联网可用来监视农作物灌溉情况、空气温湿度、化肥使用、农药使用、环境状况、地表检测、包装、运输以及销售等, 为研究人员进行科学分析提供基础数据, 为监管部门提供了食品安全电子监管, 为消费者提供了食品安全保障。

本文侧重介绍利用物联网射频技术RFID进行追溯过程, 它是以RFID电子标签为信息载体, 并依托网络通讯、系统集成及数据库应用等技术, 实现信息融合、查询、监控, 为每一个生产阶段以及分销到最终消费领域的过程中实现了从“农场到餐桌”全过程的质量和安全追溯管理。RFID技术贯穿于生产、加工、流通、消费各环节, 建立了一个完整的产业链的食品安全控制体系, 形成各类食品企业生产销售的闭环生产。提供针对每件货品安全性、食品成分来源及库存控制的合理决策, 实现食品安全预警机制。为食品企业信息化管理和提高, 以及监管部门和消费者共同协作监管和提高食品的质量和安全, 提供了有力的管理框架、技术保障和支持。

生产环节:将电子标签挂在农作物幼苗上, 并安装无线RFID读写设备, 定期将采集环境温度、湿度、风力、大气、降雨量、施肥、喷洒农药、灌溉等数据通过RFID读写设备保存到电子标签中。

加工环节:当农作物结果并成熟以后称为农产品, 通过RFID扫描设备自动记录加工的时间、地点、检验检测等信息, 保存到RFID电子标签中。

流通环节:当农产品运输时, 需要将RFID标签进行收回, 由系统将采集信息自动生成二维码, 通过打印机打印后贴在该农产品上。

消费环节:消费者可以通过手机二维码程序直接扫描农产品包装袋的二维码, 手机会显示该农产品的详细追溯信息, 包括生长环境数据、产地、检测农药残留、批次信息等。

四、结束语

近年来食品安全事件时有发生, 准确做到“事先预防、事中控制、事后处置”已成为当前食品安全管控工作的首要目标。我国食品安全监管从重点环节监管向全过程监管转变, 本文从物联网技术分析研究农产品安全质量追溯, 实现了监管全过程管理, 有力的提升食品安全信息化监管水平, 保障广大人民群众食品健康生活质量。

摘要：农产品质量安全关系到人民群众切身利益, 通过物联网体系架构和核心技术分析研究, 将物联网技术建立统一的农产品质量安全追溯平台, 实现从种植管理, 生产、加工、流通、仓储到销售的全过程的可追溯性。

关键词：农产品,物联网,质量安全,追溯系统