支持分布环境的农产品协同追溯平台构建

农产品追溯系统的深入研究与应用,迫切需要提升统一追溯和协同分析能力。该研究以现有不同品类农产品的追溯系统为基础,包含数据整合、模型分析、应用提供3个层面,设计了农产品协同追溯平台框架;构建了包括企业资质、质量检测、产品追溯、消费者反馈4个因素及14个因子的企业信誉评价指标体系,建立了评价模型,可实现基于追溯数据的信誉评价;研究了多源异构数据集成技术和分层动态追溯技术。以天津市为例,以Microsoft Visual Studio 2010软件作为系统设计和开发工具,开发了放心农产品一体化追溯平台,为消费者提供追溯服务,为职能部门提供分析决策。从并发访问能力和追溯效果两方面进行分析,当并发用户数达到40时,单个事务的平均响应时间达到19 s,接近较好用户体验的临界点;与目前已有的追溯系统相比,平台具有多品类追溯、追溯信息多样性、追溯互动性强等特点。研究结果可为提高追溯信息集成度、增强追溯结果分析能力提供参考。     

远程视频监控在农产品质量安全追溯系统中的应用研究

将远程视频监控技术集成到农产品质量安全追溯体系的建设中,能够对数据采集过程进行有效监督,保证追溯数据的准确性和真实性,提高追溯系统的信息质量。分析了远程视频监控系统对农产品质量安全追溯能力的提升作用,从集成方式、关键技术等方面进行详细阐述,介绍了其在东莞市生猪质量安全追溯系统中的应用。     

新一代信息技术对农产品追溯系统智能化影响的综述

从为应对疯牛病问题至今,追溯系统作为农产品及食品质量安全保障的有效手段引入已有近30a,如何降低追溯断链化、增强追溯可信度、提升质量预警力,已成为追溯系统研究的热点,也是应用中亟待解决的问题。该文基于国内外相关文献,瞄准热点问题,综述了新一代信息技术对农产品追溯系统智能化的影响。首先,提出了追溯系统从1.0到3.0的发展历程,总结了追溯系统1.0以信息记录为主、2.0以数据整合为主、3.0以智能决策为主的核心特征;其次,描述了以物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等为核心的新一代信息技术之间在信息感知、数据处理、高效计算、智能分析、加密防伪等方面各有侧重又相互关联的内在关系,分析了大数据、人工智能及区块链的发展趋势;最后,从人工智能技术降低追溯过程断链程度、大数据技术提升质量安全预警能力、区块链技术增强全程追溯可信度等3个方面,综述了相关研究,结合发展趋势提出了深入研究的方向,即人工智能从供应链内部及供应链之间提升追溯粒度,大数据从微观、中观及宏观层面实现预测与优化,区块链从追溯区块结构优化、隐私保护及共识算法等方面增强追溯可信度。该文为把握农产品追溯系统发展趋势、研究热点、应用瓶颈提供有益参考。     

基于区块链的农产品追溯系统信息存储模型与查询方法

针对区块链追溯系统信息数据存储负载过大、查询效率低等问题,该文以果蔬菜类农产品为例,基于Hyperledger Fabric设计了一种区块链农产品追溯信息存储模型和查询方法。提出"数据库+区块链"的链上链下追溯信息双存储设计,本地数据库存储追溯明文数据,区块链上存储追溯数据加密后的哈希值,并在此基础上建立了外联数据库索引的查询方法。通过该方法与基于key键遍历查询和批次号字段查询的2种传统区块链数据查询方法进行对比测试,结果表明当区块链追溯记录总量达到11×10~4条,批次追溯记录条数为400时,该方法查询效率分别提高了70.56%和88.66%,有效解决了区块链链式结构中数据查询效率低的问题,保证了数据隐私安全,提高了追溯信息的可靠性与时效性。     

基于二维条码和ARM的谷物溯源采集传输系统

摘要：谷物在生产供应链中按照等级和用途进行混合配送和分销,多源头性决定了谷物追溯系统中信息识别的难点。针对这个问题,该文提出以表面喷印二维条码的追溯颗粒作为谷物追溯信息的载体。基于嵌入式系统开发了二维条码、GPS定位信息和谷物产地环境信息采集终端,终端采集到的数据通过GPRS网络传输。系统实现了谷物标示信息及产地环境信息（温度、湿度、光照、二氧化碳）的自动采集和传输,可作为快速、低成本的谷物追溯系统,为确保谷物质量与安全生产提供一种有效手段。     

农产品快速图形化追溯系统构建

农产品快速图形化溯源是保障追溯过程可信度、增强追溯结果显示度、提高公众参与度的重要措施。该文以基于地理坐标和多重加密的农产品追溯码为编码方式,以Google Earth地图为展示工具,设计了以“正确性判断-追溯码解析-产地定位-属性追溯-结果显示”为主线的追溯流程;通过调用Google Maps API,采用.Net平台构建了基于B/S架构的农产品快速图形化溯源系统。系统通过在广州市农产品质量安全监管平台的使用表明,系统在满足一般属性追溯的同时,可快速定位到产地并以地图的形式展示,体现了溯源图形化、应急定位快速化的特点,有利于追溯系统的推广应用和质量安全突发事件的应急管理。     

融合HACCP体系的农产品区块链追溯系统精准上链机制改进

利用区块链技术实现可信追溯已成为追溯技术发展的重要趋势，区块链技术核心是解决上链以后信息不能篡改，而如何确定哪些信息上链并进行上链前信息验证是目前区块链应用亟待解决的问题。该研究以果品为例，融合危害分析与关键控制点体系（Hazard Analysis And Critical Control Point，HACCP）和区块链技术，改进农产品区块链追溯系统的上链机制并设计实现系统。通过对果品供应链进行危害分析挖掘其关键信息作为上链信息，并提取五个关键控制点（CCP1生产、CCP2加工、CCP3仓储、CCP4物流、CCP5销售）；在确定关键信息的基础上，对上链信息进行限值判定，在阈值范围内进行上链；构建数据异常和质量安全预警模型，对关键控制点处上链后的信息实时监控，智能反馈；从而构建"上链前关键信息挖掘-上链中信息事实判定-上链后信息智能反馈"的上链机制改进方法；围绕改进后的上链机制，编写阈值判定、数据上链以及数据智能反馈3种合约实现改进后的上链机制，并基于Fabric环境完成系统的设计和开发。将改进后的系统应用于北京市某果品企业，结果发现改进后的追溯系统平均吞吐量350交易量/s（Transactions per Second，TPS），每秒内可完成40条关键交易数据并发上链，相较于原有追溯系统提高14.85%，满足追溯系统的需求。此外，在3个月的现场监测中，共预警通知13次风险，企业根据预警级别作出相应的应急措施，可有效减少企业损失和和保障产品的质量安全。研究结果对于优化区块链追溯系统、提升关键环节追溯可信度具有重要意义。     

基于嵌入式Linux技术的农产品流通追溯系统设计与实现

农产品流通环节是实现农产品质量追溯系统的关键环节,为改进传统方式如索证、索票等在建立农产品流通追溯系统时存在的操作不足,该文以农产品可信流通控制技术为基础,采用“硬控制”的设计思路,以自主研发的多功能嵌入式农产品流通专用设备为控制工具,以上位机农产品流通追溯系统为业务支撑,建立了基于Linux嵌入式技术的农产品流通阶段质量追溯系统。多功能流通专用设备集RFID（radio frequency identification）身份识别、二维条码打印、无线数据上传于一体,实现了产品准入、市场抽检和市场追溯,并通过网络、POS（point of sales）机实现了公众查询追溯服务,建立了可操作的农产品流通追溯系统模型,具有良好的推广应用前景。     

集成实时快速检测信息的蔬菜追溯系统改进与应用

农产品检测信息是直观、可信的追溯内容,但批次不对应及信息篡改的风险使其在追溯系统中的作用不能很好发挥。该研究在分析现有系统中检测信息不能有效集成的基础上,提出了集成快速检测信息的蔬菜追溯系统改进框架,构建了以检测仪与系统连接测试、产品检测、数据监听与解析、数据入库等为核心的检测信息自动读取与解析流程,设计了蔬菜种植批次、包装追溯码和检测编号的关联规则;基于.Net框架,在已有蔬菜安全生产管理系统的基础上,通过开发检测数据获取接口,升级检测信息获取与管理功能。将改进后的系统应用于天津市153家基地,应用结果表明使用改进系统后检测数据的获取成功率为100%;企业自检值与政府抽检值的偏差小于使用系统前,其偏差绝对值为4.37;使用改进系统后虽有检测值的偏差存在,但不存在不同性质的检测结果。因此,改进后的系统在提高检测数据获取效率、降低检测数据篡改风险等方面具有一定优势。研究结果为检测信息与追溯信息深入融合、满足深入追溯需求等提供了参考。     

农产品安全追溯系统的云计算技术性能提升设计

农业生产及环境的信息采集是农业信息系统的重要环节,无线传感器网络以它的低成本、无线传输等优势广泛应用于农产品安全追溯的信息采集中。由于无线传感器网络长年不间断信息采集的积累,数据库的大信息量及网站用户高访问量将对网站服务器造成高负载的压力,这将导致网站的响应速度大大降低。采用高存储、高负载处理性能云计算计算技术,能提高网站访问的响应速度,提高网站的访问性能。该文设计了基于私有云的农产品安全追溯网站,研究了Hill-Climbing搜索算法优化云平台配置及MapReduce对大数据的并行计算,提高了私有云上的农产品安全追溯系统的性能。通过将网站系统迁移至私有云的前后的比较试验,说明将网站系统迁移至私有云后各方面性能得到较大提升,网站访问响应速度提高了33%。     

基于过程的海产食品质量信息可追溯系统

为实现对海产食品质量信息的全程追溯及控制,该文分析了影响海产食品质量安全的因素和存在的问题,提出了运用信息技术和质量追溯方法构建海产食品全程质量安全跟踪与追溯管理信息系统,以加强海产食品质量安全的控制。分析了基于过程的海产食品质量追溯过程并建立了基于关键节点的过程跟踪与产品质量追溯模型,构建了层次结构的可追溯系统体系框架,研究了该系统基于批次清单的海产食品质量追溯模式,实现海产食品质量的正向追溯和逆向追溯,有力保障了海产食品的质量安全水平。应用实例表明:根据批次清单将生产信息和过程标识信息进行了无缝集成,分层架构的系统实现了企业生产经营管理和海产食品质量追溯管理的集成,实现了海产食品质量安全与企业管理的融合,研究结果为解决其他食品相应的问题提供了一种新的思路。     

农产品质量安全监管与追溯信息平台设计与应用

农产品质量安全监管与溯源是各级政府关注的重点问题之一。迁安市紧密围绕辖区内主要农产品生产企业、生产基地、超市、集贸批发市场等的需求,利用网络技术、条码技术,选用MS SQL 2005数据库,以.NET3.0为框架,开发了农产品质量安全监管与溯源信息平台,促进了农业标准化生产,实现了对产地、生产、质检等环节的监管及溯源。通过平台的应用与推广,为迁安市农产品质量安全提供了有力保障。     

基于农产品供应链的质量安全可追溯系统

为加强农产品质量安全管理,保证消费者身体健康,从农产品供应链的角度出发,提出基于农产品供应链的质量安全可追溯系统的设计方案。在危害分析和关键控制点(hazard analysis and critical control point,HACCP)管理体系的指导下,利用二维码技术、数据库技术、网络信息技术进行系统的构建和开发,实现了农产品在整个供应链上从种植、采收、加工到销售的全程跟踪和溯源,有效地加强了对农产品质量安全的监管,保证消费者最终知情权。目前,该系统在江苏江阴地区实际测试效果良好,验证了方案的可行性和有效性。     

批次清单结合Petri网追溯模型提高小麦粉加工过程追溯精度

为解决小麦粉加工过程追溯质量安全信息交叉、单位个体追溯困难等问题,该研究在分析小麦粉加工流程和追溯关键信息的基础上,研究基于批次清单的信息追溯方法,以加工时间为依据结合高津托图(Gozintograph)数据结构构建批次清单(bill of lots,BOL),实现小麦粉产品信息和关键节点活动信息的精确追溯;在BOL的基础上,利用鱼骨图和Petri网分别描述小麦粉质量追溯点的位置和危害指标;结合山东某面粉厂实际生产参数对追溯模型进行验证,实现小麦粉产品与原料的批次关联和其质量危害传播路径的预测。分析结果表明,通过使用BOL和Petri网追溯模型与传统方法相比实现召回批次数量由7个减少到4个、危害因素查找数量由6个减少到5个。该研究提高了小麦粉追溯精度和缺陷召回效率,为粮食等小颗粒产品加工过程的追溯提供了理论支持。     

杂粮供应链区块链多链追溯监管模型设计

针对杂粮产品供应链链条长、主体多、区块链追溯过程数据无法差异化共享、链上数据难以实时监管等难题,通过分析杂粮供应链环节业务流程与监管特性,提出了基于区块链多链架构的杂粮追溯模型,并在此基础上建立多链数据存储架构,设计了基于监管授权组网建链的网络准入机制,并通过智能合约实现数据的链前监管与追溯节点的链上管控。为验证模型有效性,基于Hyperledger Fabric设计并实现区块链追溯系统,对山西忻州杂粮应用案例进行分析。在安全方面,企业组网授权扩散性测试密文平均改变率为82.53%,相关性测试密文平均改变率为82.39%,具备较高的安全性与混淆性。在效率方面,消费者查询公开追溯数据平均时间为0.415 s,监管部门调用跨链接口查询企业敏感追溯数据平均时间为0.871 s。结果表明,该研究设计并实现的面向监管的杂粮多链追溯系统在满足消费者追溯需求的基础上,能够实现追溯数据账本与链间交易记录的实时管控,为农产品区块链追溯监管系统研究提供借鉴与参考。     

基于区块链技术的粮油食品溯源研究进展及展望

粮油食品供应链周期长、结构复杂、利益相关者众多，维护供应链的安全具有挑战性。近年来，特别是在粮食购销领域，存在"以陈顶新"、"转圈粮"、压级压价等现象，已严重威胁到粮食安全。追溯系统是一个能够对产品实施正向、反向和非定向跟踪的产品管理系统，可以连接粮油食品供应链的各个环节，监控原料采集、加工、储运、分销与销售过程，对粮食质量安全有重要保障。传统的追溯体系面临数据中心化、信息不透明、数据容易伪造、极易形成信息孤岛等问题。区块链作为继网络之后的下一代颠覆性技术，具备去中心化、分布式存储、匿名性、数据公开透明、内容不易篡改等新特点，为粮油食品供应链中的产品可追溯性问题带来新的解决方案。该文首先介绍近年来区块链智能合约、共识机制等关键技术的发展和应用，其次，阐述区块链技术应用到粮油食品溯源等领域的研究进展；最后，探讨当前粮油食品区块链溯源在存储、跨域与跨链、系统互操作性和可移植性等方面所面临的挑战，对区块链技术在粮油食品溯源领域中提高存储性能、跨域跨链、可扩展性等方面进行展望，为区块链技术在粮油食品中的创新应用提供参考。     

基于RFID和EPC物联网的水产品供应链可追溯平台开发

为实现对水产品流通过程的全程追溯,该文以供应链为视角,以罗非鱼为具体研究对象,立足消费者、企业和政府监管部门等三方,本着可跟踪、可追溯、可召回等基本目标,设计并开发了基于射频识别（radio frequency identification,RFID）和产品电子代码（electronic product code,EPC）物联网的,包含养殖管理系统、加工管理系统、配送管理系统、销售管理系统、查询监管系统5个子系统的水产品供应链可追溯平台,并着重对平台的对象名称服务（object name service,ONS）和EPC信息服务（electronic product code information service,EPCIS）进行了详细的设计与实现,利用该平台可以实现水产品从养殖、加工、配送到销售的全程跟踪与追溯。该研究可为水产品供应链可追溯系统模型与软件的开发提供参考。     

基于CSBFT区块链的农作物全产业链信息溯源平台设计

为提高农产品溯源信息的完整性、安全性及可信性,该文从农产品产业链角度出发,设计并实现基于区块链的农作物全产业链信息溯源平台。通过研究和分析农作物全产业链中从农资购买到粮食销售的信息流程,设计溯源平台的架构和功能模块。提出一种改进的区块链共识算法:基于信誉监督机制共识算法CSBFT(credit-supervisor byzantine fault tolerance),用以提高联盟链场景下共识机制的安全性和效率;设计并编写智能合约,自动化保存关键上链信息,并生成相应的溯源码供消费者查询。与传统食品追溯系统相比,采用区块链的农作物全产业链信息溯源平台具有去中心化及信息完整性、安全性、真实性和可靠性更高的优点;与现有基于区块链的食品溯源平台相比,CSBFT算法使得本平台在信息上链时具有更高的安全性和更小的时延。