农产品及食品质量安全追溯系统关键技术研究进展

追溯系统作为控制农产品及食品质量安全的有效方法在国内外日益受到重视。首先辨析了可追溯性和追溯系统概念;在此基础上从追溯编码与产品标识技术、供应链各环节信息快速采集技术、质量安全智能决策与预警技术和溯源数据交换与查询技术四方面综述了国内外研究进展;结合物联网的技术特点构建了"一核、双轴、三链"的农产品及食品质量安全追溯系统技术体系框架;最后分析了实施追溯系统急需解决的问题。     

河南省农产品质量安全追溯平台构建

<正>一、引言河南省农业气候条件适宜,农业品种资源丰富,主要农产品产量均居全国前列,是全国重要的优质农产品生产基地。面粉、方便面、挂面、面制速冻食品等产量均居全国首位,是全国第一粮食加工转化大省,味精、饮料、酒等位列全国第二位,鲜冷藏冻肉、白酒、果汁等居全国第三位。双汇肉制品、三全凌汤圆、思念水饺、白象方便面为驰名中外的名牌产品。名优特产品,如原阳大米、新郑大枣、开封西瓜、信阳毛尖、灵宝苹果、民权葡萄等都已成为国内知名品牌。     

基于区块链的农产品质量安全可信溯源系统研究

为解决现有农产品质量溯源系统存在的数据中心化存储、数据易篡改和数据信任等问题,以及保障农产品质量安全、维护消费者权益和提高生产企业品牌竞争力,在分析农产品产业链业务流程和区块链关键技术的基础上,设计了农产品可信溯源区块结构,确保农产品溯源数据不可伪造和安全可信;提出了“On-Chain+Off-Chain”农产品质量安全溯源信息协同管理存储策略,解决农产品溯源区块链网络中各节点数据存储压力大、查询效率低和数据爆炸等问题;采用Kafka共识机制实现多主体参与的共识操作,提供实时数据高吞吐量和低延时的处理能力;制定了农产品溯源智能合约规则集和合约触发条件,确保农产品数据的可靠性和溯源平台的公信力;基于Hyperledger Fabric区块链平台研制了农产品质量安全可信溯源系统,并对红茶产品质量安全溯源进行验证分析。结果表明,本文研制的农产品质量安全可信溯源系统,解决了农产品产业链生产、加工和流通多节点之间数据安全和溯源信息真实可信等问题,取得了较好的应用效果。     

基于区块链的农产品质量安全可信溯源系统研究

为解决现有农产品质量溯源系统存在的数据中心化存储、数据易篡改和数据信任等问题,以及保障农产品质量安全、维护消费者权益和提高生产企业品牌竞争力,在分析农产品产业链业务流程和区块链关键技术的基础上,设计了农产品可信溯源区块结构,确保农产品溯源数据不可伪造和安全可信;提出了“On-Chain+Off-Chain”农产品质量安全溯源信息协同管理存储策略,解决农产品溯源区块链网络中各节点数据存储压力大、查询效率低和数据爆炸等问题;采用Kafka共识机制实现多主体参与的共识操作,提供实时数据高吞吐量和低延时的处理能力;制定了农产品溯源智能合约规则集和合约触发条件,确保农产品数据的可靠性和溯源平台的公信力;基于Hyperledger Fabric区块链平台研制了农产品质量安全可信溯源系统,并对红茶产品质量安全溯源进行验证分析。结果表明,本文研制的农产品质量安全可信溯源系统,解决了农产品产业链生产、加工和流通多节点之间数据安全和溯源信息真实可信等问题,取得了较好的应用效果。     

基于近红外光谱技术的发育后期苹果内部品质检测

为了解发育后期苹果内部品质与近红外光谱特性之间的关系,给田间管理、实时采收等提供依据,利用近红外漫反射技术测量了发育后期3个月内"富士"苹果在833~2 500 nm波长范围内的光谱特性,并测量了各样品的内部品质参数(可溶性固形物含量、硬度、p H值和含水率),分析了单一波长下吸光强度与各内部品质参数之间的线性关系。结果表明,单一波长下吸光强度与苹果各内部品质参数之间的线性相关性均较弱,基于单一波长下的吸光强度很难预测苹果的内部品质。为此,结合化学计量学方法建立了预测可溶性固形物含量、硬度、p H值和含水率的最小二乘支持向量机和极限学习机(ELM)模型,并分析了主成分分析(PCA)、连续投影算法(SPA)和无信息变量消除法等3种降维方法对模型预测性能的影响。结果表明,预测可溶性固形物含量、p H值的最优模型为SPA-ELM,其RMSEP分别为0.443 5°Brix和0.006 8;预测硬度、含水率的最优模型为PCA-ELM,其RMSEP分别为0.2612 kg/cm2和0.623 5%。     

基于离散元法的小麦精量排种器性能模拟试验

针对小麦精量播种技术缺乏合适的排种器的问题,设计1种窝眼轮式小麦精量排种器。采用离散元仿真软件EDEM对排种器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,仿真分析型孔倒角类型、清种刷安装角度和排种轮转速3个因素对排种器排种性能的影响。仿真试验结果表明,当排种轮转速为50 r/min,型孔倒角类型为倒边角,清种刷安装角度为35°时,排种器工作性能最好;当型孔倒角类型为倒边角,清种刷安装角度为35°时,随着排种轮转速的增加,型孔重复充种数减少,型孔漏充种子数增加,总排种量减少,各排种管排种量的变异系数呈增加趋势。     

基于优化光谱指数的夏玉米地上生物量估算

以夏玉米为研究对象，首先获取拔节期、大喇叭口期、抽雄期和灌浆期4个关键生育期的地面高光谱数据，并实测各生育期的地上生物量(AGB);其次基于任意波段组合的波段优化算法，分别构造6种不同波段组合形式的两波段和三波段光谱指数；然后将构造的12种光谱指数与地面实测的AGB进行相关性分析，从中筛选出相关性最好的光谱指数作为最优光谱指数构建夏玉米全生育期的AGB估算模型；最后对最优光谱指数估算夏玉米各关键生育期AGB的性能进行系统评价。结果表明：基于波段优化算法筛选的最优三波段光谱指数TBI6(760,925,895)与夏玉米各生育期和全生育期的AGB均具有良好的相关性，其构建的AGB估算模型具有较高的精度，可为夏玉米全生育期AGB的快速无损估算及AGB监测装置的集成与开发提供参考。     

信息化促进基本公共服务均等化国际经验与启示

信息技术与数字化手段已成为加速城乡基本公共服务均等化实现的重要途径。通过对英国、美国、日本公共服务政策、信息化基础设施、服务手段和服务组织等方面的系统梳理，得到中国应加快建立持续推进的供给制度、加快普及应用信息化基础设施、发展多元化主体以及构建有效的监管体系的启示。     

基于融合图像与运动量的奶牛行为识别方法

为从海量监控视频中快速、准确识别影响奶牛繁殖与健康的行为,以小育成牛舍与泌乳牛舍中400头奶牛为研究对象,分析了奶牛在活动区与奶厅匝道的运动行为,提出了一种基于图像熵的奶牛目标对象识别方法,通过最小包围盒面积计算与目标对象轮廓图,实时捕获奶牛爬跨行为与蹄部、背部特征,融合被识别奶牛连续7 d的运动量,判断影响奶牛健康繁殖的异常行为。试验结果表明,利用本文方法对监控视频内奶牛目标对象、运动行为进行实时监测,有效监控识别奶牛发情、蹄病行为准确率超过80%,发情漏检率最低为3.28%,蹄病漏检率最低为5.32%,提高了规模化养殖管理效率。     

基于优化植被指数的多生育期茶叶游离氨基酸含量估算

不同季节的茶叶外形和品质均具有较大差异，针对运用植被指数检测不同季节茶鲜叶游离氨基酸含量存在难度，选取了10个茶树品种3个季节（春茶、夏茶和秋茶）茶鲜叶中游离氨基酸含量数据和高光谱数据进行分析。首先，对原始光谱数据进行5种光谱变换：倒数T_1/R、对数T_1gR、一阶微分T_R’、倒数的一阶微分T_（1/R）’和对数的一阶微分T_（1gR）’,并进一步利用不同光谱变换优化了经典植被指数，最终比较了经典植被指数和优化植被指数对不同季节茶鲜叶游离氨基酸模型的影响。结果表明：茶鲜叶建模集和验证集游离氨基酸含量的变化趋势从大到小均为春茶游离氨基酸含量、秋茶游离氨基酸含量、夏茶游离氨基酸含量；光谱变换优化后的植被指数与茶鲜叶游离氨基酸含量的相关性均高于经典植被指数与茶鲜叶游离氨基酸含量相关性，相关系数绝对值范围为0.10～0.30;基于T_lgR-VI构建的多元线性回归（MLR）模型在不同季节的建模集和验证集中均得到了较好的精度，且适用于多生育时期茶鲜叶氨基酸含量的估测。基于T...