基于物联网的种子质量安全溯源管理系统研究

针对目前广泛发生的种子质量安全问题,基于物联网技术研制开发了一套种子身份追溯系统,用以查询种子从生产到流通部门的各个环节信息,为维护农民权益提供信息技术保障。     

马铃薯质量安全管理及溯源信息系统的设计与实现

介绍了在互联网络下,基于ASP.NET技术的马铃薯质量安全管理及溯源信息系统的设计与实现。信息系统分为马铃薯质量安全管理系统和马铃薯质量安全溯源系统两部分。结合常见的面向对象开发模式,开发分为前台网页专业模块开发和后台数据库开发,溯源数据来源于已有的马铃薯无公害生产基地,为马铃薯生产加工企业提供了一个有效的生产管理和质量追溯平台,同时也为我国农产品安全信息系统的设计提供参考。     

基于矿物元素指纹的羊肉产地溯源技术

为探讨矿物元素指纹对羊肉产地溯源的有效性,找寻表征地域特性的元素指标,利用电感耦合等离子体质谱仪分析中国内蒙古自治区阿拉善盟、锡林郭勒盟和呼伦贝尔市3个牧区,及重庆市和山东省菏泽市2个农区脱脂羊肉和土壤样品中4种常量元素(K、Ca、Na、Mg)和13种微量元素(V、Mn、Fe、Cr、Ni、Cu、As、Be、Sb、Zn、Se、Ba、Tl)的含量,对其进行方差分析、相关分析和判别分析。结果表明,羊肉中矿物元素含量组成在地域间有明显差异,农区元素含量普遍高于牧区。脱脂羊肉中Ca、Zn、Be、Ni、Fe、Ba、Sb、Mn和Se9种元素含量的地域差异与土壤相关,它们对农牧区的正确判别率达90%以上,对5个地域的正确判别率在70%～100%之间。利用羊肉中矿物元素指纹分析技术可鉴别和追溯羊肉的产地来源,为羊肉及其他食品的产地溯源研究提供方法参考。     

Unmix模型污染源解析研究进展及应用前景

基于国内外近十年的期刊文献,归纳总结了Unmix模型在污染源解析研究中的应用情况,对比分析了在不同介质和研究对象上的差异,对该模型的应用前景进行了展望.现阶段Unmix模型在国外主要用于大气颗粒物的源解析,而国内则多应用于多环芳烃(PAHs)和土壤重金属的源解析.Unmix模型与主成分分析法(PCA)、正定矩阵因子分析...     

基于PMF模型的兰州耕地土壤重金属来源解析

矿区资源开采导致土壤污染日益严重,直接影响周边土壤、水体环境的稳定性,精准预测重金属污染源解析对矿山修复、治理具有重要指导作用。在前期研究基础上,为提升土壤介质模型的解释度,进一步选取了土壤重金属源解析评价中成熟度高且精准性好的正定矩阵因子分析法（positive matrix factorization, PMF）及绝对因子分析-多元线性回归（absolute factor analysis - multiple linear regression, APCS-MLR）模型,以充实前期UNMIX多元受体模型分析矾矿土壤重金属污染来源及源贡献率的结果,结合生态风险评价方法,对比定量条件下最适宜解析研究区域源的模型。结果表明：1）生态高风险区域主要集中在研究区南部和东部,Cd是矿山主要风险元素,地累积指数（index of geoaccumulation）均值3.75与潜在生态风险指数（potential ecological risk index）均值731.22解析结果高度一致,但潜在生态危害指数的结果综合性更好。2）对比3种模型的污染源解析结果,PMF模型解析出4个污染源：分别为燃煤源、自然-交通综合源、自然源和大气沉降源,源贡献率分别为38.15%、20.62%、24.28%、16.95%。3）PMF模型的总体变量拟合优度R²达到了0.96,拟合效果最好。PMF模型模拟数据会集中采样点误差,确定最适污染源数目及相应污染物贡献率,使得源解析结果更精准,更适用于复杂的矿山污染土壤情况,符合实际研究情况。该研究结果可为后续矿区开采后污染土壤的修复治理工作提供溯源依据参考。

     

基于Hadoop的云环境下作物生长模型算法的实现与测试

为了提高作物生长模型的计算速度,该文提出了云环境下作物生长模型算法的实现方案。综合分析了作物生长模型和子模型之间的数据依赖关系,以及不同并行计算方法的特点。以云计算基础架构开源软件Hadoop为基础,设计云环境下作物生长模型处理方案。以小麦生长模型WheatGrow为测试对象,在真实云环境下,验证了该方案的有效性。研究表明,在处理作物生长模型这类具有复杂数据依赖关系问题时,当区域数据点较多,需采用数据并行计算方法;且区域数据点越多,加入计算的计算结点越多,越能体现出MapReduce在并行计算上具有的可扩展性。研究可为促进作物生长模型和数字农业的发展提供参考。     

线源入渗测量方法计算模型的近似解析解研究

结合线源测量方法,在Lewis-Milne方程的基础上推导出了本文作者提出的土壤入渗性能线源入流计算模型的近似解析解。进行了线源入渗测量室内试验,利用数值算法及近似算法分别计算得到了土壤入渗过程。将计算结果与双环法进行了比较,同时利用水量平衡原理,通过比较入渗水量与实际总供水量得到不同计算模型的相对误差。其中数值解为7.21%~14.8%;解析解较低,为3.31%~12.4%。本研究可以直接得到土壤入渗性能及累计入渗量的时间方程,为降雨产汇流过程、灌溉系统设计与管理等相关研究提供了非常有效的工具。     

基于区块链中继技术的集群式农产品供应链溯源模型

集群式农产品供应链具有链条长且多、生产分散、信息多源异构、网链结构复杂等特点。面向集群式农产品供应链区块链溯源的需求,多链式区块链比单链式区块链更具有优势。但多个区块链相互独立使得不同链上的数据相互隔离,导致不同联盟在多链式区块链网络中数据断裂,无法构成完整的溯源链条,该研究提出一种基于区块链中继技术的集群式农产品供应链溯源模型,打通联盟间的信息孤岛,实现整个供应链的信息贯通。分析集群式农产品供应链的业务构成,利用区块链中继技术打通供应链上下游区块链,构造集群式农产品供应链的中继多链拓扑结构和溯源模型;应用链借助中继链和跨链路由实现跨链交互,并通过Hyperledger Fabric背书策略检验跨链交易的有效性。最后,以集群式猕猴桃供应链为例,设计和实现了该模型的原型系统,并进行了功能、性能和扩展性的测试与分析。结果表明：在功能方面,该模型可以保证跨链溯源信息的完整性、可信性和有效性,能够有效解决多链式区块链溯源中的信息断链问题;在性能方面,系统数据写入的吞吐量最高为561.8（事务数/s,transactions/s）,高于单链式区块链的118.1 transactions/s;数据写入时延均值为1.49 s,优于单链式区块链的数据写入时延均值5.92 s;在扩展性方面,系统中链的数量能够按照业务需求动态增加,灵活应对集群式供应链变化。该模型能实现集群式农产品供应链溯源,研究结果对区块链溯源网络的扩大和实现行业性的统一布局、协同发展有一定意义。     

基于UNMIX模型的安徽大矾山废弃矿区土壤重金属源解析

为了摸清安徽庐江废弃矿区土壤重金属含量及其来源情况,通过区域网格布点划分,以大矾山为中心向周围扩散,最终确定50个典型特征点位,分析测定土壤重金属元素砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）、锰（Mn）、镍（Ni）含量,应用UNMIX模型进行土壤重金属源解析,并结合ArcGIS地统计模块中的普通克里金插值法分析土壤重金属空间分布,进一步验证源解析结果的准确性。结果表明：1）研究区0～10 cm和10～20 cm土壤中As、Cd、Cu、Mn和Ni含量的平均值分别为47.38、2.03、30.89、77.76、4.08 mg/kg和50.62、2.24、30.82、71.39、3.62 mg/kg。除Mn和Ni 外,As、Cd和Cu含量的平均值均高于当地背景值,10～20 cm 土层中As、Cd含量的中位值是土壤污染风险筛选值的1.28、7.17倍。2）研究区0～10 cm土层重金属的3大污染源,源1对Cu的贡献占主导作用,为铜矿业活动污染源,贡献率为5.75%;源2对Mn、Ni贡献率较高,为燃煤污染源,贡献率为49.86%;源3对As、Cd的贡献高于其他重金属,为岩石风化作用,贡献率分别为44.39%。3）研究区10～20 cm土层重金属2大污染源分别为土壤母质和垃圾堆放造成的混合源（源1）、淋滤作用和矿石开采及运输所导致的混合源（源2）,其贡献率分别为47.46%、52.54%,其中土壤母质和垃圾堆放的混合源主要影响Mn和Ni,淋滤作用和矿石开采及运输的混合源对As、Cd和Cu的贡献率较高。4）根据研究区土地利用类型及人类活动形式,发现UNMIX受体模型和空间分析相结合能够全面地解析土壤重金属来源。该研究可为大矾山废弃矿区开展土壤重金属污染修复治理提供理论依据。     

农作物空间格局变化模拟模型的MATLAB实现及应用

Agent模型是研究农业土地系统复杂性与动态性的有效工具。在农作物空间格局变化模拟模型(CroPaDy,an agent-based model for simulating crop pattern dynamics)概念化设计的基础上,借助MATLAB平台开放性、矩阵运算能力强等特点,实现CroPaDy模型的数值模拟,并以黑龙江省宾县调查数据为依据,完成模型的区域实证研究。基于MATLAB的模型实现过程充分考虑了CroPaDy模型的多层次性(土地流转行为与作物选择行为)成功实现了3个子模块的动态嵌套模拟:1)Agent生成模块。基于已有的多源GIS数据、统计数据、典型调查数据、以及个体的通用规则,利用蒙特卡洛方法生成每一个个体Agent的属性信息;2)Agent分类模块。基于调查数据对受访农户进行态度聚类分析,然后借助人工神经网络方法确定所有生成的Agent所在的类型;3)Agent决策模块。利用概率方法,计算特定周期内每个Agent的决策行为。区域实证研究中,直接将空间耕地网格作为个体Agent,实现区域全覆盖(网格大小设置为114 m×114 m,约等于户均耕地面积),模拟结果表明,研究区2010年玉米、大豆、水稻、烤烟的模拟结果分别为2 6055.9、5 192.2、3 506.8、3 983.9 hm2,利用宾县统计年鉴(2010)进行验证,模型总体模拟精度达90%以上。CroPaDy模型的设计与实现科学合理,具有较强的理论性与可操作性,能够用以表达特定区域内的农作物空间格局及其动态变化过程。     

基于改进动态扩展和位置服务的农产品追溯系统优化

农产品追溯系统是解决食品安全问题的重要手段,目前常见的追溯系统往往具有适用品种单一、精度不高、可应用性弱等特点,无法满足大规模推广应用的需要。该文以建立适用面广、性能高效的农产品追溯系统为目标,分析了常见追溯系统的软件框架与追溯信息数据结构,重点研究可支撑多品种追溯的动态扩展数据模型优化技术,同时以提升追溯精度、降低追溯成本为目标研究了基于位置服务(location based service,LBS)的追溯精度提升技术。针对追溯系统适用范围窄的问题,分析了追溯信息指标模型的数据结构特征,对比了常见的4种动态扩展数据模型,采用EAV与XML数据模型相结合的方法,通过可视化操作界面实现了不同品种追溯信息的动态扩展,通过性能分析发现该模型较其他两种模型时间缩短65%,查询效率提升了175%;针对追溯信息中的产地环境信息,分析了各类环境数据的可用来源和数据特征,制订了数据匹配的最小空间单元和实现方法,运用LBS技术实现了产地环境信息的自动获取,通过追溯系统之间的精度对比发现,该技术显著提高了追溯系统的宽度、深度、精确度,从而整体提升了系统追溯精度并降低了数据采集成本。该系统已在青海省应用,结果表明该系统较其他系统在适用范围、系统性能、追溯精度与追溯成本上具有明显优势。     

嵌入式农产品追溯码加密算法设计与实现

利用便携式终端设备快速高效生成农产品追溯码是保障追溯码可信度、增强信息完备度和提高企业效率的有利手段。该文以基于地理坐标的农产品追溯码为编码方式,改进高级加密标准(advanced encryption standard,AES)算法,设计并实现了一种基于嵌入式平台的农产品追溯码加密算法;利用LPC1766处理器硬件平台和Keilu Vision3软件平台测试了算法的存储空间和运算速度,为将算法移植到其他嵌入式平台提供了参考。嵌入式平台上实现密钥的动态变化和追溯码的唯一性,为利用终端进行农产品可靠安全追溯提供了保障,最后给出了算法在农产品质量追溯标识打印终端中的应用方案。     

基于WebGIS的茶叶产地编码及其质量安全与溯源技术

科学的产地编码体系的建立是茶叶安全生产和溯源的基础性工作。该研究在产地环境评价的基础上,结合地形地貌、茶叶种植等情况,对茶叶种植区域进行产地划分,采用以县区行政代码加地块编码的方式进行统一编码,绘制产地编码图。同时,结合茶叶生产、加工、流通等过程,应用WebGIS技术进行地理空间信息和生产流通信息的融合,开发出一个灵活开放的、从产地到餐桌的茶叶安全生产全程管理系统,实现茶叶流通信息化和安全生产溯源,并在宁波茶叶生产上得到应用。该研究可为其他农产品产地编码和安全生产溯源提供参考。     

第三方稻米溯源平台设计与实现

中国现有农产品质量安全溯源平台大多以生产企业(基地)为主体自行设计和实施,造成溯源平台与生产企业同属一个利益团体,溯源结果难以得到消费者认同。为解决这一问题,该文分析现有农产品溯源机制及实现方式,以稻米为例提出一种第三方溯源平台的设计模式。第三方溯源平台在政府监管下,通过独立权威检测机构对稻米生产相关数据进行检测,并把溯源数据安全可靠地提供给消费者。该溯源平台系统采用B/S架构,数据库采用My SQL,采用J2EE(Java 2Platform Enterprise Edition)等技术手段,通过与微信公众号连接,向消费者提供二维码溯源服务,针对溯源平台中二维码防伪关键技术问题进行深入研究,并实现试运行。该系统为2家企业的稻米高端农产品实现全程溯源。试运行结果表明,由第三方溯源模式带来的成本提升,在售价提升20%后,得到了消费者认可,且销量提高了20%,达到了企业的效益增长。证明本文设计的第三方溯源平台较好解决了消费者对溯源结果的认同问题,为优质农产品安全溯源提供了一种有效手段。     

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。     

CERES-Wheat作物模型参数全局敏感性分析

作物生长模型广泛应用于区域作物估产研究与应用之中,如何选择最佳作物模型优化参数是获得较好模拟预测结果的关键之一。研究选择河南洛阳为试验区,应用扩展傅里叶振幅灵敏度检验（EFAST）法对CERES-Wheat模型作物参数及田间管理参数进行了全局敏感性分析。结果表明,完成一片叶生长所需积温、最适温度条件下通过春化阶段所需天数、光周期参数、最佳条件下标准籽粒质量参数、开花期单位株冠质量的籽粒数参数等指标具有较高敏感性,系为模型参数“本地化”的关键参数。播种日期、播种密度、施肥日期、播种深度、灌溉日期是模型区域化应用的最佳优化变量。研究表明,EFAST敏感性分析是模型参数“本地化”和选择最佳“区域化”优化变量的有效方法。     

基于RFID/GIS物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现

为了提高肉品跟踪与追溯系统信息的实时性、准确性和可靠性,该文介绍了无线射频识别技术（RFID）、物联网及电子产品代码（EPC）系统相关技术,提出了基于无线射频识别技术的肉品企业资源平台架构,详细研究和分析了肉品销售阶段的信息流程,设计了基于无线射频识别技术的肉品销售跟踪及追溯体系,包括跟踪系统和追溯系统。跟踪系统通过在销售节点上的产品电子代码系统,对附有无线射频识别芯片标签的肉品信息进行跟踪。追溯系统通过对象名解析服务（ONS）服务器,查出肉品销售相关节点实体标记语言（PML）服务器的地址,进而获得肉品的     

基于流程编码的水产养殖产品质量追溯系统的构建与实现

以水产品为研究对象,基于养殖产品流程个体编码技术、XML Web服务的数据传递技术和角色控制的权限动态分配技术,建立了多层次多用户多权限的水产养殖产品质量追溯系统,为生产者、检验者、监督者和消费者提供食品生产、流通和消费各环节信息交互平台,并以电话、网络、短信向公众提供追溯查询服务、认证监管服务和防伪服务,具有较好的推广应用前景.     

基于物联网的肉鸡可追溯与监管平台设计与应用

为了能实现农产品及食品生产过程数据自动采集、传输、存储并体现在可追溯环节之中,该文以肉鸡为例自主研发了基于物联网包含环境采集终端、中继器、监控服务器与环境控制器的肉鸡养殖环境监控预警系统。环境采集终端集成了温度、湿度、光照、氨气传感器;中继器可根据需求灵活使用串口、有线或无线等多种通信方式;环境控制器能够对风机转速、通风方向、灯光、加湿器、加热器进行控制;实现了生产环境的全自动现场或远程监控与预警,并将其集成于包含企业管理、政府管理、追溯管理3个子平台的肉鸡可追溯与监管平台。该平台采用B/S与C/S架构相结合方式开发,B/S架构采用Microsoft C#语言在ASP.NET框架上开发,数据库采用SQL Server 2014,Web服务器为IIS7。以物联网RFID(radio frequency identification)标签作为载体实现肉鸡产业链上信息传递及人员的快速登录。不同类型的企业及政府用户,具有不同权限,实现了肉鸡饲料、用药、疫苗、死淘数、屠宰、加工、储运、销售等信息全程可追溯与监管;政府管理部门全程参与肉鸡生产到销售的全过程,能进行出栏检疫、产品检疫、各项抽检与统计查询,并能实现肉鸡疫情预警与质量安全预警。C/S架构主要解决养殖基地Internet接入困难问题。在同一数据库结构下用Java Web技术开发了基于微信的追溯。该平台已应用于天津市189家肉鸡企业与各级政府管理部门。该平台兼顾了企业、政府、消费者三方的利益,可扩展至其他农产品与食品的可追溯与监管。