基于云计算的蔬菜产品质量安全追溯系统

蔬菜产品的质量安全长期受到社会各界的广泛关注与重视，可追溯系统的建设与应用是解决蔬菜产品从生产到消费过程质量安全问题的重要技术措施，对保障产品质量安全、应急处理安全事故、提振消费信心、促进企业品牌建设等具有重要的意义和作用。

目前，我国农产品质量安全追溯系统主要由政府主导建设，企业可注册使用（涂传清和王爱虎，2011；张弛 等，2017）。

随着我国食品安全制度的日趋完善和中小企业质量安全意识的不断提高，企业结合自身实际自主建设实施产品质量安全追溯的意愿日趋强烈，但实施追溯的软硬件设备尤其是数据中心服务器的投入与运行维护成本较高，极大地限制了中小企业追溯系统的建设与应用（欧袁艺，女，助理研究员，主要从事蔬菜营养液栽培与产品质量安全技术研究，E-mail：lareine.1213@*通讯作者：李石开，男，研究员，主要从事蔬菜栽培与产品质量安全技术研究，E-mail：lishikai@收稿日期：2018-10-29；接受日期：2019-01-02基金项目：云南省科技计划项目（2016RA004），云南省高新技术产业发展计划项目（201705）采用基于云计算服务器的B/S 多层分布式体系架构和模块化设计，在追溯编码及二维码运用、数据库管理、移动数据采集、远程视频监控、追溯信息查询等方面整合应用云计算技术，开发了基于云计算技术的蔬菜产品质量安全追溯系统，利用阿里云提供的ECS 云服务器环境予以部署实现。

系统提供了手持终端、PC 管理后台、PC 网站、智能手机等多渠道录入/查询通道，有效解决了追溯信息的实时采集与上传、追溯信息可信度低、系统易用性差、建设运维成本高等问题，经企业运行试用获得了良好的效果。

基于云计算的蔬菜产品质量安全 追溯系统袁　艺1，2　李石开1，2*　汪　骞1，2　陶　婧1，2　孔令明1，2　陶　祥1，2 桂　敏1，2　鲍　锐1，2（1云南省农业科学院园艺作物研究所，云南昆明 650205；2云南省蔬菜种质创新与配套产业技术工程研究中心，云南昆明 650205）引进、驯化和利用，形成创新合力，以期实现优势互补、资源共享、风险共担，最终取得根本性、实质性创新产出。

以山东省农业良种工程（南种北 繁）项目为纽带，泰安市农业科学研究院与泰安市华泰种业有限公司、泰安子泰食品有限公司签订委托试验合作协议，并建立平台（如科研田间试验基地），以平台为主体进行科学研究。

泰安市农业科学研究院将联合山东农业大学、相关企业围绕青花菜产业技术创制与攻关组建产业技术创新战略联盟，集中优势力量实现产业技术创新，共担风险，共享利益。

参考文献高中强，郑华美，郝国芳，丁习武，刘国琴，韩亚楠．2017．山东蔬菜产业发展现状与转型升级．中国蔬菜，（4）：7-11．刘伟明，周昌宇，季朝兵．2011．青花菜机械移栽对产量与效益的影响．浙江农业科学，（2）：250-252．秦渊渊，郭文忠，李静，李海平，李灵芝，余礼根，李友丽．2018．蔬菜废弃物资源化利用研究进展．中国蔬菜，（10）：17-24．颜敏娴，林珍飞，王中桢．2013．青花菜机械化栽培技术的试验研究．现代农机，（3）：26-28．— 11 —杨虹和徐秀银，2017）。

基于云计算技术的蔬菜产品质量安全追溯系统使用云计算服务器、云存储、网络带宽等资源及自动备份与维护等服务，免去了系统平台搭建中服务器、组网等硬件设施的一次性投入以及后期的运行维护烦恼，极大地降低了实施追溯的成本门槛，为中小企业建设应用追溯系统提供了便利。

在系统软件方面，基于“源头可追溯、生产（加工）有记录、流向可跟踪、信息可查询、产品可召回、责任可追究”的食品安全可追溯系统目标（郑火国，2012），杨信廷等（2008）从信息技术的角度构建了一个以实现质量追溯为目的的蔬菜安全生产管理及质量追溯系统；郑业鲁等（2016）通过对“基地+配送中心+专营店”供应链模式的深入剖析，设计了标准化溯源生产档案，提出了蔬菜供应链全程溯源模型，融合物联网技术、二维码技术、WEB 技术搭建了蔬菜产品质量安全溯源系统。

李友水等（2016）、宋启祥和芮凯（2016）、赵璐莹等（2016）研发了基于物联网的蔬菜质量安全溯源系统，可实时采集温度、湿度等环境信息。

现有溯源系统广泛使用二维码或RFID 电子标签作为信息载体（蒲皎月和张海辉，2015；於文刚，2016），可实现WEB 以及手机、触摸屏、溯源秤等一种或多种方式查询（阎世江 等，2016），但是信息采集多数仍需依靠人工后台录入上传数据中心，使用并不是很方便。

云计算是以虚拟化技术为基础，以网络为载体提供基础架构、平台、软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式（吴吉义 等，2009）。

由于云计算是一种方便的使用方式和服务模式，通过互联网按需访问资源池模型（例如网络、服务器、存储、应用程序和服务），可以快速和最少的管理工作为用户提供服务（方巍 等，2012）。

本文对基于阿里云服务器ECS（elastic compute service）的蔬菜产品质量安全追溯系统的设计与实现进行报道。

1　系统设计1.1　蔬菜产品生产流程分析以云南省姚安佳祎云菜产业科技发展有限公司为例，蔬菜产品生产流程包括：基地选择，根据种植计划安排具体品种的播种育苗、整地施肥、定植，蔬菜生长过程中进行肥水管理、病虫草害管理，达到成熟时进行采收，由基地运输至冷库进行分拣、包装，同时取样进行农残检测，之后进入冷库预冷，预冷完成后装车运输至销售地，销售渠道分为自营连锁超市、批发市场和客户直供等，其中批发市场再经由零售商进入消费者。

追溯系统需要对蔬菜自基地生产至销售的各个环节的质量安全信息进行采集，经规范化处理后以多种方式向外发布，供消费者查询和监管部门监管（图1）。

1.2　系统架构设计B/S 系统架构无需在客户端安装软件，所有的操作在客户端层面都是通过网页浏览器基于WEB 服务来完成，具有更方便、快捷的使用效果，在当前各种跨平台面向对象的开发语言出现的情况下，采用基于B/S 的管理软件将使开发变得更为方便、快捷、高效（林凡森，2014）。

本系统采用基于B/S 的多层分布式体系架构设计，分为设备层、数据层、应用层和展示层。

其中，S 端基于云计算服务提供商提供的云服务器，用于部署系统网站、应用和数据中心。

云服务器ECS 是阿里云提供的一种简单高效、处理能力可弹性伸缩的基础云计算服务，无需提前采购硬件设备，根据业务需要创建所需数量的云服务器ECS 实例即可建立网站和数据中心，实现数据的存储和灵活访问（胡亚敏 等，2016），涉及的云计算资源包括实例规格、块存储、镜像、快照、带宽和安 全组。

设备层主要包括PC、手持智能终端（PDA）、二维码标签打印机、视频监控、网络等本地物理设备。

数据层为系统数据库，负责企业、用户、终端、基地、产品、认证、批次、溯源信息等数据的计算与存储。

应用层为系统平台集成的管理和应用模基地选择播种育苗整地施肥定植肥水、病虫草管理采收分拣、包装、质检 预冷 销售 运输 系统应用模块 生产基地管理产品管理 追溯信息管理 二维码管理 终端管理 系统管理 PC、手持智能终端、二维码标签打印机、视频监控、网络等 移动数据采集系统 数据层 数据库（企业、用户、终端、基地、产品、认证、批次、溯源信息） 云计算本地 图1　蔬菜产品生产流程采收 分拣、包装、质检预冷 展示层应用层设备层 系统平台网站 追溯信息查询 企业信息产品展示 手机系统应用模块生产基地管理 产品管理 追溯信息管理 二维码管理 终端管理 系统管理 PC、手持智能终端、二维码标签打印机、视频监控、网络移动数据数据层数据库（企业、用户、终端、基地、产品、认证、批次、溯源信采收分拣、包装、质检 展示层 应用层 设备层系统平台网站 追溯信息查询 企业信息 产品展示 手机二维码扫系统应用模块 生产基地管理 产品管理 追溯信息管理 二维码管理 终端管理 系统管理 PC、手持智能终端、二维码标签打印机、视频监控、网络等 移动数据采集系统 数据层数据库（企业、用户、终端、基地、产品、认证、批次、溯源信息） 云计算本地 分拣、包装、质检 预冷 销售运输 系统应用模块 生产基地管理 产品管理 追溯信息管理 二维码管理 终端管理 系统管理PC、手持智能终端、二维码标签打印机、视频监控、网络等 移动数据采集系统 数据层 数据库（企业、用户、终端、基地、产品、认证、批次、溯源信息） 云本— 12 —块，包括生产基地管理、产品管理、追溯信息管理、二维码管理、终端管理、系统管理。

展示层主要为系统追溯平台网站，提供溯源信息的WEB 查询和手机扫码查询、企业信息及产品展示等（图2）。

1.3　系统应用模块设计1.3.1　生产基地管理　下设基地管理、地块管理和农资管理3个子模块，基地管理对企业所属生产基地进行编号，录入基地名称、所属部门、土壤及水质检测报告等基础信息；地块管理包括地块编号、所属基地、地理坐标等信息；农资管理可对各基地农药、肥料、农膜等农资的采购、出入库及供货商等情况进行管理。

1.3.2　产品管理　下设产品类型、产品信息、产品批次和认证信息4个子模块，对企业蔬菜产品的类型、包装产品基本信息（名称、品牌、包装规格、产地等）、产品认证情况进行管理。

产品批次模块对产品进行批次编码，并可执行批次二维码打印，居于以产品批次为单位的信息追溯设计；批次管理内置追溯信息录入入口，用于客户端PC 录入追溯信息。

1.3.3　追溯信息管理　下设追溯事件管理和追溯信息管理2个子模块，追溯事件管理包括对事件类型及具体事件的管理，系统将追溯事件分为生长与采后两类，生长事件主要包括育苗、播种、定植、施肥、浇水、打药、采收等田间农事操作信息，并可自定义添加事件，采集信息包括操作地块、时间、责任人、工具等，备注栏记录肥料、农药、品种等的具体信息；采后事件包括分级、加工、预冷、检验、包装、运输、销售等具体事件的时间、地点、责任人等信息，备注栏可附加加工方法、预冷时间及温度、包装规格、车辆号牌及驾驶员、销售对象数量及电话等信息。

所有事件信息均可录入文字、图片和视频信息。

追溯信息管理可查询和管理所有批次产品的已录入信息。

1.3.4　二维码管理　下设批次码管理和产品召回管理2个子模块，批次码管理主要执行各批次产品追溯二维码标签的打印功能，打印的溯源标签粘贴于产品包装上，供用户溯源查询；产品召回管理模块执行问题产品的批次查询与召回功能。

1.3.5　终端管理　执行终端设备（PDA、监控摄像头等）及其用户和权限的管理功能。

1.3.6　系统管理　执行企业部门及系统用户的角色和权限管理功能。

1.3.7　移动数据采集系统　安装于手持智能终端实现追溯信息数据采集的应用系统，执行产品管理模块下产品批次管理子模块内追溯信息录入的相同功能，并具备追溯查询、追溯事件以及个人信息、密码修改等功能。