基于地理编码的生鲜蔬菜安全生产与溯源技术.pdf

浙江农业学报A c t aA g r i c u l a t r a eZ h e j i a n g e m i J 2 0 1 2 2 4 1 1 2 0 1 2 4h t t p w w w z j n r x b C R 邓勋飞 黄晓华 任周桥 等 基于地理编码的生鲜蔬菜安全生产与溯源技术 J 浙江农业学报 2 0 1 2 2 4 1 1 2 0 1 2 4 基于地理编码的生鲜蔬菜安全生产与溯源技术 邓勋飞1 黄晓华2 任周桥1 郑素英3 吕晓男1 1 浙江省农业科学院数字农业研究所 浙江杭州3 1 0 0 2 1 2 浙江省农产品质量监督检验测试中心 浙江杭州3 1 0 0 2 0 3 浙江吉天农业 开发有限公司 浙江萧山3 1 1 2 2 8 摘要 分析了当前生鲜蔬菜安全生产的产地编码方式 产地信息表达形式以及生产档案登记等三方面内 容 旨在研究符合生产实际的生鲜蔬菜安全生产与溯源技术 通过引入全国统一的行政区划码 行政村级 作为产地地理编码的主体 设计的1 5 位产地地理编码解决了目前编码方式的有效性 普适性和规范性较差 的弊端 应用地理编码技术将产地环境信息的空间位置与文本信息进行对应 完成产地环境相关信息图形 化与数字化表达 此外 参考G A P 规范设计了包含生鲜蔬菜生产 包装和销售各环节的标准化档案登记规 范 在此基础上 以产地地理编码为索引 结合生产过程信息 应用F l e x 技术 W e b G I S 技术和W e b S e r v i c e s 技 术研究并构建了生鲜蔬菜安全生产管理与溯源系统 并将产地地理编码印刷成产品追溯条码标签 附贴到 产品上进行销售 实现了蔬菜种植基地 专卖店 配送单位以及消费者之间的溯源应用 关键词 W e b G I S 地理编码 生产档案 溯源 中图分类号 四7 9 S1 5文献标志码 A文章编号 1 0 0 4 1 5 2 4 2 0 1 2 0 1 0 1 2 0 一0 5 G e o c o d i n g b a s e dt e c h n o l o g yo fs a f e t ya n dt r a c e a b i l i t yf o rf r e s hv e g e t a b l e s D E N GX u n f e i l H U A N GX i a o h u a 2 R E NZ h o u q i 1 Z H E N GS u 一 r i n 9 3 L UX i a o n a n l I n s t i t u t eo fD i t dA g r i c u l t u r e Z h e j i a n gA c a d e m yo fA g r i c u l t u r a lS c i e n c e s t t a n g z h o u3 1 0 0 2 1 C h i n a 2C e n t e ro f I n s p e c t i o na n dT e s t i n g f o rA g r i c u l t u r a lq u n t i t ya n dS a f e t yo f 脚n g H a n g z h o u3 1 0 0 2 0 C h i n a 3 Z h e j i a n gJ i t i a n A g r i c u l t r u a lD e v e l o p m e n tC o L t d X i a o s h a n3 1 1 2 2 8 C h i n a A b s t r a c t I nt h i sa r t i c l e t h ec u r r e n tp r o d u c t i o nf i l e c o d el a y o u ta n dd e s c r i p t i o nw a yo fo r i g i np l a c eh a v eb e e na l i a l y z e di nd e t a i l i tw a p r o p o s e dt oi n v e s t i g a t es a f ea n dt r a c e a b l et e c h n o l o g yw h i c h 嘲f i tt ot h ea c t u a ls i t u a t i o nf o r f r e s hv e g e t a b l e s H e r et h ew a yt Oc o m b i n en a t i o n a lr e g i o n a lc o d e a d m i n i s t r a t i v ev i l l a g el e v e l w a ga d o p t e d 柏t h e m a i np a r to fp l a c eg e o e o d i n g a n dt h i s1 5d i g i t sc o d ef i x e dt h ep r e s e n tp u z z l eo fv a l i d a t i o n g e n e r a l i z a t i o na n ds p e c i f i c a t i o no fc o d i n gp a t t e r n S u b s e q u e n t l y t h ed i g i t i z a t i o na n dg r a p h i c a l l yf o rs p a t i a lc h a r a c t e r sa n dr e l a t e da t t r i b u t e i n f o r m a t i o no fp l a c ee n v i r o n m e n ti n t e g r a t e dw i t hg e o c o d i n gw e r ea c h i e v e d F u r t h e r m o r e t h i ss t u d yd e s i g n e dan e q a s p e c i f i c a t i o no fp r o d u c t i o nf i l ef o rp r o d u c i n g p a c k a g i n ga n dd i s t r i b u t i o no ff r e s hv e g e t a b l e sr e f e r e n c et oG A P F i n a l l y o nt h eb a s i so fp l a c eg e e c o d i n ga n dp r o d u c t i o ni n f o r m a t i o n as y s t e mf o rs a f ep r o d u c i n gm a n a g e m e n ta n dp r o d u c t t r a c k i n go ff r e s hv e g e t a b l e sw a sd e v e l o p e dw i t hF l e x W e b G I Sa n dW e b s e r v i c e st e c h n o l o g y I na c a s es t u d y t h e p l a c eg e e c o d i n gW a Sp r i n t e da st r a c k i n gt a g a n dt h et r a c e a b i l i t ya m o n gp l a n t i n gl a n d v e g e t a b l es t o r e d i s t r i b u t i o n 收稿日期 2 0 1 1 0 r 7 0 8 基金项目 国家科技支撑计划 2 0 0 6 B A D l 0 A 0 9 浙江省公益技术研究农业项目 2 0 1 0 C 3 2 0 0 1 浙江省重大科技专项 2 0 0 7 C 1 2 0 7 5 浙 江省自然科学基金项目 0 8 0 2 5 9 作者简介 邓勋飞 1 9 8 1 一 男 浙江衢州人 硕士 助理研究员 主要从事农业信息技术和农产品安全研究 T e l 0 5 7 1 8 6 4 1 9 0 8 0 E m a i l d e n g x u n f e i 1 6 3 m 通讯作者 吕晓男 T e l 0 5 7 1 8 6 4 0 4 2 7 0 E m a i l l m 姗 o r g 万方数据 邓勋飞 等 基于地理编码的生鲜蔬菜安全生产与溯源技术 u n i t sa n dc o n s u m e i xw a sf i g u r e do u tr e l i a b l y K e yw o r d s W e b G I S g e o c o d i n g p r o d u c t i o nf i l e t r a c e a b i l i t y 近年来 农产品安全一直是人们关注的重 点 1 2J 生鲜蔬菜作为农产品的重要组成部分和 日常消费中的必需品 因其具备基地采收 无需 加工及新鲜食用等特性 使其更容易产生产品质 量安全问题 产地环境污染 农业投入品超标 生产管理不规范 贮运环节污染等不确定的因 素 都不同程度的影响着生鲜蔬菜的产品质量安 全 如果缺乏必要的信息登记与技术支撑 一旦 发生质量问题 往往难以追根溯源 当前有关生鲜蔬菜安全生产档案信息化建 设才刚刚起步 一些农业企业 专业合作社的生 产过程信息登记都比较简单 一般只记录了基本 的农业投入品使用信息 往往缺乏对产地环境信 息的有效表达旧 5J 从蔬菜安全生产对产地环 境的要求越来越高的发展趋势看 如果缺乏对农 产品产地环境和种植区块的表达 生产档案的实 际效用将会受到很大的限制 此外 不同企业档 案记录的内容往往各式各样 随意性强 且经常 发生变化 造成了档案的规范性和通用性较 差M J 随着地理编码技术的发展 可以有效的将 空间区位与文本地址对应 改变数据的显示与存 储管理方式 由此可见 克服当前基本依靠纸质 文本或数字的简单存储和交换模式 利用农业信 息技术辅助安全生产 使产地环境信息得到有效 表达已显得尤为迫切 本文通过研究基于地理 编码的生鲜蔬菜产地标识 设计符合安全生产操 医习 I 案登记l I J 作实际要求的档案记录规范 将产地地理编码与 W e b G I S W e bG e o g r a p h i c a lI n f o r m a t i o nS y s t e m 技 术相结合 完成蔬菜产品的条码标签追溯 实现 产地种植区块空间信息定位与可视化表达 保障 蔬菜产品质量 满足人们对安全 优质生鲜蔬菜 的需求 1 材料与方法 主要是以生鲜蔬菜产地地理编码为主线 辅 助设计安全生产标准化档案登记规范 并将 W e b G I S 技术 F l e x 技术与条码标签技术等应用 到生鲜蔬菜产地标识 安全生产和产品追溯环 节 实现生鲜蔬菜安全档案规范登记 产品质量 控制体系电子化和产品质量的安全溯源 本研究 的体系架构如图1 所示 1 1 产地地理编码 地理编码是通过对地址信息进行规范化 标 准化处理并建立地址与空间坐标之间相互对应 的过程 通过引入产地地理编码对相关的产地环 境信息进行关联 实现生鲜蔬菜产地的地理标 识 关于编码方式的设计 以浙江省台州市试点 的产地编码最为典型1 3J 这种主张以两位流水号 如0 1 分别代表乡镇和村的编码模式过于简 单 随意性强 可扩展性较差 郭艳丽等提出的将 安全生产数据库 W e b G I S 技术 产地环境信息lI 生产过程信息Il 流通过程信息 春薯薹蠢卜薹王垡墅兰塑丛垒 1 硼I lI 生产管理 索目l 一 产地编码图II 消费者 图1 研究体系结构图 i g 1S y s t e ma r c h i t e c t u r ed i a g r a mo ft h er e s e a r c h 签K 鎏 万方数据 1 2 2 浙江农业学报第2 4 卷第1 期 2 0 1 2 年1 月 地块按种植茬数进行划分 j 该划分模式需要根 据每茬作物的耕种不断的变换地块位置和地理 编码 具有较大的不稳定性 并在很大程度上增 加了编码的工作量 在作者早期的研究中将行政 区划码 行政村级 和基地安全认证情况引入产 地编码体系 o 虽然较好的实现了编码的通用性 和有效性 然而由于生鲜蔬菜的快速种植和采收 的特性 有别于茶叶 果树 基地中具体地块经 常出现变动 认证情况也随之会发生变化 这就 使得原有具体的地块编码无法与实际的区块位 置进行对应 给产品的空间定位溯源带来了不确 定性 因此 为了实现生鲜蔬菜追溯的有效性和可 操作性 本文提出将一定行政区域范围内具有一 定生产规模的农业企业 专业合作社蔬菜生产基 地 园区 确定为最小编码单元 结合中华人民共 和国行政区划代码 以下简称区划码 进行产地 编码与空间地址的对应 考虑到该区划码为行 政村级别 一般单个行政村所辖的规模生产基地 或园区不会超过1 0 0 个 若某一个生产基地同时 落在2 个或多个行政村 先按行政村划分该基地 后再进行编号 预留今后扩展需要 以3 位流 水号 如0 0 l 0 0 2 形式标识具体基地 则产 地的地理编码为区划码 基地编号 共1 5 位 前 1 2 位代表某一行政村 如图2 所示 该方法简 化了具体种植区块的划分与编码程序 减少了工 作量 引人全国统一的区划码 提高了编码的稳 定性 并可生成产地分区地理编码图 同时在进 行产品追溯时 通过产地地理编码可直接定位到 生鲜蔬菜生产的生产基地 国2 蔬策产品产地地理嫡码设计 r g 2C e o c o d i n gl a y o u to ft h e o t t r c eo f 询nf o rv e k b l e s 1 2 生鲜蔬菜生产档案登记内容规范设计 为了合理解决不同的企业或农产品需要依 据自身特点设计各式各样的档案登记样式 本研 究从有利于安全生产档案信息化和降低建设成 本的角度考虑 将类型相近的生鲜蔬菜的安全生 产档案进行格式规范 统一登记内容 参考G A P 规范要求 l 分别对蔬菜安全生产的产前 产中 和产后情况及相关情形的档案信息进行设计 提 出了一套生鲜蔬菜产品的生产档案记录规范表 从物资验收入库 基地种植管理计划 投人品管 理与使用 植保废弃物处理 采收运输 产品召回 与跟踪 人员考核培训以及其他相关记录表等8 个方面人手 共建立了3 5 个档案记录表 如表I 所示 在实际登记过程中 产地地理编码作为一 个身份标识必须同时进行登记 在同一行政村范 围内 同一种植基地内 这个编码都是统一的 每个档案记录表中都通过该编码标识进行关联 产品溯源也是如此 如果某种蔬菜中某些记录表 不涉及 则那些记录表以空表示 基地生产管理 员或种植大户依据该规范的具体内容进行安全 生产信息的记录 并通过计算机输入到安全生产 数据库中 为产品跟踪提供数据基础 1 3 基于兀e x 的w e b G I S 溯源技术研究 针对传统W e b G I S 应用中的交互性较差 响 应速度偏慢 可扩展性不强等缺点 开展基于 F l e x 的生鲜蔬菜溯源系统建设 提供用户具有良 好操作体验的网络地理信息系统 服务于用户 的追溯查询 将F l e x 技术与A r c G I SA P I W e b S e r v i c e s 相结合 通过产地地理编码将空间数据 和属性数据进行关联 完成产地甄别与相关生产 信息网络共享发布 以图形化的形式展示蔬菜安 全生产信息 实现产生质量安全问题的生鲜蔬菜 的追根溯源 同时逐步实现农业生产的数字化管 理 产品溯源架构实现如图3 所示 考虑到生鲜蔬菜一般价格不高 且不需要进 行加工可以直接进人流通的特点 从节约成本和 易于操作角度出发 在示范应用时直接将产地地 理编码用作产品追溯标签 实现产品的基地追 溯 蔬菜经采收 分拣和捆绑后 将事先印刷好 的产地地理编码追溯标签逐一附贴到捆绑好的 蔬菜上 统一装车和运输 与此同时 基地生产 管理员会将采收时间 数量 产品流向 运输信息 和种植农户等相关信息进行登记 并同时记录统 一的产地地理编码 即追溯标签 消费者在进 行产品溯源时 依据追溯标签在触摸屏或互联网 上直接查询 即可获得该蔬菜产品是来源于哪个 I 14 Ii 万方数据 邓勋飞 等 基于地理编码的生鲜蔬菜安全生产与溯源技术 表1 生鲜蔬菜生产档案登记规范表 T a b l e1 S p e c i f i c a t i o n so fp r o d u c t i o nf i l ef o rf r e s hv e g e t a b l e s 类别 具体表名 物资验收与 库 基地种植管理计划 投入品管理与使用 植保废弃物处理 采收运输与销售 产品召回与跟踪 人员培训与考核 其他相关记录表 种子验收人库 种子出库登记 农药验收入库髓记 农药出库蟹记 肥料验收入库登记 肥料出库登记 其他物资 人库登记 其他物资出库登记 种植基地信息牟度种植计划 基地前处理 种于发放臀记 种子使用记录 基地1 3 常巡查 农业投入品使用清单 农药领用登 己 施药通知单 配药记录表 农药施用记录 除草荆施用记录肥料施用记录 器械肪护服清洗 剩余植保产品与容器同收 植保废弃物处理 原料供方名录 摹地原料标识 采收情况登记 原料运输记录 产品销售记录 产品召回评估 产品召回与跟踪 人员考核情况 人员培训计划 病虫害发生报告 肥料施用效果评价 工作人员药品急救箱 种植基地的基本信息和空问位置 同时 在企业 内部建立了安全生产档案管理系统 可以查询基 地中各种植户的地块分布信息 产地环境信息 生产过程信息和采收包装等信息 并可直观在地 图上定位至具体的种植田块 如图4 所示 在实 际的应用中 这样一种追溯管理模式的能较好的 满足企业和消费者的需求 2 4 系统应用 在生产档案和溯源技术研究基础上 开发了 安全生产管理与溯源应用系统 系统总体采用 图3 生鲜蔬菜溯源菜构设计 l k 3D e s i g na r c h i t e c t u r ef o rt r a c e a b i l i t y o fh e s h v e g e t a b l e s 图4 基于地理编码的鲜食蔬菜质量安全溯源 t r i g 4G e o c o d i n g b a s e dt r a c e a b i l i t yo fq u a l i t ya n ds a f e t y f o rf r e s hv e g e t a b l e s B S 结构 以F l e x 为开发平台 结合W e b G I S 进行 开发 本研究关键技术和成果已在浙江吉天农 业开发有限公司中1 0 0h m 2 的蔬菜基地 蔬菜销 售专卖店和配送单位得到良好应用 实现了生产 基地 专卖店 配送单位以及生产档案管理系统 的协调运作和消费者对产品的跟踪溯源 图5 在一定程度E 提高了一线蔬菜安全生产工作人 员效率 提升了企业形象 为企业创造了较好的 经济和品牌效益 同时也保障了消费者的知情权 和消费权 3 结论与讨论 本研究克服了目前对产地环境信息表达不 清晰 编码形式多样 规范性和通用性差的缺陷 建立丁基于行政区划码的产地地理编码 较好的 实现了编码的通用性和有效性 为产品质量的源 头溯源提供r 空间编码标识 以产地地理编码 为主线 联结了生鲜蔬菜生产基地 产品配送以 及专卖店销售三个主要环霄 使产地环境信息与 万方数据 1 2 4 浙江农业学报第2 4 卷第1 期 2 0 1 2 年1 月 图5 生鲜蔬菜全程安全生产控制各环节协调运行 F i g 5 S a f e t yp r o d u c t i o np h 船e so ff r e s hv e g e t a b l e sw i t h f u l lc o n t r o la n da p p r o p r i a t ew o r k i n g 蔬菜安全生产其他相关信息得到统一有效表达 建立的生鲜蔬菜安全生产档案登记规范 为不同 企业或种类的蔬菜产品提供了一致的生产记录 模板 有效的降低了安全生产档案管理应用系统 的建设成本 提高了管理效率 同时 本研究开 发的基于F l e x 和W e b G I S 的蔬菜安全生产溯源 技术 建立的系统设计架构将G I S 空间数据服务 和W e b S e r v i c e s 相结合 具备了 地图一属性 信 息互查能力 将产地地理编码作为追溯条码 有 效的节约了成本 并可实现基于空间种植基地的 蔬菜安全档案精细管理 产品安全生产信息可延 伸到具体的种植田块 并在企业 消费者中得到 了较好的应用 通过在企业中的示范 本研究成果可在以下 几个方面作更深层次的研究与深化 1 广泛开 展生产档案标准化建设 开发生产档案管理市场 化软件 为后续的田间档案信息化建设减轻系统 建设任务 打破档案记录参差不齐的技术壁垒 使得企业安全生产信息的共享与整合成为可能 2 在标准化档案建立的基础上 开发安全生产 信息快速采集P D A 产品 通过移动式输入数据 保存后直接远程异步传输至数据服务器 极大的 方便工作人员数据输入和实时更新 3 克服条 码标签污损或贴错的情形 利用R F I D 无线射频 识别 技术改进现有条码标签的应用 1 1 m3 有效 减少工作量 提高蔬菜产品的溯源的准确性 参考文献 1 王丽平 顾国平 章明奎 我国农产品产地环境质量现状 及存在问题 J 安徽农学通报 2 0 0 6 1 2 1 2 4 9 5 1 2 朱或 孙志勇 农产品质量安全全程控制G A P H A C C P 探 索与实践 M 北京 中国农业大学出版社 2 0 0 6 3 毛春国 孙朝阳 许凤林 等 台州市农业信息系统建立与 探索 J 环境管理 2 0 0 6 4 6 8 7 0 4 邓勋飞 吕晓男 种植业农产品全程安全生产信息化管理 与实践 M 北京 中国农业出版社 2 0 1 1 5 杨信廷 钱建平 孙传恒 等 蔬菜安全生产管理及质量追 溯系统设计与实现 J 农业工程学报 2 0 0 8 2 4 3 1 6 2 1 6 6 6 郭艳丽 农产品追溯编码体系的研究与应用 D 济南 山东大学 2 0 0 6 7 邓勋飞 王开荣 吕晓男 等 基于G I S 技术的农产品产地 编码研究与应用 J 浙江大学学报 农业与生命科学 版 2 0 0 9 3 5 1 9 3 9 7 8 丁红娟 沈明霞 卢之慧 基于遥感和G I S 技术的农田信息 管理系统 J 浙江农业科学 2 0 1 0 4 8 9 9 9 0 2 9 李龙国 沈明霞 丛静华 基于A r e E n g i n e 的与林火监测摄 像机联动的G I S 设计与实现 J 浙江农业学报 2 0 1 1 2 3 1 1 5 9 1 6 3 1 0 刘俊 谭建军 邵长高 基于F l e x 的W e b I S 框架设计与 实现 J 计算机工程 2 0 1 0 3 6 i o 2 4 2 2 4 4 1 1 黄锋 郝鹏 吴华瑞 R F I D 中间件在农产品安全追溯系统 中的应用 J 农业工程学报 2 0 0 8 2 4 s 2 1 7 7 1 8 1 1 2 张小斌 郑可锋 张建成 等 无线传感网在浙江设施农业 大