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摘 要：农产品质量安全是食品安全的重要组成部分，农产品质量管理的有力手段是建立可追溯制度。本文以智能手机快捷手段实现农产品质量安全追溯为研究目标，在分析农产品质量安全追溯业务流程的基础上，以广泛使用的Android手机为例，对手机端追溯业务流程与架构进行设计，深入研究了关键技术，提出农产品质量安全手机端追溯应用方案。经测试，该方案能快速定位到农产品源头，准确反映农产品质量控制信息，达到主体、产品、过程三个级别的追溯精度。
关键词：农产品；质量安全；追溯；手机端；Android；二维码；QR条码
中图分类号：S126：TP391.4文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）09-0015-05
农产品质量安全是食品安全的基础，可追溯制度建立是农产品质量安全管理的最有力手段。可追溯系统能实现农产品生产、储运和销售整个过程的质量溯源与全程监管[1]，及时发现或召回危害产品，采取措施，保障食品安全性[2，3]。我国先后颁布《食品安全法》、《农产品质量安全法》等法律法规[4]，推进了“中国条码工程”在食品溯源中的应用[5]。各省市相继研究并开发了应用于本地区的农产品质量安全追溯系统40余个[6～12]。其中最有影响的可追溯系统有农业部的肉牛生产全程质量安全可追溯体系等[5]，主要实现了以网站、短信、电话、触摸屏查询的追溯方式，但针对智能手机的追溯系统研究及应用尚属空白[11]。消费者购买农产品时通过随身智能手机扫描产品条码，能即刻追溯、获知农产品信息，及时避免发生危害事件。因此，针对智能手机的农产品质量追溯系统的研究具有重要意义。本文以广泛使用的Android手机为例，对手机端追溯业务流程与架构进行设计，深入研究了手机端追溯关键技术，构建了农产品质量安全手机端追溯方案。
1 农产品质量安全追溯业务流程
农产品质量安全追溯平台包括公共服务平台、系统管理中心、政府监管中心、农产品基地追溯系统、质量安全检测系统（第三方系统）及农残检测设备集成模块、智能终端数据交换接口与基础设施（硬件、软件支撑）业务功能。追溯业务流程如图1所示。
（1）生产经营主体备案。食品生产经营主体向所在地行政主管部门进行实名备案与开户，备案内容包括基本信息、产品信息、地块信息等信息。
（2）生产档案填写。生产经营主体登录农产品质量安全追溯管理平台，建立品种、生产批次等生产档案信息。采收前，生产经营主体必须向授权速测点或所在地监管机构提出产地准出检测请求。
（3）产地准出检测。授权速测点或乡镇监管机构收到生产经营主体请求，对该批次农产品进行随机抽样检测，检测设备自动联网上传检测数据。检测合格后，方可打印追溯标识、采收上市销售，否则只得推迟采收上市销售。
（4）追溯标识打印与张贴。通过产地准出检测后，生产经营主体进行采收并录入平台，在线打印动态生成的二维码形式的追溯标识，在准备上市的农产品外包装上进行张贴，或者在产地准出证明上加贴即可。
（5）生产档案完善。生产经营主体可登录农产品质量安全追溯平台，完善农产品销售信息等。
（6）动态监管。定点批发市场或超市对上市农产品进行标识查验，农业行政部门可通过环境监测、例行监测、监督抽查、日常巡查或消费者举报投诉等方式，对可追溯农产品进行动态监管。
通过业务流程，完成生产记录存储，实现产品流向追踪及储运信息查询，实施对农产品生产、加工、流通、销售全过程质量安全的可追溯监管。在任何时刻、任何地点，任何用户可通过网络登录平台查询产品信息，进行农产品质量溯源，行使消费者知情权；监管机构能准确掌握实时的农产品质量安全状况，获取相关信息，对问题产品可及时召回、采取处罚措施[3]。
图1 农产品质量追溯业务流程
2 智能终端设计实现
智能终端服务端采用基于J2EE的轻量级架构与MVC模式的B/S体系结构[13， 14]，完成持久化设计与实现[15]，使之更方便面向全省消费者、各级监管员、检测机构与生产基地用户使用公共服务平台。系统运行稳定、速度快、跨平台、可移植。服务端预留了数据交换服务接口对外发布数据服务（接收手机端请求与响应返回应答），部署在中心服务器上，用以连接手机端，接收和处理用户手机客户端传递进来的信息或请求。手机端采用C/S结构，以便最大程度适用于智能手机用户。平台与智能终端两者共用一个中心服务器，实现数据的完整性、一致性和及时性。
图2 智能终端系统
智能手机安装最多的是Android操作系统，是以Linux为基础的半开放原始码作业系统。手机端软件以Eclipse编程实现，采用C/S模式的三层结构，包括Android客户端、Web服务器、数据库。Android客户端负责提供用户界面、扫描解析追溯标识，通过通信接口与服务器连接。服务器负责提供数据交换接口、访问数据和发送数据，数据库负责提供数据。如图2所示。
2.1 农产品追溯码编码
农产品追溯码是农产品终端销售时承载追溯信息直接面对、展现给消费者的统一代码[16]。按农产品类别，农产品追溯码可分种植业农产品追溯码、养殖业（畜产品、水产品）追溯码两大类。一般农产品产地码的设计，采用行政区划码+地块编号、地理坐标等编码方式，以便对农产品产地、流通环节、检测机构等信息进行快速、准确定位，有利于对存在安全隐患的产品采取应急措施[2]。
根据农业部NY/T 1430-2007《农产品产地编码规则》标准[17]，种植业农产品追溯码设计成由农产品产地码、产品信息码两部分构成，共29位数字，如图3所示。产地编码为农产品生产基地归属地的身份编码，由行政区划+乡镇+村+产地分类+产地代码构成，共计20位；产品信息码为9位，由产品生产档案号+采收批次号组成。 图3 农产品追溯码结构
2.2 二维码编码与译码
二维码技术应用是实现农产品质量追溯成功的关键，包括对农产品追溯码编码、编码生成与译码等方面。二维码中，QR条码应用较为广泛，特点是：信息密度高，承载信息量大，存储空间小，容错能力强，可靠性高，能超高速全方位识读，支持多种符号、汉字的编码，即使局部受损仍可识读二维码完整信息[18]。智能终端应用QR条码规则进行编码与译码。
编码时，农产品追溯码生成图形化的QR条码。QR码有若干可选择的编码规则，由于待编码的追溯码为29位的连续数字序列，因此本系统采用数字编码规则，编码过程如图4所示。
图4 QR编码过程
译码是编码的逆过程，是将条码图像解析成追溯码、实现查询追溯的前提。手机端采用ZXing框架解析二维码，能够对QR编码、Data Matrix、UPC等编码进行解析。QR条码数字译码步骤是[18]：（1）定位、获取符号图像，转换模块为0、1矩阵；（2）识读格式信息，去除掩模图形，纠错格式信息模块，识别纠错等级与掩模图形参考；（3）识读符号版本；（4）用掩模图形对编码区位图进行异或处理消除掩模；（5）按照模块排列规则，识读符号字符，恢复信息的数据与纠错码字；（6）用纠错码字检测错误纠错；（7）数据码字按模式和字符计数指示符分为多个模式段；（8）采用模式译码获得以数据字符表示的追溯码。
2.3 数据访问与交互
手机客户端的数据来源由服务器接口提供，此时客户端发送的访问请求由移动运营商网络提交至服务器端。其具体的实现过程是基于一种“请求-应答”模式。当手机扫描获得追溯码或手动输入追溯码时，首先在Android手机端利用HttpURLConnection类测试是否与系统服务端相连接，若连接成功，访问系统提供的接口将追溯码发送给系统，系统服务端通过HttpServletResponse类来接受追溯码，通过相关业务逻辑到数据库中查询相关的农产品控制信息，再将这些信息转换成JSON（JavaScript Object Notation，一种轻量级的
图5 手机端数据访问序列图
数据交换格式）格式的数据发回到手机端。手机端通过HttpPost类验证来自系统服务端的连接，若连接成功，将接收到的JSON数据解析成List数据，通过Android操作系统的适配器将List数据显示到手机页面上[19]。图5是手机端实现农产品质量追溯的数据访问序列图。
3 应用案例
以农产品质量追溯平台上实际注册的种植业用户产品为例（见图6），通过Android手机扫描QR条码进行测试，查询追溯农产品控制信息。测试过程为：在客户端界面选择二维码扫描，手机摄像镜头对准并扫描二维码，手机端译码模块解析QR条码，获得追溯码为32092410621082000001101131001，向系统服务端发送经格式转换后的追溯码，系统服务器交换接口读取追溯码，通过业务逻辑查询数据库，获得农产品质量控制信息，经过处理，返回手机端。手机得到数据后进行解析转换，显示在手机端界面上。
4 结语
本研究以种植业农产品为质量控制和追溯对象，采用二维码、多平台溯源、Eclipse、Android等技术，研究面向手机的农产品质量安全追溯，建立了多层次、多角色的质量安全控制追溯体系。以种植业农产品应用案例进行运行测试，结果显示，通过手机追溯获得的农产品信息准确、可靠。实现了以智能手机快捷、新颖手段对农产品质量信息的跟踪溯源，满足了人们“明白消费、放心消费”的基本需求，也能为政府动态监管、企业构筑质量控制信息平台提供更高效优质的服务，达到了质量可查询、产品可溯源、事故可预警的示范目的。本研究对其他农产品建立质量安全可追溯也提供了借鉴和参考。
参 考 文 献：
[1] 陈子雷， 李维生. 现代科学技术对食品安全管理的支撑作用研究[J].山东农业科学， 2012， 44（12）： 112-118.
[2] 余 华， 吴振华. 农产品追溯码的编码研究[J]. 中国农业科学， 2011，44（23）：4801-4806.
[3] 涂传清， 王爱虎.我国农产品质量安全追溯体系建设中存在的问题与对策[J]. 农机化研究， 2011， 3：16-20.
[4] 王本明， 张秀兰， 于庆满， 等. 农产品质量安全“安丘模式”的创立与发展[J]. 山东农业科学， 2012， 44（10）：119-123.
[5] 金海水， 刘俊华. 农产品质量快速溯源系统的现状、问题及对策[J]. 商业时代， 2009， 25：66-67.
[6] 昝林森， 郑同超， 申光磊， 等. 牛肉安全生产加工全过程质量跟踪与追溯系统研发[J].中国农业科学， 2006，39 （10） ：2083- 2088.
[7] 朱海鹏. 粮食龙头企业质量安全可追溯系统研究与实现[D]. 北京： 中国农业科学院， 2007.
[8] 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， 2008， 24（3）： 162-166.
[9] 刘雪梅， 章海亮， 刘燕德. 农产品质量安全可追溯系统建设探析[J]. 湖北农业科学， 2009， 48（8）： 2001-2003.
[10]姜利红， 潘迎捷， 谢 晶. 基于HACCP 的猪肉安全生产可追溯系统溯源信息的确定[J].中国食品学报，2009，9（2）：87- 91.
[11]张 可， 柴 毅， 翁道磊， 等. 猪肉生产加工信息追溯系统的分析和设计[J]. 农业工程学报，2010，26（4）：332-339.
关键词：农产品；质量安全；追溯；手机端；Android；二维码；QR条码
中图分类号：S126：TP391.4文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）09-0015-05
农产品质量安全是食品安全的基础，可追溯制度建立是农产品质量安全管理的最有力手段。可追溯系统能实现农产品生产、储运和销售整个过程的质量溯源与全程监管[1]，及时发现或召回危害产品，采取措施，保障食品安全性[2，3]。我国先后颁布《食品安全法》、《农产品质量安全法》等法律法规[4]，推进了“中国条码工程”在食品溯源中的应用[5]。各省市相继研究并开发了应用于本地区的农产品质量安全追溯系统40余个[6～12]。其中最有影响的可追溯系统有农业部的肉牛生产全程质量安全可追溯体系等[5]，主要实现了以网站、短信、电话、触摸屏查询的追溯方式，但针对智能手机的追溯系统研究及应用尚属空白[11]。消费者购买农产品时通过随身智能手机扫描产品条码，能即刻追溯、获知农产品信息，及时避免发生危害事件。因此，针对智能手机的农产品质量追溯系统的研究具有重要意义。本文以广泛使用的Android手机为例，对手机端追溯业务流程与架构进行设计，深入研究了手机端追溯关键技术，构建了农产品质量安全手机端追溯方案。
1 农产品质量安全追溯业务流程
农产品质量安全追溯平台包括公共服务平台、系统管理中心、政府监管中心、农产品基地追溯系统、质量安全检测系统（第三方系统）及农残检测设备集成模块、智能终端数据交换接口与基础设施（硬件、软件支撑）业务功能。追溯业务流程如图1所示。
（1）生产经营主体备案。食品生产经营主体向所在地行政主管部门进行实名备案与开户，备案内容包括基本信息、产品信息、地块信息等信息。
（2）生产档案填写。生产经营主体登录农产品质量安全追溯管理平台，建立品种、生产批次等生产档案信息。采收前，生产经营主体必须向授权速测点或所在地监管机构提出产地准出检测请求。
（3）产地准出检测。授权速测点或乡镇监管机构收到生产经营主体请求，对该批次农产品进行随机抽样检测，检测设备自动联网上传检测数据。检测合格后，方可打印追溯标识、采收上市销售，否则只得推迟采收上市销售。
（4）追溯标识打印与张贴。通过产地准出检测后，生产经营主体进行采收并录入平台，在线打印动态生成的二维码形式的追溯标识，在准备上市的农产品外包装上进行张贴，或者在产地准出证明上加贴即可。
（5）生产档案完善。生产经营主体可登录农产品质量安全追溯平台，完善农产品销售信息等。
（6）动态监管。定点批发市场或超市对上市农产品进行标识查验，农业行政部门可通过环境监测、例行监测、监督抽查、日常巡查或消费者举报投诉等方式，对可追溯农产品进行动态监管。
通过业务流程，完成生产记录存储，实现产品流向追踪及储运信息查询，实施对农产品生产、加工、流通、销售全过程质量安全的可追溯监管。在任何时刻、任何地点，任何用户可通过网络登录平台查询产品信息，进行农产品质量溯源，行使消费者知情权；监管机构能准确掌握实时的农产品质量安全状况，获取相关信息，对问题产品可及时召回、采取处罚措施[3]。
图1 农产品质量追溯业务流程
2 智能终端设计实现
智能终端服务端采用基于J2EE的轻量级架构与MVC模式的B/S体系结构[13， 14]，完成持久化设计与实现[15]，使之更方便面向全省消费者、各级监管员、检测机构与生产基地用户使用公共服务平台。系统运行稳定、速度快、跨平台、可移植。服务端预留了数据交换服务接口对外发布数据服务（接收手机端请求与响应返回应答），部署在中心服务器上，用以连接手机端，接收和处理用户手机客户端传递进来的信息或请求。手机端采用C/S结构，以便最大程度适用于智能手机用户。平台与智能终端两者共用一个中心服务器，实现数据的完整性、一致性和及时性。
图2 智能终端系统
智能手机安装最多的是Android操作系统，是以Linux为基础的半开放原始码作业系统。手机端软件以Eclipse编程实现，采用C/S模式的三层结构，包括Android客户端、Web服务器、数据库。Android客户端负责提供用户界面、扫描解析追溯标识，通过通信接口与服务器连接。服务器负责提供数据交换接口、访问数据和发送数据，数据库负责提供数据。如图2所示。
2.1 农产品追溯码编码
农产品追溯码是农产品终端销售时承载追溯信息直接面对、展现给消费者的统一代码[16]。按农产品类别，农产品追溯码可分种植业农产品追溯码、养殖业（畜产品、水产品）追溯码两大类。一般农产品产地码的设计，采用行政区划码+地块编号、地理坐标等编码方式，以便对农产品产地、流通环节、检测机构等信息进行快速、准确定位，有利于对存在安全隐患的产品采取应急措施[2]。
根据农业部NY/T 1430-2007《农产品产地编码规则》标准[17]，种植业农产品追溯码设计成由农产品产地码、产品信息码两部分构成，共29位数字，如图3所示。产地编码为农产品生产基地归属地的身份编码，由行政区划+乡镇+村+产地分类+产地代码构成，共计20位；产品信息码为9位，由产品生产档案号+采收批次号组成。 图3 农产品追溯码结构
2.2 二维码编码与译码
二维码技术应用是实现农产品质量追溯成功的关键，包括对农产品追溯码编码、编码生成与译码等方面。二维码中，QR条码应用较为广泛，特点是：信息密度高，承载信息量大，存储空间小，容错能力强，可靠性高，能超高速全方位识读，支持多种符号、汉字的编码，即使局部受损仍可识读二维码完整信息[18]。智能终端应用QR条码规则进行编码与译码。
编码时，农产品追溯码生成图形化的QR条码。QR码有若干可选择的编码规则，由于待编码的追溯码为29位的连续数字序列，因此本系统采用数字编码规则，编码过程如图4所示。
图4 QR编码过程
译码是编码的逆过程，是将条码图像解析成追溯码、实现查询追溯的前提。手机端采用ZXing框架解析二维码，能够对QR编码、Data Matrix、UPC等编码进行解析。QR条码数字译码步骤是[18]：（1）定位、获取符号图像，转换模块为0、1矩阵；（2）识读格式信息，去除掩模图形，纠错格式信息模块，识别纠错等级与掩模图形参考；（3）识读符号版本；（4）用掩模图形对编码区位图进行异或处理消除掩模；（5）按照模块排列规则，识读符号字符，恢复信息的数据与纠错码字；（6）用纠错码字检测错误纠错；（7）数据码字按模式和字符计数指示符分为多个模式段；（8）采用模式译码获得以数据字符表示的追溯码。
2.3 数据访问与交互
手机客户端的数据来源由服务器接口提供，此时客户端发送的访问请求由移动运营商网络提交至服务器端。其具体的实现过程是基于一种“请求-应答”模式。当手机扫描获得追溯码或手动输入追溯码时，首先在Android手机端利用HttpURLConnection类测试是否与系统服务端相连接，若连接成功，访问系统提供的接口将追溯码发送给系统，系统服务端通过HttpServletResponse类来接受追溯码，通过相关业务逻辑到数据库中查询相关的农产品控制信息，再将这些信息转换成JSON（JavaScript Object Notation，一种轻量级的
图5 手机端数据访问序列图
数据交换格式）格式的数据发回到手机端。手机端通过HttpPost类验证来自系统服务端的连接，若连接成功，将接收到的JSON数据解析成List数据，通过Android操作系统的适配器将List数据显示到手机页面上[19]。图5是手机端实现农产品质量追溯的数据访问序列图。
3 应用案例
以农产品质量追溯平台上实际注册的种植业用户产品为例（见图6），通过Android手机扫描QR条码进行测试，查询追溯农产品控制信息。测试过程为：在客户端界面选择二维码扫描，手机摄像镜头对准并扫描二维码，手机端译码模块解析QR条码，获得追溯码为32092410621082000001101131001，向系统服务端发送经格式转换后的追溯码，系统服务器交换接口读取追溯码，通过业务逻辑查询数据库，获得农产品质量控制信息，经过处理，返回手机端。手机得到数据后进行解析转换，显示在手机端界面上。
4 结语
本研究以种植业农产品为质量控制和追溯对象，采用二维码、多平台溯源、Eclipse、Android等技术，研究面向手机的农产品质量安全追溯，建立了多层次、多角色的质量安全控制追溯体系。以种植业农产品应用案例进行运行测试，结果显示，通过手机追溯获得的农产品信息准确、可靠。实现了以智能手机快捷、新颖手段对农产品质量信息的跟踪溯源，满足了人们“明白消费、放心消费”的基本需求，也能为政府动态监管、企业构筑质量控制信息平台提供更高效优质的服务，达到了质量可查询、产品可溯源、事故可预警的示范目的。本研究对其他农产品建立质量安全可追溯也提供了借鉴和参考。
参 考 文 献：
[1] 陈子雷， 李维生. 现代科学技术对食品安全管理的支撑作用研究[J].山东农业科学， 2012， 44（12）： 112-118.
[2] 余 华， 吴振华. 农产品追溯码的编码研究[J]. 中国农业科学， 2011，44（23）：4801-4806.
[3] 涂传清， 王爱虎.我国农产品质量安全追溯体系建设中存在的问题与对策[J]. 农机化研究， 2011， 3：16-20.
[4] 王本明， 张秀兰， 于庆满， 等. 农产品质量安全“安丘模式”的创立与发展[J]. 山东农业科学， 2012， 44（10）：119-123.
[5] 金海水， 刘俊华. 农产品质量快速溯源系统的现状、问题及对策[J]. 商业时代， 2009， 25：66-67.
[6] 昝林森， 郑同超， 申光磊， 等. 牛肉安全生产加工全过程质量跟踪与追溯系统研发[J].中国农业科学， 2006，39 （10） ：2083- 2088.
[7] 朱海鹏. 粮食龙头企业质量安全可追溯系统研究与实现[D]. 北京： 中国农业科学院， 2007.
[8] 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， 2008， 24（3）： 162-166.
[9] 刘雪梅， 章海亮， 刘燕德. 农产品质量安全可追溯系统建设探析[J]. 湖北农业科学， 2009， 48（8）： 2001-2003.
[10]姜利红， 潘迎捷， 谢 晶. 基于HACCP 的猪肉安全生产可追溯系统溯源信息的确定[J].中国食品学报，2009，9（2）：87- 91.
[11]张 可， 柴 毅， 翁道磊， 等. 猪肉生产加工信息追溯系统的分析和设计[J]. 农业工程学报，2010，26（4）：332-339.