茶葉溯源網絡安全預警平臺設計與實現

食品安全不僅與人類最基本的權利有關，而且與一個國家的經濟穩(wěn)定、社會穩(wěn)定和政治穩(wěn)定有關。食品安全溯源體系,最早是1997年歐盟為應對“瘋牛病”問題而逐步建立并完善起來的食品安全管理制度。為了實現豬肉生產和消費的網絡化管理,提高豬肉生產的質量和效益,馬從國等人在2007年將可追溯系統應用到豬肉的質量監(jiān)管方面,實現了豬肉生產和消費的網絡化管理,系統的實施提高了豬肉生產的質量和效益六安瓜片是我國著名的特種綠茶,產銷歷史悠久,品質獨特優(yōu)異,曾名列全國十大名茶之一,盛極一時1溯源監(jiān)管平臺的構建六安瓜片溯源防偽預警平臺,在質量安全追溯與監(jiān)管平臺關鍵技術研究的基礎上,通過若干子系統對茶園的核心區(qū)進行實時監(jiān)控、茶莊環(huán)境監(jiān)管、茶葉質量安全溯源防偽與預警。1.1建立質量安全追溯分析模型六安瓜片的溯源防偽預警平臺是基于茶葉全產業(yè)鏈質量安全追溯與監(jiān)管平臺關鍵技術研究,按照農產品“生產有記錄、信息可查詢、流向可跟蹤、責任可追究、產品可召回、質量有保障”的總體要求建立了茶葉質量安全追溯防偽體系。一方面,平臺建立農產品質量安全追溯與監(jiān)管體系,開展農產品的質量安全追溯有利于促使生產者按照農產品安全標準從事農產品的生產加工,提高農業(yè)企業(yè)的內部管理水平,提升產品質量安全水平以及品牌形象。另一方面,農產品質量安全追溯體系的建立,有利于增強政府部門對農業(yè)企業(yè)的監(jiān)管能力,以及對問題農產品的發(fā)現和處置能力,提高對農產品安全監(jiān)管水平,實現對農產品質量安全責任的追究,有效預防農產品質量安全事件的發(fā)生。1.2質量安全追溯與監(jiān)管六安瓜片溯源防偽預警平臺按照“標準體系-關鍵技術-平臺開發(fā)-應用示范”思路,針對目前六安瓜片全產業(yè)鏈中存在的信息碎片化、數據交換缺乏標準、產地生境物聯網的數據融合、加工包裝自動化裝備與平臺無法對接、茶葉質量檢測數據共享、大數據分析和服務能力缺乏等問題,重點圍繞六安瓜片全產業(yè)鏈中信息流的整合,打通生產、加工、流通與消費的數據鏈,保障信息的準確性、及時性和一致性,開展六安瓜片全產業(yè)鏈質量安全追溯與監(jiān)管信息支撐與服務體系關鍵技術研發(fā)、平臺構建以及系統集成應用示范,為六安瓜片提供簡便、快捷、可視化的溯源信息服務以及對問題食品無遺漏及時召回提供技術保證。利用當前的物聯網、地理信息(GIS)、視頻監(jiān)控、二維碼等信息技術將生產企業(yè)信息、茶葉茶園、生產基地,投入品、農事作業(yè)、茶葉質量檢測檢疫等信息,以及茶葉加工、儲藏、銷售等茶葉質量安全信息進行有效集成,實現對茶葉的全程質量安全追溯與監(jiān)管。技術路線如圖1所示。1.3基地編碼和溯源編碼消費者可通過掃描產品包裝上的二位碼來獲得產品的詳細信息,該系統的編碼溯源路線如圖2所示。在茶葉初級生產加工階段,可以記錄茶園基地的基本信息,如茶園基地地理位置、基地負責人;記錄茶葉生產加工過程管理信息,如,茶葉除草記錄、修建記錄、施肥施藥記錄、土壤檢測記錄等。通過數據庫表關聯來得到基地編碼。茶葉加工階段,通過記錄茶葉加工信息、包裝信息、檢測信息、加工企業(yè)信息等來形成加工企業(yè)編碼。批發(fā)商階段,記錄批發(fā)商信息、物流信息、茶葉產品信息來形成批發(fā)商收購碼。在超市階段,記錄超市信息和從收購碼里獲得的信息來形成超市收購碼。最后生成可供消費者掃描用的六安瓜片溯源碼。消費者可以通過掃描此溯源碼來獲得茶葉從加工到生產、流通方面的主要信息。1.4溯源碼結構及日期代碼六安瓜片溯源防偽預警平臺防偽系統的功能實現是建立在防偽溯源碼的生成基礎上的。防偽溯源碼是六安瓜片追蹤溯源、防偽預警的唯一標識,是實現六安瓜片從“茶園到茶杯”整個環(huán)節(jié)信息流通與傳遞的關鍵。防偽溯源碼具有唯一性、通用性與隨機性等原則,與六安瓜片防偽網址URL一起,利用具有儲存密度高、糾錯能力強的二維碼技術,生產最終可供消費者掃描的二維碼產品,該防偽溯源碼結構如圖3所示。防偽網址URL是消費者掃描產品二維碼之后跳轉到的界面網址,可供消費者查看產品信息以驗證產品真?zhèn)?。日期代碼和隨機碼組成生產批次號,用來確保六安瓜片溯源碼的特定性與唯一性。日期代碼是表示該批六安瓜片的二維碼生成日期,隨機碼是在數據庫中查詢具有相同企業(yè)代碼、茶園基地代碼、日期代碼的溯源信息的條數來進行自增產生的,這樣可以保證不同批次的六安瓜片具有不同的溯源碼,也可以通過隨機碼來統計同一天產出多少批次的六安瓜片。1.5防偽預警模型本模型可以依據數據庫中的掃描記錄,獲取掃碼時間、掃碼次數與掃碼地點經緯度3個指標數據,分析比較掃碼時間、掃碼次數與掃碼地點之間距離分析六安瓜片假冒偽劣產品發(fā)生的嚴重程度及范圍,根據二階段算法的原理,設置掃描次數閾值和掃描距離閾值分階段逐步判定,實現對六安瓜片的防偽預警。其預警流程圖如圖4所示。(1)防偽預警模型閾值即臨界值,掃描次數閾值是指產品二維碼被掃描次數的臨界值,本模型以掃描次數閾值作為劃分風險預警等級的關鍵標準之一。六安瓜片防偽預警模型將風險預警根據嚴重程度分為3個等級,分別為:輕度風險預警、中度風險預警和重度風險預警。針對不同等級的風險預警設定不同的掃描次數閾值k,設定輕度風險預警掃描次數閾值k分析統計掃碼數據庫中的掃描記錄,獲取產品二維碼的掃描次數j,將j與各風險預警等級掃描次數閾值k進行比較,j∈[0,k(2)掃描距離閾值為了避免消費者在一定區(qū)域內對購買的正品產品進行多次掃描,導致風險預警處理結果不準確的情況,設置掃描距離閾值s,對于小于一定距離的多次掃描不進行風險預警,從而能夠很好地提高風險預警的準確度。掃描距離閾值是產品二維碼被掃描地點之間兩兩距離的臨界值,是獲得最終風險預警等級的關鍵標準之一。根據掃描記錄中掃描地點的經緯度信息,計算得到掃描地點兩兩之間的距離d。其中:H、K表示掃描地點中的任意兩個點;H2茶葉溯源管理子系統本平臺包括數據采集系統,實現產地的地理信息化管理、生產臺賬、原材料收購、加工過程自動賦碼、市場數據采集;茶園環(huán)境、茶葉質量監(jiān)管系統,實現茶葉生產投入品的信息化管理、質量安全監(jiān)測預警信息、產品召回、行政執(zhí)法等;基于二維碼的追溯防偽預警系統,實現基于智能手機的溯源信息查詢、信息公示與消費者投訴等;平臺的后臺管理,實現分權限、多用戶、可定制的系統管理與配置。六安瓜片原產地核心區(qū)茶葉數字農莊系統主要包括原產地核心區(qū)茶莊系統、茶園茶莊環(huán)境監(jiān)控系統及六安瓜片溯源與防偽預警系統。系統主界面如圖5所示。2.1迎客松和齊源茶葉數字實訓進入原產地核心區(qū)茶莊系統,呈現的是一張衛(wèi)星地圖,并重點標注了系統中已錄入的迎客松茶葉數字農莊和齊源茶葉數字農莊,如圖6所示。迎客松茶葉數字農莊和齊源茶葉數字農莊監(jiān)控界面如圖7所示。2.2園區(qū)環(huán)境監(jiān)控茶園茶莊環(huán)境監(jiān)控系統,可以實現對園區(qū)的環(huán)境進行實時監(jiān)控,對錄像進行回放,對報警次數進行統計,對園區(qū)分區(qū)管理等功能。如圖8所示。2.3系統源流程化六安瓜片溯源系統分為溯源流程、溯源碼打印、茶園管理、茶葉字典、臺賬管理、用戶管理及退出系統7個模塊。溯源流程界面如圖9所示。在溯源碼打印系統中,可以選擇不同品種、包裝、型號的茶葉,點擊確認提交按鈕,即可生成溯源碼。2.4復制偽造風險等級預警本系統通過掃描二維碼,可以記錄統計掃碼時間、次數與掃描地點,能夠查詢掃碼產品的最終銷售信息,對于通過掃碼次數和計算不同掃碼地點之間的距離最大值,準確嚴謹地判定二維碼是否被復制偽造以及復制偽造嚴重程度,對復制偽造程度進行風險等級預警,并合理地給出相應的解決方案,提高基于二維碼的防偽可靠性。利用WEBGIS、衛(wèi)星地圖等技術將產品二維碼的掃描情況進行可視化展示,如圖10所示?？梢钥吹搅补掀菰创a在全國各地的數量以及相關預警信息。3中心工作,完善農產品質量管六安瓜片的溯源防偽預警平臺集合了多種信息技術,可以對茶葉從“茶園到茶杯”過程中的茶園基地、茶葉生產、茶葉加工、茶葉流通等進行信息化管理,實現溯源防偽與預警的統一。本平臺響應國家法規(guī)政策的要求,可以輔助各級政府中心工作;提升政府日常監(jiān)管能力,可有效預防六安瓜片質量安全事件的發(fā)生;協助政府健全農產品質量安全執(zhí)法體系,有效保障產品質量;可以解決信息不對稱問題,提高公信力;可以提