農(nóng)產(chǎn)品追溯編碼設(shè)計(jì)

1、農(nóng)產(chǎn)品追溯編碼設(shè)計(jì)研究背景    建立農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，促進(jìn)中國農(nóng)產(chǎn)品安全體系搭建是保障消費(fèi)者食用農(nóng)產(chǎn)品安全和提升農(nóng)產(chǎn)品競爭力的重要手段。而統(tǒng)一編碼是實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的基礎(chǔ)。關(guān)于追溯碼編碼的研究，國外多采用EAN.UCC系統(tǒng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤和溯源，EAN.UCC系統(tǒng)（全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)）是由國際物品編碼協(xié)會(huì)和美國統(tǒng)一代碼委員會(huì)共同開發(fā)、管理和維護(hù)的全球統(tǒng)一標(biāo)志系統(tǒng)和通用商業(yè)語言，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、物流等領(lǐng)域，其編碼由全球貿(mào)易項(xiàng)目代碼（GTIN）、屬性代碼（如批次、有效期、保質(zhì)期等）、全球位置碼（GLN）、物流單元標(biāo)識(shí)代碼（SSCC18）、儲(chǔ)運(yùn)

2、單元標(biāo)識(shí)代碼（ITF14）等構(gòu)成；歐盟等國已采用EAN.UCC系統(tǒng)成功對(duì)牛肉、蔬菜等開展了食品跟蹤研究。國內(nèi)在這方面的研究起步較晚，但發(fā)展較快，并取得了一定進(jìn)展。如中國物品編碼中心參考國際物品編碼協(xié)會(huì)出版了牛肉產(chǎn)品追溯指南、生鮮農(nóng)產(chǎn)品追溯指南和EAN比利時(shí)/盧森堡2003年版的EAN.UCC規(guī)范用于水果、蔬菜和馬鈴薯的標(biāo)識(shí)與追溯，并結(jié)合中國的實(shí)際情況出版了牛肉產(chǎn)品跟蹤與追溯指南和水果、蔬菜跟蹤與追溯指南等；中國農(nóng)業(yè)部于2002年頒布了動(dòng)物免疫標(biāo)識(shí)管理辦法，規(guī)定動(dòng)物免疫標(biāo)識(shí)的編碼、標(biāo)準(zhǔn)由農(nóng)業(yè)部統(tǒng)一設(shè)計(jì)，編碼全國統(tǒng)一，為8位阿拉伯?dāng)?shù)字，分上下兩排，上排6位編碼為免疫工作所在地，使用本地郵政編碼，下

3、排2位編碼為防疫員的編號(hào)。除了政府部門出臺(tái)相關(guān)指南和辦法外，一些學(xué)者也對(duì)農(nóng)產(chǎn)品追溯碼的編碼進(jìn)行了研究，提出了相關(guān)設(shè)計(jì)方案。如楊信廷等通過對(duì)果蔬物流情況的分析以及編碼標(biāo)準(zhǔn)的研究，采用全球貿(mào)易代碼+產(chǎn)品日期+產(chǎn)品產(chǎn)地相結(jié)合的條碼設(shè)計(jì)方案，該研究團(tuán)隊(duì)從分析水產(chǎn)養(yǎng)殖品的業(yè)務(wù)流程入手，提出了一種產(chǎn)品編碼與過程編碼相結(jié)合編碼方法，建立了適用于國情同時(shí)又符合國際標(biāo)準(zhǔn)的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量追溯編碼方案；Qu等在剖析蔬果物流可追溯地理空間特性基礎(chǔ)上，采用位置編碼+地塊編碼+生產(chǎn)日期+生產(chǎn)批次+校驗(yàn)碼的編碼方式設(shè)計(jì)追溯碼，其中位置編碼采用省級(jí)、縣級(jí)、基地代碼相結(jié)合；鄧勛飛等對(duì)種植區(qū)域進(jìn)行產(chǎn)地劃分，采用以行政區(qū)劃碼和地

4、塊編號(hào)為主體的方式進(jìn)行統(tǒng)一編碼。綜合分析目前已有的農(nóng)產(chǎn)品追溯碼編碼方式，存在著長度較長、加密較弱、所有追溯信息的獲取必須依賴數(shù)據(jù)庫、遇到質(zhì)量安全問題不能迅速定位到產(chǎn)品來源地等問題。本文正是針對(duì)上述問題，采用位置碼、產(chǎn)品碼、生產(chǎn)日期碼、認(rèn)證類型碼、多重校驗(yàn)碼相結(jié)合的編碼方式設(shè)計(jì)農(nóng)產(chǎn)品追溯碼，其中位置碼以精確到秒的經(jīng)緯度表示；考慮到加密性和編碼長度，在滿足追溯要求和可擴(kuò)展性的前提下，采用編碼算法將26位編碼壓縮為20位編碼。同時(shí)可在脫離數(shù)據(jù)庫情況下快速定位到企業(yè)。編碼構(gòu)成    追溯碼編碼除遵循商品條目編碼的基本原則之外，還要考慮追溯信息的全面性，也要盡量縮短追溯碼的

5、長度，這樣既是為了條碼打印的方便，也是為了在使用短信方式追溯查詢時(shí)盡量占用較少的字符空間，方便用戶輸入；同時(shí)為了防止追溯碼被私自修改，在設(shè)計(jì)追溯碼時(shí)要采取一定的防偽和加密技術(shù)。本編碼中以批次作為追溯單元，同一批次是指同一責(zé)任主體在同一時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的同一品種的產(chǎn)品，考慮到認(rèn)證類型對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全較重要，因此編碼一般由產(chǎn)地位置碼、產(chǎn)品碼、生產(chǎn)日期碼、認(rèn)證類型碼等26 位數(shù)組成。產(chǎn)地位置碼    產(chǎn)地位置碼13位數(shù)字，經(jīng)度7位，緯度6位，可精確到秒，其中經(jīng)度的度為3位（L1L2L3）、分為2位（L4L5）、秒為2位（L6L7），緯度的度、分、秒均為2位（L8L13）。產(chǎn)品

6、碼    產(chǎn)品碼6位數(shù)字，由3部分組成，其中類別2位（P1P2），名稱2位（P3P4），從0149，包括每個(gè)大類下的50種類，采用流水自動(dòng)增加的方式編號(hào)；品種2位（P5P6），從0199共99個(gè)品種分類。以蔬菜為例，按其農(nóng)業(yè)生物學(xué)的特性作為分類依據(jù)，共分為11類，即根菜類、白菜類、綠葉蔬菜、蔥蒜類、茄果類、瓜類、豆類、薯芋類、水生蔬菜、多年生蔬菜和食用菌類，而中國栽培的蔬菜有一百多種，其中普遍栽培的有4050種，蔬菜相對(duì)與其他農(nóng)產(chǎn)品又是屬于品種較多的，因此采用此產(chǎn)品編碼能保證在中國農(nóng)產(chǎn)品的多樣性和多品種性的問題下能覆蓋絕大部分農(nóng)產(chǎn)品，即使隨著生物技術(shù)發(fā)展，品種增加

7、，編碼中也有擴(kuò)展備用的。生產(chǎn)日期碼    生產(chǎn)日期碼6位數(shù)字，由3部分組成，其中年2位（YY），編號(hào)范圍為0050，實(shí)際表示則為2000年到2050年；月2位（MM），編號(hào)范圍為0112；日2位（DD），日的編號(hào)范圍為0131。認(rèn)證類型碼    認(rèn)證類型碼1位數(shù)字（A），認(rèn)證類型包括無公害認(rèn)證、綠色認(rèn)證、有機(jī)認(rèn)證及其他認(rèn)證，分別編碼為1、2、3、4。改進(jìn)的產(chǎn)地位置碼設(shè)計(jì)    本編碼的特點(diǎn)是直接用經(jīng)緯度表示產(chǎn)地位置，這樣便于在農(nóng)產(chǎn)品發(fā)生質(zhì)量安全問題時(shí)在脫離中心數(shù)據(jù)庫的情況下直接定位到產(chǎn)品來源地，以利于在第

8、一時(shí)間、第一地點(diǎn)內(nèi)采取相關(guān)措施控制不安全產(chǎn)品的生產(chǎn)和流通。但由于13 位的經(jīng)緯度長度較長，且直接用經(jīng)緯度進(jìn)行編碼也不利于防偽，因此對(duì)產(chǎn)地位置碼進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)產(chǎn)地碼的改進(jìn)思路如下：    劃分區(qū)域。中國地理位置的四至點(diǎn)為，最東端東經(jīng)135°230、最西端東經(jīng)73°40、最南端北緯3°52'、最北端北緯53°33'12-13，其中經(jīng)度跨度約為62°、緯度跨度約為50°。考慮位長和加密的需要，將經(jīng)度和緯度分別用5 位表示，由于99999 秒可表示的經(jīng)緯度跨度約為27 度，因此將經(jīng)度劃分為3 個(gè)帶、

9、將緯度劃分為2 個(gè)帶，這樣整個(gè)中國地圖被劃分為6 個(gè)區(qū)域。    確定區(qū)域。在劃分出6 個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)上，進(jìn)行編碼換算前，先需要確定某生產(chǎn)基地的坐標(biāo)屬于哪個(gè)區(qū)域，確定區(qū)域時(shí)參考表3 的原則；確定農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地區(qū)域后，查找其對(duì)應(yīng)的換算數(shù)值，如果產(chǎn)地區(qū)域?yàn)?，經(jīng)度減去110、緯度減去28；如果產(chǎn)地區(qū)域?yàn)?，經(jīng)度減去110、緯度為原值；如果產(chǎn)地區(qū)域?yàn)?，經(jīng)度減去85、緯度減去28；如果產(chǎn)地區(qū)域?yàn)?，經(jīng)度減去85、緯度為原值；如果產(chǎn)地區(qū)域?yàn)?，經(jīng)度減去73、緯度減去28；如果產(chǎn)地區(qū)域?yàn)?，經(jīng)度減去73、緯度為原值。    編碼換算。根據(jù)中產(chǎn)地位置所

10、在的產(chǎn)地區(qū)域確定其換算數(shù)值，將產(chǎn)地位置的經(jīng)緯度減去換算數(shù)值，再進(jìn)行相對(duì)位置換算，經(jīng)度的換算方法如下：經(jīng)度的度×3600+經(jīng)的分×60+經(jīng)度的秒，如此得到的數(shù)值即為相對(duì)位置值，如果此值不夠5 位在得到的數(shù)值前面補(bǔ)充0；緯度相對(duì)位置的計(jì)算方法也一樣。轉(zhuǎn)換后的5 位經(jīng)度相對(duì)位置值加5 位緯度相對(duì)位置值即為10 位改進(jìn)后的產(chǎn)地位置碼，而對(duì)應(yīng)產(chǎn)地區(qū)域則為位置標(biāo)識(shí)碼?；诙嘀丶用艿淖匪荽a設(shè)計(jì)    在對(duì)產(chǎn)地位置碼進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，考慮到碼長和防偽的需要，還要對(duì)生產(chǎn)日期碼、產(chǎn)品碼及認(rèn)證類型碼進(jìn)行壓縮和加密。    生產(chǎn)日期轉(zhuǎn)

11、換：生產(chǎn)日期加密是通過劃分相對(duì)時(shí)間單元的方法實(shí)現(xiàn)的，其具體方法為以2008 年1 月1 日為基準(zhǔn)，到2018年12 月10 日為一個(gè)大周期，將其間的時(shí)間以999 d 為時(shí)間間隔劃分為4 個(gè)子周期，4 個(gè)子周期的起止范圍分別為：2008 年1 月1 日到2010 年9 月26 日、2010 年9 月27日到2010 年2013 年6 月21 日、2013 年6 月22 日到2016年3 月16 日、2016 年3 月17 日2018 年12 月10 日，這樣就將6 位的日期轉(zhuǎn)化為3 位的時(shí)間間隔期和1 位的時(shí)間標(biāo)識(shí)碼。如2008 年10 月20 日生產(chǎn)的產(chǎn)品，其時(shí)間落在第1 子周期（2008 年

12、1 月1 日到2010 年9 月26 日）內(nèi)，因此其時(shí)間標(biāo)志碼為1；而2008 年10 月20 日與2008年1 月1 日的差值為293 d，因此轉(zhuǎn)換后的日期碼為293。由于中華人民共和國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法規(guī)定，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)記錄保存時(shí)間為2 a，而本編碼的時(shí)間跨度為10 a，因此采用本壓縮算法可滿足對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯的要求。    產(chǎn)品碼轉(zhuǎn)換：考慮到目前常用農(nóng)產(chǎn)品的品種要求及編碼的可擴(kuò)展性，將存在冗余的6 位產(chǎn)品編碼轉(zhuǎn)換為流水號(hào)的5 位產(chǎn)品編碼，該編碼根據(jù)產(chǎn)品先后順序生成的，不足5 位的前面補(bǔ)零。    驗(yàn)證碼的生成與轉(zhuǎn)換：在產(chǎn)地位置碼、生

13、產(chǎn)日期碼的轉(zhuǎn)換中均存在著標(biāo)識(shí)位，其中產(chǎn)地位置碼的標(biāo)識(shí)碼為16 的數(shù)字、生產(chǎn)日期碼的標(biāo)識(shí)碼為14 的數(shù)字，由于這2 個(gè)標(biāo)識(shí)碼的信息關(guān)系到產(chǎn)地位置碼的區(qū)域范圍及生產(chǎn)日期碼的時(shí)間區(qū)間，因此將標(biāo)識(shí)碼與產(chǎn)品認(rèn)證類型一起組成兩位驗(yàn)證碼，這樣既利于防偽也可縮短碼長。驗(yàn)證碼的生成規(guī)則如下：將位置標(biāo)識(shí)碼（16 的數(shù)字）、生產(chǎn)日期標(biāo)識(shí)碼（14 的數(shù)字）和認(rèn)證類型碼（14 的數(shù)字）進(jìn)行排列組合，共有96 種組合。產(chǎn)品追溯    將追溯碼反演算法用計(jì)算機(jī)語言設(shè)計(jì)為一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫，其具體反演流程為：提取20 位的追溯碼，分離出第19、20 位，根據(jù)其值得到位置標(biāo)識(shí)碼、生產(chǎn)日期標(biāo)識(shí)碼和認(rèn)證類

14、型碼的驗(yàn)證碼組合；    提取編碼中的前10 位，其中前5 位為經(jīng)度相對(duì)值，后5 位為緯度相對(duì)值，將5 位相對(duì)值換算為度、分、秒；    根據(jù)第1 步得到的位置標(biāo)識(shí)碼得到經(jīng)緯度換算數(shù)值，并將第2 步得到的值加到經(jīng)緯度換算數(shù)值上，即得產(chǎn)地位置；    與位置反演類似，可根據(jù)生產(chǎn)日期標(biāo)識(shí)碼和追溯碼中的第1618 位的時(shí)間相對(duì)值反演出生產(chǎn)日期；    可根據(jù)認(rèn)證類型碼反演出認(rèn)證類型。由于反演算法和相關(guān)數(shù)值作為方法和參數(shù)被設(shè)計(jì)成一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫，任何程序只要引用此動(dòng)態(tài)鏈接庫即可將符合本編碼設(shè)計(jì)的產(chǎn)品追溯出相關(guān)信息；在脫離數(shù)據(jù)庫的情況下，也可通過上述反演流程得到產(chǎn)地位置、生產(chǎn)日期、認(rèn)證類型等重要信息。    本文采用經(jīng)緯度地理坐標(biāo)作為追溯碼中的產(chǎn)地位置碼部分，并根據(jù)中國經(jīng)緯度坐標(biāo)的跨度特點(diǎn)將中國劃分為6 大區(qū)域，通過編碼換算將13 位的經(jīng)緯度地理坐標(biāo)位置碼轉(zhuǎn)換為10 位的相對(duì)產(chǎn)地位置碼和1 位位置標(biāo)識(shí)碼，這樣既在保證實(shí)用和可擴(kuò)展的條件下縮短了碼長，也起到了加密的功能。分別對(duì)生產(chǎn)日期碼、產(chǎn)品碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的生產(chǎn)日期