農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與追溯系統(tǒng)研究綜述

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與追溯系統(tǒng)研究綜述

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的現(xiàn)狀“從農(nóng)業(yè)到廚房”的農(nóng)產(chǎn)品和食品供應(yīng)鏈包括不同的生產(chǎn)、加工、包裝、運(yùn)輸、倉庫、銷售和其他環(huán)節(jié)。每個(gè)鏈接都可能存在不安全因素。追溯系統(tǒng)以其降低質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)、提高產(chǎn)品召回效率、保障公眾健康水平的優(yōu)勢,作為質(zhì)量管理的有效措施從20世紀(jì)80年代引入食品工業(yè),至今已有歐盟、美國、加拿大、澳大利亞等國相繼建立了農(nóng)產(chǎn)品及食品追溯系統(tǒng)。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平迅速提高,對農(nóng)產(chǎn)品及食品的需求和關(guān)注也正從數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變;而近年來我國農(nóng)產(chǎn)品及食品質(zhì)量安全事件時(shí)有發(fā)生,在給消費(fèi)者帶來健康威脅的同時(shí),也給行業(yè)帶來了沖擊。追溯系統(tǒng)在我國建立和實(shí)施的呼聲也越來越高。相關(guān)法規(guī)和文件均明確提出推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量可追溯體系建設(shè)。技術(shù)的發(fā)展為追溯系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文在辨析可追溯性與追溯系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,從追溯編碼與產(chǎn)品標(biāo)識(shí)技術(shù)、供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)信息快速采集技術(shù)、質(zhì)量安全智能決策與預(yù)警技術(shù)和溯源數(shù)據(jù)交換與查詢技術(shù)四方面綜述國內(nèi)外研究進(jìn)展,提出物流網(wǎng)技術(shù)支撐下的追溯系統(tǒng)集成框架,最后分析實(shí)施追溯系統(tǒng)急需解決的問題。1追溯系統(tǒng)與追溯粒度目前對于可追溯性、追溯系統(tǒng)的概念還沒有形成統(tǒng)一定義,相關(guān)組織和學(xué)者都從不同角度進(jìn)行了闡述與解釋。食品標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(Codex)將“可追溯性”定義為能夠追溯食品在生產(chǎn)、加工和流通過程中任何指定階段的能力,而將“食品可追溯系統(tǒng)”定義為食品供應(yīng)鏈各階段信息流的連續(xù)保障能力。歐盟法規(guī)No.178/2002中,“可追溯性”被定義為:食品、飼料、畜產(chǎn)品和飼料原料,在生產(chǎn)、加工、流通的所有階段具有的跟蹤追尋其痕跡的能力;而歐盟委員會(huì)認(rèn)為“農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)”是跟蹤農(nóng)產(chǎn)品(包括食品、飼料等)進(jìn)入市場各個(gè)階段(從生產(chǎn)到流通的全過程)的系統(tǒng),有助于質(zhì)量控制和在必要時(shí)召回產(chǎn)品。雖然對于可追溯性和追溯系統(tǒng)的描述在外延范圍方面存在著一些差異,但其內(nèi)涵均可概括為供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品及其成分的正向跟蹤和反向追溯等特征。對于可追溯性與追溯系統(tǒng)的區(qū)別,筆者認(rèn)為可追溯性是產(chǎn)品保持供應(yīng)鏈跟蹤與追溯的特性和能力,而追溯系統(tǒng)是通過一定技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)可追溯性的方法、模型和體系。由于產(chǎn)品特點(diǎn)、供應(yīng)鏈特征、技術(shù)手段等不同,不同追溯系統(tǒng)存在著較大差異。根據(jù)追溯系統(tǒng)自身差異的特性,Golan等設(shè)定了衡量可追溯系統(tǒng)的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn):寬度、深度和精確度,其中,寬度指系統(tǒng)所包含的信息范圍,深度指可以向前或向后追溯信息的距離,精確度指可以確定問題源頭或產(chǎn)品某種特性的能力。追溯粒度是由Bollen和Riden較先提出的,細(xì)粒度的優(yōu)勢是能附加更多信息到追溯單元。Karlsen等結(jié)合海產(chǎn)品供應(yīng)鏈研究了粒度及其在追溯中的重要性,并結(jié)合案例分析了粗細(xì)粒度的識(shí)別方法。錢建平等提出了追溯粒度的描述性定義,以追溯精度、追溯寬度和追溯深度為核心,構(gòu)建了一個(gè)2層結(jié)構(gòu)的追溯粒度評價(jià)指標(biāo)體系,為評價(jià)追溯系統(tǒng)的差異提供量化依據(jù)。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀追溯系統(tǒng)主要包含個(gè)體標(biāo)識(shí)、中心數(shù)據(jù)庫和信息傳遞系統(tǒng)及個(gè)體流動(dòng)登記3個(gè)基本要素。近年來自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、智能決策技術(shù)等的不斷發(fā)展,為追溯系統(tǒng)構(gòu)建提供了有效的技術(shù)支撐,下面重點(diǎn)從追溯編碼與產(chǎn)品標(biāo)識(shí)技術(shù)、供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)信息快速采集技術(shù)、質(zhì)量安全智能決策與預(yù)警技術(shù)和溯源數(shù)據(jù)交換與查詢技術(shù)四方面綜述國內(nèi)外研究進(jìn)展。2.1抗跟蹤編碼技術(shù)和產(chǎn)品標(biāo)識(shí)技術(shù)2.1.1追溯編碼編碼通常情況下,商品的基本特征包括商品名稱、商標(biāo)、種類、規(guī)格、數(shù)量和包裝類型等,國外多采用EAN.UCC系統(tǒng)對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行追溯編碼。EAN.UCC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(SSCC-18)、儲(chǔ)運(yùn)單元標(biāo)識(shí)代碼(ITF-14)等構(gòu)成;歐盟等國已采用EAN.UCC系統(tǒng)成功對牛肉、蔬菜等開展了食品跟蹤研究。中國物品編碼中心參考國際物品編碼協(xié)會(huì),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》。與一般商品不同,農(nóng)產(chǎn)品及食品具有地域性、鮮活性等特點(diǎn),因此農(nóng)產(chǎn)品及食品追溯碼編碼中應(yīng)更多地考慮產(chǎn)地、種類、品種、等級(jí)、包裝、生產(chǎn)日期作為特征編碼。楊信廷等通過對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;Qu等在剖析蔬果物流可追溯地理空間特性的基礎(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;鄧勛飛等對種植區(qū)域進(jìn)行產(chǎn)地劃分,采用以行政區(qū)劃碼和地塊編號(hào)為主體的方式進(jìn)行統(tǒng)一編碼。已有的追溯碼編碼方案較多,但存在著長度較長、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。針對上述問題,楊信廷等采用位置碼、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,該編碼由26位數(shù)字組成。將該編碼與GoogleEarth地圖結(jié)合,可很好實(shí)現(xiàn)圖形化追溯。2.1.2農(nóng)產(chǎn)品rfid技術(shù)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)為追溯碼提供了良好的載體,不同標(biāo)識(shí)技術(shù)具有不同特點(diǎn)。與一維條碼相比,二維條碼具有存儲(chǔ)信息密度高、容量大、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、抗污損和畸變能力強(qiáng)、支持加密技術(shù)、編碼范圍廣、條形碼符號(hào)形狀可變等特點(diǎn)。由于條碼技術(shù)只能采用人工的方法進(jìn)行近距離的讀取,無法實(shí)時(shí)快速的獲取大批量的信息,因此一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)———RFID技術(shù)在20世紀(jì)90年代興起。RFID基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電磁耦合或電磁傳播)傳輸特性,實(shí)現(xiàn)對物體的自動(dòng)識(shí)別。農(nóng)產(chǎn)品在包裝方式、產(chǎn)品價(jià)值等方面存在著較大差異,采用不同的標(biāo)識(shí)方式對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)是追溯系統(tǒng)構(gòu)建中信息流與實(shí)物流關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)。Frschle等采用一維和二維條碼對禽類產(chǎn)品進(jìn)行了追溯標(biāo)識(shí);Ampatzidis等在果品手動(dòng)采收過程中應(yīng)用條碼和RFID提高了追溯效率;Qian等綜合采用條碼和RFID技術(shù)構(gòu)建了面粉加工過程質(zhì)量安全追溯系統(tǒng),并進(jìn)行了系統(tǒng)應(yīng)用測試;周超等通過綜合應(yīng)用RFID身份認(rèn)證技術(shù)、二維碼加密技術(shù)、GPS防偽技術(shù),設(shè)計(jì)了一種可以對農(nóng)產(chǎn)品封箱貼標(biāo)一體化、動(dòng)態(tài)防偽標(biāo)識(shí)的農(nóng)產(chǎn)品原產(chǎn)地防偽標(biāo)識(shí)包裝系統(tǒng),提高了農(nóng)產(chǎn)品包裝的生產(chǎn)效率和標(biāo)識(shí)的真實(shí)性。傳統(tǒng)的身份識(shí)別方法存在著易丟失、易被偽造、易被破解等局限性,基于生物特征的身份識(shí)別技術(shù)由于具有穩(wěn)定、便捷、不易偽造等優(yōu)點(diǎn),近幾年已成為熱點(diǎn)。一些生物特征識(shí)別技術(shù)被提出來用于家畜個(gè)體標(biāo)識(shí),如DNA、自體免疫性抗體標(biāo)簽、鼻紋、視網(wǎng)膜和面部識(shí)別。2.2供應(yīng)鏈連接信息的快速采集技術(shù)2.2.1基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測生產(chǎn)環(huán)節(jié)信息包括生產(chǎn)環(huán)境信息、生產(chǎn)操作信息和生產(chǎn)視頻信息等。生產(chǎn)環(huán)境信息采集的參數(shù)較多,Oki等設(shè)計(jì)了用于分析估測土地利用和生產(chǎn)管理對土壤質(zhì)量影響的土壤信息自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng),該監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器包括空氣溫度、空氣相對濕度、太陽輻射、土壤濕度、土壤溫度、土壤電導(dǎo)率、葉面水分、紅外傳感器和CMOS/CCD相機(jī)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wirelesssensornetwork,WSN)技術(shù)具有易于布置、方便控制、低功耗、靈活通信、低成本等特點(diǎn),為生產(chǎn)環(huán)境信息的快速采集與實(shí)時(shí)監(jiān)測提供了有效支撐。Wang等對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中面臨的問題以及發(fā)展前景等方面做了總結(jié),并介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的環(huán)境監(jiān)控以及基于RFID的溯源系統(tǒng)。便攜式設(shè)備具有成本低、普及率高、易于攜帶和使用、不受時(shí)空限制等優(yōu)勢,基于無線通信技術(shù)開發(fā)的便攜式農(nóng)事信息采集系統(tǒng)可提高采集效率、規(guī)范采集流程、減少采集誤差。Steinberger等開發(fā)了一個(gè)移動(dòng)農(nóng)事信息采集設(shè)備,并能夠?qū)⑺杉霓r(nóng)事信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。Fang等開發(fā)了一個(gè)基于PocketPC的田間信息快速采集和實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng),并結(jié)合GPS和GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的獲取和動(dòng)態(tài)顯示功能。Li等針對黃瓜溯源需求開發(fā)了基于PDA的農(nóng)事信息采集與決策支持系統(tǒng)PRDS(PDA-basedrecord-keepinganddecision-supportsystem),該系統(tǒng)在北京的兩家農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)得到了應(yīng)用,提高了生產(chǎn)效率。2.2.2溫濕度的監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品及食品具有鮮活性特點(diǎn),冷鏈?zhǔn)潜ＷC食品質(zhì)量安全、減少損耗、防止污染的重要措施,溫度是冷鏈運(yùn)輸和倉儲(chǔ)的關(guān)鍵?；跓o線傳感器技術(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)為冷鏈運(yùn)輸中環(huán)境信息的采集提供了很好的途徑。Shan等針對食品中毒事件數(shù)量逐漸上升問題,對Zigbee和藍(lán)牙技術(shù)和傳感器技術(shù)應(yīng)用于冷藏車廂環(huán)境監(jiān)控中進(jìn)行了理論性的探索;Ruiz-Garcia等將基于Zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于對水果溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。郭斌根據(jù)乙烯氣體的釋放是大部分果品成熟的重要標(biāo)志這一特點(diǎn),設(shè)計(jì)了集溫濕度傳感器、乙烯傳感器于一體的無線傳感節(jié)點(diǎn),開發(fā)了果蔬冷鏈配送環(huán)境信息采集系統(tǒng),并進(jìn)行了不同溫度和濕度下的數(shù)據(jù)傳輸包收發(fā)率的測試,達(dá)到了較好的數(shù)據(jù)采集效果。齊林等提出了基于統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)的感知數(shù)據(jù)壓縮方法,用于解決農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中傳感器節(jié)點(diǎn)的感知數(shù)據(jù)傳輸頻率高、能耗高和監(jiān)測時(shí)間短的問題。冷鏈車廂、冷庫等載體在不同空間位置,其溫度存在著不均衡性,精確掌握冷鏈載體溫度變化情況,可為均衡控溫、維持品質(zhì)提供重要依據(jù)。近年來,計(jì)算流體力學(xué)CFD被廣泛應(yīng)用于溫度場分布的研究中,Chourasia等利用CFD模擬貨物不同寬高比及貨物堆棧之間不同間隙時(shí)所需要的冷卻時(shí)間,由此來確定最佳貨物寬高比和垂直水平間隙。李杰等利用CFD技術(shù)模擬食品冷凍過程,預(yù)測冷凍時(shí)間,試驗(yàn)驗(yàn)證凍結(jié)過程溫度最大誤差為1.5℃,凍結(jié)時(shí)間相對誤差為3.8%。韓佳偉等基于CFD數(shù)值模擬進(jìn)行了冷藏車節(jié)能組合方式比較研究,為實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同產(chǎn)品的冷鏈溫度進(jìn)行分區(qū)、分時(shí)合理控制奠定了基礎(chǔ)。翁衛(wèi)兵等以楊梅為試材,進(jìn)行了冷藏運(yùn)輸廂內(nèi)流場和溫度場協(xié)同控制,結(jié)果表明,根據(jù)等溫線梯度方向和流線切線夾角開啟隔熱氣簾風(fēng)機(jī)協(xié)同調(diào)節(jié)風(fēng)向,能夠有效改善溫度場均勻性分布程度。2.3智能質(zhì)量安全評價(jià)與報(bào)警技術(shù)2.3.1基于近紅外光譜的病害鑒別農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的源頭控制在于生產(chǎn)過程,種植類產(chǎn)品的病蟲害預(yù)測與養(yǎng)殖類產(chǎn)品的疾病預(yù)警是由“事后治理”轉(zhuǎn)向“事前預(yù)防”的重要措施。預(yù)警方法大致可分為:經(jīng)典預(yù)警方法、新預(yù)警方法和現(xiàn)代預(yù)警方法(表1)。隨著信息與通信技術(shù)的快速發(fā)展和成本的降低,使基于監(jiān)測進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警與智能決策成為可能。Boissard等基于圖像處理技術(shù)對溫室中的害蟲進(jìn)行早期探測與處理,較之人工識(shí)別方法,識(shí)別的準(zhǔn)確率較高。Sankaran等提取了柑橘黃龍病可見近紅外光譜特征:光譜敏感波段和敏感植被指數(shù),并利用兩種預(yù)測模型進(jìn)行了病害鑒別,取得良好的效果。李萍萍等建立溫室黃瓜栽培管理智能決策支持系統(tǒng),將溫室作物模型、環(huán)境模型和優(yōu)化調(diào)控模型結(jié)合,實(shí)現(xiàn)溫室的智能決策調(diào)控。隨著規(guī)模化、集約化畜牧養(yǎng)殖場的飼養(yǎng)密度增加,飼養(yǎng)動(dòng)物處于亞健康或不健康狀態(tài),導(dǎo)致疾病頻繁發(fā)生?；诼曇?、動(dòng)物行為、養(yǎng)殖環(huán)境等監(jiān)測信息,挖掘信息所蘊(yùn)藏的動(dòng)物健康水平,構(gòu)建動(dòng)物疾病預(yù)警模型,可提高動(dòng)物健康養(yǎng)殖水平。Jahns針對已知的牛饑餓和發(fā)情叫聲信號(hào)提取出先驗(yàn)特征矩陣及其參考模式,利用模式匹配方法識(shí)別牛只日常叫聲中所蘊(yùn)含的饑餓及發(fā)情信息。Watanabe等將三軸加速度傳感器固定在牛的下顎部以監(jiān)測其下顎運(yùn)動(dòng)特征,進(jìn)而分析牛咬斷、咀嚼草料以及休息3種行為。Brehme等在已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用的電子計(jì)步器基礎(chǔ)上擴(kuò)展環(huán)境溫度傳感器、位置信息傳感器,設(shè)計(jì)了一款綜合記錄動(dòng)物生理、行為信息的傳感器節(jié)點(diǎn),并將該節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于奶牛發(fā)情周期監(jiān)測。朱偉興等利用安裝于豬舍排泄區(qū)的嵌入式監(jiān)控設(shè)備對群養(yǎng)豬的排泄行為進(jìn)行24h監(jiān)控,對于單日排泄次數(shù)超過系統(tǒng)閾值的豬只,認(rèn)定其排泄行為出現(xiàn)異常。余禮根等針對棲架養(yǎng)殖模式下蛋雞的發(fā)聲,采用頻譜分析技術(shù)進(jìn)行了蛋雞發(fā)生分類識(shí)別,取得了較好的識(shí)別效果,可運(yùn)用于蛋雞發(fā)聲的實(shí)時(shí)監(jiān)測和不同情感的分類識(shí)別。溫長吉等構(gòu)建視覺詞典實(shí)現(xiàn)對視頻中母?；拘袨榈淖R(shí)別,并最終通過統(tǒng)計(jì)產(chǎn)前特定基本行為發(fā)生頻次來揭示臨產(chǎn)期規(guī)律。2.3.2微生物在豬肉貯藏過程中的應(yīng)用農(nóng)產(chǎn)品宰后/采后品質(zhì)變化較大,構(gòu)建貨架期預(yù)測模型和系統(tǒng)對于品質(zhì)維持和質(zhì)量控制具有重要作用。目前,貨架期預(yù)測研究主要集中于以溫度為主要影響因素的化學(xué)品質(zhì)衰變分析、感官品質(zhì)的Weibull生存分析與微生物生長分析這3類。時(shí)間-溫度指示器(Time-temperatureindicator,TTI)通過產(chǎn)品的外包裝隨溫度升高而發(fā)生連續(xù)的不可逆的顏色變化,可以直觀快捷地呈現(xiàn)肉類食品所經(jīng)過的“時(shí)間-溫度-貨架期”履歷,從而能夠有效地指示肉類食品的剩余貨架期。TTI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于如海產(chǎn)品、奶制品、畜肉、禽肉、鮮蘑菇、冷凍蔬菜等要求冷鏈流通且貨架期短的食品外包裝。感官品質(zhì)屬于外在特征,在物流過程品質(zhì)評價(jià)時(shí)更為直觀和快速,劉壽春等采用敏感性和回歸分析獲得豬肉物流過程感官評價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo),進(jìn)而設(shè)計(jì)質(zhì)量控制圖展示感官特征的波動(dòng)性。預(yù)測微生物學(xué)是描述特定環(huán)境下各種微生物的生長、殘存和死亡情況的數(shù)學(xué)模型,通過預(yù)測食品中關(guān)鍵微生物在不同生長環(huán)境條件下的動(dòng)態(tài)生長曲線可以及時(shí)評估食品的貨架期和質(zhì)量。常用的微生物預(yù)測模型主要分3個(gè)級(jí)別(表2)。目前最為熟知的微生物預(yù)測軟件有美國農(nóng)業(yè)部病原建模方案(Pathogenmodelingprogram,PMP)、加拿大的微生物動(dòng)力學(xué)專家系統(tǒng)(Microbialkineticsexpertsystem,MKES)以及英國農(nóng)糧漁部的食品微生物模型(Foodmicromodel,FM)。氣味是食品新鮮度評價(jià)的重要指標(biāo),貯藏與物流過程中氣味的變化預(yù)示著品質(zhì)改變。電子鼻能對食品中的氣味指紋進(jìn)行區(qū)分和識(shí)別,它是一種模擬人的嗅覺系統(tǒng)的生物傳感器,具有客觀、靈敏的檢測功能。國內(nèi)外學(xué)者對電子鼻應(yīng)用于牛奶、谷物、酒類、水產(chǎn)品等的品質(zhì)鑒別、新鮮度判定以及貨架期預(yù)測等進(jìn)行了探討。Musatov等將基于金屬氧化物傳感器的電子鼻應(yīng)用到豬肉新鮮度的研究,在LDA模型中,電子鼻的數(shù)據(jù)能很好地區(qū)分不同貯存天數(shù)的豬肉。佟懿等利用電子鼻對帶魚在不同貯藏溫度與貯藏時(shí)間下的揮發(fā)性氣味變化進(jìn)行了分析,對所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行了主成分分析與貨架期分析,并與理化品質(zhì)指標(biāo)值揮發(fā)性鹽基氮(Totalvolatilebasicnitrogen,TVBN)相聯(lián)系,建立了帶魚在273~283K下的貨架期預(yù)測模型。劉壽春等應(yīng)用電子鼻采集貯藏過程冷鮮羅非魚片頂空揮發(fā)性氣味,同步進(jìn)行感官評價(jià)、微生物和理化分析,結(jié)果表明傳感器響應(yīng)信號(hào)隨著魚片氣味濃度增大而增大,且對不同新鮮度氣味有良好響應(yīng)。2.4農(nóng)產(chǎn)品溯源的研究為了實(shí)現(xiàn)全供應(yīng)鏈的追溯,在系統(tǒng)建設(shè)中需要建立溯源中心數(shù)據(jù)庫,其數(shù)據(jù)來源于生產(chǎn)、加工、流通、銷售等各環(huán)節(jié),各環(huán)節(jié)采集的信息需能與中心數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。XML的自描述性、可擴(kuò)展性及開放性等優(yōu)點(diǎn)已使之逐漸成為信息表示和信息交換的標(biāo)準(zhǔn),可很好實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)和系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換。Frederiksen等開發(fā)了一個(gè)面向新鮮魚類供應(yīng)鏈的基于網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)式全程追溯系統(tǒng),系統(tǒng)基于條碼進(jìn)行追溯單元識(shí)別和基于XML進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。楊信廷等在分析供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)流基礎(chǔ)上,總結(jié)了蔬菜溯源數(shù)據(jù)模型,基于XML構(gòu)建了蔬菜溯源信息描述語言(VTML),設(shè)計(jì)了VTMLSchema,并將VTML應(yīng)用于蔬菜溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。隨著追溯信息的不斷豐富,追溯手段的不斷完善,通過多平臺(tái)快速查詢和獲取多源追溯信息是提高追溯系統(tǒng)應(yīng)用的重要手段。錢建平等以GoogleEarth地圖為展示工具,構(gòu)建了基于B/S架構(gòu)的農(nóng)產(chǎn)品快速圖形化溯源系統(tǒng),可快速定位到產(chǎn)地并以地圖的形式展示。邢斌等設(shè)計(jì)開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品多源追溯系統(tǒng),通過追溯編碼與追溯信息的映射,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)地環(huán)境信息、生產(chǎn)視頻信息和生產(chǎn)農(nóng)事信息的一體化追溯。趙麗等設(shè)計(jì)了基于手機(jī)二維條碼識(shí)別的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng),可方便用戶快速識(shí)別產(chǎn)品的二維條碼標(biāo)簽,為消費(fèi)者提供了一種新的追溯手段。3農(nóng)產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成在突破關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,國內(nèi)相關(guān)學(xué)者針對不同農(nóng)產(chǎn)品及食品的特點(diǎn)開展了追溯系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用。陸昌華等綜合應(yīng)用動(dòng)物個(gè)體標(biāo)識(shí)、二維條碼、RFID射頻電子標(biāo)識(shí)和一維條碼標(biāo)簽技術(shù),將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)與傳統(tǒng)的養(yǎng)豬業(yè)和屠宰加工業(yè)結(jié)合,構(gòu)建了一種適合中國國情的肉用豬和豬肉安全質(zhì)量監(jiān)控的可追溯系統(tǒng);楊信廷等以蔬菜初級(jí)產(chǎn)品、水產(chǎn)品為研究對象,從信息技術(shù)的角度構(gòu)建了一個(gè)以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯為目的的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全生產(chǎn)管理及質(zhì)量追溯系統(tǒng);熊本海等提出了基于豬肉安全生產(chǎn)的物質(zhì)流與信息流的跟蹤與溯源流程;任晰等用B/S模式結(jié)構(gòu)體系建立了基于Web的羅非魚養(yǎng)殖質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng);鄭火國等以糧油產(chǎn)品為研究對象,采用信息編碼、多平臺(tái)溯源、硬件研發(fā)等技術(shù),建立了多層次、多角色的糧油產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng);王東亭等提出了以果品加工配送中心為核心的臍橙追溯方案。已有的相關(guān)研究或側(cè)重于從供應(yīng)鏈的某一環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)探討和系統(tǒng)建設(shè),或側(cè)重于單一技術(shù)解決追溯中的某一問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為構(gòu)建集全面感知、實(shí)時(shí)傳輸、智能決策為一體的農(nóng)產(chǎn)品及食品全供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品及食品供應(yīng)鏈的組成及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的層次,本研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“一核、雙軸、三鏈”的技術(shù)體系框架,如圖1所示?！耙缓恕奔词菍?shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源的核心目標(biāo),“雙軸”即是以農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到監(jiān)管溯源的供應(yīng)鏈為橫軸,以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從信息感知、信息傳輸?shù)叫畔⑻幚砼c決策為縱軸,“三鏈”即面向供應(yīng)生命周期的產(chǎn)品鏈、面向供應(yīng)鏈主體的服務(wù)鏈和面向物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)鏈。在信息感知方面,根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的不同環(huán)節(jié)采用不同技術(shù)進(jìn)行環(huán)境、過程等信息的采集。對于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的環(huán)境信息,通過集成溫度、濕度、土壤pH值等各種傳感器研制具有無線通信功能的環(huán)境信息采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)采集;對于如施肥、用藥、灌溉等生產(chǎn)操作信息,利用手機(jī)越來越普及的現(xiàn)狀,開發(fā)基于手機(jī)的生產(chǎn)履歷采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集。對于加工環(huán)節(jié)的檢測信息,通過生物芯片或快速檢測設(shè)備實(shí)現(xiàn)速測;對于加工環(huán)節(jié)中不同包裝產(chǎn)品的信息映射,通過在不同階段進(jìn)行標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)。對于物流配送環(huán)節(jié)的配送環(huán)境和車輛位置信息,通過集成環(huán)境傳感器及GPS模塊研制車載配送終端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測,通過研制帶傳感器的RFID標(biāo)簽置于運(yùn)輸載體中實(shí)現(xiàn)定時(shí)離線采集;對于倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)的環(huán)境信息,通過部署傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。對于交易過程的信息感知,采用RFID技術(shù)和嵌入式開發(fā)技術(shù)研制銷售控制終端,實(shí)現(xiàn)主體識(shí)別、過程記錄。對于消費(fèi)者溯源,利用手機(jī)、網(wǎng)站、觸摸屏及電話等方式為消費(fèi)者提供多種溯源方式;對于政府監(jiān)管,利用移植了解密程序的便攜式監(jiān)管設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)管。在信息傳輸方面,根據(jù)不同傳輸網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和不同應(yīng)用場景的實(shí)際需求,分別采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)及廣電網(wǎng)等。生產(chǎn)環(huán)節(jié)中生產(chǎn)基地中不同傳感器的組網(wǎng)、采集節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換,物流配送環(huán)節(jié)中車廂環(huán)境信息與駕駛室信息