6.1 项目背景

蒙阴县是全国蜜桃第一大县，被命名为中国蜜桃之都和中国桃乡，蒙阴蜜桃是农业部地理标志产品，并已注册地理标志证明商标。通过多年科技推广和产业培育，当前全县已经建立示范基地15个，总面积1.2万亩，推广面积15万亩，引进各类农业新技术35项、新品种20个；果园面积达到100万亩，果品总产达11亿公斤，销售收入达到40亿元，其中蜜桃面积65万亩，产量10.4亿公斤。2015年，蒙阴蜜桃品牌价值为259.02亿元。申报单位成功注册蜜桃、红富士苹果、板栗、山楂等七项绿色食品证书。积极挖掘果品文化内涵，全方位宣传推广并打造了“山蒙野毛”以及“沂蒙六姐妹”品牌，树立“蒙阴蜜桃甲天下”品牌宣传口号，面向国内外通过电商、海运、批发多种方式进行销售，消费者满意率98%以上。随着电商行业的快速发展，食品电商为省内生鲜农产品提供了市场与流通途径；当前由于生化指标不稳定的果蔬产品受到当前国内工业化流通网络现状的制约，果蔬生产流通追溯支撑技术体系必将成为发展的关键。

（1）“一带一路”需要山东省农业适应国际经济格局新变化

顺应经济全球化和区域经济一体化纵深发展新趋势的重要经济和外交战略，是山东省构建全方位对外开放新格局、培育发展新优势的重大战略部署。山东作为我国重要的经济大省、对外经贸大省、海洋经济大省，应抓住共建“一带一路”重大机遇，积极融入“一带一路”建设，着力扩大与沿线国家之间的双向贸易、双向投资、次区域合作以及人文交流合作，以提升经济国际化水平、加快经济转型升级、推进经济强省建设。同样农业也不再仅仅面对国内市场，应当把产品瞄向国外，把品牌送至一带一路沿线国家，而安全则成为当前产品出口的瓶颈。

图6-1  “一带一路”国家战略

（2）电子商务新模式对产品质量安全提出要求

我国当前流通业态可分为两种：一是传统商品批发零售，生产商、经销商都围绕着“场”这一关键要素进行投资经营。另一个是电子商务，是一个“货-流-人”的现代新兴商业模式，这种模式的信息流、资金流都通过线上完成，仓储、物流、配送则在线下完成，然而果蔬产品质量安全问题，较传统商业模式面临着更大的挑战。消费者对电子商务的关注不再仅仅是质量问题，还有品质优劣问题，为电子商务服务配套的相关技术创新与研究迫在眉睫。

为保障生产、流通中果蔬产品质量安全，需要采用全产业链感控、全程追溯技术手段，以保证农产品质量，减少品质损耗。一件商品送到用户手中，涉及到生产、加工、贮运、销售等多个环节：任何一个个环节断裂，都会造成产品质量安全。

近年来，欧美等国家纷纷进行果蔬、水产品、肉类供应链全程追溯产品研制。日韩等也已经开展了农产品流通一体化的质量体系研究与应用。通过准确可靠的品控技术与数据采集，安全实时的信息传输，实现准确可靠的种养、加工、流通、销售过程农产品质量保障，以科技手段提高农产品品控物流全程监管。

（3）目标产品行业需求大

山东省省内以蒙阴蜜桃为特色的果蔬食品，在电商与现代流通业中存在着质量追溯技术水平低、装备科技含量低、环境控制能力差、检测手段少和缺乏有效的质量追溯研究等问题，对目前已有的产品进行生产流通全产业链追溯技术集成研究与示范应用，提高国产生鲜产品品质、降低成本、并加强标准化研究。为山东省内外果蔬生产流通质量安全提供切实可行的技术手段，全面提高农产品质量安全监控能力。项目产品的研究有助于提高我国生鲜果蔬电商快速发展、降低商贸成本和流通风险、提高经济效益、促进流通方式转变，提升我国食品行业总体水平。

项目团队在果蔬传统商贸和电商产品质量追溯等方面已开展了多年研究，取得了初步研究成果；开展项目产品关键技术突破已经具备了必要的基本技术条件。通过项目所开展的研究与示范，可有效提升我国果蔬质量安全水平，带动生鲜产品安全生产上下游产业发展。

6.2 项目概述

6.2.1 研建核心

本项目以蒙阴特色地标产品蒙阴蜜桃为主要研究对象，针对蒙阴蜜桃生产追溯源头数据难以采集，追溯数据不精准、链条复杂难以实现数据自动匹配，追溯体系标准缺乏等问题开展共性关键技术研发；以“精准传感动态监测-智能分析处理与决策-精细过程控制-智能信息源头追溯-精准化安全管理与服务”为研究思路，围绕传统商贸与电子商务新业态，系统研建了蜜桃生产流通全程追溯关键因素与数据特征，研建了种植、采后预处理、贮运、检验检测、销售各个环节的关键环节数据采集、整合、处理系统及模块；研建了追溯过程中多维异构数据的抽取、清洗技术，研建各环节数据规范及关系处理系统及模块；围绕编码标识研究产品数据交换、信息关联、标码解析与分布式存储技术，研建了整合各环节模块的蜜桃生产精准追溯信息解析分析模块及设备、关联整合模块及设备；研建了蜜桃生产流通动态过程智能分析决策与控制模型，即时实现蜜桃精细过程控制和智能信息追溯。集成以上关键技术、模型与装备，实现数据自动匹配，制定了果蔬产品追溯业务元数据电子目录，研发面向蜜桃生产流通全程无缝化、全信息的果蔬全产业链条质量安全精准追溯云平台，搭建蜜桃追溯精准数据便捷查询设备，形成平台相关标准；实现蜜桃生产流通全过程质量追溯精准实时传感监测与精细控制，构建绿色、生态、精准的现代精准农业生产体系，提升精准化程度，促进以蒙阴蜜桃为特色的现代化产业结构调整，提高果蔬管理效率和决策水平。

6.2.2 技术路线

本方案的技术路线如图6-2所示。

图6-2 技术路线图

     以图6-3所示的蒙阴蜜桃跨境销售流程为例，果蔬跨境销售包括采摘、预冷、包装、装柜、封柜出口、跨境运输等。本项目将贯穿该流程的各个环节。

图6-3   蒙阴蜜桃跨境出口流程图

6.2.3 创新点

（1）模式创新

1）双追溯

生产种养源头质量安全与产品流通过程温度控制是制约国内果蔬品质的主要瓶颈，项目针对蜜桃种养、加工、流通、销售全链条各环节关键数据采集与分析，抽取与清晰，实现自动匹配所需数据，搭建追溯平台，在模式上创新为蜜桃产业链实现生产安全环节数据追溯与流通温度控制追溯。

2）双时空

蒙阴蜜桃整体产业当前的重要销售渠道为出口，尤其是面向北方俄罗斯，南向新加坡马来西亚等国的出口需求量不断攀升，项目落地将针对具体时空对环境、温度、中央加工信息的不同需求，建设可行适用的服务平台。

3）双业态

项目支持传统商贸与电子商务，支撑传统商业发展，利用标码体系，将蜜桃产、加、贮、运、销各环节追溯信息，通过无线网络，自动实现与智能手机APP软件连接，可使消费者在消费时可实时对农产品安全追溯信息进行实时查询，打造数字消费，实现传统商业的转型与升级。解决生鲜电商技术瓶颈，实现电商的流通消费信息追溯，让电商消费者直接可对蜜桃各环点信息进行实时查询，增加电商食品安全透明度。

（2）技术集成创新

1）标识贯穿

项目围绕编码标码串联整个产业链，整合条码、二维码、RFID等相关节点技术，实现唯一标识蜜桃产品，构建可落地的生产全程产业链追溯体系；

2）独立模块，自动匹配

针对蜜桃生产流通链生产、加工、贮运、销售等各关键环节研发数据采集模块，各模块有独立运行系统，根据实际需要选择使用。研建综合管理模块，对多维异构数据实现抽取、清洗。溯源体系一方面实现兼容模式创新和监管模式创新，另一方面要解决蜜桃产业中供应链各环节的信息精准感知难点、技术兼容难点和管理与运营难点。

（3）打造科技品牌带动产品品牌

该项目既形成了针对食品安全的物联网应用技术集成体系；也建设了国内外果蔬生产追溯模式创新体系，更实现了以食品安全国家战略为目标的产业推广体系。该项目是技术创新与模式创新的融合（自然科学和社会科学的融合）、是O2O线上线下融合、是一二三产业的融合。项目申报企业每年出口同时在线销售大量当地以蒙阴蜜桃为特色的果蔬产品，销售约两亿，项目的落地一方面有助于打造当地果蔬产品的科技品牌；一方面有利于打造质量安全国际品牌，积极响应我省打造食品安全“首善之区”的倡议。

6.3 建设内容

（1）生产流通全链条各环节信息感知、监测与传输

1）生产加工环节信息感知系统

针对高效优质果蔬农业发展对环境和生产过程的要求，综合采用地理信息技术、标识技术、无线通信技术等从区域产地环境评价、生产基地监测、生产履历信息采集与管理三方面构建生产加工监测系统。

一是区域产地环境监测模块。产地环境是生产高效优质农产品的基础。采集与整理黄河三角洲地区的行政区划、土壤肥力、土壤重金属污染分布、水系分布等数据，形成农产品产地环境本地数据库，建立区域层面的产地环境评价模型，实现对区域产地环境的评价及特色农产品种养殖的合理区划。

二是生产基地环境监测模块。以生产基地为单元，根据种养殖环境的不同特点部署适合的环境传感器和视频模块，实时采集温度、湿度、光照、二氧化碳、产地视频等参数；集成预警模型，实现基于环境的辅助决策；在特色农产品的重点生产基地部署该系统，从产地层面实现环境监测。

三是生产履历信息采集与管理模块。生产过程信息是生产高效优质农产品的保障。研制便携式农事信息采集系统，实现实时采集和无线传输施肥、用药、灌溉等信息；在大型企业和合作社建立企业级的生产履历中心，结合产、供、销数据动态分析市场供求变化，为合理排产、制定生产计划服务，从而提高产品市场竞争力、增加企业效益。

环境信息智能采集方面：研制了适用于果蔬种养在线监测的pH电化学传感器、温湿度、气体光学传感器。发明了多参数传感器集成、信息融合与校正方法。设计了智能变送系统及原位高频检测方法；发明了6参数复合传感器，提高了检测精度。如图6-4所示，建设了果品基地智慧果园物联网管控平台，对园区进行全方位监控,实现对果子、果树、果园、物流等动、静态信息的溯源。同时，还能够扫描微信二维码实现对溯源果树土壤信息的监测及预警，如图6-5所示。

图6-4 果品基地智慧果园物联网管控平台

图6-5 智慧果园物联管控平台APP对土壤的监测预警

环境信息动态监测与自动调控技术方面：研发了集约无线测控成套设备。研制了多参数无线采集节点，创建了适用于我国种养特点的无线传感器网络自组织、低功耗技术体系，研究开发了信息无线采集、路由、汇聚、控制4类节点装置，构建了无线测控网络系统，攻克了无线传感网络在面对田地覆盖范围大、能耗约束强、环境恶劣和维护能力差的难题。

病害远程诊疗方面：提出了针对12类疾病诊断模型和预警方法，实现了个性化、快速疾病诊断。设计了 "症状－疾病－病因"的双层因果诊断模型及智能诊断系统，实现了123种常见疾病的快速预警诊断。

2）蜜桃冷链流通品质关键风险监控系统

一是蜜桃冷链品质关键风险监控参数特征辨识技术。项目针对蜜桃冷链物流品质特性，对冷链过程的蜜桃品质质量安全关键风险监控传感参数特征进行系统性分析与辨识，明确蜜桃冷链物流品质变化机理，建立了蜜桃冷链物流精准化关键监控传感参数辨识方法及其动力学模型，为蜜桃冷链精准精细化实时监控与追溯提供基础性技术保障。针对蜜桃冷链物流过程的复杂波动性，通过对蜜桃冷链物流供应链的跟踪调研，并采集了冷链物流过程中的温度、湿度、气体、振动等多种参数信息，辨识分析冷链物流监测参数信号统计表征特性，并重点挖掘与质量安全高度相关的品质特征，筛选适用于蜜桃冷链物流过程的精准精细关键监控参数，构建相应的动力学模型。

二是蜜桃冷链物流实时精准动态监测传感技术。蜜桃冷链物流过程中环境参数的实时精准化传感动态监测与追溯是实现蜜桃冷链绿色生态品质质量安全的前提与关键。项目针对蜜桃冷链物流过程多元耦合的环境特点，以物联网智能多传感技术与多源信息融合方法为基本信息采集与处理方法，对冷链物流过程蜜桃品质安全实时精准化传感动态监测与追溯关键技术进行研究，主要内容包括：针对辨识分析的蜜桃冷链过程品质关键风险监控参数特征，研究多传感器冗余信号消除方法和响应特征参数提取方法，优化配置适合的多传感器集成，实现蜜桃冷链物流过程的精准传感实时动态监测与追溯。系统分析蜜桃冷链过程关键参数的不同状态特征对传感器响应特性的影响，探讨传感器对关键参数的响应-恢复特性、稳定性，探讨传感信号与蜜桃品质质量变化的关联机理，构建传感信号和蜜桃冷链过程品质之间的动态耦合模型。

（2）产品追溯编码与产品标识关键技术与关键设备

1）农产品质量安全溯源编码关键技术

研究了编码、解析服务，研究整合各类码整合技术。通过版本、编码体系标识的结构组合来兼容现有的各种不同的编码标识规范，且支持多种数据载体，适应于跨农产品行业、跨地域信息的互联互通，支持平台的大规模产业化应用。

2）农产品质量安全产品标识关键技术

研制了嵌入式包装标识识读设备。研制集嵌入式成像设备和电子标签读卡器为一体，并可以与外界无线通信的农产品包装标识识读一体化设备。设备以满足消费者快速追溯农产品为目的，采用Android为开发平台，Java作为开发语言，开发基于嵌入式的超高频RFID和一、二、三维条码识别的终端设备。包装标识设备首先是具有远程认证监管与溯源中心数据库维护功能；其次系统与农产品包装标识设备集成，基于嵌入式开发技术实现农产品包装标识识读与追溯系统；另外与条码/芯片读写中间件进行集成实现对条码、芯片数据的读取和处理，主要功能包括农畜产品流通信息管理、认证信息验证处理、监管信息智能决策、监管结果显示等。

研究农产品质量安全通用可追溯结构。通过定义“批次”、“位置”和“交易单元”等通用可追溯结构，设置节点追溯信息的关联，形成业务元数据电子目录，规避了不同农产品行业、不同种类农产品间供应链条的多样性，以及种养殖、收购、生产加工、仓储运输、批发/零售直至餐饮环节各项操作的差异性，使平台具有很好的柔性，便于节点追溯信息的关联，能用于农产品链各个阶段的参与企业。

图6-6 农产品质量安全标识全程追溯图形化展示

（3）建设基于云计算质量安全追溯大数据研究与平台设计

1）质量智能决策与预警

借助模糊多准则决策理论与方法、灰色预测理论与方法，基于农产品流通各环节以及农产品质量追溯全过程，研究如下内容：根据农产品流通各环节采集的不同质量数据指标，研究建立综合度量农产品质量的指标-综合质量指数计算公式；针对农产品流通各环节采集的不同类型质量数据，考虑各指标的关联性、优先性等关系，研究基于异质信息的信息融合集成算子，形成不同环节、不同农产品综合质量指数；利用模糊多准则决策理论与方法，根据农产品质量数据特点，研究改进的、适合农产品质量评价的TOPSIS、VIKOR、TODIM、PROMETHEE、ELECTRE、MOORA、投影等多种质量排序方法，形成所有农产品综合质量排序；针对农产品流通各环节采集的不同类型质量数据，研究不同指标的质量预警阀值，实现实时自动预警；针对各环节的不同指标变化，利用灰色预测理论与方法，研究适合农产品质量的灰色预测方法，实现农产品质量的动态预警；针对农产品流通各环节质量情况，依据综合质量指数和质量预测数据，研究质量等级和预警等级分类方法，以及不同等级管理需求，实现质量管理的智能决策。

2）溯源数据自动匹配、交换与大规模数据处理

利用云计算技术整合现有IT资源，研究NoSQL数据库与海量存储技术、数据挖掘技术、数据安全与隐私保护等技术，研究大数据和云计算技术用于农产品质量安全数据采集、自动监测和动态评价技术，开发跨平台数据获取/转换装置，研制融合农产品产业链、设备和环境信息的综合分析系统，开发基于大数据的农产品质量安全追溯创新示范应用，其总体功能具体包括如下研究内容：

一是开发跨平台数据匹配、获取/转换装置，研究跨平台数据获取及匹配方法，构建统一的服务交互通道，解决跨平台大数据文件高速并发读取技术问题；研究多源异构数据的清洗方法，提出不同数据源的隐私保护策略，解决跨平台数据安全传输与同步问题；异构数据规范化转换，建立跨平台多源异构数据质量评价模型，解决农产品质量安全追溯数据质量快速动态检测和评估的问题。

二是融合农产品质量安全追溯信息、检测和产品信息综合分析系统。研究异构数据集成、存储、检索技术，基于HADOOP2的存储框架、综合索引、非结构化特征提取、多维数据自动匹配，实现通过可扩展存储技术框架、非结构化数据特征提取和高效索引，形成追溯业务元数据电子目录；研究核心挖掘算法、耦合分析方法，支持全耦合分析模型的大数据挖掘、分析和预测算法，实现并行化多维挖掘分析、预测算法和耦合分析技术；研究可视化分析、结果展示技术，支持多尺度的数据关联分析、可视化分析和结构展现，实现实时数据展示、交互式可视化技术。

三是研究基于多元统计分析和相关分析的农产品质量安全动态评估模型和平台设计应用。综合生产、追溯、交易、产品和企业等信息，分析影响影响农产品质量安全的相关因素，构建影响参数集，利用核心可信参量预测等大数据挖掘算法，建立基于多元统计分析和相关分析的农产品质量安全动态评估模型，实现农产品质量安全的动态评估、智能预警和辅助决策。基于大数据的农产品质量安全应用策略，采用基于映射规约（Map-Reduce）和基于内存（Spark）的混合计算模式，解决核心算法的高性能实现的难题；

3）云计算/云存储技术

研究基于云计算/云存储平台的智能分析算法和跨媒体信息检索与分析算法。研究基于互联网的市场信息挖掘技术，为农产品定价以及农作物种类规划提供依据。运用GIS技术、数据库技术，完成数据层层上报、数据查询、统计分析、病虫害预警、对数据展示、交互和信息发布等功能提供后台支持，提高工作效率，满足内部工作人员的工作需要和社会公众对相关信息的需求。

6.4 应用效果评价

首先，本项目的实施将对蒙阴蜜桃对对外出口发挥重要作用。由于蒙阴蜜桃主要面向北方俄罗斯，南向新加坡马来西亚等国的出口需求，项目落地后，将根据时空对环境、温度、中央加工信息的不同需求，提供有针对性的服务。

其次，该项目支持传统商贸与电子商务，利用标码体系，将蜜桃产、加、贮、运、销各环节追溯信息，通过无线网络，自动实现与智能手机APP软件连接，可使消费者在消费时可实时对农产品安全追溯信息进行实时查询，打造数字消费，实现传统商业的转型与升级。解决生鲜电商技术瓶颈，实现电商的流通消费信息追溯，让电商消费者直接可对蜜桃各环点信息进行实时查询，增加电商食品安全透明度。

再次，该项目实施以后，将成为技术创新与模式创新的融合、线上线下的融合，更是一、二、三产业的融合。项目申报企业每年可以通过线上线下业务出口大量当地以蒙阴蜜桃为特色的果蔬产品，销售前景良好。在输出我国优质的生鲜食品的同时，也向海外展示了我国农业的高科技水平。

综上所述，该项目的推广，有助于打造当地果蔬产品的科技品牌，提升品牌的国际知名度，同时更是积极响应山东省打造食品安全“首善之区”倡议的重要举措，具有非常良好的经济效益和社会效益。

来源：中国食品行业追溯体系发展报告（2017-2018）