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　　摘要 为改进现代农业气象服务技术水平，推进气象为农特色服务，提升农产品的品质，提高为农服务效益，基 于J2EE技术架构，利用 Eclipse开发环境，开发了农产品气候品质认证与溯源平台。该平台 采 用3层 Web体系 结 构和 MVC模式，设计了接口层、系统平台基础设施层、JSP通用架构框架、业务服务层、Web应用层组件，有效地提高了系统的安全性、可移植性以及开发效率。详细介绍了系统总体架构、工作流程和关键技术，其中认证模块采用了平台评分与专家评分相结合的模式，提高了认证信息的可靠性;溯源模块采用了 AES和 RSA 混合加密算法生成二维码，保证了农产品溯源系统的安全性。

　　键词 农产品;气候品质认证;溯源平台;气象物联网;气象为农

　　引言

　　国 外 对 农 产 品 的 品 质 认 证 及 溯 源 工 作 开 展 较早，欧盟、美国、澳大利亚等世界主要农产品出口大国或地区都有一整套严格和完善的农产品分级与品质管理体系，并且制定出国家法律加以保护[1]。我国农产品气候认证工作最早由浙江省气象部门于2012年率先开始探索[2]，并首次完成了对安吉县溪龙乡大山坞茶厂白茶试点的农产品气候品质等级认证[3]。其后，各省相继开展农产品气候品质 认 证 工作，并开发农产品气候品质认证平台，车秀芬等[4]研发的海南芒果气象灾害监测及气候品质认证系统是目前国内唯一公开报道的系统。国内农产品溯源工作虽然起步比较晚，但是发展迅速，关于农产品溯源的文献已相当多。孙传恒[5]等设计并实现了基于嵌入式技术的农产品流通追溯设备;刘东红[6]等研究了物联网技术在食品及农产品中应用的进展;黄全高[7]设计并实现了基于二维码的绿色食品溯源系统。我国虽然在农产品品质认证、溯源方面取得了一些进展，但是由于不同部门各自开展，难以形成统一的整体，所以目前还尚未见有认证与溯源相结合的平台报道。为了满足四川农产品品质提升的需求，四川省气象局首创了农产品气候品质认证与溯源平台。此平台以农业气候区划、作物气象生育期、物联网、网站内容管理系统等理论为指导，通过气象观测站构建起的气象物联网，完成对产地作物每个生育期状态、背景气象实况配对等在线时序认证，使得农产品气候品质认证工作流程符合科学规律，农产品认证标签与产地、气象观测数据、品质等级解释客观合理。目前，农产品气候品质认证与溯源平台已经成为四川省农村综合信息中心最重要的业务之一，运行时间超过3年。

　　1 系统总体架构设计

　　1.1 网络架构

　　本平台部署在四川省农村经济综合信息中心的服务器上，接口系统、管理系统之间在服务器本地进行信息交互，具体网络架构如图1所示。

　　1.2 平台架构

　　此平台设计分为接口层、系统平台基础设施层、JSP通用架构框架、业务服务层、Web应用层，同时外加统一系统安全管理服务，具有高可扩展性、可分布式应用性。开 发 语 言 以Java为主，选 用 Spring、springMVC、Hibernate框 架。可 以 最 大 限 度 的 保证平台运行的高效性、稳定性和安全性。

　　1.3 数据库架构

　　平台采用 MySQL 数据 库[8]来组 织、存 储 和 管理数据，通过分析农产品气候品质认证和溯源实际需求的调研结果，确定创建涉农企业基本信息表、认证中心专家库管理表、农产品认证申请表、气象站信息表、产品认证模型基本信息管理表、气候品质认证实施方案表、标 签 生 成 与 发 放 记 录 表、农 产 品 追 溯表、企业农产品表等数据库表，这些信息表记录了农产品的产地信息、企业信息、品质信息等，实现了对农产品生产企业及产品信息的统一管理，构成了农产品气候品质信息追溯的基础数据库，是产品追溯平台的基础和核心。

　　2 工作流程

　　2.1 气候品质认证流程

　　农产品生产企业向当地气象局相关部门提交气候品质认证申请，当地气象局相关部门在进行申请材料初审、现场勘测等工作后，编写农产品气候品质认证工作报告，并向四川省农业气象中心提交报告、申报认证编号。省农业气象中心对当地气象局相关部门提交的认证工作报告进行最终审定认证后，出具《农产品气候品质认证报告》、制作发放农产品二维码认证标签。具体认证流程如图2所示。

　　2.2 溯源流程设计

　　农产品生产商将获取的二维码认证标签粘贴于其生产的农产品，并对二维码标签进行初次扫描，进行出厂信息记录入库。消费者利用手机、电脑等设备，扫描投放到市场的农产品二维码，即可查询到此件农产品的生产信息、气候品质认证信息等内容。

　　3 气候品质认证技术及溯源防伪技术

　　3.1 农产品气候品质认证等级评定技术

　　农产品气候品质认证等级评定方法[9]，主要 依据农产品品质与气候的密切关系，以作物气候适宜性技术研究成果为基础，采取对相关数据的采集、实地调查、对比分析等技术方法，创建农产品各个生育期各种气象要素的气候适宜性指标，建立气候品质认证模型，综合确定气候品质评价等级。

　　3.1.1 不同生育期内各类气象因子(要素)的选取和等级判别

　　农产品在不同的生育期内气候要素对农产品品质有重要影响，如猕猴桃在花期降雨量与产品品质之间呈显著的负相关，晴天天数与品质之间呈显著的正相关[10]。因此，我 们 针 对 不 同 的 农 产 品，确 定不同生育期影响品质的气候要素，然后根据观测的这些气候要素进行农产品气候品质等级判别，判别的等级分为：特优、优和良3个等级。在研究和确定对农作物质量有影响的关键气候要素时，首先分析历年某农产品质量、该地区气象数据(气温、光照、降水量和积温)，以及该地区历年气象数据，然后分析此农作物生长特点及其在不同生长期对光照、温度、水分的要求，最后将从实际生长中分离出来的气象要素与其各生长期敏感气象要素进行 Pearson(皮尔 逊)[11]相关 性 分 析，计 算 出 历 年间某农作物气象质量与当年各旬(月)日照、气温和降水量变化的相关度，从而识别出某农作物生产关键气象要素。针对多气象要素影响的农产品，选取其中3～4个关键气象要素(图3)。

　　根据农作物对气象要素的适应性指标，判断农作物对当年各个气象要素的适应情况，分为最适宜、适宜、次适宜、不适宜4个等级，具体判别方法如下：假设所得到某气象要素的最适宜指标为a～b(a为下限值，b为上限值)，x为实际观测值。当a≤x≤b时，判别为最适宜;当b

　　3.1.2 不同生育期的综合气象条件等级判别

　　将系统和专家对不同生育期内各类气象因子影响农作物的评级标准进行综合分析，确定不同生育期内农产品的评级，按照等级分为最适宜、适宜、次适宜、不适宜4类。①农作物不同生育期气象要素最适宜判断流程如图5所示。②适宜：所有因子(要素)的评定等级为适宜;所有关键因子(要素)的评定等级为适宜，其余因子评定等级为次适宜以上级别;超过50%关键因子(要素)的评定等级为适宜，其余因子评定等级为适宜以上级别。③次适宜：所有因子(要素)的评定等级为次适宜;超过50%关键因子(要素)的评定等级为次适宜。④不适宜：所有因子(要素)的 评 定 等 级 为 不 适 宜;超 过 50% 关键 因 子(要素)的评定等级为不适宜。

　　3.1.3 农产品气候品质的综合等级判别

　　针对不同的农产品，分析气候要素在其不同的生育期的影响重要性，根据观测的这些气候要素进行农产品气 候 品 质 等 级 判 别，判 别 的 等 级 分 为：特优、优和良3个等级。判别方法是根据不同农作物在不同生育期的权重进行分配的，具体方法：假设全生育期天数为 N，关键生育期天数为 M，则一般生育期 的 权 重 A=0.6(1/N);关 键 生 育 期 的 权 重B=(1/N)+[0.4(N-M)(1/N)]/M。 关 键 生 育期或一般 生 育 期 内 第i天的 综 合 气 象 条 件 的 等 级Ri，其取值可划分为最适宜Ri=1、适宜Ri=0.7、次适宜Ri=0.3、不适宜Ri=0。气候品质综合判别值为P，一般生育期的气候品质判别值为S，关键生育期的气候品质判别值为 T，专家打分为 Q，0.05≤Q ≤0.2，由专家依据在异常气候背景下当地的抗灾减灾能力及生产措施实施情况给定。于是，农产品气候品质的综合等级判别计算公式可表示为：

　　S =A∑ N-Mi=1Ri，i= (1，2，…，N -M) (1)T =B∑ Mi=1Ri，i= (1，2，…，M) (2)P =S+T+Q (3)当P≥0.9时，农产品气候品质级别评为特优;当0.6≤P<0.9时，农产品气候品质级 别 评 为 优;当P<0.6时，农产品气候品质级别评为良好。3.2 信息溯源防伪技术利用 AES和 RSA 混合加密算法生成农产品气候品质认证二维码标签，消费者使用手机扫描此二维码可以对认证农产品进行溯源信息查询，可以获取当前农产品认证信息、溯源防伪信息、产地信息、商家信息以及全生育期的气象要素数据走势等信息。如果该商品二维码被同期异地扫描，平台后台即会向认证企业自动报警提示此件产品涉嫌假冒，企业可通过此平台消除此枚标签，一旦消除，扫描此枚标签的产品将被提示涉嫌假冒，谨慎消费。同时，企业也可以通过后台的标签管理查看溯源标签的使用情况，对于同期异地扫描及数量异常的标签，企业亦可以进行判定拉黑管理。每一枚农产品气候品质认证二维码标签上都有平台为之生成的唯一编码，消费者亦可以登录指定页面，输入此编码，进行二维码标签信息的查询。通过查询，可以获得二维码标签初次被扫码的时间、初次被扫码地点、被扫描次数以及状态等信息。如果通过编码无法查询到对应二维码标签信息，则可以认定此二维码为假冒。

　　4 应用效果

　　农产品气候品质认证与溯源平台自2014年建成投入运行 以 来，系 统 运 行 稳 定。截 至2017年12月30日，该平台已为四川省27家农业生产企业、专业合作社生产的35个批次的特色农产品提供认证与溯源 服 务，包 括 猕 猴 桃、茶 叶、柑 橘、柚、脐 橙、银耳、葡萄、枇杷、花椒、金银花、蜂蜜等14个农产品品类，种植面积超过8万亩，共计发放23.5万枚二维码溯源标签。通过此平台的认证，在全省范围内已经建立了一批知名品牌，例如乐山沐川猕猴桃[12]、成都彭州佳惟他猕猴桃、雷波脐橙[13]等。此系统的运行不仅获得了当地政府的认可，而且受到了农户的一致好评。

　　5 结论与讨论

　　四川省农产品气候品质认证与溯源平台首次实现了农产品气候品质认证与溯源工作的信息一体化操作，并采用平台评判与专家评判相结合的方式，极大地增强了品质认证的可靠性。同时，此系统也存在一些问题，比如认证模型单一，涉及品质评判要素仅为气象要素。在以后的工作中，我们将在不断总结经验的基础上，同时联合林业、农业等相关部门完善、优化认证模型。

　　参考文献

　　[1] 李秀香，冯馨.加强气候品质认证，提升农产品出口质量[J].国际贸易，2016(7)：32-37.

　　[2] 李仁忠，王治海，金志凤，等.浙江省农产品气候品质认证服务浅析[J].浙江气象，2015，36(4)：23-25.

　　[3] 金志凤，王 治 海，姚 益 平，等.浙江省茶叶气候品质等级评价[J].生态学杂志，2015，34(5)：1456-1463.

　　[4] 车秀芬，张京红，黄海静，等.海南芒果气象灾害监测及气候品质认证系统研发[J].气象研究与应用，2017，38(2)：45-48.

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