物联网追溯管理平台在农产品质量安全生产过程中的应用
一、讷河农业物联网平台可追溯体系的建立
2015年7月讷河市人民政府投入300万元由市农业技术推广中心开发建设农业物联网追溯体系，获得2016年黑龙江省“丰收计划”一等奖。
（一）应用二维码实现农产品质量追溯
扫描二维码实现产品质量溯源，内含信息包括基地情况、企业情况、生产环节、产品品牌及质检报告，将讷河市现有主要品牌、渠道、地理标识、电子商务以及讷河气候、环境等天然条件、现有农业种植技术和农业物联网技术有机结合起来，逐步形成讷河市“互联网+农业”新的经济运行形态。
（二）建设讷河市农业综合服务网站
农业综合服务网站支持计算机客户端和手机客户端访问。主要栏目包括讷河市农业简介、农业要闻、政策法规、市场行情、供求信息、生长监测、生产指导、电子商务、专家服务和绿色种植技术等，实现网上查询。
（三）开发手机客户端
为方便用户查询，开发了手机客户端，下载APP后实现数据随时下载和获得远程支持，并能按照用户要求量身定制，实现数据的下载和及时调整监控感知元件，随时随地观察现场情况、查看现场温、湿度等数据和远程智能控制、调节指定设备。
二、绿色食品可追溯基地建设情况
2017年各个基地可追溯点位85点，粮食产品（原粮）基地、畜产品基地、菜篮子基地、蘑菇基地、汉麻基地涵盖全市15个乡镇的30个合作社和6个企业，面积30万亩。利用物联网技术、通信技术、视频处理技术、云平台储存技术，将讷河市农业生产相关数据资料集中存储在业务支撑和信息管理平台上传至“云空间”，数据采集点（旱田、水田、棚室）通过IP网络摄像头对农作物进行视频监测；采用温度、湿度等传感器及时准确反馈监测对象生产过程中的空间数据、历史数据及错误报告；利用全景监控系统对生产设备进行远程控制，实现实时监控、及时预警、迅速处理，实现种植过程全链可追溯，电脑用户端和手机用户端数据可查。
三、可追溯二维码应用情况
讷河市的农产品溯源合作社及其产品36个，统一使用讷河市地理标识。分别为科技园区豆浆豆、科技园区马铃薯、恒阳肉牛、港进马铃薯粉丝、家良淀粉、北风米业面粉、北风米业1115牌大米、一良豆浆豆、鑫盛祥小米、远大富硒大米、千顷农夫大米、绿之都蔬菜、桔红心白菜、城北香菇等特色农产品。推广二维码以及包装标识，扫描二维码即可实现产品质量溯源，内含信息包括基地情况、企业情况、生产环节、产品品牌及质检报告等，将讷河市现有主要农产品范围、企业状况、绿色品牌、销售渠道、地理标识、电子商务以及讷河气候、环境等天然条件清晰展现给消费者，一目了然。
（一）溯源地选择
讷河市位于松嫩平原北端，幅员6674平方公里，耕地630万亩，全国产粮百强县。昼夜温差大，雨热同季，适合作物有机物积累，产品质量好、产量高，尤其马铃薯更是驰名中外。基地选择按照黑龙江省农业“三减”（减化肥、减农药、减除草剂）方案精神，选择没有污染、远离乡村驻地的“三减”地块作为基地。选择合作社有三个原则：经营者的产品有绿标；病虫害绿色防控、测土配方施肥、农药化肥不可以超标使用；按照绿色食品生产规程操作。选择范围：玉米、大豆、马铃薯作物合作社面积5000亩以上，水稻2000亩以上，蘑菇、蔬菜大棚30栋以上，水灌条件全覆盖。
（二）溯源过程
1.作物生长环境监测。通过在农业科技园区安装气象环境和土壤环境监测设备，自动采集和存储实时监测的环境参数变化，为农业的精准作业提供数据支撑；通过在园区安装作物生长监测摄像头，实时监测区作物的生长影像，通过作物图像处理子系统识别植株生长状态，为农业的精准作业提供影像支持。
2.区域环境监测。在卫星地图上显示讷河市全境安装的15个乡镇作物生长环境观测站、1个蔬菜大棚观测站和1个园区观测点的实时监测数据，全方位展示讷河市的区域环境参数变化情况，为农业技术人员和管理人员提供辅助决策信息。
3.积温土壤墒情。依据作物生长环境监测数据，按照日平均温度统计任意时间段的积温，并通过数据和变化曲线直观显示温度和积温变化情况，为作物植保提供数据支持；根据各个监测点采集的土壤水分数据，在矢量图上绘制讷河市土壤墒情，为作物灌溉提供数据支持。
4.有害生物预警。安装自动虫情测报灯。该灯采用不锈钢材料，利用现代光、电、数控技术，实现了虫体远红外自动处理、接虫袋自动转换、整灯自动运行等功能。在无人监管的情况下，能自动完成诱虫、杀虫、收集、分装、排水等系统作业。该灯有与计算机相连的端口，可根据虫情测报可视化、网络化、标准化的需要随时将系统自动测定的环境气象资料输入计算机。安装孢子捕捉仪，可固定在测报区域内，定点观察特定区域孢子种类及数量。
5.远程影像监测。通过高清规格视频设备监测作物生长，对作物长势进行连续影像回放，利用20倍的物理变焦，观察作物的叶、径和作物群体的变化，为作物生长进程分析提供影像支撑，对农业技术人员、管理人员和农民进行科学种田提供辅助决策支持。
（三）溯源应用
1.溯源模型框架。食品安全关系到人民群众的身体健康和生命安全，农产品溯源的目的是为了建立一个覆盖农产品生产全过程的信息库，实现农产品种植、加工、存储、流通以及销售的规范化。农产品质量安全溯源系统主要围绕精准农业、农业数据管理、农产品溯源查询等主要功能来整合系统平台，达到平台对整个农业的资源整合、实时监控，及时预警，迅速处理。农产品质量安全溯源系统平台的功能模型从下向上可以分为接入层、中间层、共享层、应用层和展现层五大层次，同时，这五大层次的建设又是以标准规范体系和信息安全体系为依据，从而保证系统整体建设的统一性、标准性和安全性。其总体架构模型如下图所示：
2.作物精确栽培。需要由推广中心提供生产技术方案，有机农产品质量安全溯源系统总体框架图通过土壤类型、目标产量和品种的设置，按作物生育进程构建播种方案、施肥方案、水分管理方案和病虫草害防治方案，现阶段已经建立了水稻、玉米、甜菜、马铃薯和大豆的精确栽培综合方案，为农业技术人员和农民提供技术指导，引导农民进行科学的农业生产。
3.作物生长决策。作物生长决策包括土壤肥力状况、测土配方施肥和作物生长决策。土壤肥力状况是根据讷河市多年土壤样本的检测数据，对讷河市各个乡镇检测数据进行数据平均，并通过作物肥效试验和肥力校正试验，确定各乡镇农户的土壤肥力状况，经科学分析，实行配方施肥决策；测土配方施肥是利用讷河市养分水平评价数据对所有测土配方施肥数据进行分类，得出该地块的土壤养分状况，农户配方进行施肥，提高肥料利用率，降低施肥量，减少农业投入；作物生长决策根据作物生长对物候的需求情况，统计和分析各个监测点的物候数据，按照物候变化的规律，实行精确栽培管理，提高土地规模经营条件下优质、高产和高效目标。
4.溯源在生产中的应用。农产品质量安全溯源系统平台主要包括生产监测系统、加工监测系统、仓储监测系统、物流监测系统及销售监测系统等。其中，销售监测系统除了实体经营，还可以利用京东、天猫、淘宝等知名电子商务平台进行网络销售。在加工、物流、销售及农产品质量认证等环节应用扫描二维码的方式，实现产品防伪、信息查询及商品交易等。
四、溯源应用效果及效益
一是初步形成了农产品质量安全追溯协作机制，推动追溯管理与市场准入相衔接，实现食用农产品从农田到餐桌的全过程追溯管理。
二是创新了质量安全监管模式，为农业生产管理方法实现智能化“云监管”进行了有益探索，避免发生区域性、系统性安全风险。
三是加强了追溯大数据分析与成果应用，为经济调节和产业发展提供了决策支持。
四是调动了公众参与质量安全和公共安全治理的积极性，为诚信经营强化了自律意识。
五是效益显著增加。利用二维码溯源后，合作社及企业产品效益激增，和盛小米每公斤10元，比不追溯前每公斤增加2元；远大富硒大米每公斤8元，比普通大米每公斤增加4元；一良豆浆豆采取有机种植，每公斤6元，比追溯前每公斤增加2元；城北村香菇（鲜品）每公斤10元，比以前每公斤增加2元；绿之都白菜在南京举办的黑龙江优质农产品推介会上卖到25元一棵，效益相当可观。
五、存在问题与下步打算
2016年建设16个合作社及基地面积18.1万亩，2017年扩增至36个合作社及基地面积30万亩，从实践看，通过溯源，产品由大路货变成了精致商品，效益突出，效果明显。但也发现了一些问题：一是面积小，溯源面积是全市耕地面积的二十分之一左右。二是链条短，加工、仓储、销售等环节受资金限制不能延伸或延伸不远。三是推广难，讷河市大部分合作社的主要产品是原粮，没有深度开发，对于自己的产品能否打造精致品牌缺乏信心，不舍得投入。
2018年讷河市农业技术推广中心继续发挥追溯信息共享交换机制，构建大数据监管模式，扩大基地建设面积，逐步推动追溯数据资源向社会有序开放，鼓励生产企业经营以追溯体系建设带动品牌创建和商业模式创新，突出商业化增值应用，利用追溯体系进行市场预测与精准营销，更好地开拓国内外市场。
（作者单位：黑龙江省讷河市农业技术推广中心、黑龙江省讷河市农业开发办公室、黑龙江省农技推广总站）