基于物联网的农业生产基地现场管理与质量追溯系统

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1、基于物联网的农业生产基地现场管理与质量追溯系统孙奕敏1　王玙璠2　艾浩军2（1.中国人民武装警察部队山东总队训练基地，山东济南250000；2.武汉大学计算机学院，湖北武汉430072）【摘　要】研究物联网技术在农业生产有机蔬菜生产与供应链质量安全管控中的应用，以传感网、视频分析、标签技术为基础，开发生产过程日志与档案系统，供应链质量安全追踪溯源系统和信息发布系统，在有机蔬菜基地布置无线传感网和监控网，利用组合RFID、条码和二维码实现有机蔬菜溯源，提供多样化的信息发布方式便于消费者查询。.jyqkbps。按此方式组网的场区

2、信息网，主干道的无线网络理论速度是300Mbps，实际运行可以达到150Mbps的速度，能满足场区信息化的要求。如图5所示。3.2.2　无线传感网场区无线传感网要承载场区内的种植基地、养殖基地和沼气池的生态环境信息，包括温度、湿度、照度和敏感气体浓度等，将这些信息通过无线自组网络传递到ZigBee网关，采用IEEE802.15.4标准，再由LAN局域网传送到控制台服务器进行分析，实现传感网与互联网的互联互通。场区内无线网络部署方案如图6所示。在种植基地和养殖基地内都布置了大量传感器，这些传感器采用自组织的方式形成无线传感网进

3、行信息传递与发送，最后通过一个无线传感网关搜集所有的传感节点信息，再将这些信息统一发送到控制台服务器进行处理。这种无中心的分布式控制网络，不需要类似基站或者访问服务点这样的中心控制设备，即不需要利用现有的网络基础设施同样能提供一种通信支撑环境。在任何时间、任何地点不需要现有的信息基础网络设施的支持，快速构建起一个移动通信网络。3.2.3　无线视频监控网视频监控的目的有两个，一是对生产过程监管，二是生产过程的展示。为保证设备的兼容性，所有摄像头均内置编码设备，即采用网络摄像机，并且尽量选用支持以太网供电（POE）的设备。组网方

4、式见图7：在场区的种植基地、养殖基地和沼气池的重要监控点布置摄像设备，通过无线网络将实况录像发送至控制台服务器，服务器对这些视频数据进行处理和分析后，再通过光纤接入的大宽带上传至互联网，提供在线展现，让人们在家也能实时观看场区内的情况。3.3　生产过程日志与档案系统服务器对视频数据进行的处理和分析包括对冗余信息的剔除、将有用的信息保存。由于场区内视频信息量非常大，只靠人工处理这些信息变得不可能，因此可以引进计算机视觉的技术，通过有效的算法对智能处理这些视频，提取出人们感兴趣的视频摘要，对每天的生产情况提取视频日志，这样建成的

5、日常视频档案可以有效地对场区进行科学地管理。无线传感网与无线视频监控网并不是独立的，它们应当相互依存，将某个监测点的生态环境信息和视频监控信息应该绑定在一起，做到“虚实结合”，当查询产区内某一点的信息时，相关的环境与视频信息就都能同时显示出来，使得有机农产品的生产全过程可视化。将无线传感网和视频监控网采集到的信息结合统一起来，构成生产过程日志与档案，构建管理这些信息的系统，可以作为后续质量安全管控的有力支持。3.4　有机产品标签跟踪系统蔬菜供应链和大多数农产品供应链一样，也包括生产、加工、仓储、运输和销售等几个环节，提交有机

6、蔬菜供应链效率的关键也是如何协调几个环节及如何提高每个环节的效率。如图8所示。从蔬菜供应链整体可以看到，通过使用RFID和条码、二维码的组合标签技术，能够方便地把整个供应链中各个环节的信息读入公共数据库，各个环节也可以便捷地增加相应环节的数据。消费者和相关主管部门也可以通过通信网络和终端进行查询与追溯。根据现有商业模式的使用习惯和使用成本，可以整箱使用RFID标签，内部小盒装使用条码或者二维码。标签上要记录的信息包括：（1）生产阶段的信息，包括品号、产地、、化肥明细、种植时间等。（2）加工阶段的信息：小盒贴上条码，大盒贴上R

7、FID标签，二维条码直接保存了产地、收割时间等重要信息，也能透过二维码访问中心数据库。（3）仓储阶段记录的信息，包括入库时间、入库区位、货架货位和出库时间等。（4）运输阶段的信息：GPS+RFID标签，包括上车时间、途中温度状况、路线信息、下车时间等。这些信息分别记录在RFID、条码和二维码标签上，根据这三种标签各自不同的特点和功能，采用不同的方式来标识包装，记录了有机农产品生产过程和供应链全程的信息，能够有效进行质量管理，既节约了成本又能在出现问题时方便消费者追踪溯源。二维条码包装过程和记录的信息如图9所示。通过RFID、

8、条码和二维码的组合识别码提供的生产产地、生产单位、生产过程、农药化肥使用情况等信息，当产品发生安全性等事故时，通过有机蔬菜标签跟踪系统可迅速回溯过程及查明原因所在，正确而迅速地回收产品，防止产品事故的再发生，也可确认相关的责任，从而有效促进对生产和流通过程的重视，保障农产品质量安全。3.5