基于物联网技术的食品安全追溯体系构建与应用研究

　　李慧茹

　　（新疆维吾尔自治区市场监督审核评价中心，新疆乌鲁木齐 830000）

　　摘　要：随着食品安全问题日益受到关注，构建高效的追溯体系成为当务之急。本文分析了我国食品安全追溯体系现状，提出了基于物联网技术的追溯体系构建方案，从技术架构、信息采集等方面进行系统设计，并以大型养殖场和水产品加工企业为例进行实践应用研究，针对系统运行中存在的问题提出改进建议，为推动食品安全追溯体系智能化升级提供参考。

　　关键词：食品安全；物联网；追溯体系；系统构建

　　传统的食品安全监管模式因信息采集效率低、数据共享不及时、追溯链条不完整等问题，难以满足现代食品安全监管的需求。物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分，其感知、传输和智能处理等特性为食品安全追溯体系的创新发展提供了技术支撑[1]。构建基于物联网技术的食品安全追溯体系，有助于实现食品生产、加工、流通等环节的全程监控，提高追溯信息的准确性和实时性，增强食品质量安全保障能力。本文旨在探索物联网技术在食品安全追溯体系中的应用，研究追溯体系的构建方案和实施策略，为提升我国食品安全监管水平提供理论和实践参考。

　　1　食品安全追溯体系现状分析

　　随着人们对食品安全问题的日益关注，食品安全追溯体系在保障食品质量安全方面发挥着关键作用。目前，我国食品安全追溯体系已建立了相对完善的法律法规和技术标准体系，2009 年实施的《中华人民共和国食品安全法》明确要求，在食品生产、加工、包装、采购等环节建立信息记录，以便于追溯与召回。在技术应用方面，我国食品安全追溯技术取得了突破性进展，主要采用无线射频识别技术、二维码、条码溯源等追溯技术，实现了追溯系统的智能化升级。在市场规模方面，2023 年我国食品质量安全追溯系统市场规模达到39.3 亿元，同比增长36.74%，呈现出良好的发展态势。从产业链来看，追溯体系由上游的技术研发与支持（包括无线射频识别技术、区块链、物联网、大数据和人工智能等），中游的系统服务商和集成商，以及下游的食品生产企业、供应链企业和物流商等共同构成[2]。在企业实施方面，虽然区块链等新技术的应用有助于防伪溯源，但高昂的硬件投入和不稳定的经济效益制约了企业参与的积极性，数据采集真实性和系统兼容性问题也亟待解决。在消费者认知方面，尽管相关部门在推广食品安全追溯体系方面做出了努力，但公众对追溯体系的了解和接受度仍需提升。总体而言，我国食品安全追溯体系正在向标准化、规范化和信息化方向发展，但在技术应用、企业实施和市场认知等方面仍有较大的提升空间，需要政府、企业和社会各界的持续努力和共同推进。

　　2　基于物联网技术的食品安全追溯体系构建

　　2.1　追溯体系技术架构设计

　　基于物联网技术的食品安全追溯体系技术架构设计主要体现在以下两个方面。①在总体架构设计方面，可以采用“感知层- 网络层- 平台层- 应用层”的4 层体系结构，感知层负责信息采集，包括产品标识信息、环境参数、质量数据等；网络层通过物联网通信技术实现数据传输，包括移动通信网络、工业以太网等；平台层负责数据存储和处理，采用分布式架构和云计算技术；应用层提供追溯查询、质量监管、预警分析等功能[3]。②在数据架构设计方面，需建立统一的追溯信息数据标准，包括产品信息模型、质量标准模型和追溯过程模型，实现对生产、加工、流通等全过程数据的标准化管理。其中，产品信息模型包含产品基础信息、原料信息、加工信息等；质量标准模型涵盖国家标准、行业标准和企业标准；追溯过程模型定义了各环节的关键控制点和数据采集要求。

　　2.2　追溯信息采集模块构建

　　基于物联网技术的食品安全追溯信息采集模块构建主要体现在以下两个方面。①生产环节信息采集模块构建方面。在种植基地部署多功能农业物联网监测设备，通过土壤水分传感器、气象监测站实时采集种植环境数据，利用智能喷灌设备记录灌溉用水信息，采用农资智能识别设备采集农药、肥料等投入品的使用数据；在养殖场部署生物体征检测设备、饲料投放监控系统，实时记录畜禽生长状况、饲料投入、免疫接种等信息。②加工流通环节信息采集模块构建方面。在加工车间入口处设置原料验收智能终端，通过电子秤、品质检测仪等设备采集原料重量、品质等级等信息；在生产线上安装智能视觉系统和工艺参数采集设备，记录加工工艺、设备运行状态；在包装环节配置智能打码机、无线射频识别技术标签发行设备，自动生成产品身份标识[4]。

　　2.3　数据传输与存储模块构建

　　基于物联网技术的食品安全追溯数据传输与存储模块构建主要体现在以下两个方面。①在数据传输网络构建方面，采用多层次的混合网络架构，在生产基地和加工车间内部构建工业无线网络，采用ZigBee 组网技术实现近距离数据传输；在企业内部搭建工业以太网和企业专网，通过OPC UA 等工业通信协议保障生产数据的实时传输；在外部物流环节部署车载移动通信终端，采用4G/5G 网络传输运输过程数据，同时在网关节点配置数据缓存和边缘计算模块，实现数据的本地化处理和断网续传[5]。②在数据存储处理构建方面，采用分布式云存储架构，在数据中心部署Hadoop 分布式文件系统，实现海量追溯数据的可靠存储；建立数据缓存、数据清洗、数据加密等处理机制，确保数据的及时性和安全性；构建数据备份和容灾系统，采用主从备份和异地容灾方案，保障追溯数据的安全可靠。

　　2.4　追溯平台功能模块构建

　　基于物联网技术的食品安全追溯平台功能模块构建主要体现在以下两个方面。①在生产监管功能构建方面，开发基于Web 的远程监控平台，实现对生产基地和加工车间的实时监管，包括视频监控、环境监测、设备运行状态监测等功能；建立智能预警机制，根据物联网传感器采集的实时数据，对环境参数异常、质量指标超标等情况进行自动预警；开发基于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的生产基地管理系统，实现农事操作的可视化管理和农资使用的精准追踪。②在追溯查询功能构建方面，开发移动端和Web 端追溯查询界面，支持消费者通过扫描产品二维码或无线射频识别技术标签获取全程追溯信息；构建追溯信息展示模块，采用图文结合的方式直观展示产品在生产、加工、流通等环节的关键信息；开发统计分析功能，支持对产品质量、生产效率、追溯频次等数据进行多维度分析。

　　3　食品安全追溯体系的应用实践

　　3.1　应用场景描述

　　基于物联网技术的食品安全追溯体系在实际应用中主要体现在以下两点。①在大型养殖场应用场景中，通过部署环境监测传感器、饲料投放监控系统和动物生物体征采集设备，实现对生猪全生命周期的追溯管理。具体包括通过无线射频识别技术耳标对每头生猪进行唯一标识，利用智能饲喂系统记录饲料投放量和采食情况，通过环境传感器监测猪舍温湿度、有害气体浓度等参数，使用生物体征采集设备记录生猪体重、体温等生长数据，同时通过兽药使用智能管理系统对免疫和治疗过程进行记录，实现生猪从出生到出栏的全过程可追溯。②在水产品加工企业应用场景中，通过构建覆盖“养殖- 加工-冷链- 销售”全链条的追溯体系，实现水产品质量安全控制。具体包括在养殖基地部署水质监测设备和投料记录系统，在加工车间使用智能分选设备和品质检测设备，在冷链物流配置温湿度监控系统和全球定位系统（Global Positioning System，GPS），在销售终端安装二维码查询设备，通过物联网技术实现各环节数据的自动采集和传输，保障水产品从源头到餐桌的全程可追溯。

　　3.2　系统部署与实施

　　基于物联网技术的食品安全追溯体系在大型养殖场和水产品加工企业的系统部署与实施主要体现在以下两点。①在大型养殖场部署实施方面，先进行生猪养殖场现场勘察，制订设备布局方案，在猪舍内安装环境监测传感器阵列、生物体征采集设备和智能饲喂系统，配置无线射频识别技术耳标发行设备和手持读写器，搭建场区工业以太网，部署边缘计算网关。在软件系统方面，实施生猪个体追溯管理系统，建立免疫和诊疗信息管理模块，开发生产监控和预警分析功能。②在水产品加工企业部署实施方面，按照“养殖- 加工- 冷链- 销售”的环节顺序，在养殖基地部署水质在线监测系统和饵料投放记录设备，在加工车间安装智能分选流水线和品质检测设备，在冷库配置温湿度传感器网络，在运输车辆安装GPS 定位和温控系统，在销售终端布设二维码查询设备。在软件系统方面，实施水产品全链条追溯管理平台，建立质量安全预警模块。

　　3.3　系统改进建议

　　基于物联网技术的食品安全追溯体系在大型养殖场和水产品加工企业的运行过程中存在以下问题。在大型养殖场方面，环境监测传感器布设不够合理，导致部分区域数据采集存在盲点；生物体征采集设备的数据采集频率固定，未能适应不同生长阶段的监测需求；无线射频识别技术耳标在金属设施密集区域信号不稳定，影响识别准确性；系统预警模型较为简单，无法实现精准预警；缺乏移动终端应用支持。在水产品加工企业方面，水质在线监测指标不全面，没有覆盖重金属和药物残留检测；加工环节的智能分选设备品质判定准确率有待提高；冷链物流监控系统缺乏温湿度联动控制；追溯信息展示界面操作复杂，信息展示方式单一；企业间数据共享机制不足。

　　针对上述问题，提出以下系统改进建议。在大型养殖场方面，建议重新规划环境监测传感器网络布局，增设微环境监测点，实现全覆盖数据采集；开发智能数据采集频率调节算法，根据生猪生长阶段自动调整监测频率；升级无线射频识别技术系统硬件设备，采用新型防干扰耳标，优化天线布局方案；引入深度学习算法改进预警模型，提高预警准确性；开发基于Android 和iOS 的移动应用，支持现场管理。在水产品加工企业方面，建议升级水质监测系统，增设重金属和药物残留在线检测模块；优化智能分选设备的图像识别算法，提高品质判定性能；改造冷链监控系统，实现温湿度智能联动调节；简化追溯查询界面，增加产品溯源视频等多媒体展示功能；构建基于区块链的行业信息共享平台，促进供应链数据互通，同时开发大数据分析模块，为企业管理决策提供支持。

　　4　结语

　　基于物联网技术的食品安全追溯体系以其先进的技术架构和完善的功能模块，为保障食品质量安全提供了有力支撑。通过在大型养殖场和水产品加工企业的实践应用表明，该体系在实现全程可追溯方面具有显著优势。然而，在系统运行过程中仍存在设备部署、数据采集、信息共享等方面的不足。未来应着重构建基于区块链的行业信息共享平台，推动食品安全追溯体系向更加智能化、精准化的方向发展。

　　参考文献

　　[1] 张帅. 计算机技术在食品安全追溯体系中的应用和对策研究[J]. 中国食品,2023(22):54-56.

　　[2] 张雷. 互联网技术的食品安全追溯系统设计[J]. 电子世界,2021(14):162-163.

　　[3] 佚名. 建立全程可追溯体系 实现农产品质量安全信息化管控[N]. 中国食品安全报,2024-12-31(C02).

　　[4] 苏保东. 基于食品生产过程的食品生产安全监管机制研究[J]. 现代食品,2024(10):154-156.

　　[5] 张越, 蒋萍萍, 韩璐桃, 等. 我国食品安全追溯体系现状分析与发展建议[J]. 食品安全质量检测学报,2022,13(20):6495-6502.

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