基于数字化农机装备的青贮饲料可追溯系统

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210392

摘要/Abstract

摘要：

为了实现青贮饲料生产全过程信息化可追溯，研制了基于数字化农机装备的移动式物联网信息采集终端和基于ZigBee的青贮窖信息监测终端，利用多传感器采集了种植过程播种量、施肥量、施药量、植物生长量；贮制过程温湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、pH值，并将双终端植于青贮饲料可追溯平台底层，结合HACCP体系实现青贮饲料从种植地到青贮窖内发酵信息的全过程信息化采集与监测预警。该平台基于B/S架构开发，采用JAVA语言在.NET框架上开发，数据库采用SQL Server 2016，服务器采用的是阿里云2核4G和腾讯云2核4G。使用二维码作为标签信息，实现了青贮饲料生产供应链上全过程信息可追溯，同时系统具有质量安全预警机制，确保青贮饲料安全可靠。在统一数据库下开发了基于微信小程序的追溯平台，拓展了消费者溯源途径。系统试验于吉林省某青贮饲料生产企业，结果表明该系统能有效采集青贮玉米种植过程信息和青贮窖内贮制信息，物料损失率降至8%~10%。

关键词: 农业工程, 溯源系统, 数据采集, 青贮饲料, 传感器

Abstract:

To realize the information traceability of the whole process of silage production， this paper developed a mobile Internet of Things information acquisition terminal based on digital agricultural machinery equipment and a ZigBee-based silage information monitoring terminal. The multi-sensors were used to collect the sowing amount， fertilizer amount， drug amount and plant growth amount in the planting process. Also the temperature and humidity， oxygen concentration， carbon dioxide concentration and pH value were collected in the storage process. The double terminals were planted at the bottom of the silage traceability platform. Combined with HACCP system， the whole process of information collection， monitoring and early warning of fermentation information of silage from planting site to the silage cellar was realized. The platform is developed based on B/S architecture， using Java language to develop on the.NET framework. The database was SQL Server 2016，and the Servers were Ali Cloud 2 core 4G and Tencent Cloud 2 core 4G. Using QR code as label information， the whole process information of silage production supply chain can be traced. At the same time，the system has a quality and safety warning mechanism to ensure the safety and reliability of silage.The traceability platform based on WeChat applet was developed under the unified database，which expanded the way of consumer traceability.The system was tested in a silage production enterprise in Jilin Province， and the results show that the system could effectively collect the information of silage corn planting process and silage system in the silo，the nutrient loss rate was reduced to 8%~10%.

Key words: agricultural engineering, traceability system, data acquisition, silage, sensor

中图分类号:

S232.3

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图/表 15

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参考文献 20

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玉米品种	追溯单元	主要内容
强盛青贮30	产地信息	产地代码、种植者档案、产地环境监测（灌溉水、加工水、土壤和空气质量）等
	整地信息	整地时间、方式
	种植育苗信息	品种、种子处理方法、播种时间、地点、方式、肥料和农药使用
	田间信息	灌溉水、植物生长调节剂、肥料和农药的使用
	农业投入信息	病虫害种类及发生的时间、地点，农药的采购及使用，施用植物生长调节剂、肥料种类及地点，费用
	采收信息	产品名称、采收人员、时间、地点、数量、品质、现场处理及运输
	青贮过程信息	加工时间、数量，温湿度，二氧化碳浓度、氧气浓度、pH值
	贮存信息	密封时间、环境条件、责任人、位置
	包装信息	开启时间、数量、环境条件、规格
	产品检验信息	产品来源、检验日期、检验机构、产品标准、产品批次号和检验结果

关键控制点	危害分析	阈值	监测			预防措施	信息上传
关键控制点	危害分析	阈值	内容	方法	频率	预防措施	信息上传
产地环境	化学危害：工农业污染、城市废弃物、土壤中重金属、农药残留	GB15618	定点监测	县级农业部门	定点监测	查找原因，针对解决，无效者更换种植地	利用Web API获取
播种量	物理危害：产量不足化学危害：成熟度不够	适度，不宜太过稠密	定点监测	PVDF传感器	每次播种前	PVDF传感器监测，漏重播报警	4G模块
施肥量	化学危害：施加过量肥料	根据专家系统设定	定点监测	CY12?02PK型转速传感器	每次施肥	消除超量，过量报警	4G模块
施药量	化学危害：喷洒过多农药	根据专家系统设定	定点监测	FS300A型流量传感器	每次施药	过量报警	4G模块
植物生长量	生物危害：养分含量不高	生长到蜡熟期	定点监测	JHBM?H1型称重传感器	收获前期	适时刈割	4G模块
青贮玉米秸秆pH值	生物危害：抑制腐败细菌	根据青贮质量标准	实时监测	BlueLine21型pH值传感器	每3 min	超过阈值范围报警	利用4G模块上传数据库
青贮玉米温湿度	化学危害：合适的乳酸菌生长环境	根据青贮质量标准	实时监测	AM2305A型温湿度传感器	每3 min	超过范围报警	利用4G模块上传数据库
青贮窖O₂浓度	化学危害：防止氧气过多，产生腐败细菌	根据青贮质量标准	实时监测	KE-25型O₂浓度传感器	每3 min	超过范围报警	利用4G模块上传数据库
青贮窖CO₂浓度	化学危害：过低易腐，保鲜	根据青贮质量标准	实时监测	GMM221型CO₂传感器	每3 min	超过范围报警	利用4G模块上传数据库

系统	有无报警信息	追溯信息管理			质量管理
系统	有无报警信息	产地环境信息	种植环节信息关键信息	青贮窖贮制关键信息	纠正措施	物料损失	实用性
传统方法	无	人工查询	无	人工检测	无	16%~20%	复杂、困难、耗时
某追溯系统	有	手动录入	无	温湿度、pH值	解决方案少且固定	12%~14%	简单、节省、时间
本文追溯系统	有	定时获取	播种量、施肥量、喷药量、植物生长量	O₂、CO₂、pH、温湿度	内置专家解决方案且不断完善	8%~10%	简单、稳定、省时、省力、全面