面向食品安全的基于CSA模式的电子商务平台设计_以南京金麦云农业科技有限公司为例
面向食品安全的基于CSA模式的电子商务平台设计_以南京金麦云农业科技有限公司为例[20200428201441]
摘要：近年来频发的食品安全问题，引发了人们对于食品安全的普遍关注，食品安全问题又一次被推上风口浪尖。很多人想吃到放心的食品，却苦于不知道食品的安全性，农场主能够按照有机的方式来生产产品，但是却苦于找不到消费者。本文通过搭建一个基于CSA模式（社区支持农业，农场和客户之间有协议，按照有机方式将产品生产给客户）的电子商务平台，结合现代互联网技术，将区域内的CSA农场整合在一起，集商流，物流，信息流和资金流为一体。本文通过对于电子商务平台的产品的二维码追溯研究和物联网传感技术，远程监控技术来解决消费者的疑惑，建立安全的生产方式，保证食品的安全。
关键字：食品安全，质量检测，可视化监控，物联网传感
Food safety-oriented e-commerce platform based on the CSA model design
——a case study of Nanjing gold maiyun of agricultural science and technology limited company
Student majoring in the electronic commerce Ding Le
Tutor Hu Jia Xiang
Abstract: in recent years, frequent food safety problems, cause the attention of the people for food safety, food safety problem once again be put. Many people want to be assured of food, but dont know the food security, farmers can according to the organic way of production product, but suffer from cannot find the consumer. In this article, through building a based on model of CSA (community support agriculture, farm, and have agreement between the customer, in accordance with the organic way to produce the products to the customer) of e-commerce platform, combined with the modern Internet technology, integrated with the CSA farms within the area, business flow, logistics, information flow and cash flow as a whole. In this article, through qr code for e-commerce platform of the product traceability research and iot sensing technology, remote monitoring technology to solve consumer confusion, establish security mode of production, ensure the safety of food.
Keywords: food safety and quality testing, Visual monitoring, networked sensing
一、绪论
（一）研究的背景
1. 食品安全问题严重
食物是人类得以生存发展的基本物质，是人们日常生活中最基本的必需品。近几年来，在世界范围内不断出现了食品的安全变乱，如英国“疯牛病”和“口蹄疫”事件、比利时“二噁英”事件，国内的苏丹红、吊白块、毒米、毒油、孔雀石绿、瘦肉精、三聚氰胺等事件，使得我国乃至全球的食品安全问题局势变得相当严峻[1]。日益加剧的环境污染和一再发生的食品安全事件对人们的健康乃至生命产生了巨大的威胁，食品安全问题已成为人们关注的热点问题。果蔬类农产品也面临着同样的问题，农药残留高，重金属含量高等一系列问题。
2. 电子商务已经成为时代的潮流
随着经济的和技术的飞速发展，电子商务在全球都得到了快速的发展。在中国，电子商务作为一种新型的商业模式，在中国快速的经济发展中也开始不断地壮大成长，2011年我国电子商务交易额接近6万亿元人民币，占GDP比重上升到13%；网络零售额超过7500亿元，超过整个国民消费的4%[2]。近年来电子商务发挥了其巨大的优势，受到各行各业的青睐，各个企业争相建立自己的电子商务网站，顺应时代的潮流，电子商务以非常惊人的速度逐渐融入到各行各业中[3]。传统的CSA模式（社区支持农业）能有效地解决食品安全问题，将电子商务模式与CSA模式结合起来，必定能更好地发挥发挥社区支持农业的效果，使得更多的人们加入进来，使得更多的人们吃上放心的食品。
（二）研究的意义
社区支持农业模式，是一种新的在食品安全危机下产生的食品供应方式，是一个由生产者和消费者共同组成的以社区为基础的组织模式。在此模式中，消费者和生产者达成协议，消费者预先支付货款，向愿意为他们种植食物的当地生产者给予直接的支持。生产者会尽力提供保质保量的食物，按照消费者希望的方式来生产，以尽可能地满足消费者的需求与期望。CSA模式能有效地解决环境污染等公害事件公害事件带来的食品安全问题，确保食物的食品安全，将保护环境与相互支持的理念深化到每一个人心中，让人们食用到安全放心的食物。通过将CSA模式电子商务化，顺应了时代的要求，使得CSA模式的受众面更广，除了支持订单收货，而且本地区的人群还支持在线点单，这样使得服务形式也更加的多样化，集中检测，质量追溯，能有效地解决食品安全问题。
二、文献综述
（一）社区支持农业（CSA）的内涵
社区支持农业（Community Supported Agriculture,简称CSA）于20世纪70年代起源于瑞士，并在日本得到最初的发展。当时的消费者为了寻找安全的食物，与那些希望建立稳定客源的农民携手合作，建立经济合作关系。如今的美国已经有2000多家农场采用这种模式[4]。
肖芬蓉指出，从字面意义上讲，社区指的是生活在同一地域内，具有共同意识和共同利益的社会群体。社区所要支持的农业，具有健康、安全、环保的生产过程；产品是新鲜的。最后，社区支持农业CSA要求社区的消费者和生产者之间建立一种共担风险、共享收益、公平互信（如定价、保证有机种植）的关系[4]。
陈会凡指出，具体来讲，CSA注重环保，提倡健康生产、生活方式。一切农活都是手工操作；禁止使用化肥、农药以及除草剂、催熟剂等影响庄稼正常生长的化学药物；提倡消费者厨余堆肥、低碳生活等[5]。
（二）国外研究状况
1.国内外社区支持农业（CSA）发展状况
李良涛指出，CSA起源于1965年的日本，20世纪50年代后期，日本因发生“水俣病”事件而引起全民对于环境和食品的恐慌，安全健康的食品成为人们的迫切需求同时日本与国外农业贸易的失衡也影响着食品供应，当时市场所谓的有机食品没有统一客观的认证体系而且供求也不平衡，这样就促使了消费者和生产者开始直接合作，通过与农民签订合同，义务劳动，参与支付预付款等方式鼓励农民生产有机产品，并得到相应的产品配额，这种模式对于日本有机农业运动起到了巨大推动作用[6]。日本的社区支持农业的发展并不是一直呈现增强趋势，反而在进入新世纪后在逐渐衰减，自从产生之后，每个时代都有不同的特点。20世纪70年代是发起阶段，1971年日本成立了有机种植协会，1978年日本第四届有机种植大会上提出了社区支持农业发展的互助、协商、民主、控制规模、逐步发展等十大原则，使得其发展走上了规范的道路；80年代是快速发展阶段，特别是1980年前苏联诺贝利核电站的核泄漏事件和无核化社会运动使得健康，安全食品得到空前关注，大量城市消费者开始寻求有机产品，直接带动了这种社区支持农业的发展；90年代多样化发展阶段，形式多样的模式得到了传播。然而进入新世纪后，社区支持农业模式却在逐渐衰减。
王文惠指出，社区支持农业在20世纪70年代引入到欧洲，80年代传到美国，美国第一个登记的农场于1985年出现在马萨诸塞州，发起人试图以此来弥补主流食品供销体系的不足[7]。社区支持农业在美国尽管兴起较晚，但是两国相比，日本的社区农业主要强调食品安全，环境友好和产销经营模式；而美国社区农业在此之上，更注重背后的社会功能和价值选择，如社区活动、民主决策、消除社会偏见和对全球化的反思以及对生态伦理的推崇[8]。这种模式迎合了广大民众的支持，尽管不像有机认证有权威部门为其颁发资格证书，人们仍旧投以热情，给以人力，财力支持并乐此不疲成为很多人日常生活的重要内容[9]。
2.农业电子商务平台研究状况
农业电子商务是指利用互联网、计算机、多媒体等现代信息技术，为从事涉农领域的生产经营主体提供在网上完成产品或服务的销售、购买和电子支付等业务交易的过程。国外，尤其是欧美、日本等发达国家，对农产品电子商务的理论研究和实践一般都比较早且相对国内要成熟，规模较大。在农业信息化程度上美国走在世界的最前列，因此它的信息服务模式以网络技术为主体。美国国家农业局的计算机系统每天处理约5000万字符的农业相关信息[10]。美国接近半数的家庭农场都装备有计算机，电子商务应用普及面极广。
据调查显示，在2000年，美国各农场网上的购销额己达到6.65亿美元，这个数据占农场总购销额的33%，该比例还有逐年增加的趋势[11]。日本对电子交易在农业领域的应用十分重视。其早在1997年就制定了农业生产资料有关订购、发货和结算的电子交易标准[12]。相对前两者，韩国在农业领域的电子商务起步比较晚，然而，经过多年的发展和改善，己取得较大的成就，己成为沟通企业、市场和政府间的桥梁。得益于韩国高速的信息网络以及农村完善的信息管理系统，“现在，许多农场主己直接通过互联网进行交易”[13]。
万全亭指出，受观念和财力等因素限制，我国农业电子商务与其他行业电子商务相比，网站数量少，起步较晚，发展较慢，并且很多只处于产品信息网上发布阶段，成交额低[14]。在我国，随着科技的快速发展，农村的互联网 用户也得到了快速增长，到2013年底，农村网民人数达到2.25亿人，比重达到29.3%。在信息服务平台方面，各种有关农业的信息网站被广泛建立，到2010年底，各大综合信息服务平台已经建成，如“农信通”，“金农通”，“信息田园”等，各类有关农业的网站已经达到2万个[15]。
三、平台设计
（一）平台设计目标
农业是人类赖以生存的最古老的的行业，已经有了几千年的历史[16]。可是农业问题一直是围绕中国人民的巨大问题，不断频发的食品安全问题，让老百姓对于中国的食品安全失去了信息。而与此同时，随着科技和技术的不断发展，电子商务这一人类创立突破时空限制的最先进的商务模式，正在以迅猛之势席卷到各个领域[17]。近些年来，在农业互联网技术方面也取得了重大的突破。通过将一种传统的解决食品安全问题的CSA模式运用于电子商务，打造一个集商流，物流，信息流为一体的数字化电子商务平台，能够将CSA模式的受众群体不断地扩大，影响更多的人加入到食品安全的行列中，将健康的生活理念传播的更广。
通过将CSA模式实现线上的操作，将电子商务来追溯农产品的质量问题。主要依靠两个方面，一是利用二维码技术来追溯产品的信息，二是通过远程监控来检测农作物的生长情况。农产品质量追溯和电子商务结合的总体构架如下图所示：
图1：电子商务平台整体构架
Figure 1：E-commerce platform overall architecture
从图1 我们可以清楚看到电子商务平台整个解决食品安全问题的框架题。电子商务平台不仅提供了商品交易的一个平台，而且提供了产品质量溯源查询，产品生长数据，物流跟踪信息为一体的数字化平台。对于合作的农场，对于农产品的生产的每个生产过程都进行详细地进行记录，包括播种的时候土壤的PH值，何时施肥，何时打农药等一些列信息，系统会进行记录，同时在田间还会安装各种传感器和监控摄像头，在平台上用户可以通过视频看到农作物生长的一举一动，可以通过传感器传输的数据看到作物生长的包括温度，湿度，PH值，二氧化碳浓度等一系列情况。通过，平台会派专门的人去农场监督产品检测的情况，通过平台可以看到各个产品检测的数据。在产品出库的时候，对于每一个产品赋予一个二维码，用户可以通过手机扫描二维码，也可以在电子商务平台上输入二维码编号，都能查询到农作物生长各个阶段的信息。
（二）功能设计
1.集聚功能
平台的第一大功能就是实现安全食品生产者和用户交易的平台提供者。平台将对参与交易的安全食品供应商质量检测工作，保证生产的食品的质量。
2.质量检测功能
（1） 参照政府部门制定的安全食品认证规范，制定食品安全生产规范。
（2）进行质量检测，监督安全食品生产者的全过程。
一是制度、文件检查。基地的技术指导室要统一悬挂安全标牌，室内要张贴规范、农业投入品管理、安全食品认证、农产品质量检测、人员职责及生产全过程技术规范等各项制度标牌。二是生产全过程检查。对于安全食品生产商的基地环境、生产全过程技术规范、生产过程投入品管理、加工包装等进行全程的跟踪管理。同时不定期的抽检产品质量，必要时安排到权威第三方检测实验室进行质量检测。
3.质量追溯功能
组织人员到各生产基地，安排专人按田间档案的要求对农产品的全过程进行详细记录，做到及时准备，详细记录，无错登漏。同时，对安全食品生产、物流、销售全过程的关键点进行信息记录，实现质量可追溯。
4.资金保管功能
传统的CSA模式是用户和农场直接一种互利互信的合作关系，用户为了能够吃到放心的食品，需要提前支付货款给农场，农场则利用收到的货款来安排生产，保证自己生产的食物是按照有机的方式生产的。由于预先支付货款，导致了很多消费者的误区。消费者的参与度不高，正好在这样的情况下，平台就作为他们的一个媒介产生了，用户的钱先打到平台进行保管，在其账户中产生虚拟的货币，在每一次收到货物的时候，平台会自动把钱打给供应商，从而打消了消费者对于提前支付货款的疑虑。
（三）结构设计
1.二维码质量追溯—食品生产过程追溯
研究二维码在CSA电子商务平台下生产农产品的追溯过程，二维码能够存储大量的信息，将农作物生产的每一个环节详细的记录到系统中，当产品出库的时候，系统自动生成产品对应的二维码，产品到达用户的手中，用户只需要用手机轻轻地扫一下贴在产品上的二维码，就可以清楚的知道产品的详细生产过程以及产品质量检验报告。
（1）二维码介绍
二维码，是指用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的一种条形码技术。它巧妙地利用了构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用多个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读，以此来实现信息自动处理。它本身具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时它还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点[18]。
二维码认证功能用于平台产品质量追溯。二维码又称二维条码具有以下特点：
①二维码信息容量非常大，最多可容纳1108个字节或500多个汉字，比普通条码信息容量一般高出几十倍。
②二维码条码编码范围广，可对图片、声音、文字、图像、签字以及指纹等信息进行有效地编码。
③容错、纠错能力强，穿孔、污损等局部损坏不影响信息的读取。
④译码可靠性高，误码率小于千万分之一。
⑤可加密、防伪性好。
二维码以上的特点，使其具备了实现农产品质量溯源各种功能的可能性，通过电子枪扫描设备、互联网与计算机数据信息技术结合，成为强大的溯源工具，
又因其成本优势，成为目前溯源的新生代技术产品。
（2）农作物污染源
控制点 危害分析
定植 土壤质量不合格
施肥 没有施用有机肥料或施肥数量不当
施药 没有施用可降解的农药或者施药数量不当
灌溉 水质不合格导致重金属污染、化学污染
采收 农药残留
包装 使用有危害包装物包装导致污染
物流 运输过程中不当导致食物污染
表1 农产品在生产过程的危害分析
Table 1 Hazzard analysis for vegetable production process
从表1我们可以看出，对于农产品的每一个生产过程中，都有可能导致食品质量安全问题，定植的过程如果土壤的质量不合格，会导致土壤偏酸性或者偏碱性，不能达到相应农作物生长的最佳土壤酸碱度。在施肥和农药的过程中，如果施用的次数过多，可能会导致农作物不能吸收掉，或者没有降解的充分的话，就会残留在作物的表面，影响食品的安全问题。另外，对作物的水源也要充分的控制，目前中国的水污染非常严重，导致了灌溉的农作物重金属污染严重。另外，包装和运输的过程中如果处理不当，也有可能会导致农产品的质量的不合格。
（3）理论分析
在果蔬的生产过程中，对产品生产的每一个过程进行跟踪检测记录，在播种前，首先要对土壤进行检测，确定土壤符合生产的要求，将测量的数据记录上床到系统中。之后在每一次的种植中，包括农药，化肥，水源的灌溉，都要详细进行记录，包括什么时间进行农药的喷洒，什么时间进行农作物的施肥，农药和施肥具体使用的是什么。将这些种植环境记录和田间农事记录上传到系统中，在果蔬可以进行采摘的时候，进行产品的检测，将检测的具体数据记录在系统中，在产品包装的时候，系统自动将信息生成二维码标签，将二维码标签贴在产品上，到达用户的手中。用户使用自己手中的移动设备就可以清晰的知道产品的生产和种植的一切情况，确保产品是按照有机的方式进行种植的，确保产品的质量安全。具体的生产过程如下图：
土壤
图2：二维码追溯农产品示意图
Figure 2: the qr code trace diagram of agricultural products
2.物联网传感技术—食品生产环境监测
通过物联网传感技术，能够清晰地知道目前所种植的农作物产品的温度，湿度，以及CO2浓度，土壤的酸碱度等一些列情况，并将这些数据与互联网电子商务平台相结合，用户通过互联网可以清晰地知道作物生长的一切数据。
（1）传感器概述
传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。其原理是利用物理效应、化学效应及生物效应，把被测量的物理量、化学量、生物量等非电量转换成电量[19]。传感器技术是现代信息技术的重要基础技术之一，随着现代检测、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视，特别是随着科学技术，经济发展的需要，传感器在各个领域的应用日益显著。
现代农业是取代传统农业，以现代科学技术和设备武装的，并以现代管理方法来经营的社会化、商品化农业，是国民经济中具有较强竞争力的现代产业。在现代农业中的各个环节中，传感器技术得到了非常广泛的应用。
（2）传感器种类
①温度传感器
温度传感器种类很多，有利用热电效应的热电偶传感器、利用热电阻效应的金属热电阻传感器和半导体热敏电阻传感器、晶体管PN结温度传感器、集成温度传感器以及近几年发展起来的光纤温度传感器等，应用这些传感器，可以实施温度的适时测量。
②湿敏传感器
湿敏传感器可以感受大气湿度并转换成适当电信号。
③气敏传感器
气敏传感器可检测气体（多数为空气）中特定成分，并将其变换成相应的电信号输出。
④PH值传感器
PH值传感器是根据电化学中电位测量法而工作的，可用于在线测量溶液的酸碱度。一般由测量电极和参比电极组成。测量电极一般采用玻璃电极，参比电极有甘汞和银，氯化银两种电极。
3.远程监控技术—食品生产源头监控
消费者之所以现在对于有机食物产品的不信任，最根本的原因还是对于生产商的不信任，通过将生产的全过程可视化，用户通过互联网可以监控到生产的农作物的所有情况，每一次的播种，施肥，灌溉等都在用户的监视之下，使得生产过程完全透明化，打消消费者对于食品安全的疑虑。
（1） 远程监控概述
早期所采用的监控系统，一般是采用大型仪表设备集中对每一个重要设备的状态进行非常有效的监视，并通过掌控盘来对设备进行集中式操控。这种采用集中式控制的方式，使得系统的可靠性得不到充分的保障，与此同时监控现场具有连线不仅长而且多，系统的抗干扰性很差的缺点[20]。
Intemet能实现资源的共享，从而使人们有能力解决以前在极有限的资源下很难解决的问题，为远程监控系统的发展提供了有利的条件。远程监控是本地计算机通过网络系统如Intemet／Intranet，对远端进行监视和控制，完成对分散控制网络的状态监控及设备的诊断维护等功能[21]。我们通常把能够实现远程监控的通信媒体、计算机软件、硬件系统称为远程监控系统。在现场设备分布广泛或数据不易采集的场合，要能够及时地监视设备的运行状态并进行有效控制。
（2）理论分析
通过传感技术将检测到作物在田间生长的环境因素[22]，包括温度，湿度，二氧化碳浓度等情况上传到电子商务平台。同时通过摄像头将农作物生长视频传到互联网上。消费者可以直接在网络上看到农作物生长情况和环境的变化。
图3 环境监测系统结构图
Fig 3：The diagram of environmental monitoring system
如图3所示，结合了物联网传感技术和远程监控技术，传感器可以自动监测到影响农作物生长的各个要素，例如温度，湿度，二氧化碳浓度等因素，监测到的数据都会通过GPRS上传到互联网上。一是方便用户能够在互联网上全程看到农作物生长的环境因素；二是方便农场的管理，农场通过数据的分析，监测到农作物生长环境的变化，及时采取相应的措施，确保农作物以最健康的方式生产。同时结合远程监控技术，摄像头将拍摄到的田间的画面上传到互联网上，用户可以清晰直观的看到农作物的生长情况，配合传感技术传出的数据，更加一目了然。
四、南京金麦云农业科技有限公司案例分析
（一）南京金麦云农业科技有限公司简介
金麦云农业科技有限公司旨在建立一个基于云计算的农产品安全生产溯源预警数字化平台，该公司本项目是依托大学多学科综合实力，在华为“OceanStor”CSE云存储设备上部署的一个面向处于农业价值链顶端的优质、绿色、生态、安全的高端农产品的数字化软硬件集成平台。平台由两部分组成：一是为企业提供有关优质农产品安全生产控制追溯数字化云服务的“e追溯”平台；二是为消费客户与企业之间搭建的“溯菜源”高端电子商务平台（B2B B2C）。
该公司是大学生创业项目。平台以“门户+电商平台+集成应用”为模式，根据农产品生产加工企业、休闲农场、社区加盟店等客户群的个性需求和终端消费者的高端需求，为其提供环境信息传感器组网系统、溯源信息采集、安全生产控制、全程溯源预警、远程可视、移动终端溯源查询、专家远程指导等软硬件整体解决方案，并在此基础上搭建一个可供在线交易、远程可视、生产互动、二维码追溯、社区实体体验店加盟的透明农产品电子商务平台，在全国独创优质农产品从田间到餐桌全程“可感、可控、可购（买）、可溯（源）”的“透明社区”模式。
来自大学农村信息化工程技术研究中心将为公司提供技术开发支持并且以技术入股。中心主任余德贵博士主要研究方向农业物联网应用，近期研究云计算在农业信息化领域的应用，负责过2008年中国星火计划项目“公司加农户农产品生产全程控制数字化集成开发与示范”、2007 年江苏省农业重大科技攻关项目“新农村信息化科技服务技术示范”等重大项目。
副主任胡以涛研究方向为信息农业、多媒体传感，并获得微软认证的系统工程师（MCSE）资格证，负责2011-2013年江苏省科技支撑计划：设施e控—基于物联网的设施作物生产信息全程监测及其智能调控数字化技术研发等项目。
中心副主任宋俊峰主要研究方向农业物联网应用和地理信息系统，从事电子商务、ERP、办公自动化系统信息农业、领域的开发及研究工作，参加的科研项目有“苏州商检局二维码在进出境动植物产品监管中的应用”、“中国农业工程信息网系统”、“农民热线—海安农业专家系统服务平台等项目。
（二）金麦云基于农场与社区对接的农产品数字化商务平台
金麦云是一家年轻的企业，目前在其构建的数字化平台的技术路线如下：
图4 金麦云电子商务数字化平台
Figure 4 Digital Jin Maiyun e-commerce platform
本项目的整体技术路线如上图所示，其中主要围绕数字化软件平台集成，完成4个关键模块的关键技术攻关与平台集成研发。
1.环境信息监测平台
主要利用物联网传感技术，在温室大棚环境中，根据环境大小，采用平均布局，中心定点的方式，分别置入温度、湿度、光照、CO2传感器，利用传感器实时捕捉环境信息，并通过3G或GPRS网络进行数据发送，把环境监测数据无线传输到数据服务器，并进行数据存储与趋势计算分析。主要参数要求如下：
大气温度传感器：测量范围：-50～+50℃；大气湿度传感器测量范围： 0～100%RH；二氧化碳传感器：量程：0-2000ppm分辨率：1ppmPH-1；日照传感器测量范围：0-2000luxPH-1；数据采集仪：环境温度： -40—70℃。工作电源：220VAC / 12~36VDC。采用太阳能自动供电。显示形式：图形点阵液晶192*64，功耗：整机九要素功耗不大于1.5W（GPRS通讯除外）。数据储存容量：4M。
图5 田间传感器
Figure 5 The field sensors
主要技术指标：
（1）生产与环境传感器、视频设备Wi-Fi/3G/GPS接入、实时采集，误差±5%
（2）设施农业装备温、湿、光、CO2等智控误差±5%，水、肥等控制误差±10%、病虫监测准确率85%以上，节能20%以上，设备响应时间1-5分钟
（3）农产品达标（有机、绿色、无公害、出口）率95%
（4）农产品生产过程100%可追溯
2.生长状态监测平台
主要利用实时视频与计算机视觉识别技术。通过网络摄像机，全程记录作物生长过程，并定时主动侦测，存储关键图像，然后进行数字图像处理，采用神经网络算法，获得作物形态学特征和颜色光谱特征，为专家决策系统提供关键控制因子。其具体流程如图3所示，其中最后两个环节结合专家决策系统完成：
图6 计算机视觉识别流程
Figure 6 Computer vision recognition process
图7 安装在田间的摄像头
Figure 7 Cameras installed in the field
图4为安装在田间的摄像头，摄像头通过监测田间的画面，把它传到数据库中，通过网页浏览的形式可以直接观看到田间农作物的生长情况。
基于远程监控视频的监测与信息采集，在兼容主流视频厂商设备（如海康）的录像机和网络录像机的同时，进行了基于Web应用的二次开发，从而满足了不同用户的差别化需求，网络远程监控界面及不同的摄像机控制可内置用户的官方网站、企业ERP系统等。同时基于生产全程控制理论，研究了基于关键帧的全程视频记录系统，用极少的画面存储生产过程的关键信息，为产品的全程溯源奠定基础。
目前，金麦云农业科技有限公司通过专利已经掌握了环境信息监测平台，生长状态监测平台，作物生产管理专家系统，并且可以在其数字化平台上监测到农作物的生长情况。
3.二维码检测技术
金麦云数字化体系采用二维码追踪技术，将生产过程的每一个细节都记录到系统中去。
图8 电子商务网站上根据订单号查询信息
Figure 8 E-commerce site according to the order number query information
图9 通过手机扫描二维码，会读取二维码产品信息
Figure 9 scan qr code by mobile phones, will read the qr code product information
如上图所示，金麦云公司将每一个出库的产品都赋予一个二维码，二维码有编号，通过在电子商务平台上输入编号可以查询相关信息。还可以通过手机扫一扫来查询信息。查询的信息包括如下几个方面：产品的来源地，具体就是哪个农场进行生产的；农作物的生长周期是多长，在生长周期内的初期的土壤状况，施用肥料和农药的次数以及时间等信息。方便消费者知道产品的生长情况。
（四）金麦云目前发展的状况以及建议分析
1．金麦云目前发展的状况
目前金麦云农业科技有限公司电子商务平台以及开发完毕，在农场方面，已经有常州的一家农场——都市e农庄与之合作，都市e农庄的生产方式严格按照有机的方式进行生产，生产的田间安装了各式各样的传感器，生产者能很清楚地观察到田间农作物的一切生长情况。与此同时，田间安装了摄像头，摄像头能将数据传送到数据库中，以便于人们可以在网页上进行浏览。在产生进行出库的时候，会进行检测，并且对于每一个产品附上二维码，方便消费者进行跟踪和检测。
目前金麦云依托大学的技术，以大学周边为试验点，积极地推广电子商务平台，已经取得了很大的成效，在南京已经发展了将近100多户用户。由于目前的消费者不是很多，所以采用每周一次的配菜方式，配送的菜品都是当季蔬菜，消费者可以任意搭配菜的种类，如果没有特殊要求，就由农场来安排菜品的搭配。同时，消费者可以在线进行点菜，方便了消费者，节约了很多地时间。
2.建议
（1）建立真正适合解决食品安全的措施
金麦云农业科技有限公司构建了一个很大的数字化平台，使用了很多先进的技术，包括作物管理专家系统，生产管理因子控制平台，这些东西都需要花费巨大的成本，这些都很难操作与具体实际的商务模式中去，不能走向商业化的道路，人们的受益量就非常低，并不能很到地达到解决食品安全的问题。CSA作为一种很好地解决食品安全问题的一种模式，我们就要认真的用好，依托电子商务平台来进行整合，关键在于如何能够保证食品安全问题。一是通过源头进行保证，保证作物是按照有机的方式进行种植生产的，这依靠在土壤，施肥，灌溉，农药等方面。在这些方面，依靠最基本的传感器、摄像头和派专人进行跟踪方式，就能有效地控制源头，而不需要花费那么大的金钱，这样就能有效地吸引农场主的参与。二是通过全过程的跟踪，对于生产的全过程进行跟踪记录，让消费者能够有源可查，有物可控，让消费者真正买的放心，吃的放心，真正的将绿色健康的生活方式传播的更广。
（2）建立合理有效地物流
对于电子商务平台的物流问题，我前面一直没有涉及，因为这是一个非常关键的点，物流对于食品安全的重要性也非常重要，农产品的物流本来就是一件非常复杂的事。涉及到电子商务的平台的物流问题，这就存在一个是自建物流和使用第三方物流的矛盾点。自建物流的话相对于安全可靠一些，但是投入的费用巨大，相对于自建物流来说，使用第三方物流来说的话食品安全的质量得不到保障，但是第三方物流灵活机动。目前金麦云农业科技有限公司的平台上只有几家公司，目前采用的是农场的自建物流，食品质量安全很难得到统一的控制。以企业目前的状况来说，是没有资本来自建物流的，等企业发展到一定阶段，建议企业就要开始采用自建物流，这样才能有效地保证运输过程中食品的质量安全。
（3）吸引投资者
以目前金麦云发展客户的情况来看，它本身的资本很难给他一个大的平台，只有吸收外来资金的入驻，得到足够的资金，才能在一个较大的区域来展开模式的推广和吸引更多的消费者的加入。通过资金的注入，能将企业的管理带入一个更高的层次，有利于企业的发展。
五、结论
目前建立CSA模式的电子商务平台是一种新的模式，所以一切都是挑战，本文通过对于建立CSA模式电子商务平台主要的食品安全角度来进行分析，通过对于每一个产品赋予一个二维码，客户可以通过二维码来得到作物生长的相关信息，同时在田间安装传感器和摄像头，让客户能够通过网页的形式浏览。通过这些技术来打消消费者关于农场食品安全的疑虑，这些方式简单并且有效，推广迅速，能够有效的得到实施。从而让消费者信任平台，以此来推广安全的食品，让安全，健康的食物能够送到千千万万的家庭中，让健康安全的生活理念能够留在每一个中国人的心中。
致谢
在论文完成之际，首先要感谢指导老师胡家香老师对于本论文的耐心指导。
胡家香老师认真负责，从选题开始到论文结束，都很有耐心地给予我们指导，为了选题的问题，他要求我每周都要去找他一次，对于我要写的题目耐心的给我分析，推敲，认真负责 严谨的态度给我留下了深刻的印象。
谨献给所有关心和支持我的老师、亲人和朋友！
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摘要 3
关键字 3
Abstract 3
Keywords 3
一、绪论 4
（一）研究的背景 4
1. 食品安全问题严重 4
2.电子商务已经成为时代的潮流 4
（二）研究的意义 4
二、文献综述 4
（一）社区支持农业的内涵 5
（二）国外研究状况 5
1.国内外社区支持农业发展状况 5
2.农业电子商务研究状况 6
三、平台设计 6
（一）平台设计目标 7
（二）功能设计 7
1.集聚功能 7
2.质量检测功能 7
3.质量追溯功能 7
4.资金保管功能 7
（三）结构设计 7
1.二维码质量追溯—食品生产过程追溯 7
2.物联网传感技术—食品生产环境监测 10
7.远程监控技术—食品生产源头监控 14
四、南京金麦云农业科技有限公司分析 14
（一）南京金麦云农业科技有限公司发展历程 14
（二）南京金麦云农业科技有限公司简介 14
（三）金麦云基于农场与社区对接的农产品数字化商务平台 15
1.环境信息监测平台 16
2.生长状态监测平台 17
3.二维码检测技术 20
（四）金麦云目前发展的状况以及建议分析 20
1金麦云目前发展的状况 20
2.建议 21
五、结论 21
致谢 22
参考文献： 22
面向食品安全的基于CSA模式的电子商务平台设计
——以南京金麦云农业科技有限公司为例
电子商务学生 丁乐
摘要：近年来频发的食品安全问题，引发了人们对于食品安全的普遍关注，食品安全问题又一次被推上风口浪尖。很多人想吃到放心的食品，却苦于不知道食品的安全性，农场主能够按照有机的方式来生产产品，但是却苦于找不到消费者。本文通过搭建一个基于CSA模式（社区支持农业，农场和客户之间有协议，按照有机方式将产品生产给客户）的电子商务平台，结合现代互联网技术，将区域内的CSA农场整合在一起，集商流，物流，信息流和资金流为一体。本文通过对于电子商务平台的产品的二维码追溯研究和物联网传感技术，远程监控技术来解决消费者的疑惑，建立安全的生产方式，保证食品的安全。
关键字：食品安全，质量检测，可视化监控，物联网传感
Food safety-oriented e-commerce platform based on the CSA model design
——a case study of Nanjing gold maiyun of agricultural science and technology limited company
Student majoring in the electronic commerce Ding Le
Tutor Hu Jia Xiang
Abstract: in recent years, frequent food safety problems, cause the attention of the people for food safety, food safety problem once again be put. Many people want to be assured of food, but dont know the food security, farmers can according to the organic way of production product, but suffer from cannot find the consumer. In this article, through building a based on model of CSA (community support agriculture, farm, and have agreement between the customer, in accordance with the organic way to produce the products to the customer) of e-commerce platform, combined with the modern Internet technology, integrated with the CSA farms within the area, business flow, logistics, information flow and cash flow as a whole. In this article, through qr code for e-commerce platform of the product traceability research and iot sensing technology, remote monitoring technology to solve consumer confusion, establish security mode of production, ensure the safety of food.
Keywords: food safety and quality testing, Visual monitoring, networked sensing
一、绪论
（一）研究的背景
1. 食品安全问题严重
食物是人类得以生存发展的基本物质，是人们日常生活中最基本的必需品。近几年来，在世界范围内不断出现了食品的安全变乱，如英国“疯牛病”和“口蹄疫”事件、比利时“二噁英”事件，国内的苏丹红、吊白块、毒米、毒油、孔雀石绿、瘦肉精、三聚氰胺等事件，使得我国乃至全球的食品安全问题局势变得相当严峻[1]。日益加剧的环境污染和一再发生的食品安全事件对人们的健康乃至生命产生了巨大的威胁，食品安全问题已成为人们关注的热点问题。果蔬类农产品也面临着同样的问题，农药残留高，重金属含量高等一系列问题。
2. 电子商务已经成为时代的潮流
随着经济的和技术的飞速发展，电子商务在全球都得到了快速的发展。在中国，电子商务作为一种新型的商业模式，在中国快速的经济发展中也开始不断地壮大成长，2011年我国电子商务交易额接近6万亿元人民币，占GDP比重上升到13%；网络零售额超过7500亿元，超过整个国民消费的4%[2]。近年来电子商务发挥了其巨大的优势，受到各行各业的青睐，各个企业争相建立自己的电子商务网站，顺应时代的潮流，电子商务以非常惊人的速度逐渐融入到各行各业中[3]。传统的CSA模式（社区支持农业）能有效地解决食品安全问题，将电子商务模式与CSA模式结合起来，必定能更好地发挥发挥社区支持农业的效果，使得更多的人们加入进来，使得更多的人们吃上放心的食品。
（二）研究的意义
社区支持农业模式，是一种新的在食品安全危机下产生的食品供应方式，是一个由生产者和消费者共同组成的以社区为基础的组织模式。在此模式中，消费者和生产者达成协议，消费者预先支付货款，向愿意为他们种植食物的当地生产者给予直接的支持。生产者会尽力提供保质保量的食物，按照消费者希望的方式来生产，以尽可能地满足消费者的需求与期望。CSA模式能有效地解决环境污染等公害事件公害事件带来的食品安全问题，确保食物的食品安全，将保护环境与相互支持的理念深化到每一个人心中，让人们食用到安全放心的食物。通过将CSA模式电子商务化，顺应了时代的要求，使得CSA模式的受众面更广，除了支持订单收货，而且本地区的人群还支持在线点单，这样使得服务形式也更加的多样化，集中检测，质量追溯，能有效地解决食品安全问题。
二、文献综述
（一）社区支持农业（CSA）的内涵
社区支持农业（Community Supported Agriculture,简称CSA）于20世纪70年代起源于瑞士，并在日本得到最初的发展。当时的消费者为了寻找安全的食物，与那些希望建立稳定客源的农民携手合作，建立经济合作关系。如今的美国已经有2000多家农场采用这种模式[4]。
肖芬蓉指出，从字面意义上讲，社区指的是生活在同一地域内，具有共同意识和共同利益的社会群体。社区所要支持的农业，具有健康、安全、环保的生产过程；产品是新鲜的。最后，社区支持农业CSA要求社区的消费者和生产者之间建立一种共担风险、共享收益、公平互信（如定价、保证有机种植）的关系[4]。
陈会凡指出，具体来讲，CSA注重环保，提倡健康生产、生活方式。一切农活都是手工操作；禁止使用化肥、农药以及除草剂、催熟剂等影响庄稼正常生长的化学药物；提倡消费者厨余堆肥、低碳生活等[5]。
（二）国外研究状况
1.国内外社区支持农业（CSA）发展状况
李良涛指出，CSA起源于1965年的日本，20世纪50年代后期，日本因发生“水俣病”事件而引起全民对于环境和食品的恐慌，安全健康的食品成为人们的迫切需求同时日本与国外农业贸易的失衡也影响着食品供应，当时市场所谓的有机食品没有统一客观的认证体系而且供求也不平衡，这样就促使了消费者和生产者开始直接合作，通过与农民签订合同，义务劳动，参与支付预付款等方式鼓励农民生产有机产品，并得到相应的产品配额，这种模式对于日本有机农业运动起到了巨大推动作用[6]。日本的社区支持农业的发展并不是一直呈现增强趋势，反而在进入新世纪后在逐渐衰减，自从产生之后，每个时代都有不同的特点。20世纪70年代是发起阶段，1971年日本成立了有机种植协会，1978年日本第四届有机种植大会上提出了社区支持农业发展的互助、协商、民主、控制规模、逐步发展等十大原则，使得其发展走上了规范的道路；80年代是快速发展阶段，特别是1980年前苏联诺贝利核电站的核泄漏事件和无核化社会运动使得健康，安全食品得到空前关注，大量城市消费者开始寻求有机产品，直接带动了这种社区支持农业的发展；90年代多样化发展阶段，形式多样的模式得到了传播。然而进入新世纪后，社区支持农业模式却在逐渐衰减。
王文惠指出，社区支持农业在20世纪70年代引入到欧洲，80年代传到美国，美国第一个登记的农场于1985年出现在马萨诸塞州，发起人试图以此来弥补主流食品供销体系的不足[7]。社区支持农业在美国尽管兴起较晚，但是两国相比，日本的社区农业主要强调食品安全，环境友好和产销经营模式；而美国社区农业在此之上，更注重背后的社会功能和价值选择，如社区活动、民主决策、消除社会偏见和对全球化的反思以及对生态伦理的推崇[8]。这种模式迎合了广大民众的支持，尽管不像有机认证有权威部门为其颁发资格证书，人们仍旧投以热情，给以人力，财力支持并乐此不疲成为很多人日常生活的重要内容[9]。
2.农业电子商务平台研究状况
农业电子商务是指利用互联网、计算机、多媒体等现代信息技术，为从事涉农领域的生产经营主体提供在网上完成产品或服务的销售、购买和电子支付等业务交易的过程。国外，尤其是欧美、日本等发达国家，对农产品电子商务的理论研究和实践一般都比较早且相对国内要成熟，规模较大。在农业信息化程度上美国走在世界的最前列，因此它的信息服务模式以网络技术为主体。美国国家农业局的计算机系统每天处理约5000万字符的农业相关信息[10]。美国接近半数的家庭农场都装备有计算机，电子商务应用普及面极广。
据调查显示，在2000年，美国各农场网上的购销额己达到6.65亿美元，这个数据占农场总购销额的33%，该比例还有逐年增加的趋势[11]。日本对电子交易在农业领域的应用十分重视。其早在1997年就制定了农业生产资料有关订购、发货和结算的电子交易标准[12]。相对前两者，韩国在农业领域的电子商务起步比较晚，然而，经过多年的发展和改善，己取得较大的成就，己成为沟通企业、市场和政府间的桥梁。得益于韩国高速的信息网络以及农村完善的信息管理系统，“现在，许多农场主己直接通过互联网进行交易”[13]。
万全亭指出，受观念和财力等因素限制，我国农业电子商务与其他行业电子商务相比，网站数量少，起步较晚，发展较慢，并且很多只处于产品信息网上发布阶段，成交额低[14]。在我国，随着科技的快速发展，农村的互联网 用户也得到了快速增长，到2013年底，农村网民人数达到2.25亿人，比重达到29.3%。在信息服务平台方面，各种有关农业的信息网站被广泛建立，到2010年底，各大综合信息服务平台已经建成，如“农信通”，“金农通”，“信息田园”等，各类有关农业的网站已经达到2万个[15]。
三、平台设计
（一）平台设计目标
农业是人类赖以生存的最古老的的行业，已经有了几千年的历史[16]。可是农业问题一直是围绕中国人民的巨大问题，不断频发的食品安全问题，让老百姓对于中国的食品安全失去了信息。而与此同时，随着科技和技术的不断发展，电子商务这一人类创立突破时空限制的最先进的商务模式，正在以迅猛之势席卷到各个领域[17]。近些年来，在农业互联网技术方面也取得了重大的突破。通过将一种传统的解决食品安全问题的CSA模式运用于电子商务，打造一个集商流，物流，信息流为一体的数字化电子商务平台，能够将CSA模式的受众群体不断地扩大，影响更多的人加入到食品安全的行列中，将健康的生活理念传播的更广。
通过将CSA模式实现线上的操作，将电子商务来追溯农产品的质量问题。主要依靠两个方面，一是利用二维码技术来追溯产品的信息，二是通过远程监控来检测农作物的生长情况。农产品质量追溯和电子商务结合的总体构架如下图所示：
图1：电子商务平台整体构架
Figure 1：E-commerce platform overall architecture
从图1 我们可以清楚看到电子商务平台整个解决食品安全问题的框架题。电子商务平台不仅提供了商品交易的一个平台，而且提供了产品质量溯源查询，产品生长数据，物流跟踪信息为一体的数字化平台。对于合作的农场，对于农产品的生产的每个生产过程都进行详细地进行记录，包括播种的时候土壤的PH值，何时施肥，何时打农药等一些列信息，系统会进行记录，同时在田间还会安装各种传感器和监控摄像头，在平台上用户可以通过视频看到农作物生长的一举一动，可以通过传感器传输的数据看到作物生长的包括温度，湿度，PH值，二氧化碳浓度等一系列情况。通过，平台会派专门的人去农场监督产品检测的情况，通过平台可以看到各个产品检测的数据。在产品出库的时候，对于每一个产品赋予一个二维码，用户可以通过手机扫描二维码，也可以在电子商务平台上输入二维码编号，都能查询到农作物生长各个阶段的信息。
（二）功能设计
1.集聚功能
平台的第一大功能就是实现安全食品生产者和用户交易的平台提供者。平台将对参与交易的安全食品供应商质量检测工作，保证生产的食品的质量。
2.质量检测功能
（1） 参照政府部门制定的安全食品认证规范，制定食品安全生产规范。
（2）进行质量检测，监督安全食品生产者的全过程。
一是制度、文件检查。基地的技术指导室要统一悬挂安全标牌，室内要张贴规范、农业投入品管理、安全食品认证、农产品质量检测、人员职责及生产全过程技术规范等各项制度标牌。二是生产全过程检查。对于安全食品生产商的基地环境、生产全过程技术规范、生产过程投入品管理、加工包装等进行全程的跟踪管理。同时不定期的抽检产品质量，必要时安排到权威第三方检测实验室进行质量检测。
3.质量追溯功能
组织人员到各生产基地，安排专人按田间档案的要求对农产品的全过程进行详细记录，做到及时准备，详细记录，无错登漏。同时，对安全食品生产、物流、销售全过程的关键点进行信息记录，实现质量可追溯。
4.资金保管功能
传统的CSA模式是用户和农场直接一种互利互信的合作关系，用户为了能够吃到放心的食品，需要提前支付货款给农场，农场则利用收到的货款来安排生产，保证自己生产的食物是按照有机的方式生产的。由于预先支付货款，导致了很多消费者的误区。消费者的参与度不高，正好在这样的情况下，平台就作为他们的一个媒介产生了，用户的钱先打到平台进行保管，在其账户中产生虚拟的货币，在每一次收到货物的时候，平台会自动把钱打给供应商，从而打消了消费者对于提前支付货款的疑虑。
（三）结构设计
1.二维码质量追溯—食品生产过程追溯
研究二维码在CSA电子商务平台下生产农产品的追溯过程，二维码能够存储大量的信息，将农作物生产的每一个环节详细的记录到系统中，当产品出库的时候，系统自动生成产品对应的二维码，产品到达用户的手中，用户只需要用手机轻轻地扫一下贴在产品上的二维码，就可以清楚的知道产品的详细生产过程以及产品质量检验报告。
（1）二维码介绍
二维码，是指用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的一种条形码技术。它巧妙地利用了构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用多个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读，以此来实现信息自动处理。它本身具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时它还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点[18]。
二维码认证功能用于平台产品质量追溯。二维码又称二维条码具有以下特点：
①二维码信息容量非常大，最多可容纳1108个字节或500多个汉字，比普通条码信息容量一般高出几十倍。
②二维码条码编码范围广，可对图片、声音、文字、图像、签字以及指纹等信息进行有效地编码。
③容错、纠错能力强，穿孔、污损等局部损坏不影响信息的读取。
④译码可靠性高，误码率小于千万分之一。
⑤可加密、防伪性好。
二维码以上的特点，使其具备了实现农产品质量溯源各种功能的可能性，通过电子枪扫描设备、互联网与计算机数据信息技术结合，成为强大的溯源工具，
又因其成本优势，成为目前溯源的新生代技术产品。
（2）农作物污染源
控制点 危害分析
定植 土壤质量不合格
施肥 没有施用有机肥料或施肥数量不当
施药 没有施用可降解的农药或者施药数量不当
灌溉 水质不合格导致重金属污染、化学污染
采收 农药残留
包装 使用有危害包装物包装导致污染
物流 运输过程中不当导致食物污染
表1 农产品在生产过程的危害分析
Table 1 Hazzard analysis for vegetable production process
从表1我们可以看出，对于农产品的每一个生产过程中，都有可能导致食品质量安全问题，定植的过程如果土壤的质量不合格，会导致土壤偏酸性或者偏碱性，不能达到相应农作物生长的最佳土壤酸碱度。在施肥和农药的过程中，如果施用的次数过多，可能会导致农作物不能吸收掉，或者没有降解的充分的话，就会残留在作物的表面，影响食品的安全问题。另外，对作物的水源也要充分的控制，目前中国的水污染非常严重，导致了灌溉的农作物重金属污染严重。另外，包装和运输的过程中如果处理不当，也有可能会导致农产品的质量的不合格。
（3）理论分析
在果蔬的生产过程中，对产品生产的每一个过程进行跟踪检测记录，在播种前，首先要对土壤进行检测，确定土壤符合生产的要求，将测量的数据记录上床到系统中。之后在每一次的种植中，包括农药，化肥，水源的灌溉，都要详细进行记录，包括什么时间进行农药的喷洒，什么时间进行农作物的施肥，农药和施肥具体使用的是什么。将这些种植环境记录和田间农事记录上传到系统中，在果蔬可以进行采摘的时候，进行产品的检测，将检测的具体数据记录在系统中，在产品包装的时候，系统自动将信息生成二维码标签，将二维码标签贴在产品上，到达用户的手中。用户使用自己手中的移动设备就可以清晰的知道产品的生产和种植的一切情况，确保产品是按照有机的方式进行种植的，确保产品的质量安全。具体的生产过程如下图：
土壤
图2：二维码追溯农产品示意图
Figure 2: the qr code trace diagram of agricultural products
2.物联网传感技术—食品生产环境监测
通过物联网传感技术，能够清晰地知道目前所种植的农作物产品的温度，湿度，以及CO2浓度，土壤的酸碱度等一些列情况，并将这些数据与互联网电子商务平台相结合，用户通过互联网可以清晰地知道作物生长的一切数据。
（1）传感器概述
传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。其原理是利用物理效应、化学效应及生物效应，把被测量的物理量、化学量、生物量等非电量转换成电量[19]。传感器技术是现代信息技术的重要基础技术之一，随着现代检测、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视，特别是随着科学技术，经济发展的需要，传感器在各个领域的应用日益显著。
现代农业是取代传统农业，以现代科学技术和设备武装的，并以现代管理方法来经营的社会化、商品化农业，是国民经济中具有较强竞争力的现代产业。在现代农业中的各个环节中，传感器技术得到了非常广泛的应用。
（2）传感器种类
①温度传感器
温度传感器种类很多，有利用热电效应的热电偶传感器、利用热电阻效应的金属热电阻传感器和半导体热敏电阻传感器、晶体管PN结温度传感器、集成温度传感器以及近几年发展起来的光纤温度传感器等，应用这些传感器，可以实施温度的适时测量。
②湿敏传感器
湿敏传感器可以感受大气湿度并转换成适当电信号。
③气敏传感器
气敏传感器可检测气体（多数为空气）中特定成分，并将其变换成相应的电信号输出。
④PH值传感器
PH值传感器是根据电化学中电位测量法而工作的，可用于在线测量溶液的酸碱度。一般由测量电极和参比电极组成。测量电极一般采用玻璃电极，参比电极有甘汞和银，氯化银两种电极。
3.远程监控技术—食品生产源头监控
消费者之所以现在对于有机食物产品的不信任，最根本的原因还是对于生产商的不信任，通过将生产的全过程可视化，用户通过互联网可以监控到生产的农作物的所有情况，每一次的播种，施肥，灌溉等都在用户的监视之下，使得生产过程完全透明化，打消消费者对于食品安全的疑虑。
（1） 远程监控概述
早期所采用的监控系统，一般是采用大型仪表设备集中对每一个重要设备的状态进行非常有效的监视，并通过掌控盘来对设备进行集中式操控。这种采用集中式控制的方式，使得系统的可靠性得不到充分的保障，与此同时监控现场具有连线不仅长而且多，系统的抗干扰性很差的缺点[20]。
Intemet能实现资源的共享，从而使人们有能力解决以前在极有限的资源下很难解决的问题，为远程监控系统的发展提供了有利的条件。远程监控是本地计算机通过网络系统如Intemet／Intranet，对远端进行监视和控制，完成对分散控制网络的状态监控及设备的诊断维护等功能[21]。我们通常把能够实现远程监控的通信媒体、计算机软件、硬件系统称为远程监控系统。在现场设备分布广泛或数据不易采集的场合，要能够及时地监视设备的运行状态并进行有效控制。
（2）理论分析
通过传感技术将检测到作物在田间生长的环境因素[22]，包括温度，湿度，二氧化碳浓度等情况上传到电子商务平台。同时通过摄像头将农作物生长视频传到互联网上。消费者可以直接在网络上看到农作物生长情况和环境的变化。
图3 环境监测系统结构图
Fig 3：The diagram of environmental monitoring system
如图3所示，结合了物联网传感技术和远程监控技术，传感器可以自动监测到影响农作物生长的各个要素，例如温度，湿度，二氧化碳浓度等因素，监测到的数据都会通过GPRS上传到互联网上。一是方便用户能够在互联网上全程看到农作物生长的环境因素；二是方便农场的管理，农场通过数据的分析，监测到农作物生长环境的变化，及时采取相应的措施，确保农作物以最健康的方式生产。同时结合远程监控技术，摄像头将拍摄到的田间的画面上传到互联网上，用户可以清晰直观的看到农作物的生长情况，配合传感技术传出的数据，更加一目了然。
四、南京金麦云农业科技有限公司案例分析
（一）南京金麦云农业科技有限公司简介
金麦云农业科技有限公司旨在建立一个基于云计算的农产品安全生产溯源预警数字化平台，该公司本项目是依托大学多学科综合实力，在华为“OceanStor”CSE云存储设备上部署的一个面向处于农业价值链顶端的优质、绿色、生态、安全的高端农产品的数字化软硬件集成平台。平台由两部分组成：一是为企业提供有关优质农产品安全生产控制追溯数字化云服务的“e追溯”平台；二是为消费客户与企业之间搭建的“溯菜源”高端电子商务平台（B2B B2C）。
该公司是大学生创业项目。平台以“门户+电商平台+集成应用”为模式，根据农产品生产加工企业、休闲农场、社区加盟店等客户群的个性需求和终端消费者的高端需求，为其提供环境信息传感器组网系统、溯源信息采集、安全生产控制、全程溯源预警、远程可视、移动终端溯源查询、专家远程指导等软硬件整体解决方案，并在此基础上搭建一个可供在线交易、远程可视、生产互动、二维码追溯、社区实体体验店加盟的透明农产品电子商务平台，在全国独创优质农产品从田间到餐桌全程“可感、可控、可购（买）、可溯（源）”的“透明社区”模式。
来自大学农村信息化工程技术研究中心将为公司提供技术开发支持并且以技术入股。中心主任余德贵博士主要研究方向农业物联网应用，近期研究云计算在农业信息化领域的应用，负责过2008年中国星火计划项目“公司加农户农产品生产全程控制数字化集成开发与示范”、2007 年江苏省农业重大科技攻关项目“新农村信息化科技服务技术示范”等重大项目。
副主任胡以涛研究方向为信息农业、多媒体传感，并获得微软认证的系统工程师（MCSE）资格证，负责2011-2013年江苏省科技支撑计划：设施e控—基于物联网的设施作物生产信息全程监测及其智能调控数字化技术研发等项目。
中心副主任宋俊峰主要研究方向农业物联网应用和地理信息系统，从事电子商务、ERP、办公自动化系统信息农业、领域的开发及研究工作，参加的科研项目有“苏州商检局二维码在进出境动植物产品监管中的应用”、“中国农业工程信息网系统”、“农民热线—海安农业专家系统服务平台等项目。
（二）金麦云基于农场与社区对接的农产品数字化商务平台
金麦云是一家年轻的企业，目前在其构建的数字化平台的技术路线如下：
图4 金麦云电子商务数字化平台
Figure 4 Digital Jin Maiyun e-commerce platform
本项目的整体技术路线如上图所示，其中主要围绕数字化软件平台集成，完成4个关键模块的关键技术攻关与平台集成研发。
1.环境信息监测平台
主要利用物联网传感技术，在温室大棚环境中，根据环境大小，采用平均布局，中心定点的方式，分别置入温度、湿度、光照、CO2传感器，利用传感器实时捕捉环境信息，并通过3G或GPRS网络进行数据发送，把环境监测数据无线传输到数据服务器，并进行数据存储与趋势计算分析。主要参数要求如下：
大气温度传感器：测量范围：-50～+50℃；大气湿度传感器测量范围： 0～100%RH；二氧化碳传感器：量程：0-2000ppm分辨率：1ppmPH-1；日照传感器测量范围：0-2000luxPH-1；数据采集仪：环境温度： -40—70℃。工作电源：220VAC / 12~36VDC。采用太阳能自动供电。显示形式：图形点阵液晶192*64，功耗：整机九要素功耗不大于1.5W（GPRS通讯除外）。数据储存容量：4M。
图5 田间传感器
Figure 5 The field sensors
主要技术指标：
（1）生产与环境传感器、视频设备Wi-Fi/3G/GPS接入、实时采集，误差±5%
（2）设施农业装备温、湿、光、CO2等智控误差±5%，水、肥等控制误差±10%、病虫监测准确率85%以上，节能20%以上，设备响应时间1-5分钟
（3）农产品达标（有机、绿色、无公害、出口）率95%
（4）农产品生产过程100%可追溯
2.生长状态监测平台
主要利用实时视频与计算机视觉识别技术。通过网络摄像机，全程记录作物生长过程，并定时主动侦测，存储关键图像，然后进行数字图像处理，采用神经网络算法，获得作物形态学特征和颜色光谱特征，为专家决策系统提供关键控制因子。其具体流程如图3所示，其中最后两个环节结合专家决策系统完成：
图6 计算机视觉识别流程
Figure 6 Computer vision recognition process
图7 安装在田间的摄像头
Figure 7 Cameras installed in the field
图4为安装在田间的摄像头，摄像头通过监测田间的画面，把它传到数据库中，通过网页浏览的形式可以直接观看到田间农作物的生长情况。
基于远程监控视频的监测与信息采集，在兼容主流视频厂商设备（如海康）的录像机和网络录像机的同时，进行了基于Web应用的二次开发，从而满足了不同用户的差别化需求，网络远程监控界面及不同的摄像机控制可内置用户的官方网站、企业ERP系统等。同时基于生产全程控制理论，研究了基于关键帧的全程视频记录系统，用极少的画面存储生产过程的关键信息，为产品的全程溯源奠定基础。
目前，金麦云农业科技有限公司通过专利已经掌握了环境信息监测平台，生长状态监测平台，作物生产管理专家系统，并且可以在其数字化平台上监测到农作物的生长情况。
3.二维码检测技术
金麦云数字化体系采用二维码追踪技术，将生产过程的每一个细节都记录到系统中去。
图8 电子商务网站上根据订单号查询信息
Figure 8 E-commerce site according to the order number query information
图9 通过手机扫描二维码，会读取二维码产品信息
Figure 9 scan qr code by mobile phones, will read the qr code product information
如上图所示，金麦云公司将每一个出库的产品都赋予一个二维码，二维码有编号，通过在电子商务平台上输入编号可以查询相关信息。还可以通过手机扫一扫来查询信息。查询的信息包括如下几个方面：产品的来源地，具体就是哪个农场进行生产的；农作物的生长周期是多长，在生长周期内的初期的土壤状况，施用肥料和农药的次数以及时间等信息。方便消费者知道产品的生长情况。
（四）金麦云目前发展的状况以及建议分析
1．金麦云目前发展的状况
目前金麦云农业科技有限公司电子商务平台以及开发完毕，在农场方面，已经有常州的一家农场——都市e农庄与之合作，都市e农庄的生产方式严格按照有机的方式进行生产，生产的田间安装了各式各样的传感器，生产者能很清楚地观察到田间农作物的一切生长情况。与此同时，田间安装了摄像头，摄像头能将数据传送到数据库中，以便于人们可以在网页上进行浏览。在产生进行出库的时候，会进行检测，并且对于每一个产品附上二维码，方便消费者进行跟踪和检测。
目前金麦云依托大学的技术，以大学周边为试验点，积极地推广电子商务平台，已经取得了很大的成效，在南京已经发展了将近100多户用户。由于目前的消费者不是很多，所以采用每周一次的配菜方式，配送的菜品都是当季蔬菜，消费者可以任意搭配菜的种类，如果没有特殊要求，就由农场来安排菜品的搭配。同时，消费者可以在线进行点菜，方便了消费者，节约了很多地时间。
2.建议
（1）建立真正适合解决食品安全的措施
金麦云农业科技有限公司构建了一个很大的数字化平台，使用了很多先进的技术，包括作物管理专家系统，生产管理因子控制平台，这些东西都需要花费巨大的成本，这些都很难操作与具体实际的商务模式中去，不能走向商业化的道路，人们的受益量就非常低，并不能很到地达到解决食品安全的问题。CSA作为一种很好地解决食品安全问题的一种模式，我们就要认真的用好，依托电子商务平台来进行整合，关键在于如何能够保证食品安全问题。一是通过源头进行保证，保证作物是按照有机的方式进行种植生产的，这依靠在土壤，施肥，灌溉，农药等方面。在这些方面，依靠最基本的传感器、摄像头和派专人进行跟踪方式，就能有效地控制源头，而不需要花费那么大的金钱，这样就能有效地吸引农场主的参与。二是通过全过程的跟踪，对于生产的全过程进行跟踪记录，让消费者能够有源可查，有物可控，让消费者真正买的放心，吃的放心，真正的将绿色健康的生活方式传播的更广。
（2）建立合理有效地物流
对于电子商务平台的物流问题，我前面一直没有涉及，因为这是一个非常关键的点，物流对于食品安全的重要性也非常重要，农产品的物流本来就是一件非常复杂的事。涉及到电子商务的平台的物流问题，这就存在一个是自建物流和使用第三方物流的矛盾点。自建物流的话相对于安全可靠一些，但是投入的费用巨大，相对于自建物流来说，使用第三方物流来说的话食品安全的质量得不到保障，但是第三方物流灵活机动。目前金麦云农业科技有限公司的平台上只有几家公司，目前采用的是农场的自建物流，食品质量安全很难得到统一的控制。以企业目前的状况来说，是没有资本来自建物流的，等企业发展到一定阶段，建议企业就要开始采用自建物流，这样才能有效地保证运输过程中食品的质量安全。
（3）吸引投资者
以目前金麦云发展客户的情况来看，它本身的资本很难给他一个大的平台，只有吸收外来资金的入驻，得到足够的资金，才能在一个较大的区域来展开模式的推广和吸引更多的消费者的加入。通过资金的注入，能将企业的管理带入一个更高的层次，有利于企业的发展。
五、结论
目前建立CSA模式的电子商务平台是一种新的模式，所以一切都是挑战，本文通过对于建立CSA模式电子商务平台主要的食品安全角度来进行分析，通过对于每一个产品赋予一个二维码，客户可以通过二维码来得到作物生长的相关信息，同时在田间安装传感器和摄像头，让客户能够通过网页的形式浏览。通过这些技术来打消消费者关于农场食品安全的疑虑，这些方式简单并且有效，推广迅速，能够有效的得到实施。从而让消费者信任平台，以此来推广安全的食品，让安全，健康的食物能够送到千千万万的家庭中，让健康安全的生活理念能够留在每一个中国人的心中。
致谢
在论文完成之际，首先要感谢指导老师胡家香老师对于本论文的耐心指导。
胡家香老师认真负责，从选题开始到论文结束，都很有耐心地给予我们指导，为了选题的问题，他要求我每周都要去找他一次，对于我要写的题目耐心的给我分析，推敲，认真负责 严谨的态度给我留下了深刻的印象。
谨献给所有关心和支持我的老师、亲人和朋友！
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[21] 高嵩.基于HTTP协议的嵌入式远程监控系统的研究[D].北京：北京工业大学，2009:07
[22] 陈艳秋.基于WebGIS的田间环境监测系统平台的设计与实现.东北农业大学，2012:12
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目录
摘要 3
关键字 3
Abstract 3
Keywords 3
一、绪论 4
（一）研究的背景 4
1. 食品安全问题严重 4
2.电子商务已经成为时代的潮流 4
（二）研究的意义 4
二、文献综述 4
（一）社区支持农业的内涵 5
（二）国外研究状况 5
1.国内外社区支持农业发展状况 5
2.农业电子商务研究状况 6
三、平台设计 6
（一）平台设计目标 7
（二）功能设计 7
1.集聚功能 7
2.质量检测功能 7
3.质量追溯功能 7
4.资金保管功能 7
（三）结构设计 7
1.二维码质量追溯—食品生产过程追溯 7
2.物联网传感技术—食品生产环境监测 10
7.远程监控技术—食品生产源头监控 14
四、南京金麦云农业科技有限公司分析 14
（一）南京金麦云农业科技有限公司发展历程 14
（二）南京金麦云农业科技有限公司简介 14
（三）金麦云基于农场与社区对接的农产品数字化商务平台 15
1.环境信息监测平台 16
2.生长状态监测平台 17
3.二维码检测技术 20
（四）金麦云目前发展的状况以及建议分析 20
1金麦云目前发展的状况 20
2.建议 21
五、结论 21
致谢 22
参考文献： 22
面向食品安全的基于CSA模式的电子商务平台设计
——以南京金麦云农业科技有限公司为例
电子商务学生 丁乐
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