物联网和大数据技术在食品安全智能监管中的应用研究
艾亮东 陆建 周武云
民以食为天，食以安为本。食品安全问题不仅关乎政府与国家形象，关系到国计民生与社会稳定，更直接与千家万户和广大民众的身体健康、生命安全紧密关联。尤其是近年来，随着社会经济的发展以及生活水平的提高，人们对食品监管这一关乎食品安全的重要环节也提出了更高的要求。不过，在我国食品安全检测监管人员有限的条件下，面对食品领域所存在的点多、线长、面广的实际情况，如果仍然采用传统的食品监管模式，根本无法实现对食品领域全方位、全过程及全天候的监管。因此，有必要积极利用现代化的信息技术、智能技术以实现智慧监管，提升我国食品安全的监管效能。尤其是随着信息化时代的到来，大数据技术、物联网技术、智能制造等各类新兴技术，已然成为我国食品安全智能化监管领域的重要技术支撑。
近年来，国家相关部门相继出台指导文件，以进一步推动我国食品安全监管的信息化、智能化发展趋势。2014年，国家发改委等8部门联合印发《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》，其中明确提出，“在食品药品、消费品安全、检验检疫等领域，建设完善具有溯源追查、社会监督等功能的市场监管信息服务体系”;2016年中央一号文件中也指出，“加快健全从农田到餐桌的农产品质量和食品安全监管体系，建立全程可追溯、互联共享的信息平台，加强标准体系建设，健全风险监测评估和检验检测体系”。总体而言，目前我国食品安全正逐步由传统监管向在线远程监管、智能化监管及信息化监管的方向转型发展，面对这一难得的发展机遇，我国食品安全监管部门更应当认真落实相关指导文件要求，积极应用大数据、物联网、云平台等新型技术手段，有效防控食品安全风险，全面提升食品安全监管的科学化与现代化水平。本文从我国食品安全存在的问题出发，着重研究探讨了智能化监管关键技术在我国食品安全领域的应用。
一、我国食品安全存在的主要问题
近年来，随着我国工业化的不断发展，各地区的环境污染破坏问题日趋严重，食品安全在当前也已成为人民群众最为关心的社会问题、党和政府高度重视的重大基本民生问题。从最初的种植（养殖）环节到加工、运输、销售等环节，食品在每个环节都存在一定的安全风险。例如，在食品生产源头，由于农药、化肥、抗生素、激素等的不科学使用和滥用，造成各类有害物质在农产品、禽类、畜类、乳制品、水产品等食品中的超量残留;在加工环节，一些违规经营的小作坊、小企业采用劣质原料、有毒原料，或者过量使用化学添加剂、防腐剂，都会对民众的身体健康造成危害;在食品运输、流通环节，近年来也存在着二次污染、包装破损、超过保质期等一系列问题，同样需要重点加强检测监管。
二、食品安全智能化监管的意义
开展食品安全在线智能化监管，是“互联网+”时期我国各地区食品监管机构积极利用大数据、物联网、云平台等新型技术，创新食品行业监管方式、优化政府职能的重要举措，其意义可以归纳为以下几点：
1.实现食品数据的实时采集与管理。与食品安全密切相关的食品企业许可凭证、市场监管、处罚记录、检验检测、投诉举报、信用评价等数据资源分布于各个部门，通过开展食品安全在线智能化监管，采用信息感知技术、信息采集设备，可以使食品从种植（养殖）到销售终端的各流通环节紧密联通，实现对所有环节的数据采集、记录、分析与处理，从而形成跨领域、跨部门、跨层级的食品安全数据资源池，避免产生“信息孤岛”，也便于后续对大量食品安全信息数据的处理、分析和应用。
2.实现食品信息的全程检测与溯源。基于物联网、大数据、云平台等现代信息技术所搭建的食品安全在线智能化检测平台，可以将各类食品企业以及粮食制品、畜肉、禽类、蔬菜、乳品、水产品等食品纳入平台管理，并建立食品追溯信息共享交换机制，实现与食品监管部门信息系统的互连互通。消费者和检测监管部门可以通过二维码、RFID电子标签、无线传感等物联网技术设备和渠道，查询食品原材料来源、生产者、生产环境、贮存环境等信息，从而实现食品全流通环节、全过程的信息溯源，在很大程度上解决了食品安全中存在的信息不对称问题。
3.督促各类食品企业的规范经营。食品企业是我国各地区开展食品安全监管的主要对象之一，同时也是深化食品安全在线智能化监管的重要服务对象。基于食品安全在线智能化监管平台与企业标准数据库，一方面可以使各类食品种植（养殖）企业、生产企业、销售企业都能及时获取准确的食品行业政策信息、质量监管要求，从而不断规范自身的市场经营行为;另一方面，对食品监管部门优化食品流通环节中相关企业的管理与服务，促进食品产业可持续健康发展也具有重要的意义。
4.实现食品安全信息的及时发布。通过食品安全在线智能化监管平台的建设，可以收集汇总各部门食品质量监管、应急预警的各类信息以及相关法律法规、政策等，通过信息服務平台向社会及时传递、定期发布，为大众及时了解、查询与其日常生活密切相关的食品安全信息提供服务渠道，同时有助于鼓励社会力量（包括高等院校、研究机构、专业企业等）积极参与到食品安全监管的体系建设当中，实现食品安全监管的社会共治。
三、智能化技术在食品安全智能监管中的应用
1.物联网技术的应用。（1）物联网的内涵。物联网具有低功耗、分布式、自组网且适应各种恶劣外界环境的特点，可以视为普通网络的延伸，也是一种建立在互联网、通信网等基础网络之上，通过信息感知设备、智能处理设备，以实现“物物相连”的新型联通网络。目前，生活中较常应用的物联网技术主要包括传感网络技术、RFID技术、信息感知技术、二维码技术等，通过这些技术与普通互联网、通信网紧密连接，从而实现对食品流通各环节的智能化识别、追溯、定位与监管。
（2）应用的意义。食品安全监管体系涉及到食品流通各环节的企业，以及食品消费者和食品安全监管部门。基于物联网技术的应用，如RFID技术、传感网络技术、扫码技术等均可作为食品流通各环节中的信息采集技术与信息传导技术，以此实现对食品种植（养殖）、生产、存储、销售等一系列过程的全程覆盖、全面监管的作用。同时，应用各种物联网技术还可以对食品企业的日常经营运转、处理加工、物质添加等操作进行信息化的定位与标记，以方便食品监管部门对信息进行追溯与还原，及时发现潜在的食品安全问题与漏洞。此外，消费者也可以通过这些信息化的定位与标记，准确获取食品的生产地、生产时期、保质期、配料等信息，了解食品是否添加化学添加剂和防腐剂，是否符合婴幼儿、孕妇与老人等特殊人群食用，这样不仅使得面向消费者的食品信息更加透明化，还有助于保障广大民众的身体健康。总而言之，基于物联网技术的应用，我国食品安全监管不但能够实现在线化与智能化，而且有助于进一步扩大食品安全监管的覆盖范围，真正实现对食品流通全过程的有效监管。
（3）具体应用环节。一是在食品生产环节。目前，我国食品生产环节存在着诸多问题，比如，原材料利用率低，食品添加剂、防腐剂过量添加或滥用等。再加上我国的食品生产者中存在大量的小作坊、小企业，规模小、分散性高，一旦出现食品质量问题，很难从源头加以追溯与排查。而基于物联网技术的应用，可以实现对食品生产环节的智能化、远程化、可视化监控，为建立完善的质量追溯体系提供必要条件。目前，国内已开始使用物联网技术，建立完善的食品安全监管追溯系统。例如，在家禽类食品的生产加工中，基于物联网技术的应用，所有产品在进入市场流通之前都利用RFID技术贴上电子标签，消费者在购买家禽产品时，通过扫描标签，不但可以准确掌握家禽的生产加工日期、生产地、运输路线等信息，而且一旦出现食品质量问题，消费者和食品监管部门都能通过信息追溯，明确质量问题所在环境，从而有效保障食品质量安全与消费者的权益。
二是在食品运输和存储等流通环节。在食品运输环节，基于物联网技术的应用，可以利用信息传感设备对运输车辆中的温度、湿度进行监控并提示报警信息，非常适用于生鲜产品的冷藏运输，也可以利用传感网络技术和RFID技术对运输路线、运输时间等信息进行实时记录，以方便质量追溯。在食品存储环节，基于物联网技术的应用，可以通过信息传感设备、RFID技术实时对仓库内的温湿度、气体含量、保存时间等具体信息进行采集、记录与检测，并传递给存储管理人员，以方便对存储时间、存储位置、存储容量等信息进行适时调整，保证食品存储安全。
三是在食品销售环节。在销售环节，食品安全监管的关键是基于物联网技术，实现对食品信息的实时采集、智能记录、在线监测等功能，避免出现食品的过期变质问题，以及商家对食品信息的随意篡改、欺诈消费者等问题。一方面，基于物联网的信息感知技术、传感网络技术，可以对上架的食品信息进行采集、记录与监测，当超过食品的保质期或保鲜期限时，将会进行警报提示，从而避免上架食品出现过期变质问题;另一方面，基于物联网的RFID技术、扫码技术，消费者可以通过上架食品的电子标签，详细了解食品的保质期限、生产日期、配料，了解商家是否隐瞒或篡改了食品信息，是否存在欺诈行为，从而有力保障了消费者的权益。
2.大数据技术的应用。（1）大数据的内涵。大数据（big data）是指数据容量过大、增速快且类型复杂，需要新的处理模式才能分析挖掘的海量信息资源。近年来随着大数据技术的兴起与发展，我国各行业深入挖掘、分析出大量具有高度价值的数据信息，其所具有的高速度、多样化、价格低廉等优势，也使得对海量数据信息的采集获取、检索处理、存储共享、可视化应用等都成为了可能，有力推动了各行业的发展与社会进步。
（2）应用的意义。在食品安全问题频发的今天，如何快速、准确、智能地监管食品生产过程中的有害环节，是保障食品安全所需解决的主要问题，而大数据技术正是解决此类问题的重要手段。我国虽然拥有各种各样的食品检测监管机构，包括国家、地方、高校、科研机构、企业和第三方检验机构等，每个机构都拥有庞大的食品安全相关的检验数据，但这些机构之间相互独立、数据无法共享，成为一个个信息孤岛，造成了资源的巨大浪费。此外，由于食品生产过程中的风险因素较多，需要记录的信息量又很庞大，只依靠人为监管则有所不足。而大数据技术在数据收集及处理、危害环节预测分析以及建立食品生产可追溯系统方面具有优势，可以很好地弥补现阶段食品检测监管的不足，对食品生产各个环节的信息进行存档，建立相关的档案管理信息系统，实现全程可追溯，从而为消费者提供透明化、可查询的信息交互网络。
（3）具体应用环节。一是在食品数据信息采集环节。2015年，我国国务院颁布了《促进大数据发展行动纲要》，其中指出要在食品安全等领域，“推动有关政府部门和企事业单位将市场监管、检验检测、违法失信、企业生产经营、销售物流、投诉举报、消费维权等数据进行汇聚整合和关联分析，统一公示企业信用信息，预警企业不正当行为，提升政府决策和风险防范能力，支持加强事中事后监管和服务，提高监管和服务的针对性、有效性”。大数据正为食品安全监管领域带来新的变革，以食品安全在线智能化检测的应用来看，大数据的应用主要表现为六大特性，即监管流程透明性、监管层次多样性、监管信息标准性、监管数据保密性和及时性、监管操作灵活性。在此背景下，食品安全监管大数据行业迎来前所未有的发展机遇。数据显示，2020年，我国食品安全大数据行业市场规模达到11.76億元，同比增速高达44.83%。2022年预计达到16.93亿，2026年将高达35.12亿元，每年平均增速达到20%。当前我国的食品安全大数据业务主要是食品信息采集的追溯监管解决方案，还包括物流追溯监管解决方案、仓库周转追溯监管方案等一系列细分市场的解决方案。
二是在食品供应链环节。在食品供应链中，对食品进行追踪与安全监管是必不可少的，需要对食品的生产加工、贮存、运输、销售等环节进行全程跟进监管，并在发生食品质量安全问题后进行监管追溯。大数据技术的应用，提供了有效的信息共享网络平台。基于信息管理系统（IMS）可以对产品进行全程追溯监管，通过采用条形码系统可以对食品供应链全过程中的产品及其属性信息、参与方信息等进行有效标识，对各个环节进行跟踪把控，在出现质量安全问题时可以及时准确地追溯问题环节，减轻政府监管部门的检测监管工作。
食品安全是关系到我国社会经济可持续化发展与国际影响力的关键性问题，本文主要探讨了大数据、物联网这两种新型关键技术在我国食品安全智能化监管领域的应用。食品安全监管部门应当积极应用大数据、物联网、云平台等新型技术手段，有效防控食品安全风险，全面提升我国食品安全监管的科学化与现代化水平。
作者简介：艾亮东（1975-），男，汉族，湖南人，硕士研究生，研究方向为运用物联网、移动互联网等新技术提升组织经营管理的效率及效益，依托科学技术、信息技术等先进技术的发展和过程管理理念来加强组织的精细化管理。
周武云（1987-），男，汉族，湖南人，大学本科，研究方向为AI、大数据、物联网技术在饮食健康领域的应用。
陆建（1979-），男，汉族，江苏人，大学本科，研究方向为分布式系统、物联网、大数据等信息化技术在餐饮行业的应用。
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