基于博世智纹保技术的

农产品质量安全管理平台解决方案

一、政府对重要产品追溯体系建设的要求

2016年1月，国务院办公厅印发《关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》（以下简称《意见》），部署加快推进全国重要产品追溯体系建设。

《意见》强调，应用物联网、云计算等技术建设追溯体系，实现产品来源可查、去向可追、责任可究，是强化全过程质量安全管理与风险控制的有效措施，对于提升企业质量管理能力、促进监管方式创新、保障消费安全等方面具有非常重要的意义。要按照国务院决策部署，坚持以落实企业追溯管理责任为基础，以推进信息化追溯为方向，加强统筹规划，健全标准规范，创新推进模式，强化互通共享，加快建设覆盖全国、先进适用的重要产品追溯体系。

《意见》提出，要争取到2020年实现以下目标：追溯体系建设的规划标准和法规制度进一步健全；全国追溯数据统一共享交换机制基本形成；重要产品生产经营企业追溯意识显著增强，采用信息技术建设追溯体系的企业比例大幅提高；社会公众对追溯产品的认知度和接受度逐步提升，追溯体系建设市场环境明显改善。

《意见》提出，当前及今后一段时期，要围绕食用农产品、食品、药品、农业生产资料、特种设备、危险品等对人民群众生命财产安全和公众安全有重大影响的产品，加快推进重要产品追溯体系建设。各地要结合实际制定实施规划，确定追溯体系建设的重要产品名录，明确任务和政策措施。已经开展肉类、蔬菜、中药材等产品追溯体系建设的地区，要大力创新建设管理模式，加快建立保障追溯体系高效运行的长效机制。

二、目前市场上现有产品标识、防伪技术的痛点分析

目前市场上现有产品标识、防伪技术如下表1所示。

表1 目前市场上现有产品标识、防伪技术的痛点分析

目前市场上现有的、效率低下的产品标识、防伪解决方案无法有效防止假冒商品的贸易。据《前沿经济学》杂志2017年的文章“假冒和盗版的经济影响”报道，到2022年，假冒商品交易额可能会高达4.7万亿美元，而生产正品的企业将面临收益和名誉方面的巨大损失。

三、博世智纹保解决方案介绍

3.1 智纹保解决方案的原理

根据对市场需求和现有解决方案不足的分析，基于在智能算法（迭代+优化）、机器学习、物联网多端连接等方面的长期积累，博世公司中央研究院（CR）开发了可靠的产品标识、防伪保护解决方案。该解决方案的英文名为Secure Product Fingerprint，中文名为智纹保，两个名称均已成为博世公司的注册商标。

智纹保解决方案的实现方式分为人工指纹和自然指纹两种方式，如下图1所示。

图1 智纹保解决方案的两种实现方式

其中，人工指纹实现方式的工作原理是：把可变的二维码与肉眼难以察觉的人工智能隐藏元素（目前为有色差变化和相对位置加密信息的小红点）相叠加，形成智纹保标签图案，一方面把图案的加密信息存储在云端（目前在中国为华为云），用于防伪校验；另一方面，把图案打印为纸质标签，张贴到产品表面或包装盒表面，用于扫码、拍照、上传。人工指纹实现方式的工作原理示意图如下图2所示。

图2 人工指纹实现方式的工作原理示意图

人工指纹实现方式具有的优势：1）高性价比，2）“即插即用”解决方案，3）难以复制。

自然指纹实现方式的工作原理是：在产品生产过程中，拍照采集产品表面的独特纹理，生成数字图像，并上传存储到云端（目前在中国为华为云），用于防伪校验；当产品出货到达消费者后，消费者把产品表面纹理拍照上传，与之前存储在云端的图像进行比对，根据比对结果判断产品的真伪。自然指纹实现方式的工作原理示意图如下图3所示。

图3 自然指纹实现方式的工作原理示意图

自然指纹实现方式具有的优势：1）定制化的防伪保护，2）最高安全等级。

两种实现方式使智纹保解决方案具有共同特征：

· 每个“指纹”都是独一无二的，即实现真正的“一物一码一指纹”；

· 难以/不可复制；

· 简单易用：用手机拍照，通过手机APP在云端查看。

在智纹保解决方案的开发过程中，博世公司已经成功申请3项全球专利，另有10余项专利正在申请获批过程中。

3.2 智纹保解决方案的实施网络架构

智纹保是基于物联网、云计算和人工智能技术的端到端集成解决方案，直接联接产品制造商和消费者，实现全价值链防伪、追踪追溯以及增强客户关系管理（CRM）功能。智纹保的实施网络架构如下图4所示。

图4 智纹保实施网络架构图

在上述架构图中，智纹保的核心功能，如编码管理、图案生成、防伪校验等服务是以SaaS方式对外提供服务的。

智纹保整体的业务服务流程为：

1）生产环节：智纹保防伪码的生成、管理。对于人工指纹实现方式，博世智纹保SaaS服务生成具有加密防伪功能的智纹保标签图案后，一方面把图案的加密码存储在云端，用于后续校验；另一方面把图案打印成纸质标签，可以由博世标签供应商打印、以纸质标签的形式提供给产品制造商，也可以由博世为产品制造商提供电子图案，由产品制造商自行打印成纸质标签（但对产品制造商使用的打印设备、标签纸张有技术要求）。纸质标签与产品的绑定激活，可以由产品制造商通过扫码枪或手机APP逐张进行，也可以在平台端批量预绑定激活。

对于自然指纹实现方式，在产品生产过程中，利用摄像头采集产品的表面纹理，生成数字图像并上传到博世智纹保SaaS服务端，存储用于后续校验。

2）物流环节：分销商、零售商信息采集。产品从制造商出货后，进入分销商、零售商环节。分销商、零售商使用手机APP、微信公众号或微信小程序扫码贴于产品表面或包装盒上的智纹保防伪标签或表面纹理，在扫码过程中可以采集许可范围内的信息，如扫码时间、GPS位置、分销商或零售商名字等。

3）消费环节：客户信息采集与产品防伪校验。产品到达消费者后，消费者使用手机APP、微信公众号、微信小程序或微信“扫一扫”功能，扫码贴于产品表面或包装盒上的智纹保防伪标签或表面纹理，可以实现产品信息查询、防伪校验以及问题反馈。

3.3 智纹保解决方案获得的荣誉奖项、证书与应用领域

作为源自博世德国总部、在博世中国本土开发的解决方案，智纹保在市场竞争中，表现出功能和性能上的领先性，获得诸多奖项，如下表2所示。

表2 智纹保所获奖项（截至2020年底）

为推进智纹保的商业应用，博世中国公司已经向国家版权局申请、获得智纹保的软件著作权证书，如下图5所示。

图5 智纹保的软件著作权证书

自2018年下半年开始，智纹保解决方案开始在博世内部的产品线进行验证推广。验证成功后，2019年下半年开始，智纹保解决方案开始在博世以外的多个行业进行商业应用，并取得初步成功。截至2020年底，智纹保解决方案的应用案例如下表3所示。

表3 智纹保应用案例（截至2020年底）

四、智纹保用于地理标志（优质）农产品质量安全管理项目的介绍

4.1 农产品质量安全管理的痛点分析

农产品为第一节《意见》所指的重要产品中的一种。农产品质量安全管理主要涉及三个主体，即政府主管部门/农产品协会、农户/专业合作社和最终消费者。三个主体对农产品质量安全管理的诉求如下表4所示。

表4 农产品质量安全管理涉及的三个主体及其诉求

2019年11月签署生效的《中欧地理标志协定》，更是把地理标志农产品质量安全管理、品牌保护的重要性提升到事关中欧合作的层级。

《意见》及《中欧地理标志协定》使得基于信息技术建立农产品质量安全管理、追溯体系成为迫切的任务。

4.2 建立农产品质量安全管理、追溯体系的基本解决方案

建立农产品追溯体系的关键就是要为农产品提供覆盖农产品产供销全生命周期的唯一的产品标识，在此基础上实现各环节数据的采集、汇聚、打通，实现农产品大数据分析应用。由于智纹保可以为产品提供具有唯一性、防伪功能的“一物一码一指纹”，博世基于智纹保技术，开发农产品追踪追溯、防伪校验平台，打通数据链条，实现农产品从种植、物流到消费的全流程管理。

博世开发的农产品追踪追溯、防伪校验平台的业务逻辑如下图6所示。

图6 博世开发的农产品追踪追溯、防伪校验平台的业务逻辑

备注：由于农产品及其包装盒的表面纹理很难提取唯一性、防伪的特征，对于农产品，博世建议采用智纹保的人工指纹实现方式。

4.3 博世农产品追踪追溯、防伪校验平台的网络架构

博世农产品追踪追溯、防伪校验平台体现博世AIoT战略的端、管、云三层架构，其网络架构如下图7所示。

在图7所示的网络架构中，数据流程是这样的：

图7 博世开发的农产品追踪追溯、防伪校验平台的网络架构

1）种植周期：信息上传。农户在种植现场安装环境、气象、土壤、水等传感器和摄像头，把传感器采集到的数据和监控视频上传到物联网平台，并进一步上传到农产品追踪追溯、防伪校验平台；此外，农户可以把种植过程中关键环节的操作以视频、照片、文字等形式记录下来，并通过手机APP上传到农产品追踪追溯、防伪校验平台，如播种、施肥、喷药、采摘、包装、出货等。在农产品追踪追溯、防伪校验平台中，每个农户都有自己独立的空间，不同农户的数据相互隔离。

2）销售环节：身份和合格证认证。根据市场监管的有关规定，农产品上市前，农户必须取得身份认证，农产品必须取得合格证。为了方便农户取得身份认证和合格证，博世农产品追踪追溯、防伪校验平台与政府相关监管系统实现对接，农户通过手机APP即可向政府监管系统申请、取得电子身份认证和合格证，使得自己的农产品能顺利进入市场；而政府主管部门也通过在其监管系统中备案的电子身份认证和合格证，可以采集农产品上市情况的数据。

3）包装环节：贴码绑定激活。为了把自家的农产品与别人家的区分开，农户需要把智纹保标签与自己在博世农产品追踪追溯、防伪校验平台中的用户进行绑定。有两种绑定方式：一）逐张绑定：农户把智纹保标签贴到农产品包装盒，用手机APP登录到平台中自己的用户，通过APP中的绑定激活功能，实现智纹保标签与自己用户的绑定；二）批量预绑定：平台运营方可以通过平台Web端界面，把某批码段的智纹保标签批量与某农户实现预绑定，再把该批码段的智纹保标签提供给该农户，农户只需把标签张贴到农产品包装盒上即可。

4）消费环节：防伪校验、信息查询、问题反馈。消费者收到贴有智纹保标签的农产品包装盒后，可以通过微信小程序或微信“扫一扫”功能，进入博世农产品追踪追溯、防伪校验平台微信端界面，查询到与该智纹保标签绑定的农户、农产品的信息，如种植地、种植现场监测数据、种植现场监控视频、农产品营养价值及食用方法、农产品合格证等；如果需要准确了解农产品的产地位置，微信端界面也提供GPS定位、导航功能；通过拍照上传智纹保标签图片，可以校验智纹保标签的真伪，进而校验收到农产品是否为正品；如果发现收到的农产品有质量问题，可以对农产品进行拍摄视频或图片并上传反馈给博世农产品追踪追溯、防伪校验平台，平台运营方可以协调政府部门或农户进行进一步的处理。