基于區塊鏈農產品可信溯源與質量控制服務系統的設計

栗 征

（上海時粼信息科技有限公司，上海 201314）

0 引言

隨著我國互聯網行業的蓬勃發展，極大的推動了整個社會的進步。為了提升我國農業的產量和質量的發展，貫徹黨和國家糧食的宏偉戰略，構建農產品追溯體系，通過集成物聯網相關設備和技術在生產、加工、流通、分銷的各個環節實現全環節的嚴格監控，使得通過透明的食品供應鏈保障優質放心食品的供給，從而實現放心農產品的品牌效應。當前，三農發展問題受到我國社會各界的廣泛關注，農業是三農建設的基礎。為了更好地發展現代新型農業，滿足消費者對農產品質量安全的要求，越來越需要重視農業領域的農產品質量問題，推動農產品質量安全追溯，實現“產品溯源、安全、有保障”。

通過以區塊鏈為基礎的農產品溯源體系，根據區塊鏈不可篡改的特性和共識機制，打造“企業信用”，將推動農產品品牌信用體系的建立，促進農產品質量安全的提升，為農業標準化、規模化、產業化提供支撐，通過區塊鏈為農產品產業鏈的上下游企業間建立產品的信息發布渠道、構建鏈上的產品交易撮合、質量控制、打通企業間的信息交流通道，提高產業鏈產品流通效率，降低交易成本有重要作用。本文通過設計一個基于區塊鏈可信溯源和鏈上交易撮合系統將農產品產業鏈的上下游企業構架基于區塊鏈的鏈上協同合作，為農產品的質量控制得到保障。

1 系統設計

對于農產品全產業鏈的各個環節的業務系統，獨立管理自己的業務數據、通過對業務數據進行上鏈、以區塊鏈為紐帶，通過統一的數據格式和接口，實現各個業務系統、節點之間的鏈上協同，提升信息交換效率，增加節點間的信用。

通過底層的地理數據、用戶數據、環境數據、編碼數據以及底層的各類應用為根本和依托、通過上鏈接口將各類數據進行上鏈存儲。本系統構建鏈上的可信溯源、HACCP體系、質量評價、交易撮合、供應發布等鏈上應用通過智能合約進行數據上鏈或查詢區塊鏈數據、進行鏈上的協同作用。使得鏈上企業節點達到協同管理和質量控制的要求，以及產業鏈可信安全溯源要求，為區塊鏈的共識機制建立為保障，形成多環節協同的鏈上系統，該系統的系統架構圖如圖1所示。

2 區塊鏈（聯盟鏈）核心結構

建設多個組織機構共同參與管理的基于區塊鏈的聯盟鏈，其中，基于時間戳的鏈式區塊結構、分布式賬本、分布式節點的共識機制、靈活可編程的智能合約、P2P點對點數據傳輸，BT協議的支撐、橢圓加密算法、公私鑰體系、數字簽名等密碼學算法以及基于Merkle樹的區塊鏈數據儲存的數據結構等是區塊鏈的核心結構。基于區塊鏈的核心結構，建立可信溯源智能合約、共識機制模型，建立全過程質量控制共識機制、智能合約，建立質量評價共識機制、智能合約模塊，區塊鏈的核心構架圖如圖2所示。

3 鏈上應用設計

3.1 可信溯源

通過使用區塊鏈技術對農產品在農產品種植過程中的種子采購、生產資料采購、肥料與生物試劑采購、運輸、加工、成品和交易等過程的數據進行可信溯源查詢、分級展示、關鍵點追溯、問題溯源分析等。

使用區塊鏈的可信溯源查詢接口，通過輸入溯源碼、交易hash等方式對其農產品的各個流通環節、生長情況、區塊信息、hash值、進行詳細溯源。

3.2 HACCP體系

建設基于區塊鏈的多環節的Haccp質量體系，通過對農產品種植過程、種植過程中的各種作業質量控制、種子選購與種子檢驗的質量控制、農產品加工過程的各個關鍵質量控制點、物流運輸的質量控制、農產品在庫存倉儲的質量控制等各個過程的質量體系的設定，提高農產品的品質質量，減少流通過程的損耗。通過圍繞農產品種植為核心、結合線下業務系統對種植過程的環境數據、病害數據、蟲害數據、惡劣天氣數據、種植檢驗數據進行上鏈將在系統上進行鏈上的實時監控，結合多環節的Haccp體系的關鍵質量指標，構建出在農產品的種植、加工、物流、倉儲、分銷等各個流通環節的質量控制體系、根據農產品的生物特性、生長要求，以及農業種植上的土質參數設定預警值，結合農業物聯網傳感器、對監測數值超過預警值進行報警。

3.3 質量評價

根據農產品在種植、加工、分銷、物流等過程中各個流通領域的各個節點間的、種植基地、加工企業、專營店、分銷商、運輸單位以及最終消費者形成基于區塊鏈的鏈上數據協作服務、主要內容是的協同供需發布、協同訂單、協同分銷、協同物流跟蹤，充分利用移動互聯網的優勢結合區塊鏈的信用特性、實現更加可靠和更加高效的協同信息服務，通過在鏈上質量控制與評價模塊可以查看農產品在各個環節中的關鍵質量數據、主要包括農產品質量檢驗數據、種植過程的各個作業評價數據、倉儲評價、haccp體系關鍵質量點控制數據、運輸評價、環境監控評價數據等。

3.4 信息發布

本系統通過構架供需大廳、主要包含供應發布和需求發布等兩個信息發布的應用，使得各個企業節點可以根據自身的業務需求在鏈上平臺進行信息發布。供需大廳中發布自己的可供應/需求的產品。可發布的信息包括種子、農產品、肥料、等生產資料。

通過在選擇品類、供應產品規格、供應截至時間、供應產量/需求產量、交易方式、期望的運輸方式、聯系方式、位置、價格、產品單位等信息對自己的供應/需求等產品信息進行發布。

3.5 交易撮合

需求方與供貨方在發布各自的需求單與供應單后，可根據協同需求查找各自符合條件的單子提交需求量/可供應量進行申請交易，如對方同意交易申請，即形成一張新的協同訂單，每一張需求單/供貨單可接收多個用戶的交易請求，當前單子的所有者同意某個交易請求，直到需求單/供應單上的數量得到滿足。此時，當前單子從所在列表消失。協同訂單界面展示的即為達成合作交易的訂單列表。

通過線上撮合的訂單、依據雙方的私鑰對生成的交易產生各自的電子簽名進行落款，通過上鏈合約生成電子合同保存至區塊鏈上。

4 結語

現如今，隨著區塊鏈技術在農業領域的應用理念深入，應用區塊鏈技術為農業賦能已經是現代農業發展的一個重要趨勢。本文闡述了一個基于區塊鏈的農產品可信溯源與質量控制服務系統設計，并給出了系統的設計思路、軟件結構、技術介紹和功能實現等，闡述了該系統的軟件運行原理。本文為農業種區塊鏈的系統設計實現提供了一個很好的借鑒思路，可以用于多種不同農產品作物的智能化協同管理。并且區塊鏈技術有去中心化、信息不可篡改、開放、自治等優點，以區塊鏈為農業賦能的思路構建共贏的現代農業生態場景，讓各方都能從中受益，或許是提升國內農業現代化水平的突破口。