基于區塊鏈的粵港澳大灣區食品溯源平臺設計

袁敏夫，李引

（廣州軟件應用技術研究院 數據智能實驗室，廣東 廣州 511458）

0 引 言

2019年，中共中央、國務院印發《粵港澳大灣區發展規劃綱要》，其中明確提到：要加強食品安全合作，完善港澳與內地間的食品原產地可追溯制度，提高大灣區食品安全監管信息化水平。加強粵港澳食品安全合作，提升區域食品安全保障水平，建立健全食品安全信息通報案件查處和食品安全事故應急聯動機制，建立食品安全風險交流與信息發布制度等。

目前，內地供港澳生鮮蔬果有80%來自廣東。供港澳食品種類需求多樣化、來源結構復雜化等因素可引起較多潛在風險。目前，進入港澳的生鮮食品為了保障快速通關，海關檢驗檢疫部門通過電子監管系統按一定比例抽查，不過還是會存在漏檢的風險，從而導致問題食品流入港澳市場。與此同時，隨著大陸人民生活水平的提升，通過港澳進口至內地的食品數量也在日益上升，進口食品的安全風險同樣也不能忽視。

但是，由于當前粵港澳三地食品追溯標準不統一，數據不互通，也沒有信息化的預警協同機制，導致一旦食品安全風險發生時，問題批次的流向追溯非常困難，這不僅對社會民生產生了不良影響，更是造成了巨大的行政資源浪費。在大灣區建設背景下，對粵港澳食品溯源對接機制的探索和研究顯得尤為必要。

區塊鏈作為新一代信息化基礎設施，由于其去中心化、不可篡改、易追溯的特性，被認為是解決食品溯源問題的最佳方案之一。特別是在跨境貿易場景下，全鏈條參與方眾多，且每一環節的流程和制度各不相同，如果可以利用區塊鏈的特性，建立高效、可信、可追溯的協同機制，使交易、報關、物流等各環節信息上鏈，并與供應鏈上下游進行共享，即可大幅降低各參與方之間溝通成本和信任成本，并串聯起從產地到終端消費的跨境追溯鏈條，全面覆蓋食品風險事前、事中、事后各階段的管控需求，保障三地食品供應穩定安全。

1 總體設計

1.1 設計原則

基于區塊鏈的粵港澳大灣區跨境食品溯源平臺設計原則包括：

（1）應符合中國大陸、香港、澳門相關法規和標準的要求；

（2）應設計兼容、可拓展的標準規范，實現追溯數據在大灣區內的互聯互通，信息共享；

（3）應確保追溯信息的全面性、真實性和合規性，并具備符合需求的追溯精確度；

（4）應覆蓋食品生產種養殖、食品流通、食品檢驗檢測、食品通關、食品消費等相關環節的追溯信息。

1.2 系統架構

平臺總體架構如圖1所示，包括以下部分：

圖1 追溯體系架構

（1）廣東省及港澳的食品溯源平臺：溯源平臺可由政府、企業或第三方追溯服務提供者承建，面向生產種養殖、食品流通、檢驗檢測、消費者等各類用戶提供食品溯源相關服務，考慮到業務模式、網絡環境等因素，廣東省內和港澳的溯源平臺宜單獨部署，并通過下述的數據跨境交換通道進行共享和協同；

（2）數據跨境交換通道：采用區塊鏈、智能合約等技術，在確保隱私性、安全性、一致性的前提下，為粵港澳三地食品溯源平臺提供數據跨境交換和共享服務；

（3）大灣區食品安全協同管理平臺：匯總大灣區內所有食品生產流通信息，通過對體系內各種過程數據分析，確定食品安全監管體系的運行狀態，提供食品安全事件快速應急處理；提供食安風險相關線索可視化展示和智能預警，輔助監管人員進行靶向抽檢，并通過對食品追溯信息的綜合分析，為監管部門提供相關的各類統計報表，幫助監管部門掌握市場整體趨勢。

2 核心流程

2.1 追溯數據采集上鏈流程

追溯數據采集上鏈流程如圖2所示，其中涉及的主體包括生產企業、流通企業和公眾，主要步驟如下：

圖2 追溯數據采集上鏈流程

（1）生產企業業務系統調用統一生碼服務，獲取產品唯一追溯碼，并打印相應的二維碼標簽，附到商品上；

（2）生產企業業務系統記錄的生產過程數據，將其與唯一追溯碼之間形成綁定關系，并上傳至區塊鏈中間件，中間件通過連接區塊鏈節點，在得到全網共識后實現數據上鏈存儲；

（3）如果商品流通環節的企業也加入了區塊鏈溯源聯盟，則可以通過掃描追溯碼，將下游的流通信息也與追溯碼進行綁定，并通過區塊鏈中間件實現流通信息上鏈；

（4）消費者在購買商品時，可掃描追溯碼，此時通過溯源證書解析服務，以追溯碼為憑證從區塊鏈上獲取產品從生產到流通的全環節溯源數據，并生成區塊鏈溯源證書進行展示。

2.2 數據跨境交換流程

基于區塊鏈的跨境、跨業務系統可信數據交換共享流程如圖3所示，其中包含了境內外的兩個業務系統、協助業務系統接入區塊鏈平臺的中間件，以及部署在區塊鏈上的路由智能合約。需要說明的是，交換的明文數據并不存儲在區塊鏈上，數據共享過程實際是中間件之間的通訊，路由合約的作用是提供訪問路徑、數據轉換、訪問通證簽發和校驗，并對共享過程進行存證記錄。該方案可實現供應鏈上下游企業之間的業務協同和互聯互通，其主要步驟如下：

圖3 數據跨境交換流程

（1）業務系統A 用戶通過區塊中間件向鏈上的路由智能合約發送希望共享的交易哈希；

（2）智能合約校驗業務系統A 用戶的身份，通過后向A用戶發送對應交易所在的中間件訪問地址，并發放限時通證；

（3）區塊鏈中間件A 根據地址向區塊鏈中間件B 發送共享請求；

（4）區塊鏈中間件B 先通過智能合約校驗限時通證的合法性，同時獲取業務系統A 所在區域的數據轉換規則（貨幣、計量單位、商品編碼等）；

（5）區塊鏈中間件B 根據轉換規則對數據進行處理后，向區塊鏈中間件A 發送完整的明文數據，區塊鏈中間件A根據鏈上哈希、簽名和業務系統用戶B 的公鑰驗證數據的有效性；

（6）區塊鏈中間件B 同步通過智能合約對數據共享的過程進行存證上鏈。

3 平臺功能實現

粵港澳大灣區跨境食品追溯平臺可分為生產端、流通端、公眾端和監管端4 大模塊?？煞謩e向大灣區內的相關企業、監管部門、公眾提供溯源信息錄入、管理和追溯服務。

3.1 生產端

生產端面向預包裝食品生產企業、農產品種養殖企業/農戶設計，實現對生產種養殖過程數據的采集錄入并將批次信息與追溯碼進行綁定。生產端的功能設計如下：

（1）原料采購管理。采購人員可對采購訂單進行新增和維護，采購信息應包括采購原料名稱、供應商、數量、批次、生產日期、有效期等；

（2）生產批次管理。生產人員可新增和維護各類產品的生產批次信息，可將生產批次和原料批次進行關聯，并上傳生產過程中的相關檢驗報告和生產記錄文件等數據；

（3）銷售發貨管理。銷售人員可對銷售單進行新增和維護，銷售信息應包括銷售產品名稱、客戶、數量、批次、生產日期、有效期等，正式發貨時，還需要將待發貨商品的追溯碼與銷售單進行關聯；

（4）去向查詢。支持通過追溯碼、生產批次或原料批次查詢相應商品當前的去向情況，以及各去向分別對應的數量和關聯單據，從而實現精準地產品召回；

（5）追溯碼模板管理。企業可通過配置屬于自身的追溯碼模板，支持單品碼、箱碼、批次碼等多個級別的自定義配置，并可對模板中的變量進行加密；

（6）生碼管理。企業可通過模板批量生成二維碼并下載，并可對已生成的二維碼進行停用或啟用；

（7）設備對接。集成噴碼機、激光機，溯源平臺生成的追溯碼直接通過接口傳輸到激光噴碼機，進而噴涂至生產線的商品上。

3.2 流通端

流通端面向批發、零售企業/商戶以及倉儲運輸企業設計，為企業提供靈活的進銷存管理、物流管理和收支臺賬管理等模塊。具體內容包括：

（1）進貨管理。流通企業可通過掃描上游發貨商品的追溯碼自動生成進貨單，補全產品名、供應商、批次、生產日期、有效期等信息，也可通過系統自行錄入；

（2）銷售管理。流通企業進行銷售時，需要通過系統錄入銷售單信息，包括銷售產品名稱、客戶、數量、批次、生產日期、有效期等，并掃描產品的追溯碼進行關聯；

（3）庫存管理。倉庫管理人員可通過庫存管理功能實時查詢各批次產品的當前庫存、出入庫記錄等，并定期進行庫存盤點；

（4）發貨管理。倉庫管理人員可通過企業端對配送主體下發訂單，訂單信息應包含發貨主體、收貨主體、發貨地址、收貨地址、貨物明細等，運輸人員接貨時，可通過手持終端掃描貨品追溯碼進行查驗和確認；

（5）簽收管理。貨物送達收貨主體后，收貨主體可通過掃描貨品追溯碼完成簽收，并自動補全入庫單信息；

（6）運輸過程信息監測。通過車輛上的溫濕度傳感器、GPS 等設備對運輸環境、路徑等信息進行采集，在出現異常時可以發出預警；

（7）收支管理。收支管理模塊作為進銷存模塊的補充，可記錄每一筆收支的明細，實現精細化的企業財務管理，滿足商家查賬對賬的需要。

3.3 公眾端

公眾溯源系統為社會公眾提供可信、完整的全鏈條追溯查詢服務，并通過與電子支付平臺的集成，可以將追溯鏈條延伸至消費者，建立食品安全問題召回渠道。具體內容包括：

（1）掃碼溯源。公眾可利用微信掃一掃即可獲取所購商品的溯源信息，內容包括：商品的原料來源、生產過程、流通過程、通關信息、檢驗檢測報告等。消費者或公眾可通過小程序應用的溯源記錄查詢歷史溯源記錄；

（2）食安召回預警。消費者利用電子支付購買商品后，如果該商品批次出現問題，可以在手機收到監管部門群發的召回預警提醒；

（3）食安維權投訴。消費者可通過電子支付憑證進行維權投訴功能，支持文字、圖片編輯，支持投訴反饋記錄查詢，還可對已結案的案件進行點評。

3.4 監管端

監管端面向食品相關的監管人員，通過歸集主體基礎信息、往來主體信息、出入庫記錄、庫存情況等數據，面向監管人員提供統一的查詢服務，并基于數據實現進一步的問題預警、統計報表等功能。具體內容包括：

（1）主體備案信息管理。監管用戶對轄區內的食品生產經營主體信息進行維護，包括企業名稱、場所類型、統一信用代碼/身份證、企業住所、法人代表、聯系人、聯系方式；

（2）監管檢查。監管人員可查看當前轄區內所有食品生產經營主體清單，定期進行監管檢查，并在系統填寫監管結果，上傳監管表格；

（3）轄區內數據統計。統計當前轄區內主體總數、生產總量、流通總量等概覽數據，以及每個企業的進、銷、存數據，還可對企業的上報情況進行統計；

（4）追溯鏈條合成。通過跨鏈數據通道對接食品供應鏈跨境溯源平臺，匯總各流通節點上報的海量食品流通及使用過程信息，自動根據批次號、追溯碼等信息合成追溯鏈條。監管人員可從食品供應鏈任意節點發起跨境追溯，支持按批次號、追溯碼、相關企業進行合成，系統將自動檢索其上游的進貨渠道以及下游的所有的銷售流向，最終形成完整的跨境追溯鏈條，并通過可交互的圖形進行展示，如圖4所示。

圖4 鏈條合成界面

4 問題發現

建立基于大數據的問題發現模型，定期對系統中各類上報記錄等進行深入挖掘，發現其中可能存在的進銷平衡異常、交易量異常、使用異常等問題，幫助監管部門快速定位線索，實現靶向監管、分級預警、透明治理，全面提升對食品安全風險的感知、篩查、分級、預警和防控能力。

5 應急事件處理

5.1 責任追溯

通過追溯碼對問題批次進行正向追蹤和逆向追溯，查詢分析出問題產品的來源以及流向，確定相關聯的主體。通過應急事件分析能夠得出問題產品的來源產地，流通過程中個關聯的主體信息。

5.2 發布警示信息

在發生應急事件后，及時通知相關的企業、醫療機構和政府管理者，通過兩種方式發布警示信息：

系統應急事件公示：應急事件負責人員在系統中發布應急事件的相關公示信息，其他相關的人員登錄系統，可看見此公示。

短信群發：通過短信平臺，對相關批次的企業、醫療機構和政府管理者，發送短消息進行通知。

6 統計分析和大數據可視化

6.1 綜合統計分析

以食品流通使用過程信息和流通主體備案信息為基礎，對大灣區整體的食品經營環境進行綜合分析和利用。通過建立豐富的數據統計指標（包括備案食品數、企業機構數、總交易量、總成交額、上報質量等），從企業、時間、品類、區域等幾個維度進行統計，最終得到同比、環比、趨勢、區域分布、排名等分析結果，幫助市場監管部門快速掌握當前的經營環境以及趨勢，并制定出更符合市場實際需求的政策。

6.2 大數據可視化

將食品統計報表、食品安全風險預警、應急事件處理等統計分析報表整合到統一的界面上，建立食品安全監管大數據指揮中心，借助數據可視化手段，幫助監管人員從大量的監管數據中快速定位其中的關鍵信息，如圖5所示。

圖5 大數據可視化界面

7 結 論

本文針對粵港澳大灣區內食品跨境追溯過程中存在的數據孤島問題，從系統架構設計和數據上鏈、數據跨境交換的核心流程幾個角度進行了探討，通過引入區塊鏈技術，實現了可信任、可追溯的數據上鏈存儲和跨境交換共享，從而促進三地數據互聯互通。此外，還分別面向企業、公眾和監管部門設計了食品追溯應用程序，滿足各類用戶對于食品生產、經營、消費等方面的業務需求，并提供食安風險相關線索可視化展示和智能預警，輔助監管人員快速還原食品跨境流通鏈條，綜合提升粵港澳大灣區的食品安全預警監測與風險應急水平。