基于區塊鏈技術的果蔬農產品供應鏈追溯體系構建

黃春燕

（浙江商業職業技術學院，浙江 杭州 310053）

隨著居民對食品安全重視程度的提高，居民對食品安全要求越來越高，建立追溯系統，明確各個責任主體，快速召回問題產品，將損失和影響降到最低，是其中重要的一環①。利用產品質量安全追溯，可以有效地解決食品安全問題。

一、傳統果蔬供應鏈追溯

（一）傳統供應鏈追溯體系

農產品追蹤系統主要包括生產加工信息、倉儲物流信息和批發零售信息。每個環節定時上傳產品所在環節信息保證追溯系統數據的完整性和及時性。制造加工節點是指產品的生產單位、產品的名稱、采摘信息、加工方式、加工狀態等；倉庫物流節點記錄果蔬農產品在運輸中的業務和運輸信息；零售節點包括消費個體或團購企業。各個單位的采購部門將信息發送到局部網絡中，信息標識通過小票展現出來。整個過程中果蔬消費者通過追溯碼或者商品二維碼掃描查詢供應鏈各個環節詳細信息，可以了解產品從源頭到被銷售的整個過程流向和詳情（圖1）。

圖1果蔬追溯系統信息采集

（二）傳統果蔬供應鏈追溯痛點分析

日常生活中驗證果蔬產品質量主要看產品保質期和新鮮度，如此簡單的內容無法滿足日前消費者的需求。利用追溯系統的多個主體參與記錄的信息內容非常多而細，但過程中也會出現許多問題和弊端②，主要包括：（1）信息孤島使得信息共享效率差。采用C/S模式存儲，供應鏈各節點各自維護產品信息，使供應鏈形成了多個中心化的數據信息系統。數據庫的集中管理特征表明，由于各節點的信息數量增多，導致跟蹤成本逐漸上升，使效益降低。（2）存儲中心化導致信息可被篡改。農產品質量安全追溯信息存儲在中心化的系統中，包括生產商、分銷商以及各個節點數據。在利益的驅使下，當部分數據不利于己的時候，商企會擅自更改農產品關鍵追溯信息，造成竄改及信息造假等問題。同時，也容易受到黑客等網絡攻擊，降低溯源信息的可信度。（3）產品包裝追溯條碼容易被復制。目前農產品供應鏈中防偽方式基本是產品包裝上的防偽標識，包括條形碼、RFID射頻識別技術、二維碼等。之前做好的防偽碼與對應產品關聯一般都是在出廠時貼在包裝外面，易于仿真，無統一規格，易造成產品追溯失效。為了處理應用過程中的問題，保證數據輸入到系統后不能篡改，采用區塊鏈去中心化的辦法，完善中心化存儲方式，就可以在農產品供應鏈上生成透明的數據，提供可信的溯源。

二、區塊鏈在農產品追溯體系中的應用

（一）區塊鏈運用到追溯體系中的可行性

區塊鏈通過利用分布式記錄賬技術來保障整個交易過程的安全并使整個過程的不可篡改。（1）區塊鏈賦能果蔬供應鏈平臺。區塊鏈作為近幾年的新技術，優勢主要有防數據篡改、自動執行、監測、共識信任等。防數據篡改使錄入的數據不可篡改、不可抵賴；去中心化主要是系統里沒有中心的管理機構，任何節點的權利和義務平等，規避了操作中心化管理的弊端，所有節點都可以記賬。因此，在農產品追溯系統中引入區塊鏈，錄入農產品信息時，依附于區塊鏈的優勢，保證了市場的良好秩序（圖2）。（2）果蔬農產品信息實時上鏈共同協作管理。區塊鏈可以應用的協作場景非常廣泛，農產品安全追溯由政府組織多個相關單位實施，實現農產品追溯數據的共享和不可篡改，確保追蹤的信息真實性。（3）確保溯源信息的安全儲存、節約區域內儲存空間。果蔬農產品供應鏈具有鏈長、面廣、多源、異構特點，從源頭生產到末端消費需要記載大量的數據，如果所有數據都以區塊的形式上鏈存儲，消耗空間大、付出成本高、查詢效率低，而使用區塊鏈則可以減少存儲空間，提高各個實體節點溯源查詢的效率，增加了消費者的信任度③。

圖2 區塊鏈賦能果蔬平臺

（二）追溯體系應用區塊鏈的意義

這些意義包括：（1）區塊鏈技術搭建利益共同體，構建“互聯網+電商扶貧”全鏈模式：讓所有農產品的流通交易過程中的利益相關方，通過利用信息共享的網絡平臺在自己的權限范圍內完成操作。促使果蔬的生產者、銷售者通過果蔬信息平臺進入平臺果蔬供應鏈，有助于解決果蔬供應鏈從生產到銷售各階段的斷鏈問題，使得終端消費者有條件了解購買的農產品的真實溯源信息，從而吃得安心和放心。（2）提升農產品供應鏈的管理效率，厘清上下游主體責任邊界：利用數據鏈接共享平臺，參與的各主體能夠在鏈上發現供應鏈體系中發生的問題，在第一時間給出問題的解決方案。因為，通過透明開放的公共平臺可以進行信息查閱實現追責，使得各個參與主體提升了協調溝通能力，減少了交易過程中的糾紛。（3）完善農產品的安全保障體系，去除消費者對質量的擔憂和疑慮：果蔬農產品追溯系統在區塊鏈技術支持下構建算法式的信賴世界，保證了追溯信息的可靠性和開放性，打消消費者的疑慮。（4）助力農業綠色生產銷售，促使優質農業數字生產發展：隨著時代的更替，農業的改革迎來了一個新的契機。當前，一些社交屬性濃厚的電商平臺迎來暴發性增長，隨之而來的是電商市場產品質量的參差不齊，通過構建和完善果蔬農產品追溯體系，促進優質電商農業銷售的有效發展。

三、基于區塊鏈的農產品追溯體系構建

基于區塊鏈技術的果蔬農產品追溯系統是建立起“供-產-銷-消”的追溯系統。果蔬農產品追溯體系從參與平臺主體、結構框架搭建和操作流程優化三個方面進行解析。

（一）明確果蔬供應鏈平臺主體，構建信息和價值共享鏈條

果蔬供應鏈平臺主體第一類是管理質量安全的機構；第二類是果蔬供應鏈參與的主體；第三類是最終消費者。將區塊鏈賦予到果蔬產品安全追溯中，使生產、加工、儲運和銷售信息相互關聯，實現了數據的不可篡改和信息透明化，保證了市場監管的效率，形成以生產企業、加工企業、物流企業、銷售企業等為節點的聯盟網絡，完整地建立起一個全面的共享信息與價值互通鏈條（如圖3所示）。

圖3 區塊鏈的果蔬農產品追溯體系

（二）架構農產品追溯系統體系，拓展區塊鏈應用場景

在區塊鏈層級結構的基礎上，將農產品安全追溯系統的基本規則加入進去。圖4顯示，按照系統的常見功能我們可以分為應用層、數據層、核心層和物理層④。（1）以物理層為基礎：將數據庫和區塊鏈相結合從而實現鏈上鏈下信息采集，將信息錄入到區塊中?；谖锫摼W技術基礎上，通過智能傳感器、檢測器、NB-IoT、RFID標簽控制種植基地數字智能化，能夠利用自動化工具順利地獲取生長信息、環境指數等溯源信息，避免人工采集和干預。其中把智能化設備收集的信息上傳到鏈上，確保溯源內容的精確性。（2）以核心層為保障：將果蔬農產品安全標準、操作規范和監管規定以智能合約形式納入鏈中，使果蔬農產品的生產、運輸不可抵賴性。（3）以數據層為重點：數據層主要采集果蔬供應鏈各個主體及主要環節數據信息。例如果蔬農產品生長環境，生產企業、倉儲物流產生的溫濕度和總產量、銷售商在銷售環節中產生的訂單數據等，應用到的硬件有負責檢測果蔬污染物殘留、各種類型傳感器、掃描識別設備、RFID標簽等。（4）以應用層為根本：系統應用層主要根據主體角色的不同，設計不同的應用程序功能，類似手機上的App。數據提供者主要上傳果蔬供應鏈上自己所屬環節的相關數據；系統管理者對安全追溯平臺開展日常維護，保證正常物流的運行；質量管控部門對系統平臺各個主體進行監督，出現問題及時警告或者處理；而消費者可以通過硬軟件設備掃描查詢，在平臺投訴或提議等⑤。

圖4 農產品追溯體系架構

（三）區塊鏈技術支持的果蔬農產品追溯體系運作流程

通過解析果蔬農產品產業鏈，明確農產品的各個環節，分析區塊鏈技術應用的可行性。在分析區塊鏈技術的基礎上，將基礎原理和基本技術應用到傳統的農產品追溯系統中，可以構建一個完整的農產品追溯系統基本模型，下面顯示不同環節中應用區塊鏈的具體細節：（1）供應環節：果蔬供應鏈的首要環節，主要是種植階段，負責的主體是果蔬農產品供應商和生產基地。在區塊鏈中，果蔬農產品供應商和生產基地輸入種植信息被認證納入區塊鏈，通過智能平臺及時上傳信息，方便農戶進行管理，提高產量和質量⑥。（2）加工環節：輸出產品包裝操作的相關物流信息,將產品責任轉移到物流運輸人員。（3）儲運環節：責任主體是物流倉儲企業，果蔬農產品保質期短且易于腐爛，環境要求高，因此，輸入產品的配送方式，進行ADC、Temperature監控，確定倉儲位置等。（4）銷售環節：將產品名稱、價格、交易時間等同步進行實時的傳統跟蹤，確保區塊鏈追溯平臺產品信息文檔的完整性。同時，消費者可以通過掃描二維碼等自動識別設備來獲得產品的具體的信息文檔⑦。

四、展望與結論

本文提出了以區塊鏈農產品追溯為基礎的追溯系統，對各個環節的功能進行了較為詳盡的分析。區塊鏈的去中心化避免了由于有中心而容易受到的網絡攻擊，從而增強了農產品供應鏈數據的可信度。對基于區塊鏈的追蹤系統在供應、加工、儲運、銷售等方面的追蹤過程進行的分析表明，對基于區塊鏈的農產品追溯系統的原型進行深入的研究和構建,對之后將區塊鏈技術應用到追溯體系中有參考價值。

“區塊鏈+農產品供應鏈”的市場是一片藍海，得益于果蔬供應鏈的延伸布局以及互聯網科技巨頭的進入，將“區塊鏈+供應鏈”相結合共同構建果蔬農產品追溯機制，需多方共同努力，以保食品安全。

注釋：

①王明亭.基于區塊鏈的果蔬農產品追溯系統的設計與實現[D].上海海洋大學,2020.

②楊萌.區塊鏈+農產品溯源視域下紫陽縣富硒茶質量安全追溯體系研究[J].湖北農業科學,2021,60(16):137-140.

③張曉蝶,黃鄭正,趙金輝,鄒惠.基于區塊鏈多鏈的農產品供應鏈追溯應用[J/OL].重慶理工大學學報(自然科學)2021（10）:1-7.

④張志雷.基于區塊鏈技術的農產品信息追溯方法與應用[D].沈陽大學,2021.

⑤孫俊,何小東,陳建華.基于區塊鏈的農產品追溯系統架構研究[J].河南農業科學,2018,47(10):149-153.

⑥袁菲.基于區塊鏈技術河北省農產品安全信息溯源研究[J].質量與市場,2021(03):44-46.

⑦陳海,唐順利.區塊鏈技術在未來農產品安全追溯中的應用初探[J].中國自動識別技術,2021(04):70-72.