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(lián)網(wǎng)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，極大的推動了整個社會的進步。為了提升我國農業(yè)的產量和質量的發(fā)展，貫徹黨和國家糧食的宏偉戰(zhàn)略，構建農產品追溯體系，通過集成物聯(lián)網(wǎng)相關設備和技術在生產、加工、流通、分銷的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)全環(huán)節(jié)的嚴格監(jiān)控，使得通過透明的食品供應鏈保障優(yōu)質放心食品的供給，從而實現(xiàn)放心農產品的品牌效應。當前，三農發(fā)展問題受到我國社會各界的廣泛關注，農業(yè)是三農建設的基礎。為了更好地發(fā)展現(xiàn)代新型農業(yè)，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(yè)領域的農產品質量問題，推動農產品質量安全追溯，實現(xiàn)“產品溯源、安全、有保障”。

通過以區(qū)塊鏈為基礎的農產品溯源體系，根據(jù)區(qū)塊鏈不可篡改的特性和共識機制，打造“企業(yè)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(yè)標準化、規(guī)模化、產業(yè)化提供支撐，通過區(qū)塊鏈為農產品產業(yè)鏈的上下游企業(yè)間建立產品的信息發(fā)布渠道、構建鏈上的產品交易撮合、質量控制、打通企業(yè)間的信息交流通道，提高產業(yè)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(qū)塊鏈可信溯源和鏈上交易撮合系統(tǒng)將農產品產業(yè)鏈的上下游企業(yè)構架基于區(qū)塊鏈的鏈上協(xié)同合作，為農產品的質量控制得到保障。

1 系統(tǒng)設計

對于農產品全產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)的業(yè)務系統(tǒng)，獨立管理自己的業(yè)務數(shù)據(jù)、通過對業(yè)務數(shù)據(jù)進行上鏈、以區(qū)塊鏈為紐帶，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和接口，實現(xiàn)各個業(yè)務系統(tǒng)、節(jié)點之間的鏈上協(xié)同，提升信息交換效率，增加節(jié)點間的信用。

通過底層的地理數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、編碼數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行上鏈存儲。本系統(tǒng)構建鏈上的可信溯源、HACCP體系、質量評價、交易撮合、供應發(fā)布等鏈上應用通過智能合約進行數(shù)據(jù)上鏈或查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)、進行鏈上的協(xié)同作用。使得鏈上企業(yè)節(jié)點達到協(xié)同管理和質量控制的要求，以及產業(yè)鏈可信安全溯源要求，為區(qū)塊鏈的共識機制建立為保障，形成多環(huán)節(jié)協(xié)同的鏈上系統(tǒng)，該系統(tǒng)的系統(tǒng)架構圖如圖1所示。

2 區(qū)塊鏈（聯(lián)盟鏈）核心結構

建設多個組織機構共同參與管理的基于區(qū)塊鏈的聯(lián)盟鏈，其中，基于時間戳的鏈式區(qū)塊結構、分布式賬本、分布式節(jié)點的共識機制、靈活可編程的智能合約、P2P點對點數(shù)據(jù)傳輸，BT協(xié)議的支撐、橢圓加密算法、公私鑰體系、數(shù)字簽名等密碼學算法以及基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)儲存的數(shù)據(jù)結構等是區(qū)塊鏈的核心結構?；趨^(qū)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(qū)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(qū)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(shù)據(jù)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(qū)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(huán)節(jié)、生長情況、區(qū)塊信息、hash值、進行詳細溯源。

3.2 HACCP體系

建設基于區(qū)塊鏈的多環(huán)節(jié)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(yè)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?shù)馁|量控制、農產品在庫存?zhèn)}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(yè)務系統(tǒng)對種植過程的環(huán)境數(shù)據(jù)、病害數(shù)據(jù)、蟲害數(shù)據(jù)、惡劣天氣數(shù)據(jù)、種植檢驗數(shù)據(jù)進行上鏈將在系統(tǒng)上進行鏈上的實時監(jiān)控，結合多環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)的質量控制體系、根據(jù)農產品的生物特性、生長要求，以及農業(yè)種植上的土質參數(shù)設定預警值，結合農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器、對監(jiān)測數(shù)值超過預警值進行報警。

3.3 質量評價

根據(jù)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(jié)點間的、種植基地、加工企業(yè)、專營店、分銷商、運輸單位以及最終消費者形成基于區(qū)塊鏈的鏈上數(shù)據(jù)協(xié)作服務、主要內容是的協(xié)同供需發(fā)布、協(xié)同訂單、協(xié)同分銷、協(xié)同物流跟蹤，充分利用移動互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢結合區(qū)塊鏈的信用特性、實現(xiàn)更加可靠和更加高效的協(xié)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(huán)節(jié)中的關鍵質量數(shù)據(jù)、主要包括農產品質量檢驗數(shù)據(jù)、種植過程的各個作業(yè)評價數(shù)據(jù)、倉儲評價、haccp體系關鍵質量點控制數(shù)據(jù)、運輸評價、環(huán)境監(jiān)控評價數(shù)據(jù)等。

3.4 信息發(fā)布

本系統(tǒng)通過構架供需大廳、主要包含供應發(fā)布和需求發(fā)布等兩個信息發(fā)布的應用，使得各個企業(yè)節(jié)點可以根據(jù)自身的業(yè)務需求在鏈上平臺進行信息發(fā)布。供需大廳中發(fā)布自己的可供應/需求的產品?？砂l(fā)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(guī)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(lián)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(fā)布。

3.5 交易撮合

需求方與供貨方在發(fā)布各自的需求單與供應單后，可根據(jù)協(xié)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(xié)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(shù)量得到滿足。此時，當前單子從所在列表消失。協(xié)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(jù)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(qū)塊鏈上。

4 結語

現(xiàn)如今，隨著區(qū)塊鏈技術在農業(yè)領域的應用理念深入，應用區(qū)塊鏈技術為農業(yè)賦能已經是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢。本文闡述了一個基于區(qū)塊鏈的農產品可信溯源與質量控制服務系統(tǒng)設計，并給出了系統(tǒng)的設計思路、軟件結構、技術介紹和功能實現(xiàn)等，闡述了該系統(tǒng)的軟件運行原理。本文為農業(yè)種區(qū)塊鏈的系統(tǒng)設計實現(xiàn)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(xié)同管理。并且區(qū)塊鏈技術有去中心化、信息不可篡改、開放、自治等優(yōu)點，以區(qū)塊鏈為農業(yè)賦能的思路構建共贏的現(xiàn)代農業(yè)生態(tài)場景，讓各方都能從中受益，或許是提升國內農業(yè)現(xiàn)代化水平的突破口。