張鵬瑞

(甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅蘭州 730050)

在我國進(jìn)入經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型深化發(fā)展的新時代后，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系的構(gòu)建能夠最大程度維護(hù)農(nóng)產(chǎn)品市場安全，樹立良好的農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)形象，同時消費(fèi)者對我國農(nóng)產(chǎn)品市場信息的了解也得到進(jìn)一步的提升。近年來，隨著有關(guān)瘦肉精、毒奶粉等各種食品安全事故的頻繁出現(xiàn)，整個社會對食品質(zhì)量安全問題的關(guān)注度進(jìn)一步提高。以物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)作為基礎(chǔ)所形成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系，能夠針對農(nóng)產(chǎn)品各個環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化的監(jiān)控，使得農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)市場競爭優(yōu)勢得到提升，消費(fèi)者對農(nóng)產(chǎn)品市場的消費(fèi)信心也得到增強(qiáng)。該文通過研究探討區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)下形成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系設(shè)計及其運(yùn)行保障機(jī)制，以便為今后我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系的建設(shè)和應(yīng)用提供借鑒。

1 相關(guān)技術(shù)概念分析

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)概念分析

從本質(zhì)上看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€分布性質(zhì)的記賬本，其上分布、記錄的數(shù)據(jù)具備不可偽造、全程痕跡保留、完全可追溯等諸多特點[1]。區(qū)塊鏈技術(shù)的核心內(nèi)容主要包括了P2P的網(wǎng)絡(luò)傳輸、時間戳、非對稱數(shù)據(jù)加密、共識機(jī)制等。以現(xiàn)階段我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展看來，區(qū)塊鏈技術(shù)的具體分類可以結(jié)合其開放程度方面的差異，具體分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈3種不同的類型，當(dāng)下我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系的建設(shè)通常選擇的是以聯(lián)盟鏈為核心的區(qū)塊鏈技術(shù)作為基礎(chǔ)的技術(shù)架構(gòu)條件。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的又一技術(shù)成果代表，是以各種信息傳感裝置布設(shè)，在針對現(xiàn)實環(huán)境中聲、光、熱各種信息進(jìn)行實時采集的前提下，實現(xiàn)人與物、物與物之間的實際連接，確保能夠智能化感知、識別、管理各項事物的一種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。以目前我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系的建設(shè)和發(fā)展看來，條碼技術(shù)、射頻識別等技術(shù)在其中的應(yīng)用十分廣泛，且這種結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所形成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系，能夠合理對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種安全風(fēng)險的發(fā)生概率進(jìn)行科學(xué)評估，對于各類食品質(zhì)量安全問題的控制、解決有著明顯的技術(shù)、數(shù)據(jù)指導(dǎo)作用。

2 區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合應(yīng)用的優(yōu)勢及系統(tǒng)作用原理

2.1 二者聯(lián)合應(yīng)用的優(yōu)勢

以目前區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實際發(fā)展趨勢看來，二者的優(yōu)劣勢都十分明顯，為了確保在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系建設(shè)、應(yīng)用二者技術(shù)優(yōu)勢得以全面發(fā)揮，聯(lián)合應(yīng)用成為今后主要的發(fā)展方向。在二者聯(lián)合應(yīng)用的過程中，能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中產(chǎn)生的各種惡意節(jié)點進(jìn)行有效監(jiān)測。物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最為普遍的分布式優(yōu)化算法，對于單個智能體的本地計算以及相鄰節(jié)點之間的通信形成長期的依賴，能夠?qū)V泛且受約束的各種優(yōu)化問題以迭代的方式逐一解決[2]。但同樣的，各種內(nèi)部惡意節(jié)點的數(shù)據(jù)注入也會對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生負(fù)面影響，且現(xiàn)階段其余技術(shù)對這種惡意節(jié)點的檢測尚未達(dá)到真正有效的標(biāo)準(zhǔn)。通過區(qū)塊鏈以及相關(guān)智能合約技術(shù)的引入，惡意節(jié)點的檢測效率和質(zhì)量將會得到明顯的提高。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)的合理引入可以憑借其在去中心化方面的優(yōu)勢，將之前農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系中大數(shù)據(jù)存儲的中心化問題有效改良，最大程度地削減物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用過程中對于中心結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的依賴。

2.2 二者聯(lián)合應(yīng)用的作用原理分析

以當(dāng)下我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源體系的建設(shè)、應(yīng)用看來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以在相關(guān)質(zhì)量產(chǎn)品信息接入層中建立較為完善、統(tǒng)一的信息接入接口，確保身處供應(yīng)鏈的各個農(nóng)產(chǎn)品交易節(jié)點能夠?qū)ζ溆涗浶畔⑦M(jìn)行及時輸入以及更新，傳感器、GPS 定位、條碼設(shè)備等作為最為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施，可以進(jìn)一步保障鏈上信息輸入的準(zhǔn)確性。區(qū)塊鏈技術(shù)在這一體系中的應(yīng)用則可以在農(nóng)產(chǎn)品信息輸入到溯源信息處理層之后建立完善的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量信息區(qū)塊。因為其中各項數(shù)據(jù)的輸入都帶有明顯的時間節(jié)點特性，各種產(chǎn)品信息都能夠隨時進(jìn)行溯源。另外，區(qū)塊鏈技術(shù)在分布式儲存以及節(jié)點共識機(jī)制方面的應(yīng)用，對鏈上信息輸入后的不可篡改性提供了保障，結(jié)合各種非對稱加密算法的應(yīng)用，使得農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源體系中的相關(guān)利益主體的個人隱私安全性得到了雙重的技術(shù)支持，具體的作用機(jī)理如圖1所示。

圖1 區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)雙技術(shù)支持下的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系作用機(jī)理圖

3 以區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系的建設(shè)分析

3.1 系統(tǒng)的主體框架的設(shè)計分析

結(jié)合我國現(xiàn)階段農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量溯源體系建設(shè)要求，尤其是針對豬肉這種生鮮類產(chǎn)品的具體供應(yīng)鏈需求看來，物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈雙技術(shù)支持的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系具體組成結(jié)構(gòu)具體見圖2。位于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全供應(yīng)鏈上的各個利益主體，需要在初次系統(tǒng)登錄之后進(jìn)行包括用戶名稱、類型、聯(lián)系方式等在內(nèi)的各種信息的登記和注冊[3]。結(jié)合圖2 中有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的溯源體系看來，平臺共計可以分為物理、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、共識、合約、應(yīng)用等多個層次。其中的物理層則是憑借各種傳感技術(shù)設(shè)備在采集環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)信息的同時，將之及時錄入數(shù)據(jù)層中。網(wǎng)絡(luò)層則是需要負(fù)責(zé)對機(jī)制和節(jié)點登錄主體的權(quán)限結(jié)合后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行驗證，配合P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用，由我國食品安全質(zhì)量的相關(guān)監(jiān)管部門分別將區(qū)塊鏈上的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)在各個節(jié)點中進(jìn)行儲存。以目前的狀況看來，我國農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量溯源體系建設(shè)中各項質(zhì)量數(shù)據(jù)的存儲需要結(jié)合使用鏈上、鏈下兩種方式，并需要以映射機(jī)制有效將二者進(jìn)行連接。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源平臺中的共識層需要在其管理工作中使用權(quán)益證明算法幫助政府部門在工作中擁有較多的管理權(quán)限，借此對農(nóng)產(chǎn)品的價格、運(yùn)輸、售賣相關(guān)的利益主體進(jìn)行全面審核、管理。合約層則是以我國現(xiàn)階段有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等作為出發(fā)點，憑借智能合約的建立，進(jìn)一步強(qiáng)化農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源體系應(yīng)用中的管理工作效率。

圖2 區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)雙技術(shù)支持下的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系

3.2 以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集設(shè)計

以物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈技術(shù)作為基礎(chǔ)形成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源體系，需要將整個農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上產(chǎn)生的質(zhì)量信息進(jìn)行全方位科學(xué)采集，具體包括了農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)、倉儲和銷售階段的各項數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息采集工作落實需要以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備作為核心，有關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息可以細(xì)分為生產(chǎn)的環(huán)境、操作和視頻信息，可以憑借各種多元化監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)引入進(jìn)行針對性的項目監(jiān)測工作。比如：針對農(nóng)產(chǎn)品所處環(huán)境的土壤濕度、水分含量方面的數(shù)據(jù)收集，可以借助土壤物聯(lián)網(wǎng)信息監(jiān)測系統(tǒng)建立、應(yīng)用有效落實監(jiān)測工作。對于農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程則可以通過流水線數(shù)據(jù)以及加工廠的監(jiān)控工作落實來實現(xiàn)。對于豬肉這類農(nóng)產(chǎn)品而言，在進(jìn)入物流倉儲階段之后，產(chǎn)品的鮮活水平是其進(jìn)入運(yùn)輸階段的關(guān)鍵所在。冷鏈技術(shù)則可以在維持豬肉這類農(nóng)產(chǎn)品新鮮性的同時，降低運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的各種污染，完全可以將以無線傳感器作為基礎(chǔ)所形成的冷鏈監(jiān)測系統(tǒng)引入其中，對于運(yùn)輸過程中冷藏車內(nèi)的溫度、濕度等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測以及上傳。

3.3 聯(lián)合應(yīng)用區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的雙數(shù)據(jù)儲存設(shè)計

在豬肉這類農(nóng)產(chǎn)品生長、生產(chǎn)的過程中，每日產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量規(guī)模相對較大并且?guī)в忻黠@的異構(gòu)性特點，如果將全部采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)共同存儲到區(qū)塊鏈上，這必然會帶來區(qū)塊鏈中各項數(shù)據(jù)節(jié)點負(fù)荷較大、運(yùn)行成本有所提高的問題。區(qū)塊鏈中節(jié)點數(shù)也會隨著時間的發(fā)展而不斷增加，其內(nèi)部的各種儲存交易數(shù)據(jù)逐漸呈現(xiàn)出一種指數(shù)級增長趨勢，全體數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈上的大規(guī)模儲存致使查詢工作效率遭到明顯削弱[4]?，F(xiàn)階段，我國以區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)形成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系，需要使用鏈上、鏈下二者結(jié)合的方式進(jìn)行相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的雙儲存，位于區(qū)塊鏈上的各項數(shù)據(jù)部分，可以憑借哈希算法生成對于重要數(shù)據(jù)相對應(yīng)的唯一標(biāo)識碼，并將之及時存入?yún)^(qū)塊鏈的各種數(shù)據(jù)節(jié)點中，而鏈下的相關(guān)部分則可以在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中將有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)信息進(jìn)行分類儲存，并將數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈上對應(yīng)的信息給出標(biāo)識。

3.4 系統(tǒng)中智能合約的構(gòu)建

這里所提到的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系中的智能合約是一種位于計算機(jī)后臺的電子協(xié)議文件，有關(guān)合同的傳播、執(zhí)行、驗證等操作都需要借助信息技術(shù)實現(xiàn)[5]。即便交易在第三方缺失的情形下，交易仍舊具備較高的可信度且可正常進(jìn)行，因交易產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)也可實時追蹤且狀態(tài)不可逆轉(zhuǎn)。智能合約在完成部署之后便可借助信息技術(shù)自行執(zhí)行、驗證，目前我國物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)組建的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系，其內(nèi)部的智能合約是以當(dāng)下的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等為基礎(chǔ)成型的，結(jié)合農(nóng)產(chǎn)品的完整供應(yīng)鏈運(yùn)行可以將之細(xì)分為用戶準(zhǔn)入認(rèn)證、物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測、產(chǎn)品的分銷轉(zhuǎn)運(yùn)記錄、產(chǎn)品質(zhì)量安全數(shù)據(jù)信息追溯等。

4 維護(hù)區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)制保障

4.1 利益分配機(jī)制的建立

以區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)組建的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系想要保障穩(wěn)定、長時間有效運(yùn)行，需要相關(guān)部門關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，這便需要制定出科學(xué)合理的利益分配補(bǔ)償機(jī)制。在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯體系具體運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，位于其上的各種企業(yè)主體會不可避免地出現(xiàn)不同類型的矛盾和問題。為了進(jìn)一步推動農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的科學(xué)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過利益分配機(jī)制的科學(xué)合理建立，確保各企業(yè)能夠在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯以及供應(yīng)鏈運(yùn)行的過程中獲取到自己預(yù)期的利潤空間，并保障整個農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量可追溯體系和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的完整性以及穩(wěn)定運(yùn)行[6]。

4.2 預(yù)警保障機(jī)制的建立

農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生問題，都會對最終的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全產(chǎn)生巨大的影響。為了保障我國區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)形成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系得以科學(xué)穩(wěn)定運(yùn)行，需要建立一個完全覆蓋農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的安全預(yù)警保障機(jī)制，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系在發(fā)出對應(yīng)的食品安全質(zhì)量問題警示信號之后，能夠由相關(guān)人員及時進(jìn)行問題的診斷、分析和處理，并將最終的問題處理結(jié)果和記錄第一時間上傳，最大程度維護(hù)我國各種農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸和銷售過程中的食品質(zhì)量安全。

4.3 制度保障機(jī)制的建立

針對現(xiàn)階段我國有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的法律法規(guī)體系懲處力度有所不足，無法有效提高違法違規(guī)成本的情況，相關(guān)部門需要在結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全具體要求的情況下，進(jìn)一步完善與之相關(guān)的法律法規(guī)體系，并顯著提高有關(guān)各種違法違規(guī)行為的處罰成本。在我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量可追溯體系逐漸推廣、應(yīng)用的背景下，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)品質(zhì)量安全需要達(dá)到的具體標(biāo)準(zhǔn)需要由相關(guān)政府部門給出科學(xué)、詳細(xì)的要求，配合諸如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備完整性標(biāo)準(zhǔn)等方面的監(jiān)督檢查體系建立、實施以及政策方面的有效激勵，確保農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)能夠憑借產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系持續(xù)強(qiáng)化產(chǎn)品的食品質(zhì)量生產(chǎn)安全，可以在無形中強(qiáng)化市場消費(fèi)者對于各種農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)信心，這對于我國農(nóng)產(chǎn)品市場空間的擴(kuò)展有著十分明顯的推動作用。

5 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)作為我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)發(fā)展過程中生成的兩種主要技術(shù)代表，能夠在我國社會公眾高度關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全這一社會熱門問題的時代背景下，建立組織層次、功能模塊較為完善的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯體系，能夠在真正發(fā)揮二者技術(shù)優(yōu)勢，規(guī)避其技術(shù)劣勢的前提下，憑借數(shù)據(jù)實時采集、上傳、儲存，最大程度地保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全各環(huán)節(jié)信息的可追溯。相關(guān)政府部門需要立足于企業(yè)利潤空間的最大化建立完善的利益分配機(jī)制，配合食品質(zhì)量安全運(yùn)行保障機(jī)制和相關(guān)制度法規(guī)體系的建立為我國農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈以及質(zhì)量安全可追溯體系的穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的機(jī)制保障。