基于区块链农产品可信溯源与质量控制服务系统的设计

栗 征

（上海时粼信息科技有限公司，上海 201314）

0 引言

随着我国互联网行业的蓬勃发展，极大的推动了整个社会的进步。为了提升我国农业的产量和质量的发展，贯彻党和国家粮食的宏伟战略，构建农产品追溯体系，通过集成物联网相关设备和技术在生产、加工、流通、分销的各个环节实现全环节的严格监控，使得通过透明的食品供应链保障优质放心食品的供给，从而实现放心农产品的品牌效应。当前，三农发展问题受到我国社会各界的广泛关注，农业是三农建设的基础。为了更好地发展现代新型农业，满足消费者对农产品质量安全的要求，越来越需要重视农业领域的农产品质量问题，推动农产品质量安全追溯，实现“产品溯源、安全、有保障”。

通过以区块链为基础的农产品溯源体系，根据区块链不可篡改的特性和共识机制，打造“企业信用”，将推动农产品品牌信用体系的建立，促进农产品质量安全的提升，为农业标准化、规模化、产业化提供支撑，通过区块链为农产品产业链的上下游企业间建立产品的信息发布渠道、构建链上的产品交易撮合、质量控制、打通企业间的信息交流通道，提高产业链产品流通效率，降低交易成本有重要作用。本文通过设计一个基于区块链可信溯源和链上交易撮合系统将农产品产业链的上下游企业构架基于区块链的链上协同合作，为农产品的质量控制得到保障。

1 系统设计

对于农产品全产业链的各个环节的业务系统，独立管理自己的业务数据、通过对业务数据进行上链、以区块链为纽带，通过统一的数据格式和接口，实现各个业务系统、节点之间的链上协同，提升信息交换效率，增加节点间的信用。

通过底层的地理数据、用户数据、环境数据、编码数据以及底层的各类应用为根本和依托、通过上链接口将各类数据进行上链存储。本系统构建链上的可信溯源、HACCP体系、质量评价、交易撮合、供应发布等链上应用通过智能合约进行数据上链或查询区块链数据、进行链上的协同作用。使得链上企业节点达到协同管理和质量控制的要求，以及产业链可信安全溯源要求，为区块链的共识机制建立为保障，形成多环节协同的链上系统，该系统的系统架构图如图1所示。

2 区块链（联盟链）核心结构

建设多个组织机构共同参与管理的基于区块链的联盟链，其中，基于时间戳的链式区块结构、分布式账本、分布式节点的共识机制、灵活可编程的智能合约、P2P点对点数据传输，BT协议的支撑、椭圆加密算法、公私钥体系、数字签名等密码学算法以及基于Merkle树的区块链数据储存的数据结构等是区块链的核心结构。基于区块链的核心结构，建立可信溯源智能合约、共识机制模型，建立全过程质量控制共识机制、智能合约，建立质量评价共识机制、智能合约模块，区块链的核心构架图如图2所示。

3 链上应用设计

3.1 可信溯源

通过使用区块链技术对农产品在农产品种植过程中的种子采购、生产资料采购、肥料与生物试剂采购、运输、加工、成品和交易等过程的数据进行可信溯源查询、分级展示、关键点追溯、问题溯源分析等。

使用区块链的可信溯源查询接口，通过输入溯源码、交易hash等方式对其农产品的各个流通环节、生长情况、区块信息、hash值、进行详细溯源。

3.2 HACCP体系

建设基于区块链的多环节的Haccp质量体系，通过对农产品种植过程、种植过程中的各种作业质量控制、种子选购与种子检验的质量控制、农产品加工过程的各个关键质量控制点、物流运输的质量控制、农产品在库存仓储的质量控制等各个过程的质量体系的设定，提高农产品的品质质量，减少流通过程的损耗。通过围绕农产品种植为核心、结合线下业务系统对种植过程的环境数据、病害数据、虫害数据、恶劣天气数据、种植检验数据进行上链将在系统上进行链上的实时监控，结合多环节的Haccp体系的关键质量指标，构建出在农产品的种植、加工、物流、仓储、分销等各个流通环节的质量控制体系、根据农产品的生物特性、生长要求，以及农业种植上的土质参数设定预警值，结合农业物联网传感器、对监测数值超过预警值进行报警。

3.3 质量评价

根据农产品在种植、加工、分销、物流等过程中各个流通领域的各个节点间的、种植基地、加工企业、专营店、分销商、运输单位以及最终消费者形成基于区块链的链上数据协作服务、主要内容是的协同供需发布、协同订单、协同分销、协同物流跟踪，充分利用移动互联网的优势结合区块链的信用特性、实现更加可靠和更加高效的协同信息服务，通过在链上质量控制与评价模块可以查看农产品在各个环节中的关键质量数据、主要包括农产品质量检验数据、种植过程的各个作业评价数据、仓储评价、haccp体系关键质量点控制数据、运输评价、环境监控评价数据等。

3.4 信息发布

本系统通过构架供需大厅、主要包含供应发布和需求发布等两个信息发布的应用，使得各个企业节点可以根据自身的业务需求在链上平台进行信息发布。供需大厅中发布自己的可供应/需求的产品。可发布的信息包括种子、农产品、肥料、等生产资料。

通过在选择品类、供应产品规格、供应截至时间、供应产量/需求产量、交易方式、期望的运输方式、联系方式、位置、价格、产品单位等信息对自己的供应/需求等产品信息进行发布。

3.5 交易撮合

需求方与供货方在发布各自的需求单与供应单后，可根据协同需求查找各自符合条件的单子提交需求量/可供应量进行申请交易，如对方同意交易申请，即形成一张新的协同订单，每一张需求单/供货单可接收多个用户的交易请求，当前单子的所有者同意某个交易请求，直到需求单/供应单上的数量得到满足。此时，当前单子从所在列表消失。协同订单界面展示的即为达成合作交易的订单列表。

通过线上撮合的订单、依据双方的私钥对生成的交易产生各自的电子签名进行落款，通过上链合约生成电子合同保存至区块链上。

4 结语

现如今，随着区块链技术在农业领域的应用理念深入，应用区块链技术为农业赋能已经是现代农业发展的一个重要趋势。本文阐述了一个基于区块链的农产品可信溯源与质量控制服务系统设计，并给出了系统的设计思路、软件结构、技术介绍和功能实现等，阐述了该系统的软件运行原理。本文为农业种区块链的系统设计实现提供了一个很好的借鉴思路，可以用于多种不同农产品作物的智能化协同管理。并且区块链技术有去中心化、信息不可篡改、开放、自治等优点，以区块链为农业赋能的思路构建共赢的现代农业生态场景，让各方都能从中受益，或许是提升国内农业现代化水平的突破口。