基于区块链技术的甘肃特色果品溯源智慧云平台设计

李鸿杰 王 琴 张 超

(甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020)

按照“市场需要、政府支持、产教融合”的行业发展需求提出的基于区块链技术的甘肃特色果品溯源智慧云平台设计针对甘肃省特色果品质量安全领域核心技术薄弱、生产规范程度较差、质量控制缺乏有效手段的现状，从保障甘肃省果品质量安全需要出发，以花牛苹果、大樱桃等特色果品为例，重点进行甘肃特色果品质量安全全流程溯源框架、全流程溯源数字化管理、全流程质量安全追溯和质量安全网络平台设计，集成创新质量安全全流程追溯指标体系，建立溯源大数据库和特色果品质量安全全程溯源系统，为甘肃特色果品建立“身份证”制度，实现对产地环境、农业投入品、农事生产过程、质量检测、加工储运等质量安全关键环节全程可追溯，帮助果企打造甘肃特色果品的质量品牌形象，帮助政府实现全流程安全监管，以提高果品质量安全和国内、国际市场竞争力，并为促进甘肃省外向型农业和区域特色农业的健康发展提供技术支撑。

1 系统设计目标

基于区块链技术的甘肃特色果品溯源智慧云平台设计为了最大程度地发挥区块链数据难以篡改和去中心化的优点，实现甘肃特色果品全流程质量安全溯源，需确定以下设计目标。

1.1 功能目标

甘肃特色果品溯源智慧云平台贯通产品种植、加工、监管、流通4个环节，将每个环节中的质量参数、诚信指标、交易流水等关键信息统一编码，即时采集，同时进行网络后台实时校验，从而实现果品的全过程质量动态监控。

1.2 性能目标

智慧云平台的性能达到一定标准后，才可以发挥其应有的功能，并使用户满意。平台的性能目标主要体现在并发用户数、响应时间和数据存储量3个方面，见表1。

表1 基于区块链技术的甘肃特色果品溯源智慧云平台性能指标

1.3 安全目标

智慧云平台的安全既保证了系统的可靠性、稳定性，又符合溯源平台最终的功能目标。基于区块链技术的甘肃特色果品溯源智慧云平台要求溯源信息是保密的、完整的、可用的、可控的和不可否认的，要求能够阻止非授权主体访问信息、防止信息被用户篡改、拒绝信息交换主体否认信息交换行为等。

2 系统结构设计

2.1 体系结构设计

基于区块链技术的甘肃特色果品溯源智慧云平台的体系结构采用C/S和B/S相结合的混合式结构，即客户机/服务器和浏览器/服务器混合模式，客户端包括桌面应用、微信小程序和浏览器。不同的信息主体在不同的应用场合可以采用不同的客户端，比如：系统管理员、零售企业主要采用桌面应用，种植企业、质检机构主要应用微信小程序和浏览器，消费者主要使用微信小程序和浏览器。不同的客户端在进行数据传输时均采用三层架构，如图1所示。

图1 甘肃特色果品区块链溯源智慧云平台三层架构

2.2 功能结构设计

根据甘肃特色果品区块链溯源智慧云平台的功能定位和全流程质量安全溯源目标，智慧云平台的主要功能包括果品种植信息、加工信息、质检信息、分销信息的管理、采集和查询功能，所以溯源平台包括信息管理、信息采集和信息查询3大子系统，各子系统又根据具体管理对象的不同包含多个功能模块，如图2、图3和图4所示。

图2 溯源信息管理子系统功能结构图

图3 溯源信息采集子系统功能结构图

图4 溯源信息查询子系统功能结构图

3 数据库设计

甘肃特色果品区块链溯源智慧云平台临时数据库采用SQL Server数据库管理系统组织和管理，并进行数据的暂时存储，然后再上链，以提高溯源信息的管理效率和成本。数据库主要包括产品二维码表、园址环境表、树种信息表、气象信息表、土壤质量表、灌溉水质表、空气质量表、土壤管理表、灌溉作业表、施肥作业表、施药作业表、采收作业表、分级作业表、保存处理表、质量检测表、收购表、仓储表、出库表、销售表、查询记录表、用户信息表等21个主数据表和文件表、图片表、短视频表等3个辅数据表。其中，果品种植、加工、质检、分销环节主要包含的园址环境表、树种信息表、施药作业表、分级作业表、质量检测表和销售表见表2、表3、表4、表5、表6和表7。

表2 园址环境表(yuanzhihuanjing)

续表2

表3 树种信息表(shuzhongxinxi)

表4 施药作业表(shiyaozuoye)

表5 分级作业表(fenjizuoye)

表6 质量检测表(zhiliangjiance)

表7 销售表(xiaoshou)

4 安全性设计

安全性是评价信息系统的一项重要指标，其中设置用户权限是保证信息系统安全最常用的一种技术手段，可以对溯源信息进行分级管理，授权用户只能在授权范围内进行合法的数据管理或访问。甘肃特色果品区块链溯源智慧云平台把终端用户设计为5类，分别对应不同的信息主体，权限等级为1～5级，执行不同的业务，见表8。

表8 用户权限设计表

5 用户界面设计

系统每个界面的设计，主要考虑管理信息的类型和用户习惯，采用相关主题的设计元素来保证视觉效果，设计易用的操作流程提高用户应用效率。其中，用户登录界面和溯源平台主界面如图5和图6所示。

图5 用户登录界面

图6 溯源平台主界面

6 结语

基于区块链技术的甘肃特色果品溯源智慧云平台设计通过建立全流程的质量安全溯源体系和果品质量可追溯制度，按照“分类编码”“实时采集”“快速校验”“分析验证”四个质量控制层，将果品种植、加工、监管、流通每个环节中的质量参数等关键信息实时采集，即时上链，从而构建果品质量的安全控制体系和诚信生态，为甘肃特色果品区块链溯源智慧云平台的开发提供一套完整的解决方案。