物联网和区块链技术在农产品安全领域应用探析

汪垚

[摘要]随着我国经济的快速发展，人们的生活水平也在逐步提高，大众对于食品安全以及品质的追求也在不断提升，越来越多的人开始青睐于绿色有机食品。但是目前所谓的绿色食品也越来越多，导致消费者无法识别其真伪，其根本原因就是缺乏有效可追踪的数据进行真伪性的支撑。物联网技术和区块链技术在食品安全领域的应用，特别是区块链技术不可逆、分布式数据库等特点可以为农产品等食品提供可靠的生产数据，这些数据都是能够追溯且不可能改的，可以有效的解决食品领域的信息不对称问题，助力现代农业的快速发展。

[关键词]食品安全;区块链;物联网;信息不对称

[中图分类号] TP393.08 [文献标识码]A

1 前言

目前我国正处在农业供给侧改革的重要节点，因此，近期国家多次发文要确保农产品质量安全，而农产品安全保障系统的建设更是刻不容缓，同时这项工程也是国家适应国际间竞争以及居民消费升级的必经之路。随着居民消费水平的提升，普通民众对于有质量保证的高端农产品接受程度也在逐步增大，但是由于高端农产品也存在信息不对称的状况，导致大众对于产品质量依然抱有怀疑的态度。目前，在农产品领域，供求的信息不对称问题是个普遍存在的问题，而安全保障性信息无法有效、真实的传递到消费者手中，是农产品安全性问题的一个主要原因，也是普通消费者目前最为关注的一个问题。

2 农产品安全问题现状

我国是人口大国，随着人们生活水平的不断提高，食品安全也越来越引起人们的重视。目前，我们国家的农产品供给中，粗放式的种植和不透明的原材料供应模式依然占据较大比例，而这种方式也不可避免的存在质量管理上的部分缺失，从而导致食品安全问题频发。

导致食品安全问题的原因是多方面的，以我们比较常见的果蔬等农产品为例，造成其质量问题的原因就是多种多样的。首先，在其源头，也就是其种植的土地，有可能因为土壤成分、水分等问题，导致种植出来的农产品质量上得不到保障;其次，即使种植出来的农产品是安全的，但是还需要经过运输、储运等多个环节才能够到达市民的餐桌上，在运输和存储环节，若技术上达不到要求，也会造成食品的腐烂变质，更有甚者在运输过程中还会使用违规的化学试剂以达到保鲜的效果，这都会给食品安全带来隐患;另外，在最后一个销售环节，售卖者很可能使用化学方法对农产品进行保鲜，以确保其销售利润，这也会对食品安全造成很大的影响。

因此对于农产品的安全问题，单独从某一个环节进行监控，是没办法确保其最终质量的，必须对产品的生产、储藏运输、销售等整个过程都进行严密的监控，才可以使得民众吃到真正安全的食品。

3 农产品信息不对称原因分析

由于产品的真实信息无法传递到消费者手中，因此对于一些真实的绿色产品，消费者也会抱有一种怀疑的态度，这就导致了很多正真绿色的农产品并不能实现高价格出售。所以，分析信息不对称问题存在的原因，并加以解决，是当前农产品安全面临的一个重要问题。

3.1 信息不透明

对于一般的农产品来说，我们在购买的时候，是没有办法获取其在种植生产时，是否使用了农药、农药的残余量是否达标、在运输和仓储等过程中是否使用了化学防腐剂、售卖点出售的农产品是否使用了保鲜剂等信息，对于一些保质期较短的食品，我们也无法知道其具体的采摘时间。对于消费者而言，所购买的农产品的质量安全信息，可以说是毫无知晓，所以对于高端农产品持怀疑态度也在情理之中。很多时候，普通民众对于农产品的好坏、是否有机等信息的判斷，只能靠自己的经验去推测，在这个过程中，消费者往往会选择看起来比较新鲜的农产品，而这些农产品又恰恰可能是使用了农药或者化学试剂进行保鲜的，这些存在安全问题的产品反而受到了大众的欢迎，从而导致了正真有机的农产品由于外观问题而被市场抛弃，也就是所谓的劣质农产品驱逐绿色农产品的现象。信息的不对称也使得我们无法去追踪农产品的真实信息。

3.2 信息不可靠

3.2.1 数据易修改。一些农产品生产者，为了提升自己的品牌，都会对自己的产品进行产地信息等注册，并将自家的产品贴上标签，以此来区别于一般的农产品。但是这种标示，只是一种简单的声明，并不是每个产品与数据信息的真实绑定，这种标签所代表的信息是可以进行修改的，而且非法生产者还可以仿这种标签并贴在自己的产品上，从而造成市场的混乱，导致消费者不确定到底该相信哪些信息。

3.2.2 数据的采集不可靠。在传统的农业系统中，农产品信息的采集，大多是通过人工的形式进行收集并录入的，这种方式，使得信息造假的成本很低，因此，在初始的数据可靠性上就得不到保障。譬如，录入信息的人员，可以对数据进行刷选，只留下对产品有利的信息，抹掉不利信息，这就导致信息的真实性存在很大的疑问。

3.2.3 数据存储不可靠。在传统的防伪数据系统中，其数据的存储往往是中心化的存储，这种存储方式，存在着被数据控制人员修改的可能性，而且中心化的方式也容易导致网络攻击，因为这种存储的模式，都是依靠一个中心数据库，攻击者只需要攻破这个数据库，就可以对所有的数据进行破坏，而且还会对整个存储系统造成极大的安全隐患。

4 解决方案探析

要想使我国农业可以长远发展，一定要解决信息不对称问题。解决信息不对称的主要措施就是建立一套农产品安全信息的溯源体系，使得农产品所有信息可查可信赖。基于物联网技术的信息溯源系统，能够进行数据的绑定，即利用物联网系统中的传感器来绑定具体的农产品生产，从而实现将现实世界与虚拟数字领域的关联，并且确保了这种关联是唯一的。利用各种传感器将农产品的各种数据上传，过程中没有人工干预，从而确保了原始数据的可靠性。数据的存储也是解决信息不对称的重要环节，区块链技术可以很好地解决数据存储中遇到的各种问题。区块链技术的特点就是去中心化和分布式数据库等，非对称加密以及时间戳等技术的应用，使得数据无法私自修改，保障了数据的完整性。

4.1 数据源头

农产品数据的来源，就是依靠物联网系统中各种传感器进行采集。传感器首先将采集到的各种原始信号转换为电信号，再变换为利于在现代网络中进行传输的各种信号，通过网络进行传输。这些数据会被传输到数据中心进行收集，然后再根据规划的时间节点传输到基站，再对外传递。

4.2 数据存储

在传感器将原始数据收集以后，数据的存储也是比较重要的环节，要确保整个存储过程数据的完整性和可靠性，这个时候需要利用区块链技术，将原始数据上链。由于传感器每时每刻都在采集数据，因此原始数据量会非常巨大，无法直接传输到区块链上，此时可以将数据先存放在分布式文件存储系统中。区块链系统会使用对应的算法将存储文件的摘要进行对应的计算，然后发布到链上，再将计算的返回值进一步存到数据库中，从而得到该文件的时间戳以及数字签名等信息，并存放在区块链上，这样存储系统中的文件将无法再进行任何修改。

4.3 数据验证

在农产品最终被民众购买后，消费者可以通过农产品上的RFID芯片，查询该产品的生产地、采摘时间、用药用肥情况、存储运输等具体情况，而且可以通过区块链最后的交易地址信息，去核对查询，通过比对获得信息的文件数字签名与区块链上的签名和时间记录等是否一致，进而确定该产品的信息是否被修改。

5 结语

我国当前正处在农业供给侧改革的关键时期，农产品的安全问题是一个急需解决的重要问题，这关系到广大群众的日常饮食安全，也是发展新型农业所要面临的一个严峻挑战。物联网技术和区块链技术在农业中的应用，可以为当前农业安全问题的解决带来新的思路，并提供完整有效的解决方案，使得农产品从生产、采摘、运输、储存到销售整个流程的安全性数据都能够利用区块链技术，实现安全可靠的收集、传输，而且消費者可以获取这些信息，可以方便地判别农产品的优劣，从而使我国农业朝着好的方向良性发展。

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