中药溯源平台生态重构的技术体系关系研究

李长林 肖伟雄 刘崇玉 施明毅 温川飙 赵姝婷

摘要：目前的中药溯源平台采用传统质量追溯体系存在流程烦琐、难以保障数据安全性、数据庞大不利于管理且分析较慢等问题。针对这些问题，文章将区块链、云计算、大数据等新一代技术引入中药质量追溯体系，深入探讨其技术体系关系，通过分析关键技术在实际中的应用方案，对怎样去有效的运用新时代下的信息技术来保障数据安全、提高数据分析能力以优化中药溯源平台展开研究。基于此，设计的中药溯源平台可实现海量数据的信息化管理分析，填补该领域产业链各方的信任关系和现实需求，旨在适应国家中药产业的结构调整和升级，提供适宜的“互联网+中药”的生态重构。

关键词：中药溯源系统;技术体系;物联网;数据处理

中图分类号：TP301     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）20-0269-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： At present， the traditional quality traceability system adopted in traditional Chinese medicine traceability platform has many problems， such as cumbersome process， difficult to guarantee data security， large data， disadvantageous to management and slow analysis. To solve these problems， the article will blockchain， cloud computing， big data such as traditional Chinese medicine quality traceability system， introduced a new generation of technology， discussed the relationship between technical system， through the analysis of the key technologies in the actual application solutions， on how to effectively use under the new era of information technology to ensure data security， improve the ability of data analysis to optimize the traceability platform to study traditional Chinese medicine. Based on this， the Chinese medicine traceability platform designed can realize the information management analysis of massive data， fill the trust relationship and realistic demand of all parties in the industry chain in this field， and aim to adapt to the structural adjustment and upgrading of the national Chinese medicine industry， and provide the appropriate ecological reconstruction of "Internet + Chinese medicine".

Key words： TCM traceability system; Technical system; The Internet of things; The data processing

中藥质量和安全直接影响着整个中医药行业的发展，《国务院办公厅关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》明确提出将加快应用现代信息技术建设药品等重要产品追溯体系。《中医药发展战略规划纲要（2016-2030年）》要求建立中药材生产流通全过程质量管理和质量追溯体系。中药质量溯源体系是以物联网技术为基础，并借助其他关键技术实现中药来源可查、去向可追、责任可究的有效措施[1]。一代中药溯源系统通过RFID物联标签、身份认证和关键信息的绑定，贯穿“中药种植、饮片加工、流通使用”等环节，并通过网络实现信息传递和校验信息，时间和数量的不可逆，实现中药材质量追溯。存在硬件成本高、流程复杂，无法实现产业链与电商平台的对接，缺乏大数据的分析及对企业诚信的评估机制，平台服务的公益性不足及可持续发展差等缺点。本文通过对区块链技术、云计算、大数据及物联网等平台重构建的技术体系关系进行研究，结合我国在中药溯源体系建设中技术的发展和创新，分析关键技术在实际中的应用方案，为适宜的“互联网+中药”生态重构做出初步研究，同时对其进行总结和展望，旨在为国家中药产业的结构调整和升级提供参考性意见。

1 中药溯源系统

1.1 系统工作架构

中药溯源系统是以保障中药质量安全为首要任务的重要举措，主要实现于通过对中药信息的记录、查询以及产品的溯源，实现中药“种植、加工、流通和使用”全过程的追踪和监管。中药溯源系统具备健全的生命周期管理过程，确保中药自种苗的选取、种植、流通及消费每个环节层层溯源及信息查询分析，有效控制全过程质量安全管理和溯源风险。系统架构见图1。

1.2 系统功能结构

中药溯源系统通过信息管理服务，增加信任机制，结合中药材厂商贯穿重要种植、加工、销售流通等环节。每个环节角色拥有自己独立的权限及功能，确保功能完备的同时保障数据的安全性，共同建立健全和谐的中药溯源生态。系统功能图见图2。

1.3 通过关键技术进行生态重构

当前中药溯源平台能够基本实现质量控制以及溯源的功能，但仍存在流程烦琐、难以保障数据安全性、数据庞大不利于管理且分析较慢等问题，为提升中药溯源系统追溯的特性，引用物联网、区块链、大数据及云计算等新一代技术对平台进行生态重构。

1.3.1 数据采集方式的改变

传统数据采集以人为干预为主，利用称量器、手持检测仪对药物相关数据进行采集并人为录入系统并整理。新一代中药溯源体系通过物联网技术采集有效数据并通过身份识别将数据进行分类整理，人为干预地避免使得源数据真实性和规范性得到有效保障。

1.3.2 数据存储及操作方式的改变

传统中药溯源平台采用服务器或硬盘存储对数据进行存储，引入区块链技术弥补传统数据存储方式上存储空间不足的缺憾，对海量数据进行压缩处理和加密处理，以及采用去中心化管理，提高溯源体系的数据存储量和数据传输安全性;大数据技术通过强大的数据分析能力，加快数据的操作效率，大大提升溯源体系的可追溯性。

1.3.3 信任机制的改变

在新一代中药溯源体系中，信任机制有了巨大的改变，通过各项技术的融合，人为可干预的环节变得稀少，从传统的相信人为转变成现在的相信机器，使得溯源更加精确化、专业化。

1.3.4 平台应用云化

各项技术地结合在中药溯源体系应用中相互取长补短、协同作用，为中药溯源系统的构建提供良好的底层环境。同时，在底层的基础上，运用云计算技术不仅可以降低平台开发的门槛，同时拥有低价格、按需部署、迁移性强等优势。

2 关键技术及相互作用关系体系

2.1 以物联网技术为基础的中药质量溯源体系

溯源体系的目标是保障产品质量安全，在传统溯源体系下，产品从种植到使用经过每一道出口关卡都需要通过检查仪器人为地进行质量检查以及产品数据的交接，由于人为干涉过多导致数据的准确性下降以及产品流通缓慢造成中药材的质量安全依旧得不到保障。重构中药质量溯源体系的核心就变成了如何得到更准确得中药溯源数据，以及如何将这些数据更快更高效地进行传输和运算。而物联网技术可以通过自动传感技术、数据传输技术、身份认证，提供数据智能采集传输服务，从而减少产品检验的时间，提高溯源服务质量。物联网借助互联网，实現“物物相连”，根据感知、接入、互联网、服务管理为依托，构建起面向各类行业的实际应用[2]。自动传感技术在溯源体系的起始阶段，通过由传感器组成的传感网自动采集种植关键信息，避免人工直接干预，简化数据获取途径的同时保证了数据的真实性。数据传输技术和身份认证技术应用于中药材种植、加工、流通涉及的各个环节，利用RFID物联标签以及WIFI无线通信、卫星通信技术保障数据传输的及时性和安全性。因此，物联网技术在中药溯源体系建设发展中的应用，可以有效解决对中药追踪和监管的难题，为中药生产加工等部门提供优质便捷的服务。

2.2 区块链能够提升物联网应用中数据的安全性

物联网是产生数据的源头，其中包括传感网采集到的原始中药数据和加工流通时产生的管理数据，但由于物联网存储空间有限，导致无法对海量的数据进行存储，且由物联网本身存储的数据未经加密安全性极低。区块链是一种操纵数据的底层技术，其核心优势是运用数据加密、时间戳和分布式共识去中心化[3]。通过hash数据结构，将大型的数据量通过一定的公式结构进行压缩，使得区块链的数据存储范围得到扩增，能够减轻物联网技术贮存海量数据的压力。同时通过RSA公钥加密等算法结合物联网对产生的数据进行加密传输，可以提供了较高的数据安全性和可扩展性[4]。对于区块链在产品追溯上的探索，曹峰等人建立了以区块链为核心的交互式质量信息平台并提出区块链质量平台运行机制[5]。借此，通过区块链不仅使中药种植流通的数据得到了安全保障，而且结合物联网的分布式特征，在中药溯源的每一个环节，其网络设备都能管理自己在交互作用中的角色、行为和规则，对建立溯源共识机制具有重要支持作用。同时区块链的去中心化特性为物联网的自我治理提供了方法，可以帮助物联网中的设备相互联系，实现对分布式物联网的去中心化控制，从而确保中药溯源平台能更加高效地实时运作和自我管理。综上可知，区块链结合物联网将保障中药溯源体系中所产生的各种数据的安全。

2.3 大数据能够加快物联网应用的数据操作效率

中药溯源体系研究中，除了保障海量数据的存储和安全性，还需要提升操纵数据的高效性。数据操纵包括对数据的增、删、改、查等操作，在中药溯源全过程中，数据操作的次数十分频繁，而且由于溯源体系中各项数据的关联性，一项数据的改动将对大批联动数据造成一定影响，所以将数据进行一定的行为规范使其利于分析和挖掘，对于快速定位溯源中各环节数据等有着极大的作用。区块链数据存储规模大，可以应用于溯源的各个阶段存储相应有效信息，但其数据统计分析的能力较弱。大数据具备海量数据存储技术和灵活高效的分析技术，能极大提升区块链数据的价值和使用空间。同时，大数据下的区块链能够进一步规范数据使用，精细授权范围，这对人们的信任机制有着充分的影响[6]。鉴于区块链和物联网技术的可追溯性，大数据的应用使得数据从采集、交易、流通，到计算分析的每一步记录都可以留存在链上，使得数据质量获得前所未有的保证。同时，大数据与物联网联系密切，物联网服务平台的发展必须有效借助大数据技术，加快数据分析操纵的效率，给予数据分析结果的正确性和数据挖掘的效果[7]。

2.4 云计算平台的应用研究

中药溯源体系以物联网技术为基础，区块链技术和大数据技术协助物联网进行数据的采集、传输以及运算。三种技术协同工作形成逻辑底层，是下一代云计算的雏形，其研究开发工作涉及多个系统。受限于时间与资金成本等问题，应用软件开发依然是一个高门槛的工作。云计算是能够提供动态资源池、虚拟化和高可用性的下一代计算平台。 云计算服务具有资源弹性伸缩、快速调整的特性，能够降低区块链、大数据的操作难度和应用成本，提升应用可扩展性和可靠性，不仅包含了基础设施，即应用的搭载环境，还囊括了各项高级应用，涉足企业财务、校园服务等各个领域[8，9]。底层技术和应用层技术的融合，不仅促进相关技术的发展，同时促进中药溯源体系的形成，为“互联网+中药”的生态重构提供参考性的意见。技术体系关系见图3。

3 中药溯源系统重构建初步研究

初步开展基于溯源体系的诚信数据分析模型研究。通过追溯体系的实际交易量、交易价格、交易次数、交易互评等流通大数据，产生买卖双方的交易诚信模型，叠加企业诚信应用系统，形成现代中药的全产业企业诚信评价模型。利用区块链大数据技术对溯源系统架构与数据处理进行优化，运用云计算将应用系统独立于平台扩展。中药溯源系统重构技术体系关系贯通中药种植、生产、流通和使用4个环节，结合大数据和区块链技术优化并实时监测每个环节中的中药质量参数，实现中药全过程动态监控管理。

4 总结和展望

中药是中华民族的历史结晶，是中国医疗发展的重要前提，中药质量和安全直接影响着整个中医药行业的发展。中药溯源体系的核心是系统化，形成数据的流通和闭环，实现中药从种植到消费各个环节的信息呈现和追溯[9]。基于区块链、云计算及大数据的中药溯源平台的重构建将促进中药流通和电子商务新领域形成良好生态环境，通过中药协会为全国用户提供中药材电子交易服务。发展电子商务、发展服务业的要求，中药溯源平台升级及应用可以大幅度降低复杂供给链的追溯难度，保证药材质量、推动社会就业，拓宽药农、药商的销售渠道，同时通过电子商务平台的实施节约社会成本，加快农业信息化进程。

中药溯源系统重构技术体系关系的研究是中药溯源平台生态重构建的重要组成部分。区块链、大数据、云计算技术的引用，不仅拓宽其技术的应用领域做出新的尝试，也同时为中药溯源的发展带来革命性的飞跃。中药溯源系统的完善和实施，能提高生产经营主体的安全意识，确保中药材质量;同时也能为政府监管部门提供分析、决策和指导的依据，提高监管力度，实现中成药的全程追责机制，为广大消费者的生命健康安全做出积极的贡献[10]。结合我国中药市场发展的现状，重构中药溯源系统体系，构建科学合理的中药溯源系统，将会极大提高中药产品的出口质量，积极推动我国‘互联网+中药的发展。

参考文献：

[1]施明毅，溫川飙，胡禄等.中药质量追溯体系关键技术研究[J].亚太传统医药，2017，13（9）：53-55.

[2]葛文杰，赵春江.农业物联网研究与应用现状及发展对策研究[J].农业机械学报，2014，45（7）：222-230+277.

[3]袁勇，王飞跃.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报，2016，42（4）：481-494.

[4]李为为，刘志云.基于区块链技术的加密算法应用研究[J].绥化学院学报，2018，38（11）：158-160.

[5]曹峰，叶翀.基于区块链建立交互式供应链质量信息平台——产品质量追溯方案探索[J].上海管理科学，2018，40（6）：83-87.

[6]朱岩，甘国华，邓迪等.区块链关键技术中的安全性研究[J].信息安全研究，2016，2（12）：1090-1097.

[7]周鹏梅.大数据技术在物联网服务平台中的运用对策[J].电子商务，2019（3）：61-62.

[8]段瑞波.浅析大数据云计算技术及其应用[J].数字技术与应用，2018，36（12）：227-228.

[9]张红霞.大数据背景下智慧校园的建设与实现[J].信息与电脑（理论版），2019（1）：66-67+70.

[10]施明毅，温川飙，王显傅.中药质量追溯体系研究现状[J].成都中医药大学学学报，2016，39（3）：109-113.

[11]中药材可追溯 任重而道远[N].国际商报，2014 08 07（A08）.

【通联编辑：梁书】