区块链+物联网在农产品溯源中的应用研究

李天明，严 翔，张增年，田 阳，吴 鑫，李超群

浙江万里学院，浙江 宁波 315100

农业是经济发展和社会稳定的基础，农产品的安全与国民的生命财产安全密切相关。近年来，全球食品安全事件频发，食源性疾病给全球带来了巨大的负担[1]，例如，2019年的新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情的爆发造成全球供应链鲁棒性破裂，引发生产停滞、物流迟缓等一系列问题，对农产品进出口以及抗风险能力较低的企业造成不利影响，给世界经济的正常运转造成严重冲击[2-3]。农产品溯源系统是保障食品质量安全和提高消费者信心的重要手段。农产品追溯系统通过标识食品来源，记录、存储流转数据信息，实现供应链全过程可视化，明确责任主体，及时召回处理有问题的产品，防止其继续流入市场，避免食品安全事故再次发生[4]。为把好质量关，实现农业信息化和现代化，需要将物联网技术广泛应用到农业生产的各个环节，结合人工智能技术对农业进行精准灌溉施肥和环境智能调控等，进而有效降低生产过程中化肥用量，提高农产品质量，为农产品溯源提供有力的数据支撑。当前农产品流通模式主要由生产商、加工商、批发商、经销商和消费者组成[5]，供应链参与者通过物联网技术来完成数据采集、传输、加工等业务，并且都有属于自己的核心数据库，业务相对独立。中心化的溯源系统由于供应链参与主体较多，存在复杂的利益博弈关系，造成各节点间信息不对称，无法快速有效地实现信息交换，存在数据信任问题[6]，只能依赖于权威政府机构作为第三方信任中介管理中心数据库[7]。现有溯源平台的数据存储在企业本地数据库，数据由人工上传，数据安全依赖第三方机构监管，其高度中心化模式存在交易不透明、易受攻击等问题，极易造成数据传递和共享过程中的篡改和泄露威胁[8]。一旦系统无法及时准确地将各环节的溯源信息进行关联或监管部门社会诚信力下降等，易造成企业间产生纠纷时举证困难，责任难以明确[9]，无法与当前市场需求相匹配。

区块链（Blockchain）是一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术[10]，具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特点[11]，能在不安全的网络环境中建立节点之间的信任，构建安全可信的交易环境，实现价值流动、可信交易、信息共享、数据安全传输等功能[12]。区块链技术与农产品追溯相结合，为解决传统追溯体系所面临的公信力缺失、监管困境、扩展性及追溯成本支付等难题提供了新思路，实现分散资源集中管理、集中资源分散服务[13]。目前研究热点是将区块链技术与物联网技术框架相融合，来提高溯源系统的鲁棒性和数据真实性，弥补当前系统存在的缺陷[14]。

本文综合分析区块链技术在国内外农产品溯源中的研究进展，在分析可追溯性和溯源系统概念的基础上，阐述基于区块链+物联网的溯源系统优缺点及应用，以及对农产品溯源体系建设提出参考建议。

1 农产品质量安全可追溯的研究现状

目前，对可追溯性、追溯系统的概念还没有形成统一的定义，国内外相关组织和学者都从不同角度进行了阐述和解释，如表1所示。可追溯性最初是由法国等部分欧盟国家提出，欧盟、美国、日本等发达国家都为此制定了相关法律，并对食品可追溯性要求进行了严格规定。

对于追溯系统的研究，最初是由欧盟为应对疯牛病问题于1997年开始逐步建立起来的[20]。其概念定义如表2所示。目前我国对农产品从种植到消费全过程监管，形成产供销一体化的信息系统。其追溯过程分为两种，一是顺向跟踪，即按照农产品生命周期从上游环节跟踪到下游环节；二是逆向溯源，即从产业链的下游环节溯源到上游环节[21]。杨信廷等认为可追溯性是产品供应链跟踪与追溯的特性和能力，而追溯系统是通过一定技术实现可追溯性的方法、模型和体系[4]。可追溯性和追溯系统虽然在概念描述上存在差异，但其内涵不变，都是为促进生产信息透明化，提高农产品质量安全，增强农产品市场竞争力。根据数据管理方式，农产品溯源系统分为中心化系统和去中心化系统，目前企业上使用的溯源系统大多数是中心化的。追溯系统主要包含个体标识、中心数据库和信息传递系统及个体流动登记等基本要素[22]，其系统架构大致分为物理层、通讯层、数据库层和应用层。传统的农产品追溯系统采用B/S网络架构，将数据存放在服务器的Oracle、SQL等数据库中，同时整个农产品追溯系统拥有一个中心数据库，在权威机构、政府和相关标准组织的监管下，对溯源数据进行集中管理[23-24]，但无法保证信息传递的真实性，易形成信息孤岛，造成消费者对系统提供的信息质疑，导致溯源效果不理想。针对存在的问题，大量学者提出将区块链和物联网相结合，在技术层面上提高溯源系统的可信度。

表1 可追溯性概念Table 1 Traceability concept

表2 溯源系统概念Table 2 Traceability system concept

2 物联网与区块链技术

2.1 物联网技术

物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪和管理的一种网络，其基本特征为全面感知、可靠传送和智能处理[30]。农业是物联网技术的重点应用领域之一，也是物联网技术应用需求最迫切的领域。通过将物联网技术应用到农产品种植/养殖、物流追溯、生态环境监控等生产过程中，对发展现代农业起到积极作用。物联网包括感知层、网络层和应用层[31]。

感知层由各种信息传感设备和信息智能感知系统（如RFID、GPS等）组成，承担信息的采集工作，是所有数据的来源。感知层通过传感器、GPS、摄像头等物联网技术来自动采集物理世界中发生的事件和原始数据，实现对外部世界信息的感知和识别，减少人工的干预，保证信息的精准和实时性。在农作物的养殖/种植过程中，综合运用无线传感器网络（WSNs）技术、GPS技术及遥感（RS）技术等，构建农业生态环境监测系统，利用部署的传感器实时采集温度、湿度、光照度、土壤含水量等数据，通过网络层传输给专家决策系统，加以存储和分析并建立产品的电子信息档。在农作物产品进行加工包装时，为产品设计带有防伪性的射频电子标签，实时记录农产品从种植（养殖）、施肥、采摘（捕捞）到加工、运输、销售、消费全流程的主要产品信息，并通过通用无线分组业务（GRPS）、第三代移动通信技术（3G）以及互联网等网络技术将供应链各环节数据实时上传到数据库中。运输过程中，通过地理信息系统（GIS）改善物流配送路径，将农产品置于全程监控之下，实现标准化配送。

网络层包括网络结构和通信协议，该层也称为传输层，主要分为物联网设备在数据传输时采用的蓝牙、紫蜂（ZigBee）等通信机制和软件在运行传输时使用的无线通信技术（WiFi）、4G/5G、以太网等两大类。网络层为感知层和应用层提供透明的数据传输能力。当感知层完成数据采集，经由GRPS等网络实现数据传输，将感知的信息高效、安全、快捷地传输到应用层，应用层中的服务平台对接收到的海量数据进行处理，分析提炼出有用信息后，再通过网络层传输给企业及管理机构对应的服务平台（如温室监控、畜牧生产等），最后平台利用这些数据为用户提供所需的服务。

应用层主要完成数据分析处理和判断决策，为用户提供各种定制的智能化应用（如农产品溯源系统、专家决策系统、环境监测等），实现人与物、物与物之间的连接、识别和控制。

2.1.1 感知与标识技术

在农产品的生产、加工、存储、物流、销售等环节包含着溯源需要的基础信息，是实现农产品供应链全过程追踪溯源的保障。感知和标识技术则是负责采集数据，该技术包含有RFID、传感器、二维码等，是物联网技术的基础，可实现对货物的识别和跟踪定位、生产环境的监测调控等。例如传感器通过自动采集农产品供应链过程数据并对其进行预处理，可以快速生成标准化的数字报告；RFID可以对标签中存储的商品信息进行多批量快速自动识别，用于标识和跟踪产品。

2.1.2 网络与通信技术

网络与通信技术是信息传送的通道，为物联网信息高效可靠的传送提供技术支撑。例如5G通信技术通过在体系架构上进行改进，在通信带宽、速率以及组网效率上进行技术突破，大幅度提高了系统性能，保障现代化农业数据的实时获取，同时解决了农业信息远程传输成本高、能耗大等问题，适应农业物联网的多种类型数据大批量的传输和处理。

2.2 区块链技术

区块链技术是以比特币为代表的数字加密货币体系中的核心支撑技术，能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识等技术，在无需节点互相信任的分布式系统中实现基于去中心化的点对点交易[11]。最早描述区块链的文献是中本聪发表的一篇《比特币：一种点对点的电子现金系统》，到目前为止已历经三个阶段，即区块链1.0“可编程货币”、区块链2.0“可编程金融”、区块链3.0“可编程社会”。区块链按应用场景的不同，分为公有链、联盟链和私有链三种类型。公有链中所有的节点可自由地加入或退出，不需要授权；联盟链适用于有限个主体间，需要提供成员管理服务对节点身份进行审核方可进入，私有链适用于企业内部，相当于企业内部的私有数据库，仅内部人员使用。

区块链技术平台大体可分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层等六个层次[32]。区块链本质上是由多个独立节点参与的分布式数据库系统，集成了P2P网络、密码学、智能合约[33]、共识机制[34]、时间戳、块链结构等多种技术，无需依赖第三方，就能实现数据的自我验证和管理[35]。

数据层为了实现数据的不可篡改，通过引入以区块为单位的有序链状数据块结构。每个区块由区块头和区块体组成，区块中利用Merkle树结构的特性以及时间戳和区块之间的联系，确保每个区块是按时间顺序相连且数据不易被篡改，一旦篡改，也能快速定位，为追溯系统数据的可靠性和可信度提供了保证[36]。网络层在构建的P2P网络中加入验证机制和消息传播协议等要素，为网络中的每个节点验证。共识层通过封装PoW、PoS、DPoS等共识机制可以高效对区块数据达成共识，保证网络中的各节点分布式记账的一致性。激励层为激励参与者不断提供算力，通过设计分配机制和发行机制对参与者按照贡献来进行奖励。合约层里封装着区块链系统所需的各类脚本代码、算法以及智能合约，是系统应用实现的基础。应用层能够将区块链技术的去中心化、不可篡改、可追溯等特点广泛应用到各个领域中。

3 区块链+物联网

3.1 基于区块链+物联网框架的研究

近年来，食品安全引起了学术界和商业界的极大关注。随着互联网技术的快速发展，许多新兴技术都被应用到可追溯系统中，例如区块链技术因其具有去中心化的特点被应用到农产品溯源系统，来实现追溯过程去中心化。与传统技术实现的农产品追溯系统相比，采用区块链技术实现的去中心化追溯系统在前端没有区别，都是依靠网络，借助射频装置、物品指纹及识别装置、各类应用传感器和信息采集终端等完成各类数据采集，二者的区别在于后端[37]。传统的关系数据库管理系统、NoSQL数据库管理系统都是由单一机构进行管理和维护，单一机构对所有数据拥有绝对的控制权，其他机构无法完整了解数据更新过程，因而无法完全信任数据库中的数据[38]。区块链技术与物联网相结合，可以提供更高的透明度和高效的供应链。针对适用于物联网的区块链架构，学者们提出了许多研究方案。例如，Novo基于区块链技术实现了一个通用的、可扩展的、易于管理的物联网分布式访问控制系统架构，使用区块链储存并分发访问控制信息，该系统由管理中心节点将多个约束网络同时连接至区块链网络，解决了物联网中数十亿受限设备的访问扩展问题，有效的提高处理负载的能力[39]。Li等提出了一种基于区块链技术的多层安全物联网络模型，通过将物联网划分为多级去中心网络，并在网络的各个层次采用区块链技术，降低了区块链实际部署的难度，同时保留了区块链的高安全性和可信度[40]。Liu等提出一种轻量级的区块链架构，适用于功耗受限的工业物联网场景，可以有效地平衡区块链资源消耗巨大与工业物联网设备性能受限[41]。Mondal等基于区块链技术构建透明的食品供应链物联网架构，该架构基于对象证明的认证协议，通过在物理层集成基于射频识别的传感器和在网络层集成区块链来实现当食品包装在供应链中的不同零售商、物流或者存储阶段被扫描时，实时记录传感器数据在区块链中被更新，提供防篡改的数字历史，任何消费者都可以查看公共分类账，有助于更新保质期，实现有针对性的召回，并提高知名度[42]。区块链物联网的基础架构大致分为四层：感知层、公链层、合约层、应用层。其架构如图1所示。感知层上收集到的数据在公链层传输，一旦上链，数据不可篡改，并通过P2P网络的形式实现信息传输。在合约层上，通过智能合约的运行实现系统的运转[43]。区块链技术用于存储数据和信息，这些数据和信息是各种行为者和利益相关者在农产品生产的整个增值过程（从种植到销售）中产生的，它确保数据和信息对相关参与者和利益者都是透明的。

3.2 区块链+物联网在农产品溯源中的应用

目前国内外学者、机构将区块链应用于农产品溯源中，在农产品供应链、农产品运输、数据管理、智能农业等方面取得重大突破。

经过大量的研究表明，基于区块链和物联网的农产品溯源系统可以在一定程度上提高工作效率，降低物流成本。表3列举了通过引入区块链技术开发农产品应用平台所取得的效果。

图1 物联网架构模型Fig.1 Architecture model of Internet of Things

传统的供应链是集中的，依赖与第三方进行交易，这些中心化系统缺乏透明度、问责制和可审计性。Leng等基于区块链提出双链结构的农业供应链管理框架，通过区块链技术来改善供应链质量管理[52]。Karumanchi等利用区块链在云环境中开发了一个新的供应链框架，将供应链管理和区块链相结合，以此消除了中介的参与和与安全相关的问题[53]。Tian基于HACCP（危害分析与关键控制点）、区块链和物联网构建一个食品供应链可追溯系统，为所有供应链成员提供一个开放、透明、中立、可靠和安全的信息平台，用于食品供应链的监控和追溯[54]。Tsang等为食品供应链决策提供支持，提出了一种集成区块链、物联网技术和模糊逻辑的食品可追溯系统（BIFTS）[55]。同时基于追溯系统（宽度、深度、精度）和区块链（分布式、验证和不可变）中必须考虑的方面，Hayati等通过使用四个区块链系统抽象层进行Food-Trail区块链设计，记录并跟踪供应链中食品的转移和转化，通过将所有数据分发到所涉及供应链的每个成员，从而允许集成系统在没有第三方参与的情况下运行[56]。

在农产品运输等物联网场景下，传感器是重要的组成部分，物联网的正常运行依赖于大量传感器数据的传输，而区块链与传感器技术相结合可以实现传感器数据的存证和溯源，是提高物联网去中心化信任和安全的有效手段。Tian提出了一种基于射频识别技术和区块链技术的农产品价值链追溯系统，帮助中国农产品在物流过程中提高食品安全质量。该系统涵盖了农产品供应链各环节的数据采集和信息管理的全过程，实现了农产品“从农场到餐桌”的质量安全监控、追溯和管理。在系统中，射频识别技术用于获取和共享农业食品价值链中的数据，区块链技术用于保证在该可追溯系统中共享和发布的数据是可靠和真实的[57]。Lv等为解决餐饮安全追溯问题，基于区块链设计开发了餐饮安全追溯系统，通过Web应用程序和混合APP，用户可以管理和查询跟踪信息[58]。然而，一些研究人员认为，射频识别技术和基于区块链的可追溯系统在解决假冒问题上存在一些缺陷。例如，通过克隆射频识别标签，可导致假冒零件在农业食品价值链中流通[59]。为了克服射频识别的缺点，Boehm等提出了一种使用区块链技术结合近场通信（NFC）和验证用户更新的可追溯系统。如果用户想要更新区块链的产品历史，他们必须提供有效的用户证书。因此，产品的各种变化可以被报告，同时其他成员的能力可以被限制，从而可以实现具有更高透明度和安全性的整体跟踪[60]。

针对保障溯源数据的可靠性问题，Li等提出一种基于联盟链的物流信息溯源模型，利用信息匹配机制和MCPBFT算法，可以防止物流信息在上传之前被篡改以及提高共识效率和物流更新速度[61]。Ramachandran等利用区块链开发了一个自动验证出处记录的管理框架，以促进值得信赖的数据收集、核实和管理，可以有效安全地捕获和验证数据来源，并防止对捕获的数据进行任何恶意修改[62]。Shahid等利用在以太坊网络上部署区块链和智能合约的关键功能，所有交易均写入区块链，最终将数据上传到行星际存储系统，并引入了交易和交付机制，以允许在农业食品供应链实体之间进行安全交易，用于从源头到最终消费者的数字化农业食品跟踪[63]。

基于物联网和区块链技术的联合应用，不少学者提出并实现了许多智能农业模式。例如，Patil等提出“智能温室农场的轻量级区块链架构”，在温室中，物联网传感器充当由所有者集中管理的私人本地区块链[64]。Lin等提出了一个基于区块链和物联网的通用智能农业框架。该系统涉及智能农业生态系统的所有参与者，即使他们可能彼此不信任。使用物联网设备来尽可能多地取代手动记录和验证，从而可以有效减少对系统的人为干预[65]。Lin等提出基于区块链的食品安全可追溯系统，该系统与物联网设备无缝链接，可防止数据篡改和敏感信息泄露，本系统在以太坊基础上实现了可追溯性，便于提供生产和消费的数字数据[66]。

为实现食品端到端的追溯，Madumidha等提出一种基于区块链技术完全去中心化的“提供者-消费者网络”，提高客户满意度和点对点生产力，从而使生产商到消费者都满意[67]。Hyperledger Fabric即超级账本是一种基于模块化的分布式账本解决方案平台，是一种权限区块链的底层基础框架，具有便捷扩展以及可插拔的优势，适用于企业级之间[68]。与其他的公有链相比，Hyperledger Fabric的不同点主要体现在私有和许可两个方面，所有参与系统中的节点都必须是被许可的，其组织中的成员可以通过Membership Services即成员服务来注册以确保平台访问的安全性[69]。Zhang等基于Hyperledger Fabric框架开发商品可追溯系统平台，该平台支持农民、运营商和消费者。农民可以记录农场活动，消费者可以在购买商品之前查看产品历史记录，并跟踪承运人的运输直到交货，集成的物联网（IOT）记录农业环境，并评估种植期间的农场质量[70]。

表3 基于不同区块链平台的农产品应用Table 3 Agricultural products applications based on different blockchain platforms

4 区块链与物联网融合的优点

最近，区块链技术已与物联网、云计算和云存储等集成在一起，借助于新一代信息技术，农产品质量安全追溯系统的各个环节实现改进。基于区块链和物联网的架构融合成为区块链应用中契合度高和最有用的框架之一。

（1）可靠性

物联网设备的计算能力和存储能力较弱，很容易被恶意用户攻击，单纯的物联网设备无法作为一个安全的决策实体，需要一个可信的第三方机构来提供存储能力和计算能力[71]。由于区块链本身具有不可篡改性和隐私保护性，且可以在假定参与者都不是可信的情况下，在技术层面迫使所有参与者遵守诚信，可以为访问控制提供一个可信的环境[72]。基于区块链的物联网技术不仅可以借助共识机制来实现对物联网设备的分布式管理，同时可以依靠智能合约技术对相关感知信息进行自动处理[73]。

（2）安全性

物联网节点由各种传感器构成，数据的集中存储和管理给物联网的隐私保护增加了难度，对系统安全的检测能力较低。传统的数据库处理的是离散数据，物联网中处理的是实时、连续的流式数据，一旦被攻击，所有流式数据都会被窃取[73]。区块链采用去中心化的分布式存储方式，使数据分布在各个网络节点，并运用密码学技术对数据进行加密，使得物联网智能交易更具匿名性，有效地保护用户的隐私信息不受侵害，且区块链与传感器技术相结合可以实现传感器数据的存证和溯源，是提高物联网去中心化信任和安全的有效手段。刘耀宗等提出一种基于区块链技术的RFID大数据溯源安全模型，建立RFID数据溯源全程链式路径，构建多方参与且信息透明、真实可靠的溯源链，在很大程度上确保农产品供应的安全[74]。

（3）透明性

区块链以P2P网络、时间戳、非对称加密、智能合约和数据库等五大技术作为支撑，使其具有去中心化、可追溯性、集体维护性、不可篡改性、匿名性等主要优势，保障了链上数据透明性[75]。

（4）开放性

农产品生产销售体系涉及主体众多，借助传感器实时监控资源消耗大，在数据存储方面存在挑战。区块链是一个去中心化、分布式连接的对等网络，节点之间完全平等，利用这个特性可解决物联网中海量数据汇聚到单一的控制中心集中存储的问题，从而在一定程度上缓解存储压力。

5 区块链与物联网融合的不足

（1）可扩展性与效率问题

随着物联网设备数量、数据传输量及数据计算量的快速增加，系统对传输带宽、计算和响应速度的要求越来越高。区块链交易速率由于受到区块产生时间、区块大小及工作量证明机制等因素限制无法与目前系统高效率同步。交易吞吐量和延迟是区块链性能提升的瓶颈。为提高交易处理能力，缓解由交易量和数据量剧增带来的压力，提高系统共识机制效率及将区块链节点存储数据由全量转化到部分将是今后研究重点。

（2）监管问题

区块链技术是新近发展的高新技术，其相关的监管和审查机制并不到位，且区块链技术的主要特点之一是去中心化。由于共识机制自动达成共识与目前中心化的管理体系存在一定的矛盾，导致有些不法分子利用区块链进行违法行为，给用户的隐私或者财产造成威胁。为实现可信的价值传输，达到真正的共享经济，制定一系列的法律法规和规章制度也是迫在眉睫。

（3）成本问题

区块链与物联网结合，是一种组合集成的新兴框架，但是技术开发难度大，且区块链的技术和应用均不成熟，导致投入成本高。例如，区块链单个节点独自升级成本高以及设备厂商对各自物联网芯片和终端设备集中化管理难度大[36]。

（4）存储容量和性能

在物联网中，终端设备可以实时生成千兆字节的数据，然而当前区块链系统的交易吞吐量受限，每秒只能处理几个事务，不能支持高并发的物联网系统，且区块链网络中的全节点存储整个链数据。随着规模的增长，节点写入的信息会无限增大，带来的信息存储、容量问题会造成系统低吞吐量和高延迟。此外，过长的链对性能会有负面影响，例如，它会增加新用户的同步时间，导致区块的通信传输面临高延迟的风险。

（5）安全问题

物联网中的传感节点通常需要部署在无人值守、不可控制的环境中，除了受到一般无线网络所面临的拒绝服务等问题外，还面临传感节点容易被攻击者获取，通过物理手段获取存储在节点中所有信息的危险[76]。为保证少数设备发生故障或者被恶意控制时仍然保持可操作性，基于区块链的物联网技术需具有较强的容错性，对数以亿计的物联网设备进行安全审计和验证，为源头数据提供真实可信的安全保障，提升系统抵御攻击的能力，增强系统生态安全性。于此同时，区块链自身也存在安全威胁。当节点通过掌握全网超过51%的算力就有能力成功篡改和伪造区块链上的数据，即51%攻击问题，因此更为安全有效的共识机制需深入研究和设计。

（6）资源浪费问题

在区块链领域，数据在进行全网广播、存储和校验时需要消耗很大的网络带宽、存储和算力资源。但目前区块链技术中大多使用系统吞吐量较低的共识算法，不能满足物联网设备高并发的数据特征，并且物联网节点处理计算数据的能力偏低，无法提供足够的算力进行挖矿[77]。因此需研究设计共识机制，来完善共识算法，进而减少资源消耗过大[78]；另一方面是对比特币、以太坊而言，每年挖矿消耗的电量远远超过全球一些小国家的用电量，因此需要发展绿色环保的区块链技术。物联网领域中，数据传输差、功耗、延迟性高等问题依赖5G技术的发展将进一步改善[72]。

6 农产品溯源体系建设

我国农产品质量追溯体系处于建设中，从外部看，政策、法规等有待完善，政府各部门间协同制度有待补充，企业间之间合作有待加强，民众对溯源体系的信任有待建立。从内部看，企业的参与热情低、溯源系统的利用率不高。

（1）政府、行业协会

我国目前的追溯体系杂乱无章，政府、行业协会等发布一系列法律法规、行业标准等，但都缺少协调、兼容互通性及强制性。相关的法律法规需要建立，农产品追溯制度与追溯监管制度需同步建立。此外，政府可建立绩效评价体系与奖惩机制，以提高农业个体户和企业参与的积极性，对已经实施或者有意向实施追溯体系的农业个体户或者企业给予相应的激励。

（2）监管机构

参与食品安全监管的部门众多，例如农业部、商务部、卫生部、国家食品药品监督管理局等，彼此间协调差，追溯信息不共享，易出现信息孤岛和工作不连续等问题。因此需要建立溯源平台，进行统一管理、协同办公。

（3）企业、消费者

我国消费者对可追溯性的正确认知程度较低，一方面由于中国的实际国情造成企业、消费者参与意愿不高；另一方面，企业实施追溯门槛较高，追溯投入成本高，追溯信息的价值有限，这在一定程度上阻碍了阶段性试点与推广的进行。因此需要以政府、媒体为主，企业为辅的认知宣传，提高农业个体户与企业参与追溯体系建设的积极性。

7 总结与展望

随着物联网设备数量呈爆炸式增长，区块链技术日益进步的情况下，物联网与区块链技术的结合已成为目前研究的热点。在物联网生态环境下，区块链提供一个分布式去中心化信任平台，用以解决物联网存在的安全、信任、隐私等问题，赋予了物联网数据去中心化、可追溯、不可篡改等新特性。将区块链技术应用到农产品质量追溯系统中，使供应链透明化，增加参与者之间的信任，实现对农产品生产全过程的追溯，保障公众消费和食品安全。

区块链和物联网相结合带来机遇的同时也面临挑战，未来区块链和物联网技术在农业领域的溯源应用研究可以从以下几个方面开展：

（1）保证区块链交易速度与农业中需要处理的海量数据相匹配。农业物联网中的传感器在整个供应链过程中采集大量的数据导致区块链中的各节点主体存储的数据越来越多，加大了存储和计算的负担。随着节点越来越多的加入，交易量越来越大，新的用户加入后需对已有的区块信息进行同步，且只有在同步完成后才可以进行任务。由于区块链本身处理交易速度慢，导致在实际的大规模使用中的实用性降低。

（2）保障物联网上链数据的可靠性。区块链可以保证链中的数据是不可变的，但是如何确保数据上链前数据的真实性是今后研究的重点。

（3）优化区块链与物联网融合框架，提高其可扩展性和灵活性。数据的异构性是物联网面临的核心问题，区块链技术可以解决物联网中的许多问题，但区块链本身不是专门为物联网所设计的，怎样将区块链技术与物联网高效安全的结合是值得研究的问题。