基于区块链技术的果蔬农产品供应链追溯体系构建

黄春燕

（浙江商业职业技术学院，浙江 杭州 310053）

随着居民对食品安全重视程度的提高，居民对食品安全要求越来越高，建立追溯系统，明确各个责任主体，快速召回问题产品，将损失和影响降到最低，是其中重要的一环①。利用产品质量安全追溯，可以有效地解决食品安全问题。

一、传统果蔬供应链追溯

（一）传统供应链追溯体系

农产品追踪系统主要包括生产加工信息、仓储物流信息和批发零售信息。每个环节定时上传产品所在环节信息保证追溯系统数据的完整性和及时性。制造加工节点是指产品的生产单位、产品的名称、采摘信息、加工方式、加工状态等；仓库物流节点记录果蔬农产品在运输中的业务和运输信息；零售节点包括消费个体或团购企业。各个单位的采购部门将信息发送到局部网络中，信息标识通过小票展现出来。整个过程中果蔬消费者通过追溯码或者商品二维码扫描查询供应链各个环节详细信息，可以了解产品从源头到被销售的整个过程流向和详情（图1）。

图1果蔬追溯系统信息采集

（二）传统果蔬供应链追溯痛点分析

日常生活中验证果蔬产品质量主要看产品保质期和新鲜度，如此简单的内容无法满足日前消费者的需求。利用追溯系统的多个主体参与记录的信息内容非常多而细，但过程中也会出现许多问题和弊端②，主要包括：（1）信息孤岛使得信息共享效率差。采用C/S模式存储，供应链各节点各自维护产品信息，使供应链形成了多个中心化的数据信息系统。数据库的集中管理特征表明，由于各节点的信息数量增多，导致跟踪成本逐渐上升，使效益降低。（2）存储中心化导致信息可被篡改。农产品质量安全追溯信息存储在中心化的系统中，包括生产商、分销商以及各个节点数据。在利益的驱使下，当部分数据不利于己的时候，商企会擅自更改农产品关键追溯信息，造成窜改及信息造假等问题。同时，也容易受到黑客等网络攻击，降低溯源信息的可信度。（3）产品包装追溯条码容易被复制。目前农产品供应链中防伪方式基本是产品包装上的防伪标识，包括条形码、RFID射频识别技术、二维码等。之前做好的防伪码与对应产品关联一般都是在出厂时贴在包装外面，易于仿真，无统一规格，易造成产品追溯失效。为了处理应用过程中的问题，保证数据输入到系统后不能篡改，采用区块链去中心化的办法，完善中心化存储方式，就可以在农产品供应链上生成透明的数据，提供可信的溯源。

二、区块链在农产品追溯体系中的应用

（一）区块链运用到追溯体系中的可行性

区块链通过利用分布式记录账技术来保障整个交易过程的安全并使整个过程的不可篡改。（1）区块链赋能果蔬供应链平台。区块链作为近几年的新技术，优势主要有防数据篡改、自动执行、监测、共识信任等。防数据篡改使录入的数据不可篡改、不可抵赖；去中心化主要是系统里没有中心的管理机构，任何节点的权利和义务平等，规避了操作中心化管理的弊端，所有节点都可以记账。因此，在农产品追溯系统中引入区块链，录入农产品信息时，依附于区块链的优势，保证了市场的良好秩序（图2）。（2）果蔬农产品信息实时上链共同协作管理。区块链可以应用的协作场景非常广泛，农产品安全追溯由政府组织多个相关单位实施，实现农产品追溯数据的共享和不可篡改，确保追踪的信息真实性。（3）确保溯源信息的安全储存、节约区域内储存空间。果蔬农产品供应链具有链长、面广、多源、异构特点，从源头生产到末端消费需要记载大量的数据，如果所有数据都以区块的形式上链存储，消耗空间大、付出成本高、查询效率低，而使用区块链则可以减少存储空间，提高各个实体节点溯源查询的效率，增加了消费者的信任度③。

图2 区块链赋能果蔬平台

（二）追溯体系应用区块链的意义

这些意义包括：（1）区块链技术搭建利益共同体，构建“互联网+电商扶贫”全链模式：让所有农产品的流通交易过程中的利益相关方，通过利用信息共享的网络平台在自己的权限范围内完成操作。促使果蔬的生产者、销售者通过果蔬信息平台进入平台果蔬供应链，有助于解决果蔬供应链从生产到销售各阶段的断链问题，使得终端消费者有条件了解购买的农产品的真实溯源信息，从而吃得安心和放心。（2）提升农产品供应链的管理效率，厘清上下游主体责任边界：利用数据链接共享平台，参与的各主体能够在链上发现供应链体系中发生的问题，在第一时间给出问题的解决方案。因为，通过透明开放的公共平台可以进行信息查阅实现追责，使得各个参与主体提升了协调沟通能力，减少了交易过程中的纠纷。（3）完善农产品的安全保障体系，去除消费者对质量的担忧和疑虑：果蔬农产品追溯系统在区块链技术支持下构建算法式的信赖世界，保证了追溯信息的可靠性和开放性，打消消费者的疑虑。（4）助力农业绿色生产销售，促使优质农业数字生产发展：随着时代的更替，农业的改革迎来了一个新的契机。当前，一些社交属性浓厚的电商平台迎来暴发性增长，随之而来的是电商市场产品质量的参差不齐，通过构建和完善果蔬农产品追溯体系，促进优质电商农业销售的有效发展。

三、基于区块链的农产品追溯体系构建

基于区块链技术的果蔬农产品追溯系统是建立起“供-产-销-消”的追溯系统。果蔬农产品追溯体系从参与平台主体、结构框架搭建和操作流程优化三个方面进行解析。

（一）明确果蔬供应链平台主体，构建信息和价值共享链条

果蔬供应链平台主体第一类是管理质量安全的机构；第二类是果蔬供应链参与的主体；第三类是最终消费者。将区块链赋予到果蔬产品安全追溯中，使生产、加工、储运和销售信息相互关联，实现了数据的不可篡改和信息透明化，保证了市场监管的效率，形成以生产企业、加工企业、物流企业、销售企业等为节点的联盟网络，完整地建立起一个全面的共享信息与价值互通链条（如图3所示）。

图3 区块链的果蔬农产品追溯体系

（二）架构农产品追溯系统体系，拓展区块链应用场景

在区块链层级结构的基础上，将农产品安全追溯系统的基本规则加入进去。图4显示，按照系统的常见功能我们可以分为应用层、数据层、核心层和物理层④。（1）以物理层为基础：将数据库和区块链相结合从而实现链上链下信息采集，将信息录入到区块中。基于物联网技术基础上，通过智能传感器、检测器、NB-IoT、RFID标签控制种植基地数字智能化，能够利用自动化工具顺利地获取生长信息、环境指数等溯源信息，避免人工采集和干预。其中把智能化设备收集的信息上传到链上，确保溯源内容的精确性。（2）以核心层为保障：将果蔬农产品安全标准、操作规范和监管规定以智能合约形式纳入链中，使果蔬农产品的生产、运输不可抵赖性。（3）以数据层为重点：数据层主要采集果蔬供应链各个主体及主要环节数据信息。例如果蔬农产品生长环境，生产企业、仓储物流产生的温湿度和总产量、销售商在销售环节中产生的订单数据等，应用到的硬件有负责检测果蔬污染物残留、各种类型传感器、扫描识别设备、RFID标签等。（4）以应用层为根本：系统应用层主要根据主体角色的不同，设计不同的应用程序功能，类似手机上的App。数据提供者主要上传果蔬供应链上自己所属环节的相关数据；系统管理者对安全追溯平台开展日常维护，保证正常物流的运行；质量管控部门对系统平台各个主体进行监督，出现问题及时警告或者处理；而消费者可以通过硬软件设备扫描查询，在平台投诉或提议等⑤。

图4 农产品追溯体系架构

（三）区块链技术支持的果蔬农产品追溯体系运作流程

通过解析果蔬农产品产业链，明确农产品的各个环节，分析区块链技术应用的可行性。在分析区块链技术的基础上，将基础原理和基本技术应用到传统的农产品追溯系统中，可以构建一个完整的农产品追溯系统基本模型，下面显示不同环节中应用区块链的具体细节：（1）供应环节：果蔬供应链的首要环节，主要是种植阶段，负责的主体是果蔬农产品供应商和生产基地。在区块链中，果蔬农产品供应商和生产基地输入种植信息被认证纳入区块链，通过智能平台及时上传信息，方便农户进行管理，提高产量和质量⑥。（2）加工环节：输出产品包装操作的相关物流信息,将产品责任转移到物流运输人员。（3）储运环节：责任主体是物流仓储企业，果蔬农产品保质期短且易于腐烂，环境要求高，因此，输入产品的配送方式，进行ADC、Temperature监控，确定仓储位置等。（4）销售环节：将产品名称、价格、交易时间等同步进行实时的传统跟踪，确保区块链追溯平台产品信息文档的完整性。同时，消费者可以通过扫描二维码等自动识别设备来获得产品的具体的信息文档⑦。

四、展望与结论

本文提出了以区块链农产品追溯为基础的追溯系统，对各个环节的功能进行了较为详尽的分析。区块链的去中心化避免了由于有中心而容易受到的网络攻击，从而增强了农产品供应链数据的可信度。对基于区块链的追踪系统在供应、加工、储运、销售等方面的追踪过程进行的分析表明，对基于区块链的农产品追溯系统的原型进行深入的研究和构建,对之后将区块链技术应用到追溯体系中有参考价值。

“区块链+农产品供应链”的市场是一片蓝海，得益于果蔬供应链的延伸布局以及互联网科技巨头的进入，将“区块链+供应链”相结合共同构建果蔬农产品追溯机制，需多方共同努力，以保食品安全。

注释：

①王明亭.基于区块链的果蔬农产品追溯系统的设计与实现[D].上海海洋大学,2020.

②杨萌.区块链+农产品溯源视域下紫阳县富硒茶质量安全追溯体系研究[J].湖北农业科学,2021,60(16):137-140.

③张晓蝶,黄郑正,赵金辉,邹惠.基于区块链多链的农产品供应链追溯应用[J/OL].重庆理工大学学报(自然科学)2021（10）:1-7.

④张志雷.基于区块链技术的农产品信息追溯方法与应用[D].沈阳大学,2021.

⑤孙俊,何小东,陈建华.基于区块链的农产品追溯系统架构研究[J].河南农业科学,2018,47(10):149-153.

⑥袁菲.基于区块链技术河北省农产品安全信息溯源研究[J].质量与市场,2021(03):44-46.

⑦陈海,唐顺利.区块链技术在未来农产品安全追溯中的应用初探[J].中国自动识别技术,2021(04):70-72.