基于区块链技术的农产品物流溯源研究

刘江越,李自臣 ,陈 梅,慕颜如,叶雨薇

(1.乌鲁木齐职业大学,乌鲁木齐 830002;2.广东水利电力职业技术学院,广州 510000)

0 引言

随着生活水平的提升,消费者对食品安全和质量的要求日渐提升,对农产品的溯源需求也越来越迫切。传统的农产品溯源方式存在信息不对称、数据不全且易被篡改等问题,难以保证信息的真实性,建立可靠的农产品物流溯源体系乃当下大势所趋。

农产品物流指从农产品生产地到消费者手中的整个物流过程,涉及生产、加工、质检、运输、销售等多个环节,农产品物流的管理涉及生产计划、配送计划、库存管理、运输安排、质量监控等方面。区块链技术具有去中心化、不可篡改、匿名、公开透明等特点,基于区块链技术的农产品物流溯源逐渐成为一种新型溯源方式。在基于区块链技术的农产品物流溯源平台中,每笔交易都会生成一个区块,每个区块与前一个区块相连形成区块链,这些区块记录了交易的详细信息,包括生产、经销、运输等各个环节。这些信息一旦写入区块链就无法被篡改,能够确保溯源数据的真实性和可靠性。

区块链技术在农产品物流溯源中已经有了广泛的实践和应用。以IBM的Food Trust为例,该平台利用区块链技术实现了农产品的可追溯性,提高了农产品质量的可信度。该平台可追溯农产品的种植、加工、运输、销售等各个环节,确保了农产品从田间地头到餐桌的全程可控,还可防范假冒伪劣产品进入市场,以保障消费者的权益。国内也有不少企业和机构在探索区块链技术在农产品物流溯源中的应用,如阿里巴巴推出的“菜鸟智慧物流溯源”平台、中国邮政推出的“粮食安全码”等,都是基于区块链技术实现了农产品的可溯源性,其具体应用过程见图1。

图1 农产品物流溯源架构图Fig.1 Architecture of agricultural products logistics traceability

基于区块链技术构建农产品物流溯源模型,旨在提高农产品物流全过程溯源的透明度,提高对农产品的溯源能力,使基于区块链的农产品物流溯源技术更加成熟和完善,为农产品质量安全提供保障。

1 模型构建

1.1 模型设计

1)数据采集与处理。物联网技术是农产品物流溯源模型中不可或缺的一部分,通过物联网设备可实现物流数据的采集、传输、存储,为后续溯源提供必要的数据支撑。运用物联网技术采集物流数据,对采集到的数据进行标准化清洗及挖掘,确保数据的准确性和有效性。

2)区块链网络搭建。区块链是一种去中心化的分布式账本技术,其核心思想是利用密码学算法保证信息的安全性与不可篡改性,通过去中心化使网络中的各个节点相互连接并共享数据,实现信息的去中心化和公开透明。基于区块链技术搭建去中心化、不可篡改、可信任的区块链网络,并将其作为主要的数据存储、管理平台。

3)智能合约编写。智能合约技术可实现程序的自动化操作,提高溯源模型的效率和可靠性。编写具有自动化执行功能的智能合约,以便实现对物流数据的自动化管理和操作。

4)数据存储与共享。将采集到的物流数据通过智能合约存储到区块链网络中,让参与方通过数据共享机制在可信任的平台上共享和查询数据,实现物流溯源。

5)溯源查询及应用。让用户通过用户端查询接口查询指定农产品的物流溯源信息,实现从农场到餐桌的全过程溯源,以保障食品安全。

农产品流通物联网技术框架及农产品物流溯源模型构成详见图2、图3。

图2 农产品流通物联网框架Fig.2 Framework of the internet of things of agricultural product circulation

图3 农产品物流溯源模型构成Fig.3 Constitute of agricultural products logistics traceability model

1.2 溯源信息查询方式

在农产品物流溯源模型中,消费者可通过查询区块链上存储的信息了解农产品的生产、流通、销售等全过程的信息。查询溯源信息的方式主要有两种：①扫描二维码：在农产品上印制二维码,将该二维码与区块链中存储的信息进行绑定,消费者可通过扫描二维码查询其溯源信息。②查询商品编号：将农产品的商品编号输入指定网站或程序,查询其溯源信息。

2 模型实验

构建小规模的农产品物流溯源模型,模拟农产品从种植到销售的完整流程。采用物联网设备采集物流数据,包括种植环节的气象数据、采摘环节的质量检测数据、包装环节的信息、运输环节的数据等。区块链技术,将采集到的物流数据存储到区块链平台中,实现数据的共享和查询功能。通过用户端查询接口验证物流数据的可靠性,实现食品安全证明、生产信息查询、批次溯源等功能。

实验结果表明,农产品区块链技术的物流溯源模型具有以下优点：①可靠性高：通过区块链技术实现数据的去中心化存储与不可篡改,确保数据的真实性和可信度。②安全性强：通过智能合约技术实现数据的自动管理,采用访问控制机制,保护数据的隐私性和安全性。③透明度好：通过区块链平台的信息共享和查询功能,用户可以查看完整的物流信息,增强食品安全监管的透明度和公正性。④实用性强：在用户端查询接口实现食品安全证明查询、生产信息查询、批次查询等功能,提高了用户的溯源效率。可见,基于区块链技术的农产品物流溯源模型可提高食品安全监管的效率和精度,能够有效保障消费者权益。

3 模型实验结果分析

1)数据准确率及可靠性：统计分析区块链中存储的数据与实际情况的比对结果,发现模型的数据准确率超过90%,表明通过区块链技术实现的农产品物流溯源数据具有较高的准确性与可靠性。

2)查询效率及性能：平均查询响应时间小于1 ms,数据读写速度达到200次/s。与传统的溯源技术相比,基于区块链技术的模型拥有更快的查询响应速度与高效的数据读写能力。

3)安全性及防篡改性：区块链的去中心化和加密特性使得模型能够有效抵御恶意攻击、数据篡改等行为,确保数据的完整性和可信度,具有较高的安全性和防篡改性。

4)用户体验与反馈：通过用户反馈及调查等方式了解到,用户对基于区块链技术的农产品物流溯源模型给予了积极反馈。模型通过交互式的图表、数据可视化工具展示农产品的物流路径、生产环境信息、质量检测结果等,向用户提供更直观易懂的信息,帮助其更好地了解农产品的生产过程和质量保障效果。

基于区块链技术的农产品物流溯源模型在数据准确率及可靠性、查询效率及性能、安全性及防篡改性、用户体验等方面表现出优异的性能,为进一步推动农产品溯源领域的数字化转型,提升农产品供应链的可溯源性提供了有力支持。

4 结论与展望

基于区块链技术的农产品物流溯源模型的设计与实现已经取得了一定的成效。通过对实验结果的分析,模型能够有效地实现对农产品的全程监管,实现农产品从生产到消费者手中全过程的可溯源性,保障了消费者的食品安全。同时,模型采用了去中心化的设计思路,保障了信息的安全性和不可篡改性,增强了农产品的信任度。

模型对农产品信息的采集、存储和传输等环节仍需进一步优化,提高数据的准确性和可靠性。此外,在实际应用中,模型的推广和应用仍需进一步探索和实践,以逐步提升模型的可行性和实用性。故提出以下建议和展望：加强与相关企业和机构的合作,建立更加完善的农产品信息采集、存储和传输体系。进一步完善区块链技术在农产品物流溯源中的应用,加强信息的安全性和可靠性。加大对模型的实践和推广力度,增强其在农产品领域的可行性和实用性。