基于区块链技术的中草药溯源系统的设计与实现

汪丽雯,祝振乙,王利强

(吉林农业科技学院,吉林 吉林 132101)

0 引言

中医药学是中国古代科学的瑰宝。药材好,药才好。随着野生药材的日渐枯竭,大部分中药采用人工种植。中草药质量安全成了中草药行业发展的关键问题。社会的发展和科技的进步,使得利用区块链技术完成中草药溯源系统的建立,实现从源头开始记录中草药种植到被消费者购买的全过程。区块链等技术和溯源码的应用,在具备去中心化、去信任化、去风险化、信息不可篡改等特点的同时实现一物一码,为每个产品生成唯一标识,建立一个信息完整准确,用户操作简单的溯源系统对于保证中草药质量具有重要意义[1]。

1 国内中草药溯源系统的发展现状

随着社会的不断进步,消费者对于中草药质量和安全的关注度持续提高,因而对中草药溯源的需求也在不断增加。随着区块链技术的快速发展和广泛应用,越来越多的中草药企业开始尝试使用基于区块链的溯源系统。中国政府也高度重视中草药产业的质量和安全,出台了一系列政策和法规,要求加强中草药的溯源管理[2]。总体来说,我国在相关政策、技术应用以及企业实践等方面为国内中草药溯源系统建设提供了良好的发展条件和机遇。但同时,由于当前国内中草药溯源系统还处于起步阶段,因此,其内在机制仍有所欠缺[3]。

2 中草药溯源系统的设计与实现

2.1 需求分析

2.1.1 数据可追溯性

中草药溯源系统需要追溯每一批次中草药的生产、加工、运输和销售等环节,确保数据的完整性和真实性。该系统通过区块链技术,可以将每一步操作记录在不可篡改的区块中,实现数据的可追溯性。

2.1.2 数据安全性

中草药溯源系统需要保证数据的安全性,防止数据被篡改、伪造或泄露。该系统区块链技术的去中心化和加密特性可以提供更高的数据安全性,确保数据的机密性和完整性。

2.1.3 透明度和公平性

中草药溯源系统需要具备透明度和公平性,让消费者能够了解每一批次中草药的来源和质量。该系统的区块链技术可以提供公开的账本和共识机制,确保数据的透明度和公正性。

2.1.4 效率和可扩展性

中草药溯源系统需要具备高效率和可扩展性,能够处理大量的数据和交易。该系统的区块链技术可以提供分布式的数据存储和处理能力,提高系统的效率和可扩展性。

2.1.5 参与方的合作和共享

中草药溯源系统需要促进不同参与方之间的合作和数据共享。该系统的区块链技术可以提供信任和合作的基础,建立参与方之间的共识和协作机制。

2.1.6 可持续发展和生态系统建设

中草药溯源系统需要实现可持续发展和生态系统建设来吸引更多的参与方和用户加入。该系统的区块链技术可以提供激励机制和去中心化的运营模式,推动系统的发展和生态系统的建设。

2.2 系统搭建与数据整合

在中草药溯源系统的设计与实践中,系统搭建与数据整合是确保系统正常运行和数据全面记录的基础。该系统将建立一个基于区块链技术的平台,集成生产企业、加工企业、流通环节等多个参与方的数据,从而实现中草药从种植、采摘、加工到销售的全程数据记录。该平台旨在构建一个高效、可靠的中草药溯源系统,为中草药产业的质量管理和发展提供有力支持[4]。

2.2.1 平台架构与设计

该平台将采用分布式的区块链技术作为平台的核心架构,以确保数据的去中心化记录和共享。平台将采用多节点的方式,确保数据被多个节点同时记录和验证,从而增加数据的可靠性和防篡改性。同时,本文将设计智能合约,用于驱动系统的自动化流程,实现数据的实时更新和记录。

2.2.2 数据整合

种植环节数据记录:该平台收集种植过程中的数据,包括种植基地、种植地块、土壤改良、施肥、灌溉、病虫害防治等。这些数据将通过智能合约自动记录在区块链上,确保数据的真实性和准确性。药材种植页面可视图,如图1所示。

图1 药材种植可视图

加工环节数据记录:该平台收集中草药加工过程中的数据,包括加工原料、半成品、成品数等。这些数据将同样通过智能合约记录在区块链上,实现对加工环节的全程追溯。

流通环节数据记录:该平台记录中草药产品的流通信息,包括运输路径、批次号等。这些信息通过智能合约的自动记录,达到流通环节数据的准确性和可追溯性。

2.3 功能模块设计

对于消费者来说,第一个需求为“溯源”,即可方便地查询到关于中草药的溯源信息。消费者可以通过输入中草药包装上的溯源编码查询到中草药的种植记录、加工作业、质量检测等信息。消费者的第二个需求为“防伪”,即可查询到中草药是否为假冒伪劣产品,保证自身的健康与安全。

对于中草药生产企业来说,主要需求是将中草药的种植、采摘、流通环节中的各种信息全部录入系统,具体需求包括中草药的种植记录、加工、质量检测等信息批量生成带有溯源信息的溯源编码。

对于中草药监管部门来说,主要需求是通过中草药溯源系统可以对中草药生产企业的基础信息进行管理,确保中草药生产企业的真实性和有效性,并且可以通过溯源编码查询中草药的所有相关信息。

中草药溯源系统功能结构,如图2所示。

图2 中草药溯源系统功能结构

3 中草药溯源系统的技术原理

3.1 区块链技术的应用

区块链技术作为一种分布式账本技术,具有去中心化、不可篡改、透明等特点,非常适合用于解决数据真实性和安全性的问题。在中草药溯源系统中,该系统将采用区块链技术来构建一个可信赖的数据记录和验证机制[5]。

每一批中草药产品的生产、加工和流通信息将被记录在一个个区块中。当一个新的生产批次产生时,相关数据将被记录在一个新的区块中,并与前一个区块形成链接。这样的链式结构确保了数据的逐步累积和不断完善,同时也保证了数据的不可篡改性。一旦数据被记录在区块链上,就无法再进行修改或删除,从而确保数据的安全性和真实性[6]。

3.2 RFID标识转化为溯源编码

该系统首先进行RFID技术标识读取,使用RFID读写器或手持设备,对中草药进行RFID技术标识的读取。RFID技术标识可以是一个唯一的标识码,用于标记每一批次的中草药。进行标识信息提取,从RFID技术标识中提取出相关的标识信息,如批次号、生产日期、产地等信息。这些信息可以通过RFID技术标识的编码规则进行提取[7]。溯源编码生成,将提取出的标识信息进行编码,生成溯源编码。溯源编码可以是一串数字、字母或符号组成的唯一编码,用于标识每一批次的中草药。最后进行溯源编码关联,将生成的溯源编码与中草药的其他信息进行关联,如中草药的种类、生产商、质量检测结果等。这样用户可以在溯源查询时,通过溯源编码查找到中草药的详细信息。

4 结语

基于区块链技术的中草药溯源系统的设计和实践,不仅是理论研究的延伸,更是解决实际产业问题的有效途径。在全球范围内,中草药产业作为重要的中医药资源,对于人类健康和经济发展具有重要意义。然而,该产业在质量管理和溯源方面面临着一系列挑战,如数据可信度不高、信息不透明等问题。因此,需要学术界和产业界共同努力,通过区块链技术的应用,在中草药产业中建立起一个可信赖的溯源系统,为中草药产业的可持续发展注入新的活力。