基于区块链的农产品溯源系统的应用探讨与创新研究

摘 要：近年来，农产品安全问题一直是社会关注的焦点。在此背景下，农产品溯源技术得到了迅速的发展，各种各样的农产品溯源系统应运而生。本文对农产品溯源的现状和发展趋势进行了探讨，分析了基于区块链技术的农产品溯源系统的优势，并结合区块链技术的特点和工作原理，创新性地将集成供应链管理技术引入基于区块链的农产品溯源系统中，实现区块链技术、农产品溯源、集成供应链管理技术三者的有机结合，为农产品溯源的发展提供有益的参考。研究结果表明，引入集成供应链管理模式后，溯源系统能够带来更为智能化和专业化的效果。未来，将继续探索和改进该系统，以实现更加完善的农产品溯源管理。

关键词：区块链；农产品；溯源系统；集成供应链管理模式；自动化管理；去中心化

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）03-0-04

0 引 言

随着人们生活水平的提高，对于农产品安全和农产品质量的要求也日益增加。农产品生产和流通过程中，常常存在着信息不透明、产品质量难以保证的问题。为了解决这些问题，研究人员开始寻求一种能够实现农产品溯源管理的新技术。

区块链技术作为一种分布式数据存储技术，具有去中心化、不可篡改等特点，能够大幅度保障数据的安全和透明，因此，被广泛应用于各种领域，包括金融、医疗、物流等。在农产品溯源领域中，区块链技术的应用也逐渐受到了关注。通过建立基于区块链技术的农产品溯源平台，能够实现对农产品生产、流通、销售等全过程的记录和管理，提高农产品信息透明度，方便快捷地筛选出较高质量的农产品，提升农产品品牌竞争力，同时提高农产品安全性。因此，基于区块链技术的农产品溯源平台的研究具有重要的现实意义和应用前景，是当前的研究热点。

1 农产品溯源问题

1.1 农产品溯源的概念

农产品溯源是指通过记录和追踪农产品的生产、加工、销售等信息，确保农产品的质量和安全，提高农产品的价值。

随着人们对食品安全的关注和健康生活的追求日益增强，对农产品溯源的需求也日益增加。消费者希望通过追踪农产品的生产和销售信息，了解农产品的质量和安全情况，并确保自己购买的农产品是健康的。同时，农民也希望通过农产品溯源平台展示自己的农产品，提高农产品的价值，增加自己的收益。因此，农产品溯源的需求越来越高，成为当前社会热点。

1.2 农产品溯源的现状与发展趋势

在传统的农产品销售过程中，信息不透明，难以追踪农产品的生产、加工、运输、销售等过程，消费者很难确定农产品的真实质量和安全情况。目前农产品溯源仍然主要依靠传统的溯源方式，如手工记录、纸质文件等，存在数据不可靠、不安全、不易管理等问题，难以满足现代消费者对于食品安全和信息透明度的需求[1]。

随着消费者对食品安全和健康的日益关注，对农产品溯源的需求也在不断增加。在数字化和科技发展的推动下，农产品溯源平台基于区块链技术的应用越来越普及，农产品溯源也越来越普遍。同时，相关政策和法规的不断完善也将进一步推动农产品溯源的发展。预计农产品溯源将成为未来农业发展的重要方向。

2 区块链技术

2.1 区块链技术的发展历史

区块链技术的历史可以追溯到2008年，当时在中本聪（Satoshi Nakamoto）的一篇论文中提出了一种分布式数字货币的概念，并以比特币（Bitcoin）作为代表[2]。比特币的核心思想是使用区块链技术以去中心化的方式记录比特币的所有交易信息。这意味着，每一个交易都是被确认并验证后存储在一个可靠的数据结构（区块）中，并且每个区块都连接到前面的一个区块，形成一条链（区块链），其数据结构[3]如图1所示。

区块链技术在过去的十年里发展迅速，已经被广泛应用于各种领域，包括金融、政府、健康保健、物联网等。它具有去中心化、不可篡改、透明、安全等特点，并且允许任何人在不需要信任的情况下进行交易和数据存储。

随着技术的进一步发展，区块链技术已经被用于各种不同的应用程序，例如分布式账本、数字资产管理、智能合约等。它的潜力无限，并且仍然在不断发展和改进，以适应未来的需求。

2.2 区块链的工作原理和特点

区块链是一种分布式数据存储技术，它通过加密算法和去中心化的网络结构实现了数据的安全性和可靠性。区块链的工作原理是，将数据以区块的形式连接起来，并使用密码学方法对每个区块的内容进行加密，以确保数据的完整性和不可更改性[4]。

区块链的架构总共分为六层，分别是应用层、合约层、激励层、共识层、数据层、网络层，每一层都有其各自的功能[5]，其结构如图2所示。

数据层存储交易数据和区块数据，每个区块都包含了一组交易数据。网络层负责网络通信和数据传输，确保网络中的节点能够实时同步数据。共识层实现区块链网络中所有节点之间的共识机制，确保区块链数据的完整性和一致性。激励层维护区块链网络的稳定运行，通过提供货币激励来鼓励节点参与共识。合约层提供智能合约的支持，智能合约是一种可编程的自动执行代码，可以自动执行一系列操作。应用层为用户提供具体的应用服务，如交易所、数字钱包等。

上述六层组成的区块链系统，通过分布式的存储和计算，保证了区块链数据的安全性和可靠性，为用户提供了可靠的数字资产管理方案。

另外，区块链的网络结构也使得数据在网络中的传输更加安全。因为数据的加密以及分布式存储，破坏整个网络的攻击者需要同时破坏整个网络中的所有节点[6]，从而使得整个网络更加难以被破坏。

因此，由以上思路设计的区块链技术有以下优点：

（1）去中心化：区块链系统不受单一组织或个人控制，没有中心节点存在。

（2）可靠性：区块链的分布式记录和加密技术确保数据的安全性和不可篡改性。

（3）透明性：所有参与者都可以查看整个区块链的所有交易记录，以确保透明和公正。

（4）可扩展性：区块链系统可以扩展到数以千计的节点，而不需要对性能进行特殊优化。

（5）追踪能力：可以追踪产品或资产在整个供应链中的位置和状态，从而提高效率和可靠性。

3 基于区块链技术的农产品溯源系统

3.1 集成供应链管理技术

集成供应链管理（Integrated Supply Chain Management， ISCM）是指在不同环节之间建立紧密联系的供应链管理体系，以协调不同环节之间的信息流、物流和资金流，实现资源高效利用和成本最小化，从而提高供应链的整体效率和竞争力。

集成供应链管理技术的应用历史可以追溯到上世纪80年代，当时企业开始使用信息技术来优化物流和供应链管理。随着互联网的发展，供应链管理技术开始出现大量变革，特别是在21世纪初期，供应链管理技术开始朝着更加集成化、数字化、智能化的方向发展。

具体来说，集成供应链管理技术[7]主要包括以下几个方面：

（1）供应链规划和设计：通过对供应链的规划和设计，确定供应链的组成部分和关系，为后续的供应链管理提供基础。

（2）采购管理：对供应商进行管理，包括选择供应商、签订合同、交付货物等方面的管理。

（3）库存管理：对库存进行管理，包括库存量的控制、存储方式的优化、库存周转率的提高等方面的管理。

（4）生产计划管理：对生产计划进行管理，包括制定生产计划、调整生产计划、优化生产流程等方面的管理。

（5）物流管理：对物流进行管理，包括物流网络的设计、物流成本的优化、物流运作的监控等方面的管理。

（6）质量管理：对产品质量进行管理，包括质量检验、质量控制、质量改进等方面的管理。

随着物联网、云计算、大数据和人工智能等新技术的不断发展和成熟，集成供应链管理技术也不断得到进一步的发展和应用。例如，一些企业和组织开始探索基于区块链技术的供应链管理，以提高供应链的透明度和可追溯性，同时降低管理和交易成本。在未来，集成供应链管理技术将继续发展和创新，成为数字化经济和智能制造的重要基础。

本文创新地提出了将集成供应链管理技术引入基于区块链技术的农产品溯源系统，把区块链、集成供应链管理技术、农产品溯源三者进行有机结合，可以实现对农产品从生产到流通再到消费的全链路管理，提高农产品质量和安全，同时也可以实现供应链的优化和成本的降低。

3.2 基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型

基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型是一种利用区块链技术为农产品供应链提供信息共享、流程规范和安全可信的溯源方案。它将农产品的种植、存储、加工、物流、销售等环节的数据记录在区块链上，形成一个不可篡改的数字身份[8]，实现对农产品全生命周期的追踪和监管。该模型创新地引入了集成供应链管理模式，做到以顾客需求为导向，通过业务流程重组、面向对象过程控制、信息共享和调整适应性等方式，优化资源配置和协同效率，提高质量管理和风险防范能力，提高市场反应速度和灵活性，增强创新能力，扩大竞争优势[9]。

基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型分为三个主要部分[10]，分别是农产品供应链部分、区块链网络部分和客户端部分。农产品供应链部分是系统的业务逻辑层，负责实现农产品从种植、仓储、加工、物流到销售的各个环节的管理和协调，以保证农产品的质量和安全。农产品供应链可以利用二维码标签、智能手机等技术手段，将各环节产生的数据上传到区块链网络中，并生成一个唯一的溯源码。

区块链网络部分是系统的数据层，负责提供区块链技术的核心功能，如数据存储、共识机制、加密算法、智能合约等。区块链网络可以采用公有链、联盟链或私有链等不同类型的区块链架构，根据不同的应用场景和需求进行选择和优化。区块链网络可以实现数据的去中心化、不可篡改、可追溯等特性[11]，以保证数据的真实性和可信度。

客户端部分是系统的展示层[12]，负责向用户提供服务和交互的界面，如网页、移动应用或小程序等。客户端可以利用可视化和友好化的方式呈现存储在区块链网络中的数据，并提供查询、反馈等功能。客户端可以实现用户体验的优化和个性化。

综上，基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型有助于解决传统农产品供应链中存在的信息不透明、标准不统一、质量难保证等问题，提升消费者信任度和满意度。其系统架构如图3所示。

3.3 基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型的功能

基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型的功能主要体现在信息共享、数据安全、溯源追踪、自动化管理、风险识别、质量评估六个方面[13]。

（1）信息共享：通过建立在区块链网络上的农产品信息共享平台，可以有效提高信息的共享效率。

（2）数据安全：通过区块链技术的数据不可篡改性，可以有效保证数据的安全性。

（3）溯源追踪：通过基于区块链技术的全链追踪功能，可以实现对农产品的生产、流通、检验、销售等信息的溯源追踪，提高农产品质量。

（4）自动化管理：本文引入了集成供应链管理技术，它可以通过自动化管理流程，简化供应链的管理和监控。通过智能合约、自动执行协议和预设规则等技术，可以自动化执行物流、质检、支付等业务流程，实现供应链的高效管理和监控。

（5）风险识别：通过基于区块链技术的风险识别功能，可以及时识别和预防农产品的安全风险，保障农产品安全。

（6）质量评估：通过基于区块链技术的质量评估功能，可以实现对农产品质量的评估，提高农产品质量。

基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型具有很高的可行性，通过信息共享、数据安全、溯源追踪、自动化管理、风险识别、质量评估等功能，可以有效提高农产品的质量，具有广阔的现实意义和应用价值。

3.4 基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型面临的挑战

基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型可以有效实现农产品的信息共享、数据完整性、溯源追踪、风险管理、质量评估等，但是它也面临一些技术挑战、安全挑战和法律挑战[14]。在技术方面需要考虑的问题是：系统数据存储量大，存储成本高，公链的性能和扩展性有限，系统的稳定性和可靠性不够等。在安全方面需要考虑的问题是：数据安全、系统安全、资产安全等。最后一点是，还面临着不可回避的法律问题，如隐私的保护、知识产权保护、合同法律效力等。

4 结 语

基于区块链技术的农产品溯源系统是利用区块链技术实现农产品追溯记录的系统。这种系统通过分布式账本和加密算法，可以保证数据的完整性和不可篡改性，对农产品从生产到销售的全生命周期进行监管。

在当前的实际应用中，基于区块链技术的农产品溯源系统已经取得了良好的效果。本文通过引入集成供应链管理模式，提出了一种新型农产品溯源模型，其创新之处在于更加注重多方参与者的信息共享和协作。这种模型能够很好地发挥出供应链的作用，通过自动化的供应链管理降低管理成本。我们希望这种创新能为农产品溯源技术的发展提供有益的参考。在未来的发展中，基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源系统将有望在消费市场中得到广泛的推广和应用，并通过不断完善技术来解决其面临的技术、安全和法律挑战，为农业生产和消费提供更加安全、透明、高效的服务。

基于区块链的农产品集成供应链管理模式溯源模型是智慧化农业的重要创新，具有广阔的应用前景，但仍需要加强法律保障和技术支撑，以确保其安全、高效、可靠地运行。

参考文献

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[14]周文欣.基于区块链技术的农产品溯源系统面临的问题及对策[J]. 南方农机，2021，52（24）：108-110.

作者简介：杨 开（2003—），男，本科在读。

邓凯仁（2001—），男，本科在读。

李 静（2003—），女，本科在读。

魏 菲（2003—），女，本科在读。

邓雅云（2003—），女，本科在读。

王 辉（1985—），男，在读博士生，讲师，研究方向为互联网+时代创新创业。

张建欣（1985—），男，在读博士生，讲师，研究方向为互联网+时代创新创业。