一种基于可信数据空间的农业数据协同流通系统及方法与流程

本发明涉及数据协同处理，具体是一种基于可信数据空间的农业数据协同流通系统及方法。

背景技术：

1、在基于可信数据空间的农业数据协同流通过程中，各参与方通过身份认证、数据目录与存证溯源机制实现数据操作。然而，农产品供应链中常出现批次合并、拆分以及物料回收再利用，导致批次之间的依赖关系形成闭环。

2、现有技术通常默认批次流向为无环结构，在处理闭环依赖时存在不足。现有技术难以量化闭环内部的复杂程度，无法有效区分简单闭环与高度冗余的闭环，对其中存在的自由度缺乏评估手段。在建立批次间物料归属关系时，现有方法往往采用固定的赋值方式，难以根据闭环的复杂程度自适应调整约束的严格程度，可能出现信息充足时未充分利用数据、信息不足时强行给出单一数值的情况。传统方法对物料归属的不确定性缺少量化指标与可追溯性判定机制，难以将责任归属模糊状态转化为明确的流通控制指令，从而可能影响合规审计的可靠性及数据协同流通的效率。

3、因此，需要一种能够检测闭环、量化其复杂程度、自适应建立归属关系并根据不确定性控制数据流通的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于可信数据空间的农业数据协同流通系统及方法，以解决现有技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种基于可信数据空间的农业数据协同流通方法，包括：

4、获取各批次的批次标识及批次间的成分转移记录，所述成分转移记录包括源批次、目标批次及转移参数；以所述批次标识为节点、所述成分转移记录为有向边，构建批次归因图；

5、检测所述批次归因图中的所有强连通分量，将各强连通分量标记为物质循环区块；分析各物质循环区块的循环拓扑结构，确定所述物质循环区块的约束自由度指标；

6、根据所述约束自由度指标和所述成分转移记录，建立所述区块内各批次之间成分归属的约束关系；

7、基于所述约束关系，求解各所述源批次对各所述目标批次的成分归属范围；根据所述成分归属范围，计算不可唯一性度量并与预设可追溯阈值进行比较，生成可追溯性判定结果；

8、根据所述可追溯性判定结果，得到所述物质循环区块的追溯结论，根据所述追溯结论执行协同流通操作。

9、结合第一方面，在本技术第一方面的第一种实现方式中，所述获取各批次的批次标识及批次间的成分转移记录，所述成分转移记录包括源批次、目标批次及转移参数，包括：

10、采集农产品供应链中各批次的唯一编号作为批次标识，采集各成分转移记录，所述成分转移记录包括源批次、目标批次和转移参数。

11、结合第一方面，在本技术第一方面的第二种实现方式中，所述以所述批次标识为节点、所述成分转移记录为有向边，构建批次归因图，包括：

12、将所述批次标识作为节点加入有向图，对于所述成分转移记录，创建从所述源批次标识节点指向所述目标批次标识节点的有向边，在所述有向边的属性中记录所述转移参数；遍历所有所述批次标识和所有所述成分转移记录后，得到由节点集合和有向边集合构成的批次归因图。

13、结合第一方面，在本技术第一方面的第三种实现方式中，所述检测所述批次归因图中的所有强连通分量，将各强连通分量标记为物质循环区块，包括：

14、在所述批次归因图上执行tarjan算法，计算节点的强连通分量编号，提取具有相同强连通分量编号的节点及其之间的有向边，作为物质循环区块，重复提取直至所有节点被分配至物质循环区块。

15、结合第一方面，在本技术第一方面的第四种实现方式中，所述分析各物质循环区块的循环拓扑结构，确定所述物质循环区块的约束自由度指标，包括：

16、统计当前物质循环区块内的节点数量n和有向边数量e，计算基本环数量b；

17、采用回溯法枚举所述物质循环区块中所有节点不重复的有向环，将枚举出的有向环记为简单有向环，记录所述简单有向环的总数r；

18、统计任意两个简单有向环u和v共有的有向边数量，记为suv，计算公共边密度p，公式为：

19、；

20、根据所述基本环数量b和所述公共边密度p，计算第一自由度指标f1；根据所述基本环数量b和所述简单有向环的总数r，计算第二自由度指标f2；将所述第一自由度指标f1和所述第二自由度指标f2作为约束自由度指标。

21、结合第一方面，在本技术第一方面的第五种实现方式中，所述根据所述约束自由度指标和所述成分转移记录，建立所述区块内各批次之间成分归属的约束关系，包括：

22、所述物质循环区块内的有向边构成有向边集合q，所述有向边与所述成分转移记录对应；获取所述成分转移记录中有向边对应的转移参数ti,j和所述约束自由度指标；所述约束自由度指标包括所述第一自由度指标f1和所述第二自由度指标f2；当f1为0且f2为0时，初始约束关系l0为：

23、；

24、其中，wi,j为分配比例变量；

25、当f1大于0且f2小于等于1时，通过环基算法提取b个基本环，初始约束关系l0为：

26、；

27、其中，θk为独立环参数，k=1,2,...,b，di,j,k为调整系数，当基本环k包含从批次i至批次j的有向边且方向与基本环k一致时取1，方向相反时取-1，其余情况取0，附加约束小于等于1；

28、当f2大于1时，初始约束关系l0为：

29、；

30、其中，r为区间半径，计算公式为：

31、；

32、其中，rmax为预设最大允许区间半径，α为预设基础容差；

33、对于所述物质循环区块内的批次标识p附加物质守恒约束和归一化约束：

34、；

35、；

36、将所述初始约束关系l0、物质守恒约束和归一化约束合并，得到扩展约束集合l1，将所述扩展约束集合l1作为所述物质循环区块内各批次之间成分归属的约束关系。

37、结合第一方面，在本技术第一方面的第六种实现方式中，所述基于所述约束关系，求解各所述源批次对各所述目标批次的成分归属范围，包括：

38、对于源批次s和目标批次t，构建贡献变量cs,t的线性表达式；根据所述物质循环区块内各批次之间成分归属的约束关系，分别求解所述贡献变量cs,t的最小值和最大值，得到最小值ls,t和最大值us,t，将区间[ls,t,us,t]作为所述源批次s对所述目标批次t的成分归属范围。

39、结合第一方面，在本技术第一方面的第七种实现方式中，所述根据所述成分归属范围，计算不可唯一性度量并与预设可追溯阈值进行比较，生成可追溯性判定结果，包括：

40、对于源批次s和目标批次t，根据所述成分归属范围，计算区间宽度δs,t；将当前物质循环区块内所述区间宽度δs,t的最大值作为不可唯一性度量d，当所述不可唯一性度量d小于等于预设可追溯阈值时，可追溯性判定结果为可唯一追溯，当所述不可唯一性度量d大于预设可追溯阈值时，可追溯性判定结果为不可唯一追溯。

41、结合第一方面，在本技术第一方面的第八种实现方式中，所述根据所述可追溯性判定结果，得到所述物质循环区块的追溯结论，根据所述追溯结论执行协同流通操作，包括：

42、当所述可追溯性判定结果为可唯一追溯时，所述物质循环区块的追溯结论为所述成分归属范围[ls,t,us,t]，允许所述物质循环区块内的数据参与流通使用；当所述可追溯性判定结果为不可唯一追溯时，所述物质循环区块的追溯结论为需外部验证，禁止所述物质循环区块内的数据参与流通使用，同时向相关人员发送人工复核通知。

43、第二方面，本发明提供了一种基于可信数据空间的农业数据协同流通系统，包括：

44、数据获取与图构建模块：包括数据采集单元和图构建单元；其中，数据采集单元采集各批次的批次标识及批次间的成分转移记录；图构建单元以批次标识为节点、成分转移记录为有向边构建批次归因图；

45、循环检测与拓扑分析模块：包括循环检测单元、拓扑统计单元和自由度计算单元；其中，循环检测单元检测批次归因图中的强连通分量，将其标记为物质循环区块；拓扑统计单元统计物质循环区块内的节点数量和有向边数量，计算基本环数量，枚举简单有向环并统计总数，计算公共边密度；自由度计算单元根据基本环数量和公共边密度计算第一自由度指标，根据基本环数量和简单有向环总数计算第二自由度指标，作为约束自由度指标；

46、约束关系建立模块：包括比例变量约束单元和守恒归一化单元；其中，比例变量约束单元根据约束自由度指标确定分配比例变量的约束形式，建立对应的约束关系；守恒归一化单元为每个批次标识附加物质守恒约束和归一化约束，合并所有约束得到扩展约束集合；

47、归属范围求解与判定模块：包括贡献变量构建单元、极值求解单元和判定单元；其中，贡献变量构建单元对每对源批次和目标批次构建贡献变量的线性表达式；极值求解单元在扩展约束集合下求解贡献变量的最小值和最大值，得到成分归属范围；判定单元计算区间宽度，取最大值作为不可唯一性度量，与预设可追溯阈值比较生成可追溯性判定结果；

48、协同流通执行模块：包括流通控制单元；其中，流通控制单元根据可追溯性判定结果生成追溯结论，允许或禁止物质循环区块内的数据流通，并在禁止时发送人工复核通知。

49、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

50、1、本发明通过检测物质循环区块并计算基本环数量、公共边密度及简单有向环总数，量化循环结构的约束自由度指标。

51、2、本发明根据约束自由度指标的取值，自适应采用不同形式的约束建立批次间成分归属关系，使约束方式与循环复杂程度匹配。

52、3、本发明通过求解成分归属范围并以区间宽度最大值作为不可唯一性度量，与预设可追溯阈值比较生成判定结果，据此允许或禁止数据流通并通知复核，实现责任归属不确定性的量化评估与流通管控。