一种基于区块链的农产品溯源方法及系统与流程

1.本发明涉及产品溯源查询技术领域，尤其涉及一种基于区块链的农产品溯源方法及系统。


背景技术：

2.消费者购买到的食品包括了的种植、养殖、加工、包装、储藏、运输、销售、等众多环节，国家强制标准和要求每一环节必须确保安全，不能生产、销售存在可能损害或威胁人体健康的有毒有害物质以导致消费者病亡或者危及消费者及其后代的隐患。
3.随着人们食品安全意识的提高，消费者对农产品的安全、健康、品质保障的要求也越来越高。众所周知，以国家检测标准为基础的食品安全已经不能满足人们的需求。第三方认证只是过程认证，并不能时刻监控生产现场。迫使人们不得不寻求更高的安全级别来解决食品安全问题。
4.目前农产品溯源有关产品中，大多是以中心化机构进行记录数据，虽然同样可以对生产以及交易信息进行记录，但同时没有办法保证数据中心化的数据是否被人为修改过。同时，现有的溯源平台也种类繁多，没有得到很好的统一，从而导致数据不互通。同时还缺乏公众的监督平台。而一个不受地域，平台系统限制的，同时又使用区块链技术对数据进行安全保障的系统，市面上几乎没有。


技术实现要素：

5.针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种基于区块链的农产品溯源方法及系统。
6.为达到以上目的，本发明的技术方案为：
7.一种基于区块链的农产品溯源方法，包括：
8.1)、将农作物的生长信息进行记录和保存，并且将生长信息提交到区块链中；
9.2)、当农作物成熟后进行交易时，将交易信息进行记录和保存，并且将交易信息提交到区块链中；
10.3)、农作物完成交易后进行加工，得到产品，并且生成所述产品的溯源码，所述溯源码与区块链相关联，溯源码识别后能够查询生长信息、交易信息；
11.4)、将所述产品的采购和销售的交易记录上传到区块链中进行保存，以使得的用户通过溯源码进行查询交易记录。
12.所述生长信息包括农作物生产过程中的播种时间、温度、湿度、光照强度、以及光照时间。
13.所述生长信息通过传感器进行采集和上传到区块链中。
14.所述区块链采用hyperledger fabric构建区块链底层，生长信息、交易信息、以及交易记录存储在多个区块中，并使用哈希算法对数据进行校验，两个区块之间使用哈希值链接，形成区块链，保持数据一致性。
15.所述区块链中包括多个企业，各个企业之间数据相互同步且独立运行，使用docker容器进行封装运行，每个peer节点代表一个服务器，一个企业可以拥有至少一个peer节点进行记账。
16.所述区块链中还包括智能合约，所述智能合约包括传感器iot平台智能合约和农产品交易智能合约。
17.所述传感器iot平台智能合约具体包括：
18.1.1、iot物联网平台将生长信息提交到相关农户的签名节点；
19.1.2、签名节点接收生长信息后进行合约模拟交易，对生长信息进行背书签名，并发送回iot物联网平台应用程序中；
20.1.3、将已签名的数据发送给order排序节点进行排序，并打包成区块分发到主节点中；
21.1.4、主节点将区块分发到peer节点中，peer节点进行记账。
22.所述农产品交易智能合约具体包括：
23.2.1、由交易平台应用程序将交易信息提交到各个签名节点；
24.2.2、签名节点接收交易信息后进行合约模拟交易，对交易信息进行背书签名，并发送回交易平台应用程序中；
25.2.3、交易平台应用程序将已签名的交易信息发送给order排序节点进行排序，并包成区块分发到主节点中；
26.2.4、主节点再将区块分发到peer节点中，peer节点进行记账。
27.一种基于区块链的农产品溯源系统，包括农户端、加工端、零售端、以及用户端，其中，
28.所述农户端用于，将农作物的生长信息进行记录和保存，并且将生长信息提交到区块链中；
29.所述加工端用于，当农作物成熟后进行交易时，将交易信息进行记录和保存，并且将交易信息提交到区块链中；并且农作物完成交易后进行加工，得到产品，并且生成所述产品的溯源码，所述溯源码与区块链相关联，溯源码识别后能够查询生长信息、交易信息；
30.零售端用于，将所述产品的采购和销售的交易记录上传到区块链中进行保存；
31.用户端用于，对生长信息、交易信息、以及交易记录进行查询。
32.与现有技术比较，本发明的有益效果为：
33.本发明提供了一种基于区块链的农产品溯源方法及系统，利用区块链模式，对农作物从生长到交易，过对农产品交易模型研究、结合超级账本区块链技术、智能合约技术、使用node.js后台服务、vue前端框架，设计并完成开发了基于区块链技术对农产品溯源系统，系统实现的主要功能包括农作物生长周期的传感器节点数据记录、农作物生长记录、农产品交易数据记录、工厂原材料打包记录、零售商销售记录、农产品溯源。智能合约的设计完整覆盖农产品交易的完整生命周期。由于区块链技术具有可溯源，不可篡改等特性，把消费者和农事劳作者在相互信任、信息共享的智能溯源系统上组织起来，多方实时互动，充分协商、耦合，在剂量与效益、数量与质量、质量与价格、价格和服务等诸多方面进行协调，从而构建食品安全良性循环。
附图说明
34.图1是本发明基于区块链的农产品溯源方法流程图；
35.图2是本发明智能合约框图；
36.图3是本发明智能合约交易流程图；
37.图4是本发明基于区块链的农产品溯源系统框图；
38.图5是本发明系统功能图。
具体实施方式
39.下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
40.如图1所示，本发明提供了一种基于区块链的农产品溯源方法包括：
41.1、将农作物的生长信息进行记录和保存，并且将生长信息提交到区块链中；
42.具体的，所述生长信息包括农作物生产过程中的播种时间、温度、湿度、光照强度、以及光照时间。农户企业需要在农产品智能合约中记录播种信息、出产农作物信息。所述生长信息通过传感器进行采集和上传到区块链中。示例性的，农户企业需要在传感器智能合约中存储和记录传感器信息，查询传感器历史数据。农田里的节点传感器将采集到的温度、湿度、光照强度、时间等数据，保存在区块中，并由可信见证者节点打包。采购商将农产品采购信息、超市采购信息、用户购买信息也会跟着打包在区块链中。
43.本发明中所述区块链采用hyperledger fabric构建区块链底层，生长信息、交易信息、以及交易记录存储在多个区块中，并使用哈希算法对数据进行校验，两个区块之间使用哈希值链接，形成区块链，保持数据一致性。
44.所述区块链中包括多个企业，各个企业之间数据相互同步且独立运行，使用docker容器进行封装运行，每个peer节点代表一个服务器，一个企业可以拥有至少一个peer节点进行记账。
45.所述区块链中还包括智能合约，所述智能合约包括传感器iot平台智能合约和农产品交易智能合约。在hyperledger fabric网络中，智能合约是运行在网络中的合同，合同是双方交易的依据，并由代码完成，通常需要大部分参与方同意智能合约才能在网络中执行。而且是双方交易时必须遵守的铁纪律，仅有超过半数的参与者同意，才能去修改或更新网络中的智能合约。
46.2、当农作物成熟后进行交易时，将交易信息进行记录和保存，并且将交易信息提交到区块链中；
47.农户企业需要和采购商/工厂进行农作物交易，需要将交易信息记录在区块链中。购商将农产品采购信息、超市采购信息、用户购买信息也会跟着打包在区块链中。
48.3、农作物完成交易后进行加工，得到产品，并且生成所述产品的溯源码，所述溯源码与区块链相关联，溯源码识别后能够查询生长信息、交易信息；
49.溯源码是为产品设定的身份识别码，用户能够通过溯源码查询到产品的各个环节的信息。
50.4、将所述产品的采购和销售的交易记录上传到区块链中进行保存，以使得的用户
通过溯源码进行查询交易记录。
51.本发明中，零售商和工厂需要进行产品交易，需要将产品交易信息记录到区块链中。用户在零售商中购买商品，需要将商品交易信息记录到区块链中。
52.本发明中用户可以是普通消费者、数据分析师等等，普通用户可以使用链上数据进行商品溯源。数据分析师可以使用链上的节点数据对农业大数据进行数据分析。
53.优选的，本发明中所述区块链中还包括智能合约，智能合约相当于是区块链网络中的合同系统，其将一些流程进行代码化，使得输入固定的参数会产生固定的结果，仅有网络中大部分企业同意更新或修改，智能合约才能生效部署。如图2、3所示，本系统中包含两个智能合约，传感器iot平台智能合约和农产品交易智能合约。
54.所述传感器iot平台智能合约具体包括：
55.1.1、iot物联网平台将生长信息提交到相关农户的签名节点；
56.1.2、签名节点接收生长信息后进行合约模拟交易，对生长信息进行背书签名，并发送回iot物联网平台应用程序中；
57.1.3、将已签名的数据发送给order排序节点进行排序，并打包成区块分发到主节点中；
58.1.4、主节点将区块分发到peer节点中，peer节点进行记账。
59.传感器iot平台智能合约
60.其主要功能是为农户提供在区块链环境下的传感器数据存储，将传感器信息提交到智能合约中，智能合约将会自动保存传感器所提交的数据，同时可以轻易的查询到全部的历史数据。
61.所述农产品交易智能合约具体包括：
62.2.1、由交易平台应用程序将交易信息提交到各个签名节点；
63.2.2、签名节点接收交易信息后进行合约模拟交易，对交易信息进行背书签名，并发送回交易平台应用程序中；
64.2.3、交易平台应用程序将已签名的交易信息发送给order排序节点进行排序，并包成区块分发到主节点中；
65.2.4、主节点再将区块分发到peer节点中，peer节点进行记账。
66.农产品交易智能合约
67.其主要功能是为各个农产品交易中的上下游企业的交易进行记录，将交易记录存储到区块链中，同时企业还可以在区块链网络中查询到完整的交易流程和交易记录。
68.首先农户企业在播种时进行记录播种时间，将信息提交到区块链中，当农作物成熟时，运输商或工厂需要采购制作产品的原材料即农作物，他们之间的交易信息也会记录到区块链系统当中，当工厂把原材料打包成产品时，此时就可以生成对于产品的唯一溯源码，超市再对产品进行采购，再到用户购买产品，所有的交易记录都会记录到区块链网络中，这些数据是不可修改的，从而保证安全和信任度。
69.在智能合约中，同时还包含了一些实体类型的数据结构，分别由表1
‑
表4所示。
70.表1 sensor传感器表
[0071][0072][0073]
表2 seed种子表
[0074]
字段名名称数据类型强制/主键说明seedkey种子索引int索引 owner拥有者varchar
ꢀꢀ
loc地点varchar
ꢀꢀ
name种子名varchar
ꢀꢀ
doctype文档类型int 0种子1农产品2产品state状态int
ꢀꢀ
[0075]
表3 crop农产品表
[0076][0077]
表4 product产品表
[0078][0079]
通过这种区块链与物联网应用相结合的技术可以大大提高食品的安全性，而且当产品发生安全事故时透过智能合约，溯源产销履历有助于锁定焦点，迅速回收相关原料，并探究事故原因，可将危害风险降至最低限度。
[0080]
本发明中超级账本技术：
[0081]
超级账本是一个开源的企业级授权分布式分类账技术平台，专为企业环境中使用
而设计。与其他流行的分布式分类账或区块链平台相比，它有一些主要的区别。它具有高度模块化和可配置的架构，可以为银行、金融、保险、医疗、人力资源、供应链甚至数字音乐发行等各行各业的企业提供创新、多样化和优化。它是第一个支持用通用编程语言编写智能合约(如java、go、node.js等)的分布式分类账平台，不受特定领域语言的限制。这意味着大多数公司已经具备了开发智能合约所需的技能，不需要额外的培训来学习新的语言或特定领域的语言。fabric平台也是有授权的，这意味着与公共的非授权网络不同，参与者之间是相互认识的，而不是匿名或完全不信任。也就是说，虽然参与者之间可能不会完全信任对方(例如同一行业的竞争对手)，但网络可以在一个治理模式下运行，而这个治理模式是建立在参与者之间确实存在的信任基础上，例如法律协议或处理纠纷的框架。超级账本所具有的特性完全符合论文需求，同时其交易记账速度通过调优可达到十分可观的水平。因此本系统的底层区块链框架将采用超级账本作为区块链底层框架。
[0082]
示例性的，采用go语言，golang编程语言是一个开源的编程语言，它能让构造简单、可靠且高效的软件变得容易。对于高性能分布式系统领域而言，golang编程语言语言无疑比大多数其它语言有着更高的开发效率。它提供了海量并行的支持，这对于高负载的服务端适合。
[0083]
如图4所示，本发明提供了一种基于区块链的农产品溯源系统，包括农户端1、加工端2、零售端3、以及用户端4，其中，
[0084]
所述农户端1用于，将农作物的生长信息进行记录和保存，并且将生长信息提交到区块链中；
[0085]
所述加工端2用于，当农作物成熟后进行交易时，将交易信息进行记录和保存，并且将交易信息提交到区块链中；并且农作物完成交易后进行加工，得到产品，并且生成所述产品的溯源码，所述溯源码与区块链相关联，溯源码识别后能够查询生长信息、交易信息；
[0086]
零售端3用于，将所述产品的采购和销售的交易记录上传到区块链中进行保存；
[0087]
用户端4用于，对生长信息、交易信息、以及交易记录进行查询。
[0088]
具体的，如图5所示一共有4类参与者，分别是农户端1(农户)、加工端2(采购商/工厂)、零售端3(零售商)、用户端4(用户)。拥有3种不同的场景和交易流程，分别是传感器、农作物生长、农产品销售。这样的溯源网络功能设计覆盖了所有参与农产品交易的企业和个人，与此同时溯源网络并没有中心机构，是各个参与者共同维护治理的分布式网络。
[0089]
系统需要实现的功能如下：
[0090]
(1)农户企业需要在传感器智能合约中存储和记录传感器信息，查询传感器历史数据。
[0091]
(2)农户企业需要在农产品智能合约中记录播种信息、出产农作物信息。
[0092]
(3)农户企业需要和采购商/工厂进行农作物交易，需要将交易信息记录在区块链中。
[0093]
(4)工厂需要将农作物原材料打包成产品，需要将产品信息记录到区块链中。
[0094]
(5)零售商和工厂需要进行产品交易，需要将产品交易信息记录到区块链中。
[0095]
(6)用户在零售商中购买商品，需要将商品交易信息记录到区块链中。
[0096]
本发明基于区块链分布式超级账本技术，采用智能合约对生产资料进行记录和收集，辅以网络通信并发参与设计。是以生产、运输、零售企业为主发起的，能够自主判断并参
与农产品生产、销售、监督等相关流程，通过将生产资料存储到区块链中。由于区块链技术具有可溯源，不可篡改等特性，把消费者和农事劳作者在相互信任、信息共享的智能溯源系统上组织起来，多方实时互动，充分协商、耦合，在剂量与效益、数量与质量、质量与价格、价格和服务等诸多方面进行协调，从而构建食品安全良性循环。
[0097]
本发明系统测试结果：
[0098]
经过测试如下：
[0099]
(1)交易速度：区块链系统的记录速度可以达到正常交易速度。
[0100]
(2)交易查询速度：区块链交易查询速度，可以达到5s以内响应请求。
[0101]
(3)交易安全：交易数据不被非法者进行篡改。
[0102]
本系统凭借着强而有力的大数据能力，结合互联网、区块链等追溯防伪技术，数字化管理从产品生产、加工、仓储、物流、渠道、门店、终端消费等全流程追溯信息化管控，一物一证让产品品质看得见，避免了人工记录的误写和漏记，提高效益。每一个溯源码都有全球唯一的身份证号，只有核验通过的编号才能授权溯源，体现商品的唯一性和溯源的专属性。物流环节的追溯是体现一物一码的终极表现，也是在全程追溯的环节中把消费者关联进来的手段。消费者看到物流信息的终点是自己家的那一刻，特别是从产地到收货地的物流信息融入在整个溯源全程中。即代表拿在手上的是真正绿色安全的健康食品，是真实可以从餐桌一步一步回溯到田间的完整溯源。
[0103]
pc端(管理员)在主页中我们可以清晰的看到当前溯源系统的产品简介以及实时产品动态信息以及历史信息，包括全生长期图片、肥料使用表、农药使用表、实时监控视频、关联环境数据等详细档案情况。关联环境数据查看记录，则会跳转进入相应界面显示数据信息。
[0104]
各时段土壤水分信息三种不同数值折现以折现图形式展现，一目了然。
[0105]
合各个方面的研究，基于区块链技术的农产品溯源系统能够解决农产品溯源的信任问题、不同企业之间信息存储的问题，同时基于区块链技术的农产品溯源系统不受任何平台、地域的限制，大大降低了企业的接入成本，每一位参与者都能参与到区块链网络的建设中来，提升去中心化的理念。
[0106]
本文通过对农产品交易模型研究、区块链技术、智能合约技术、node.js后台服务、vue前端框架，设计并完成开发了“基于区块链技术对农产品溯源系统设计”。系统实现的主要功能包括农作物生长周期的传感器节点数据记录、农作物生长记录、农产品交易数据记录、工厂原材料打包记录、零售商销售记录、农产品溯源。智能合约的设计已经完整覆盖农产品交易的完整生命周期。
[0107]
对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。