CN107122985A - 一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统，包括：用于在农产品供应链的各环节对农产品的对应本体信息和活动信息进行统一标准采集的物联网模块；将物联网模块采集的农产品的本体信息和活动信息打包成区块并进行信息有效验证的校验模块；对经过校验模块验证通过的区块进行存储的区块链模块；与区块链模块连接，用于进行信息追溯的追溯模块。在信息采集的过程中，采用统一的标准便于供应链各环节数据的交流和理解，采用区块链模来存储农产品的相关数据信息，使得该系统成为一个去中心化平台，使得供应链任意环节对追溯信息的篡改都不会影响追溯系统数据的修改，实现追溯目的，保障农产品供应链整体网络的数据的安全可靠。

Description

一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统

技术领域

本发明涉及农产品溯源技术领域，特别是涉及一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统。

背景技术

随着人们收入水平的提高，消费观念发生改变，农产品质量安全问题越来越受到消费者关注。但中国农产品质量安全形势日益严峻，农产品质量安全事件频繁爆发，这不仅影响到人们的身体健康和生命安全，而且影响到企业和国家的经济利益、农业的可持续发展。农产品质量安全问题的产生涉及供应链各个环节，包括供应者、生产者、销售者等。

为解决农产品质量安全问题，农产品供应链已被广泛研究。随着我国物联网技术的发展，基于物联网的农产品供应链追溯系统的出现，在一定程度上实现了农产品的追溯问题，能追究相关责任人，改善农产品质量安全问题。但是基于物联网的追溯系统依赖的是代理通信模式或者服务器/用户端模式，所有设备需通过中心化云服务器连接验证，所有监测数据和控制信号都由中央服务器存储和转发，容易因不可抗逆因素(灾害、黑客)造成数据损坏、丢失、篡改，因此不易实现有效追溯、缺乏公信力。

因此，如何保障农产品供应链整体网络体系的数据的安全可靠，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统，可以保障农产品供应链整体网络体系的数据的安全可靠。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统，包括：

用于在农产品供应链的各环节对农产品的对应本体信息和活动信息进行统一标准采集的物联网模块；

将所述物联网模块采集的所述农产品的本体信息和活动信息打包成区块并进行信息有效验证的校验模块；

对经过所述校验模块验证通过的区块进行存储的区块链模块；

与所述区块链模块连接，用于进行信息追溯的追溯模块。

优选地，所述物联网模块包括：

对预设的农产品的本体信息和活动信息进行信息采集的信息采集单元；

与各所述信息采集单元连接，用于对各所述信息采集单元采集的农产品信息进行通信传输的通信单元。

优选地，所述信息采集单元包括：

用于对包含有农产品的本体信息和/或活动信息的RFID标签进行信息读取的RFID子单元。

优选地，所述信息采集单元还包括：

用于对包含有农产品的本体信息和/或活动信息的二维码进行信息读取的二维码扫描子单元；

用于对农产品的位置信息进行获取的GPS子单元。

优选地，所述通信单元为智能网关。

优选地，所述追溯模块包括：

用于在所述农产品供应链的各环节，响应符合预设条件的用户的操作的人机交互单元；

用于根据所述人机交互单元的控制信息，将所述区块链模块中的对应农产品在所述农产品供应链中所处状态和流通过程进行UML抽象化的数据模型单元；

将所述数据模型单元输出的信息以事件的形式进行显示的显示单元。

优选地，所述校验模块包括：

对所述网联网模块进行农产品的本体信息和活动信息的录入动作进行感知的感知单元；

通过预设的加密哈希算法对录入的该农产品的本体信息以及活动信息的正确性进行验证的验证单元；

对通过所述验证单元验证的农产品的本体信息和活动信息进行存储授权的授权单元。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统，包括：用于在农产品供应链的各环节对农产品的对应本体信息和活动信息进行统一标准采集的物联网模块；将物联网模块采集的农产品的本体信息和活动信息打包成区块并进行信息有效验证的校验模块；对经过校验模块验证通过的区块进行存储的区块链模块；与区块链模块连接，用于进行信息追溯的追溯模块。通过物联网模块来采集农产品的本体信息和活动信息，在进行信息采集的过程中，采用统一的标准，以便于供应链各环节数据的交流和理解，采用区块链模来存储农产品的相关数据信息，采用区块链技术使得该系统成为一个去中心化平台，使得供应链任意环节对追溯信息的篡改都不会影响整个追溯系统数据的修改，从而实现追溯目的，保障农产品供应链整体网络体系的数据的安全可靠，校验模块的设置避免了无效信息的录入，避免了对任何录入的信息进行存储造成采集信息错误、冗余。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统结构示意图；

图2为本发明一种实施方式所提供的基于追溯本体的数据模型示意图；

图3为本发明一种实施方式所提供的基于UML的追溯数据模型示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统，可以保障农产品供应链整体网络体系的数据的安全可靠。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统结构示意图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统，包括：用于在农产品供应链的各环节对农产品的对应本体信息和活动信息进行统一标准采集的物联网模块1；将物联网模块采集的农产品的本体信息和活动信息打包成区块并进行信息有效验证的校验模块2；对经过校验模块验证通过的区块进行存储的区块链模块3；与区块链模块连接，用于进行信息追溯的追溯模块4。

物联网模块即一个物联网系统，物联网的各个环节包括制造商、分销商、零售商、消费者和监管部门等。物联网模块的作用主要是进行供应链的管理，包括农产品生产制造管理、农产品流通管理和农产品消费管理。本实施方式的追溯系统包括区块链模块，即融合了区块链技术。

其中，在物联网模块中，针对供应链的各个环节，对在各个环节采集的数据进行标准化，基于农产品本体信息和活动信息采用统一的数据格式，以便于供应链各环节数据的交流和理解。农产品的本体信息指的是该农产品的名称信息、图像信息、属性以及其他产品描述等，而农产品的活动信息指其流通信息等。

在本实施方式中，通过物联网模块来采集农产品的本体信息和活动信息，在进行信息采集的过程中，采用统一的标准，以便于供应链各环节数据的交流和理解，采用区块链模来存储农产品的相关数据信息，采用区块链技术使得该系统成为一个去中心化平台，使得供应链任意环节对追溯信息的篡改都不会影响整个追溯系统数据的修改，从而实现追溯目的，保障农产品供应链整体网络体系的数据的安全可靠，校验模块的设置避免了无效信息的录入，避免了对任何录入的信息进行存储造成采集信息错误、冗余。

进一步地，物联网模块包括：对预设的农产品的本体信息和活动信息进行信息采集的信息采集单元；与各信息采集单元连接，用于对各信息采集单元采集的农产品信息进行通信传输的通信单元。

其中，信息采集单元包括：用于对包含有农产品的本体信息和/或活动信息的RFID标签进行信息读取的RFID子单元。用于对包含有农产品的本体信息和/或活动信息的二维码进行信息读取的二维码扫描子单元；用于对农产品的位置信息进行获取的GPS子单元。信息采集单元还可以包括传感器以获取相应的农产品的相关信息。

在本实施方式中，在农产品供应链的各个环节，该环节的操作人员可以通过信息采集单元录入对应农产品的本体信息和活动信息。信息采集单元根据实际需求进行设置，使得系统可以通过二维码、RFID等获取供应链各环节农产品的数据信息。其中，通信单元优选为智能网关，使得该系统中的各信息采集单元采集到农产品的相关信息后通过智能网关等传播至供应链的各节点，节点收集数据被打包成区块并进行计算和验证，在验证通过后，将区块添加至区块链。

请参考图2和图3，图2为本发明一种实施方式所提供的基于追溯本体的数据模型示意图；图3为本发明一种实施方式所提供的基于UML的追溯数据模型示意图。

在上述任一实施方式的基础上，在本发明的一种实施方式中，追溯模块包括：用于在农产品供应链的各环节，响应符合预设条件的用户的操作的人机交互单元；用于根据人机交互单元的控制信息，将区块链模块中的对应农产品在农产品供应链中所处状态和流通过程进行UML抽象化的数据模型单元；将数据模型单元输出的信息以事件的形式进行显示的显示单元。

在本实施方式中，对农产品的本体信息和活动信息进行结构化和标准化，以便于供应链各节点理解其他节点采集的农产品的相关信息。其中，人机交互单元设置在供应链的各环节处，可以是电脑等设备，相关操作人员需要对某农产品进行追溯时，通过人机交互单元输入查询信息。在本实施方式中，基于追溯本体的数据模型将农产品在整个供应链所处状态和流通过程通过UML抽象为结构化和标准化的信息，其中，该追溯本体的数据模型结构如图2所示，当用户进行追溯时，调取追溯历史信息，该追溯历史信息包括追溯本体单元和追溯本体活动两部分，而追溯本体活动和追溯本体单元的连接关系为产品生产消费，追溯信息来源于产品自身信息和供应链各环节成员信息及其相关活动信息，所谓追溯就是要查询这些信息。所谓的预设条件可以是预先设定的合约，同意该合约的用户才可以通过人机交互单元进行追溯查询，同意合约的用户可以通过公共接口等访问区块链信息，输出的农产品相关信息由事件完成，事件即将采集数据添加到区块链，也可以为用户所读取，如图3所示，追溯单元指的是追溯的物体信息，图3中，将追溯单元信息和追溯活动信息按模型(或者标准格式)建立，以便于智能合约的编写，使其能够在区块链上自动运行(当有交易或相关活动信息等触发时)。合约呈现追溯本体信息和活动，实现供应链各环节采集数据标准化便于数据互通、互联和共享。

进一步地，校验模块包括：对网联网模块进行农产品的本体信息和活动信息的录入动作进行感知的感知单元；通过预设的加密哈希算法对录入的该农产品的本体信息以及活动信息的正确性进行验证的验证单元；对通过验证单元验证的农产品的本体信息和活动信息进行存储授权的授权单元。

在本实施方式中，设置了农产品信息录入的有效的计算和校验机制。当感知单元在感知农产品本体信息和/或活动信息的录入动作后，将采集的信息通过供应链网络广播至供应链的各节点。供应链中的各节点设置验证单元完成基于加密哈希算法的数学难题，这些难题答案包含在新区块中，通过完成工作量证明算法的验算，将交易记录独立打包进新区块，新区块通过供应链网络传播至各节点，每个节点依据综合标准对每个交易进行独立的验证并组装进区块链，其中，区块的计算就是重复计算区块头的哈希值，不断修改该参数，直到与区块中哈希值匹配的一个过程。区块中的所有交易构成一个Merkle树，Merkle树是一种哈希二叉树，它是一种用于快速归纳和校验大规模数据完整性的数据结构。

其中，根据以下的信息授权算法即可进行信息校验，信息授权计算算法是找到x值(其范围在0～2^32之间)，然后将x值发送至供应链各节点进行校验，校验成功率超过50％，便将信息区块添加到已有区块链进行存储并不可更改。

信息授权的计算方法为：

SHA256(SHA256(version+prev_hash+merkle_root+ntime+nbits+x))＜TARGET

其中，参数标记：

version：block的版本；prev_hash：上一个block的hash值；需要写入信息记录的hash数的值；ntime：更新时间；nbits：当前难度；TARGET：根据当前难度求出的目标值。

该系统通过开展信息感知接入标准规范、区块链数据存储服务模式、云计算方法以及基于区块链的应用的开发，以有效解决上传到追溯系统上的数据被私自篡改、隐藏，公信力难以保障的问题。

综上所述，本发明实施方式所提供的基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统，利用区块链分布式特点记录供应链各环节农产品信息数据，农产品供应链各环节能够访问该系统的数据，获取农产品在整个流通环节的信息，且对农产品相关信息的采集进行结构化和标准化，通过UML将农产品在供应链所处状态抽象为结构化和标准化的信息，便于农产品供应链各环节采集数据的互联、互通、共享；建立了一个采集信息授权的校验机制，通过校验的信息添加到区块链进行存储并不可更改。即使一个节点的数据被篡改，也不会造成整个供应链数据被篡改且篡改数据的节点将会被记录。从而建立了一个透明的、去中心化的公共记录信息文本，其信息能够被相关监管部门或者供应链中的各环节的用户进行监督和管理，能够追溯农产品出现问题的源头。

以上对本发明所提供一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于物联网和区块链的农产品供应链追溯系统，其特征在于，包括：

用于在农产品供应链的各环节对农产品的对应本体信息和活动信息进行统一标准采集的物联网模块；

将所述物联网模块采集的所述农产品的本体信息和活动信息打包成区块并进行信息有效验证的校验模块；

对经过所述校验模块验证通过的区块进行存储的区块链模块；

与所述区块链模块连接，用于进行信息追溯的追溯模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物联网模块包括：

对预设的农产品的本体信息和活动信息进行信息采集的信息采集单元；

与各所述信息采集单元连接，用于对各所述信息采集单元采集的农产品信息进行通信传输的通信单元。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信息采集单元包括：

用于对包含有农产品的本体信息和/或活动信息的RFID标签进行信息读取的RFID子单元。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信息采集单元还包括：

用于对包含有农产品的本体信息和/或活动信息的二维码进行信息读取的二维码扫描子单元；

用于对农产品的位置信息进行获取的GPS子单元。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述通信单元为智能网关。

6.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述追溯模块包括：

用于在所述农产品供应链的各环节，响应符合预设条件的用户的操作的人机交互单元；

用于根据所述人机交互单元的控制信息，将所述区块链模块中的对应农产品在所述农产品供应链中所处状态和流通过程进行UML抽象化的数据模型单元；

将所述数据模型单元输出的信息以事件的形式进行显示的显示单元。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述校验模块包括：

对所述网联网模块进行农产品的本体信息和活动信息的录入动作进行感知的感知单元；

通过预设的加密哈希算法对录入的该农产品的本体信息以及活动信息的正确性进行验证的验证单元；

对通过所述验证单元验证的农产品的本体信息和活动信息进行存储授权的授权单元。