CN110766422B

CN110766422B - 基于联盟链的药品协作及溯源系统和方法

Info

Publication number: CN110766422B
Application number: CN201911047285.3A
Authority: CN
Inventors: 钟原; 陈雁; 刘忠慧; 周志强; 何孟桥; 柴林枫
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: CN110766422A

Abstract

本发明提出了基于联盟链的药品协作及溯源系统和方法，通过划分不同的药品流通过程的参与角色，并以联盟链底层开发技术为基础，构建一个基于联盟链的药品协作及溯源的系统，并采用分布式的存储技术，实现普通用户在药品供应链上的流程信息查询和监管部门的药品核验，很大程度上避免了由单点故障引起的损失和威胁；区块链的防篡改技术也很大程度上解决了中心化存储模式下数据遭受人为篡改，不能及时发现并定位操作人员的问题。同时确保数据传输的安全性，可防止人为的失误、物流延误，并有效降低成本，让各个环节更加了解药品的流通和销售情况，提升各参与方的协同效率。

Description

基于联盟链的药品协作及溯源系统和方法

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及基于联盟链的药品协作及溯源系统和方法。

背景技术

根据世界卫生组织（WHO）统计，全球售出药品中的10%是仿制药（伪药），在有些国家，仿制药（伪药）甚至高达50%。为应对日益增加的药品流通问题。已有40多个国家出台了跟踪追溯的法规，以在供应链各个环节管理药品流向、防伪防窜。国内现在已经有部分药品溯源的项目，例如喆道科技的药品溯源监控平台，顺丰区块链防伪溯源开放平台，京东溯源平台等平台。

但是现在大多溯源平台将记录到的数据通过区块链的共识算法上链（信息采集，数据上链，数据查询），以区块链作为数据库查询；但这不太适合大多数实际场景应用，而联盟链（Hyperledge Fabric）是IBM和各大银行共同发起的项目，更加切合实际应用；主要分为底层的网络层、权限管理模块、区块链应用模块，通过SDK和CLI对应用开发者提供服务；其底层主要由身份服务、策略服务、区块链服务、智能合约服务四种服务构成。

区块链防伪溯源注重保障食品药品重要环节可追溯，且不可人为篡改，而忽视了食品药品各参与方的联动协同工作，使得药品信任问题更加突出，应用区块链技术可重新构建一个医药溯源体系来解决现有假药市场的猖獗、医药体系的缺陷，但是现有区块链平台多集中在药品真实性核验问题上，忽略了药品流通过程中，生产商、物流商、经销商以及普通用户之间信息交互的重要作用，以及在区块链上各参与方之间的联动作用所带来的从源头杜绝药品伪造的作用。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出基于联盟链的药品协作及溯源系统和方法，不再让区块链单纯起到数据存储的功能，而是将药品追溯，药品交易，数据可视化以联盟链底层技术进行开发，结合整个业务场景，将上游和下游相连接，使生产商、物流商、普通用户、销售商和监管部门共同维护系统安全，并共用一个系统平台，而不是上下游分离；同时将整个流程各参与方的信息数据上链，有效解决从上游至下游信息丢失问题，保证药品数据链条的完整性，让患者和节点企业都能全程可追溯；让各个环节更加了解药品的流通，销售情况，提升协同效率。

基于联盟链的药品协作及溯源系统，包括药品查询模块：根据药品标号，查询该药品从生产经物流再到用户手中的整个流通过程的信息；

药品购买模块：用于普通用户根据药品名称购买库存药品；

信息上传模块：将生产商和物流商的必要文件进行哈希运算，然后通过系统后端调用链码，将哈希值传入区块链账本中保存；

信息核验模块：用于监管部门根据生产商提供的必要文件在区块链账本中验证药品信息；

交易模块：统计销售商和普通用户之间的区块交易量信息，并根据区块交易量信息实时更新药品库存信息。

优选的，还包括注册登录模块，用于各参与主体注册并提交注册数据至区块链，同时保存账号信息和区块链返回信息至本地数据库，所述区块链返回信息为系统为该参与主体分配的节点数据。

优选的，所述信息上传模块中包括文件哈希验证模块，所述文件哈希验证模块进行必要文件的哈希运算并输出哈希值。

优选的，还包括链上数据可视化模块，所述链上数据可视化模块将区块链网络中的区块交易量信息、药品库存信息以及药品验证信息进行可视化显示。

优选的，通过绑定已上传同批次药品数据和具体药品的唯一标号生成具体药品的唯一标识码。

优选的，所述必要文件中包括同一批次药品数据以及具体药品的唯一标识码。

优选的，所述信息上传模块在将必要文件上传时盖上时间戳，保证数据一旦上链则无法在后期被篡改。

基于联盟链的药品协作及溯源方法，包括如下步骤：

S1：保存药品供应链参与主体账号信息至联盟链，并将节点关联账号信息后分配给对应主体角色；

S2：上传药品流通过程中各参与主体的药品数据至对应节点；

S3：通过交易模块在销售商与普通用户之间实时统计区块交易量信息；

S4：根据区块交易量信息和流通过程中各节点的药品数据实时更新所有节点剩余药品数量；

S5：根据各节点剩余药品数量通过链上数据可视化模块显示药品库存信息；

S6：根据药品库存信息和各节点药品数据为普通用户提供药品库存和流程信息；

S7：根据生产商在药品出厂时上传的必要文件核验流通过程中的药品的真实性。

优选的，所述节点在统一管理员的管控下进行网络加入与退出操作，每个节点可以扮演一个或多个参与方角色，以进行不同的业务操作。

本发明的有益效果：整个医药追溯节点上的数据公开，在区块链网络实时共享，解决中心化数据库的限制，使得信息交互更透明，且数据一旦上链则无法在后期被篡改，同时由于药品信息的唯一性，保证了“一物一码”，杜绝了假药被售出。

基于区块链技术的系统，每一个按时间标记的交易都被复制到区块链上，且不能修改。让所有参与主体都能同时存储大量相同数据，形成数据分布式网络，解决商业数据垄断和数据安全等一系列问题；让协作各方都能轻松的核实信息来源，可防止人为的失误、物流延误，并且降低成本，让各个环节更加了解药品的流通，销售情况，提升协作各方的协同效率。

附图说明

图1是本发明基于联盟链的药品协作及溯源方法流程图；

图2是本发明系统整体流程图；

图3是本发明注册登录模块程序流程图；

图4是本发明药品查询模块程序流程图；

图5是本发明药品购买模块程序流程图；

图6是本发明信息上传模块程序流程图；

图7是本发明信息核验模块程序流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本实施例中，基于联盟链的药品协作及溯源系统，包括业务逻辑实现层、数据封装操作层以及应用展示交互层三层架构，分别实现整体供应链业务逻辑设计与封装、数据转换与链码调用以及数据展示与参数收集。

网络中的所有节点在统一管理员的管控下进行网络加入与退出操作，每个节点可以扮演一个或多个角色，进行不同的业务操作，既可以用于集团内部的管理，又可以用于多方合作的场景。

利用区块链技术构建完整的产业信息链，提供药品从生产到运输再到用户手中的全流程追踪，追踪每一箱药品信息提交和修改，确保问题“有迹可循，有迹可查”；同时采用分布式存储技术，每个节点不需要存储全量的数据，需要数据时向邻近的节点请求，按需下载，降低存储成本，同样这种方式可以有效降低“单点故障”的风险，在数据库遭受到攻击时，可以很快恢复网络，提高系统可靠性。

业务逻辑实现层通过注册登录模块、药品查询模块、药品购买模块、信息上传模块、信息核验模块以及交易模块实现整体供应链业务逻辑设计；如图2所示的整体流程图是除交易模块外的其他逻辑模块在整体系统中工作流程，而交易模块设置于联盟链中，用于统计销售商和普通用户之间的区块交易量信息，并根据区块交易量信息实时更新药品库存信息。

注册登录模块：用于各参与主体注册并提交注册数据至区块链，同时保存账号信息和区块链返回信息至本地数据库；如图3所示该模块针对于第一次使用的用户，需要进行账号的注册，注册时会把数据提交到区块链，如注册成功，则本地数据库进行账号信息和区块链返回信息的保存，注册用户的邮箱就显得非常重要了，每个邮箱只能注册一次，防止一个邮箱多次注册。

药品查询模块，用于根据药品标号，查询该药品从生产经物流再到用户手中的整个流通过程的信息；如图4所示该模块当普通用户进入系统以后，选择药品查询，只需要输入药品的ID号，即药品唯一标号，就可以查出该药品从生产经物流再到自己手中的整个流通过程的信息，以确保该药品的真实性。

药品购买模块，用于普通用户根据药品名称购买库存药品；如图5所示当普通用户登录系统后，选择购买药品的按键进入，然后根据表单信息，先填写所需购买的药品的名称，这时系统会检测该药品是否还有库存，如果没有库存，会给用户一个提示；如果有库存，将返回给用户该药品的库存剩余量和一些说明，用户根据自己的需要填写自己的所购药品数量，再而填写一些其他信息，如收货地址等等；最后就点击购买就行了。

信息上传模块，生产商在生产环节就可以在该模块上传生产的药品数据信息，物流商在物品签收和派送时就可以在该模块将药品数据上链，实现物流信息上传；如图6所示生产商和物流商登录系统后，均可通过该模块进行文件的上传，选择信息上传按钮进入，传入必要的文件，这些文件是跟物流商以及生产商沟通后的一些文件，将这些文件进行哈希运算，随后通过后端调用链码。将哈希值传入区块链帐本中保存，信息上传操作结束；其中后端调用链码是通过系统数据封装操作层实现数据转换与链码调用；更进一步的，为保证数据一旦上链则无法在后期被篡改，信息上传模块在将必要文件上传时自动盖上时间戳。

信息核验模块，主要用于生产商和监管部门，生产商将该批次药品的文件通过系统上传加密；若发生重大医药事故或药品批次出现问题等情况，监管部门可以通过将生产商提供的文件上传加密，与之前的文件对比，来判断源文件有没有改过，当判断源文件没有改动，接着需要将生产商提供的文件中的信息和链上记录的数据进行对比，从而查找出出错的地方，例如某个节点上传的药品数据包含同批次药品数据和具体药品的唯一标识码信息，并作为该节点链上记录的数据，在发生重大医药事故或药品批次出现问题等情况时，该节点链上记录的数据与生产商提供的文件的信息不相符，即判断该批次药品或具体药品存在问题，药品验证不通过；如图7所示当监管部门登录系统后，选择信息核验模块进入，将生产商提供的文件放入该系统，进行哈希运算，得到一个哈希值，随后调用链码，从区块链账本中寻找与其哈希值相符的数据，若找到则该药品正常，并进一步验证链上记录的数据，若不能找到，则该批次药品存在问题，即源文件被改动。

系统应用展示交互层设置有链上数据可视化模块，该模块通过Java-SDK的方式简单做了区块链浏览器，将区块链网络的区块交易量信息、药品库存信息以及药品验证信息进行可视化显示，其中药品验证信息为监管部门验证药品后返回的药品真实性信息。

在如何将批次药品和单独某个具体药品绑定时，采用将具体药品的唯一标号和已经上传药品通过复合键的形式绑定生成一个唯一的标识码，必要文件包括了同一批次药品数据以及具体药品的唯一标识码。

在链上数据可视化模块的基础上，普通用户可根据区块链游览器的系统网页输入购买药品的信息进行查询或通过扫描二维码进行查询。

交易模块，主要发生在销售商和普通用户之间，用于统计和上传销售商和普通用户之间的区块交易量信息，并根据区块交易量信息实时更新系统药品库存信息；其中销售商可为生产商和实体经销商以及医院等医疗机构。

系统数据封装操作层使用Java-SDK实现对链码以及链的管理，与后端处理程序相结合，及时对前端的请求做出反应，实现业务逻辑自动化处理，从而实现数据转换与链码调用。

具体的，后端调用SDK对区块链数据进行处理，并将一部分的数据进行持久化操作，以便于前端的部分操作；通过调用SDK实现对链码的相关操作（执行，查询操作）；在每次通过链码的查询操作时，进行数据更新，保证数据库的一致性。

当收到前端请求时，若不涉及区块链上的数据，则直接调用服务器数据库的数据，将结果返回给前端

若前端请求涉及区块链上的数据或需要调用智能合约，则后端将请求封装成智能合约接口要求的格式调用，将区块链结果返回给后端。

本实施例中，如图1所示的基于联盟链的药品协作及溯源方法，包括如下步骤：

S7：根据生产商在药品出厂时上传的必要文件核验流通过程中的药品真实性。

在步骤S1中以注册登录模块完成药品流通过程中各参与主体的账号注册，当注册成功后保存账号信息和区块链返回信息至本地数据库，其中区块链返回信息包含了对该注册信息分配的节点信息，以节省下次登录时该账号登录等待时间，当该账号下次登录时可根据本地数据库中保存的节点数据从联盟链对应节点中上传或查找数据。

步骤S2中，生产商在生产环节就可以上传药品数据至生产商对应的节点，物流商在物品签收和派送时将药品数据上传至物流商对应节点，网络中的所有节点在统一管理员的管控下进行网络加入与退出操作，每个节点可以扮演一个或多个参与方角色，进行不同的业务操作。

在另一个实施例中，销售商将一个批次药品用完后，会开封另一箱药品或另一批次药品，当一个批次或一箱药品使用完后，销售商上传另一箱或一批次药品数据至联盟链，说明当前批次或当前一箱药品使用完毕，交易完成，交易模块根据使用的药品箱数和批次以及每批次药品箱数、每箱药品的具体药品数量统计区块交易量。

同一药品批次所包含的药品箱数由生产商和物流商节点上传的药品数据给出，其销售商得到的同一批次药品箱数根据销售商获得药品的物流商渠道对应的物流商上传的药品批次下的药品数量决定，多个销售商的同一药品箱数的总量一定为流通到销售商的物流商上传的药品箱数；相应的，不同批次的药品数量也根据物流商与销售商的供应链关系得到。

本实施例中，节点的药品数量是实时动态变化的，物流商接收和发送药品时，上传的药品数据随时变化，因此各节点药品数量处于不断变化中，但是，药品从生产商生产出来后，总量是一定的，因此，普通用户根据各节点剩余药品数量的总数判断所需药品库存信息。

本实施例中，在信息存储方面，采用数据分布式存储，只要还有一个节点保存有全量的数据，就可以迅速恢复起整个网络，网络的可靠性增强；同时，可减缓数据节点的存储压力，无需再做备份，数据缺少或丢失时，直接向邻近peer节点请求，获取这直接从链上下载，降低了存储成本。

本方案通过划分不同的药品流通过程的参与角色，并以联盟链底层开发技术为基础，构建了一个基于联盟链的药品协作及溯源的系统、方法，采用分布式的存储技术，很大程度上避免了由单点故障引起的损失和威胁；除此之外，区块链的防篡改技术也很大程度上解决了中心化存储模式下数据遭受人为篡改，不能及时发现并定位操作人员的问题。同时确保数据传输的安全性，可防止人为的失误、物流延误，并且降低成本，让各个环节更加了解药品的流通和销售情况，提升各参与方的协同效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。

Claims

1.基于联盟链的药品协作及溯源系统，其特征在于，包括：

药品查询模块：根据药品标号，查询该药品从生产经物流再到用户手中的整个流通过程的信息；

药品购买模块：用于普通用户根据药品名称购买库存药品；

交易模块：统计销售商和普通用户之间的区块交易量信息，并根据区块交易量信息实时更新药品库存信息；

基于联盟链的药品协作及溯源系统，包括业务逻辑实现层、数据封装操作层以及应用展示交互层三层架构，分别实现整体供应链业务逻辑设计与封装、数据转换与链码调用以及数据展示与参数收集；

系统数据封装操作层使用Java-SDK实现对链码以及链的管理，与后端处理程序相结合，及时对前端的请求做出反应，实现业务逻辑自动化处理，从而实现数据转换与链码调用；

后端调用SDK对区块链数据进行处理，并将一部分的数据进行持久化操作，以便于前端的部分操作；通过调用SDK实现对链码的相关操作；在每次通过链码的查询操作时，进行数据更新，保证数据库的一致性；

当收到前端请求时，若不涉及区块链上的数据，则直接调用服务器数据库的数据，将结果返回给前端；

若前端请求涉及区块链上的数据或需要调用智能合约，则后端将请求封装成智能合约接口要求的格式调用，将区块链结果返回给后端；

系统应用展示交互层设置有链上数据可视化模块，该模块通过Java-SDK的方式做了区块链浏览器，链上数据可视化模块将区块链网络中的区块交易量信息、药品库存信息以及药品验证信息进行可视化显示，药品验证信息为监管部门验证药品后返回的药品真实性信息；在链上数据可视化模块的基础上，普通用户可根据区块链游览器的系统网页输入购买药品的信息进行查询或通过扫描二维码进行查询；

通过绑定已上传同批次药品数据和具体药品的唯一标号生成具体药品的唯一标识码；必要文件中包括同一批次药品数据以及具体药品的唯一标识码；信息上传模块在将必要文件上传时盖上时间戳，保证数据一旦上链则无法在后期被篡改。

2.根据权利要求1所述的基于联盟链的药品协作及溯源系统，其特征在于，还包括注册登录模块，用于各参与主体注册并提交注册数据至区块链，同时保存账号信息和区块链返回信息至本地数据库，所述区块链返回信息为系统为该参与主体分配的节点数据。

3.根据权利要求1所述的基于联盟链的药品协作及溯源系统，其特征在于，所述信息上传模块中包括文件哈希验证模块，所述文件哈希验证模块进行必要文件的哈希运算并输出哈希值。

4.基于联盟链的药品协作及溯源方法，采用上述权利要求1~3任意一项所述的基于联盟链的药品协作及溯源系统实现，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的基于联盟链的药品协作及溯源方法，其特征在于，所述节点在统一管理员的管控下进行网络加入与退出操作，每个节点可以扮演一个或多个参与方角色，以进行不同的业务操作。