CN111988413A - 一种基于区块链技术的海产品溯源管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统及方法，该系统以去中心化、分布式存储、不可篡改、可追溯的区块链平台作为底层架构，该系统的区块链平台连接五个功能模块，包括海产品数据上传模块、数据存证模块、智能预警模块、信息查询模块和产品信息反馈模块；本发明的有益效果：本发明中每一件海产品都有唯一的ID，消费者、监管机构等都可以通过ID查询到该海产品的全部信息，包括养殖环境数据、幼苗具体数据、所用药品、加工单位、运输公司以及各环节的负责人以及时间地点等，该平台由供应链中的所有节点共同维护，并有监管部门的参与，切实为消费者提供了第三方溯源平台。

Description

一种基于区块链技术的海产品溯源管理系统及方法

技术领域

本发明属于食品卫生安全管理技术领域，具体涉及一种基于区块链技术的海产品溯源管理系统及方法。

背景技术

近年来，海产品在食品消费中的比重越来越高，其中高端海产品正在成为消费热点。但在传统质量安全体制下，海产品仍然面临严重的质量安全不确定、事后责任不清晰的困境。“315即墨海产品事件”、“违规养殖”、“以次充好”和“安全质量甩锅”等类似事件时有发生，此类现象的持续发生了严重打击消费者对海产品甚至是对食品安全的信心，百姓对海产品的安全问题甚至已经到了“谈虎色变”的地步。海产品行业是沿海城市的重要经济支柱，现代化海鲜批发市场集多功能于一体，其中包括冷藏、运输、批发、零售等必不可少的环节，但是全国各地安全问题的不断曝光给海产品行业增加了许多不确定因素，极大的抑制了沿海城市经济的快速发展。因此，海产品的质量安全及有效追责问题与人们的健康问题息息相关。

另一方面，在海产品行业还没有一个可信的、有利于政府监管的溯源系统，对海产品实现全周期的溯源。目前市场上所使用的传统溯源方法，都使用的是中心化数据库，数据高度集中，一旦出现中心数据库出现问题，所有数据都将毁于一旦；其次传统溯源各环节之间信息闭塞，存在“信息孤岛”的现象。传统溯源方式监管机构难以进行实时监管，一旦出现质量安全问题，问题难以追责，各环节之间出现责任甩锅，这使得溯源系统的可信度大打折扣。以上现象的出现与现有的溯源系统无法全周期清晰溯源和有效监管有直接的关系。市场亟需一款能够贯穿海产品从育苗到销售全周期且有效监管的质量安全可信溯源系统，以实现关键环节数据上传及存储、数据智能预警、全周期信息查询和消费者信息反馈功能。这套系统必须能被海产品全周期各环节企业接受并使用，同时其安全性不仅能抵御外界的攻击，更能保证信息不泄露给溯源系统中其余环节，保证各环节之间数据的隐私保护。

随着人民生活水平的不断提升，海产品的需求量也是日益增长。互联网、云计算和物联网等技术的快速发展，也使海洋渔业信息化不断普及，海产品在养殖、捕捞、加工、销售等方面的数据正飞速增加，极大地促进了海洋渔业进入大数据时代。同时区块链技术由于其去中心化、不可篡改、可追溯等特点受到越来越多领域的应用。若将区块链技术与海产品溯源体系相结合，形成一套基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统及方法，将有效解决海产品溯源过程中数据不清晰、监管困难及追责问题，以此来使海产品产业自觉自律，倒逼海产品行业质量安全的提升，还能通过消费者的反馈信息提升海产品企业的品牌效应，拉动沿海地区经济发展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统及方法，解决海产品从育苗、生长、用药、检测、收获、收购、加工、运输、销售全周期数据上传存储、追溯及监管问题，消费者还可以根据所购买商品的使用效果进行评价。

一种基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统，该系统以去中心化、分布式存储、不可篡改、可追溯的区块链平台作为底层架构，该系统的区块链平台连接五个功能模块，包括海产品数据上传模块、数据存证模块、智能预警模块、信息查询模块和产品信息反馈模块；

所述数据上传模块，采用RFID技术，将海产品信息通过电子标签和RFID读写器将数据上传到区块链中；

所述数据存证模块，将上传的数据保存到区块链当中，利用区块链具有的去中心化、不可篡改、可追溯等特点保证上传数据的安全与可信性；

所述智能预警模块是针对有效监管的问题而设计的，针对每一环节的数据都设立一个临界值，一旦有环节数据出现异常，系统就会自动预警；

所述信息查询模块分为面向企业的终端、面向政府监管部门的终端和面向消费者的终端，其中面向企业的终端可以查询自己上传的数据、下一环节的数据、消费者的信息反馈数据，面向政府监管部门的终端能够查询海产品全周期信息以及主要环节的Hash值，面向消费者的终端能够查询的内容是购买产品的全周期数据以及其他消费者的反馈数据，包括海产品养殖信息、产品信息、物流信息；

所述产品信息反馈模块，消费者对产品的使用之后，可以根据所购买的产品的使用感受进行评价，评价信息可以由区块链上各企业节点和监管节点查询。

在上述方案的基础上，该系统将海产品全周期中关键环节纳为存证节点，将食/药/监局纳为监管节点，负责实时监控海产品全周期数据。

优选的，所述数据上传模块上传的海产品信息包括从育苗、生长、用药、检测、收获、收购、加工、运输、销售全周期各环节的信息。

一种基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理方法，采用上述的基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统，包括以下步骤：

S1：赋予每一件海产品一个唯一的ID号，并将海产品的养殖环节信息、幼苗质量、用药信息、检测数据信息加密之后由专人通过数据存证模块上传到区块链当中，对于这些数据信息进行Hash运算，并将Hash一起上传至区块链中；

S2：海产品在收获、收购、加工、物流运输过程中，将收获、收购的时间、责任人信息和加工时的处理信息、人员信息、添加剂数据通过数据存证模块上传至区块链平台当中，并加盖时间戳、地理戳、质量戳；

S3：企业通过信息查询模块中面向企业的终端可以查询自己上传的数据、下一环节的数据、消费者的信息反馈数据，通过这些数据来改善自己的产品质量；

S4：监管部门通过信息查询模块中面向监管部门的终端能够查询海产品全周期信息以及主要环节的Hash值，一旦某个环节数据的Hash变化或者数据出现异常，可以及时发现问题环节，及时制止问题发生；

S5：消费者通过信息查询模块中面向消费者的终端，查询的内容是购买产品的全周期数据以及其他消费者的反馈数据，包括产品养殖信息、产品信息、物流信息；

S6：消费者对产品的使用之后，通过产品信息反馈模块，可以根据所购买的产品的使用感受进行评价，并上传至区块链，供各企业节点和监管节点查询。

本发明的有益效果：

本发明中每一件海产品都有唯一的ID，消费者、监管机构等都可以通过ID查询到该海产品的全部信息，包括养殖环境数据、幼苗具体数据、所用药品、加工单位、运输公司以及各环节的负责人以及时间地点等，该平台由供应链中的所有节点共同维护，并有监管部门的参与，切实为消费者提供了第三方溯源平台，该系统的使用可以增强广大人民对海产品的信任感，加消费者的购买放心指数。

附图说明

图1为本发明一实施例的海产品溯源系统图；

图2为本发明一实施例的海产品溯源管理方法示意图；

图3为本发明一实施例溯源前端设计示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案做进一步说明。

首先利用企业现有的服务器搭建Hyperledger Fabric联盟链底层系统，然后通过Go SDK按照业务逻辑编写海产品数据上传模块、数据存证模块、智能预警模块、信息查询模块和产品信息反馈模块的链码，最后完成安装、实例化链码，从而完成区块链底层网络的构建。具体步骤如下：

本测试联盟链采用Kafka共识机制搭建底层区块链系统，需12台安装ubuntu16.04操作系统的电脑。根据海产品数据上传模块、数据存证模块、智能预警模块、信息查询模块和产品信息反馈模块的要求，利用Go SDK编写链码。并在需要运行的peer节点完成链码的安装、实例化。

从海产品全周期的第一个环节开始，赋予每一件海产品一个唯一的ID号，先将海产品的养殖环节信息、幼苗质量、用药信息、检测数据等等信息加密之后由专人上传到区块链当中，对于这些信息进行Hash运算，并将Hash一起上传至区块链中，防止数据被篡改。

该海产品在加工、物流运输时，将加工时的处理信息、人员信息、添加剂等数据上传至区块链当中，并加盖时间戳、地理戳、质量戳。如果本步骤的数据量庞大时，可将该数据上传到该企业自己的数据存储服务器中，然后对这些数据进行打包，进行Hash运算，将Hash值上传至区块链中。其他用户调用数据是从数据存储服务器中读取，读取第一步是先进行Hash校验，校验成功才能显示数据，如果校验失败，用户有权无条件取消订单。

消费者通过使用手机“扫一扫”对海产品可信溯源质量安全信息进行常态化获取，每一个溯源码对应海产品唯一的ID，可以查询海产品全周期的数据，包括养殖环境数据、幼苗具体数据、所用药品、加工单位、运输公司以及各环节的负责人以及时间地点等，做到每一单元海产品都有源可查，有迹可寻，给消费者“眼见为实”的切身感受，增加消费者的购买放心指数。

消费者在使用完海产品之后通过本发明的产品信息反馈模块将自己的感受评价等通过专门的Web端上传，本产品生产的企业、监管政府都可以查询到消费者的评价，维护消费者的利益。企业也可以通过消费者的评价改善自己的产品，建立良好的品牌效应，也可以使海产品行业自觉自律，倒逼海产品行业质量安全的提升。

本发明数据公开、透明，追溯性强且有利于政府加强监管，可以对海产品行业进行有效监督，规范海产品市场，可以广泛应用于食品行业的数据管理行业当中。

该平台的使用对海产品企业、政府监管机构和消费者带来的效果如下：

对于海产品企业可以带来如下的好处：首先，通过海产品区块链溯源系统，海产品全周期中的各级供应商之间实现信息交流，实现了供应链的透明化，解决了供应链之中“信息孤岛”的问题。其次，通过产品信息反馈模块，企业可以查看消费者的购买记录以及产品反馈情况，从而打造海产品销售闭环系统，建立企业的海产品品牌效应，提升企业效益。

对于政府监管机构可以带来如下的好处：首先，区块链溯源系统解决了传统溯源中监管困难的问题，区块链溯源系统将食/药/监局等政府监管机构纳为监管节点，有权限查看海产品全周期关键环节的数据，实现海产品从“源头到餐桌”整个周期的明晰、政府部门的穿透式监管，确保进入市场的海产品有源可查，有迹可寻。若出现质量问题可及时叫停、追溯或者召回，从源头解决海产品质量安全问题，解决“违规养殖”、“以次充好”、“质量安全甩锅事件”等类似事件，使海产品产业自觉自律，倒逼海产品行业质量安全的提升，促进海产品行业良性发展。其次对于需要监督且对于企业是核心机密的信息，企业可以将其进行Hash加密。监管部门只需保存Hash值，在查验时只需对照Hash值是否一致就可以确定企业是否对数据进行了修改。

对于消费者可以带来如下的好处：消费者可以通过信息查询模块，借助手机“扫一扫”对海产品溯源质量安全信息进行常态化获取，查询所购买的海产品全周期信息，做到每一单元的海产品都有源可查，有迹可循，给消费者一种“眼见为实”的切身感受，让消费者买的放心，吃的舒心。消费者还可以通过产品信息反馈模块将自己的评价上传，改善海产品市场，让自己买到优质优价的海产品。

本发明以Hyperledger Fabric 为底层构架，赋予每一件海产品一个唯一的ID，实现对海产品从育苗、生长、用药、检测、收获、收购、加工、运输、销售全周期的信息存储查询。

本测试联盟链采用Kafka共识机制搭建底层区块链系统，需12台安装ubuntu16.04 操作系统的电脑，其中有 3 台担任Zookeeper角色、4 台担任kafka角色、3 台Orderer角色和 2 台peer角色。在这些服务器中，每台电脑都需要安装Docker、Docker-Compose环境，而Orderer角色和peer角色的电脑需要安装Go语言环境和Fabric环境。根据数据存储模块、智能预警模块、智能调度模块以及信息查询模块的要求，利用Go SDK编写链码。并在需要运行的peer节点完成链码的安装、实例化。

本发明的技术方案如图1所示，海产品质量溯源体系以Hyperledger Fabric作为底层构架，结合加密算法和隐私保护等，并在此基础上进行技术叠加和业务延伸，打造数据存证模块、智能预警模块、信息查询模块以及产品反馈模块，将海产品中育苗、生长、用药、检测、收获、收购、加工、运输、销售环节进行追溯，上传个环节中的重要数据至区块链底层平台，最后形成海产品溯源码，让上链海产品带标上市，做到每一件海产品都有迹可循。针对不用溯源环节可能出现的情况，选用合适的数据采集方式，由专人上传数据，进一步细化区块链的区块设置，完善监管环节。结合区块链电子发票、交叉验证等区块链技术，完善基于区块链技术的海产品质量安全溯源体系。

如图2所示，该系统将实现海产品从育苗、生长、用药、检测、收获、收购、加工、运输、销售全周期信息存储查询及监管。通过RFID电子标签、传感器等物联网设备将全周期各环节进行数据采集，包括：海产品幼苗具体数据、生长环境、所用药品、加工单位、运输公司以及各环节的负责人以及时间地点等，由专人实时上传至区块链平台进行存储。其中消费者可以通过手机“扫一扫”对海产品溯源质量安全信息进行常态化获取，做到每一单元海产品都有源可查，有迹可寻，给消费者“眼见为实”的切身感受。前端界面如图3所示，对每一个溯源环节中重要数据展示给消费者，展示的形式可以是文本、图片、视频等不同形式。

可理解的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统，其特征在于，该系统以去中心化、分布式存储、不可篡改、可追溯的区块链平台作为底层架构，该系统的区块链平台连接五个功能模块，包括海产品数据上传模块、数据存证模块、智能预警模块、信息查询模块和产品信息反馈模块；

所述数据上传模块，采用RFID技术，将海产品信息通过电子标签和RFID读写器将数据上传到区块链中；

所述数据存证模块，将上传的数据保存到区块链当中，利用区块链具有的去中心化、不可篡改、可追溯等特点保证上传数据的安全与可信性；

所述智能预警模块是针对有效监管的问题而设计的，针对每一环节的数据都设立一个临界值，一旦有环节数据出现异常，系统就会自动预警；

所述信息查询模块分为面向企业的终端、面向政府监管部门的终端和面向消费者的终端，其中面向企业的终端可以查询自己上传的数据、下一环节的数据、消费者的信息反馈数据，面向政府监管部门的终端能够查询海产品全周期信息以及主要环节的Hash值，面向消费者的终端能够查询的内容是购买产品的全周期数据以及其他消费者的反馈数据，包括海产品养殖信息、产品信息、物流信息；

所述产品信息反馈模块，消费者对产品的使用之后，可以根据所购买的产品的使用感受进行评价，评价信息可以由区块链上各企业节点和监管节点查询。

2.如权利要求1所述的基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统，其特征在于，该系统将海产品全周期中关键环节纳为存证节点，将食/药/监局纳为监管节点，负责实时监控海产品全周期数据。

3.如权利要求1所述的基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统，其特征在于，所述数据上传模块上传的海产品信息包括从育苗、生长、用药、检测、收获、收购、加工、运输、销售全周期各环节的信息。

4.一种基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理方法，其特征在于，采用权1-3中的任意一项所述的基于区块链技术的海产品质量安全可信溯源管理系统，包括以下步骤：

S1：赋予每一件海产品一个唯一的ID号，并将海产品的养殖环节信息、幼苗质量、用药信息、检测数据信息加密之后由专人通过数据存证模块上传到区块链当中，对于这些数据信息进行Hash运算，并将Hash一起上传至区块链中；

S2：海产品在收获、收购、加工、物流运输过程中，将收获、收购的时间、责任人信息和加工时的处理信息、人员信息、添加剂数据通过数据存证模块上传至区块链平台当中，并加盖时间戳、地理戳、质量戳；

S3：企业通过信息查询模块中面向企业的终端可以查询自己上传的数据、下一环节的数据、消费者的信息反馈数据，通过这些数据来改善自己的产品质量；

S4：监管部门通过信息查询模块中面向监管部门的终端能够查询海产品全周期信息以及主要环节的Hash值，一旦某个环节数据的Hash变化或者数据出现异常，可以及时发现问题环节，及时制止问题发生；

S5：消费者通过信息查询模块中面向消费者的终端，查询的内容是购买产品的全周期数据以及其他消费者的反馈数据，包括产品养殖信息、产品信息、物流信息；

S6：消费者对产品的使用之后，通过产品信息反馈模块，可以根据所购买的产品的使用感受进行评价，并上传至区块链，供各企业节点和监管节点查询。

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