CN112990947A - 基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于茶叶生产领域，具体涉及基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，包括数据采集模块、控制器模块、人机界面模块、数据传输模块及服务层，所述数据采集模块用以实时采集茶叶生产过程的设备状态和工艺参数，所述控制器模块用以实时接收数据采集模块采集的数据参数，所述人机界面模块用以实现操作员与控制器模块之间的指令交互，所述数据传输模块用于将控制器模块保存的数据采集模块采集的实时数据定时发送到服务层。本发明的有益效果在于：实现茶叶生产线现场和云端远程监控相结合的方案构建现代化茶叶生产管理模式。

Description

基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统

技术领域

本发明属于茶叶生产领域，具体涉及基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统。

背景技术

传统的茶叶生产管理模式多以半自动化及手工作业为主，不能适应市场发展需求。实现茶叶生产管理监控网络信息化是当前茶叶生产管理的重中之重，也是响应国家农业现代化建设。

目前，茶叶生产线大多需要人力现场实时管理，无法实现进行远程实时监控，而且大型企业采取自建系统实现远程监控服务器，不具备面向行业多用户的能力。

茶叶产品存在较大的信息不对称，需要提供市场可以方便获取信息渠道的平台。

采取云端中心化信息服务平台，企业对数据存在篡改可能性感到担忧。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统技术方案。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于包括数据采集模块、控制器模块、人机界面模块、数据传输模块及服务层，

所述数据采集模块用以实时采集茶叶生产过程的设备状态和工艺参数；

所述控制器模块用以实时接收数据采集模块采集的数据参数，并根据数据参数变化做出调整，同时控制器模块响应操作员由人机界面模块及服务层下发的控制指令进行生产；

所述人机界面模块用以实现操作员与控制器模块之间的指令交互，进而实现在现场对茶叶生产线设备单元进行操作；

所述数据传输模块用于将控制器模块保存的数据采集模块采集的实时数据定时发送到服务层；

所述服务层包括数据解析单元、存储单元、功能接口单元，所述功能接口单元包括茶叶生产线设备工作状态及加工工艺参数实时远程监控功能、历史数据查询功能、生产状态预警功能、远程视频监控功能、面向消费者的茶叶产品生产信息追溯功能。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述数据传输模块对采集的数据包进行传输协议封装，将原始数据包添加了基于HTTP协议的字段，进而使得数据传输模块能够直接与基于WEB的服务层进行数据交互。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述茶叶生产线设备工作状态及加工工艺参数实时远程监控功能包括支持用户实现在终端设备实时监测茶叶生产线的加工设备工作状态及各工序加工设备的加工工艺参数。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述历史数据查询功能包括茶叶生产加工过程的各类生产数据可以通过数据库进行持久化，并通过查询关键字随时进行历史数据查询。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述生产状态预警功能包括能够根据茶叶生产线设备工作状态以及工艺参数与设定的阈值进行实时对比，如果出现超出阈值则服务层通过电子通讯的方式及时提醒用户进行管控。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述远程视频监控功能包括使用网络摄像头采集茶叶加工过程的生产线实时数据，用户可以通过终端端设备访问服务层暴露的应用接口访问茶叶生产过程的摄像头，进而实现对茶叶生产线的远程视频监控。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述茶叶产品信息追溯功能包括支持除了茶企业用户之外的产品消费者通过该服务层进行基础数据查询，支持消费者通过移动端扫描产品二维码后跳转到服务层提供的溯源信息页面，进行产品信息查询。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述功能接口单元还包括细粒度数据配置功能和数据隔离设置功能，所述细粒度数据配置功能包括支持用户自定义数据模板，进而实现面向多用户灵活配置服务，该数据模板包括：厂家信息档案、原料信息档案、茶叶生产线设备档案、工艺档案、产品档案；所述数据隔离设置功能包括在共享服务实例的云平台中，采取独立数据库及独立表空间相结合的数据架构实现茶企用户之间的数据相互隔离。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述服务层采用区块链和传统数据库双存储模式，且所述服务层还采取区块链节点分组共识的机制实现区块链系统可扩展的模式。

所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述服务层能够基于传统数据库的高效读写性能、大容量数据存储、异构数据存储的特点对各用户提供数据服务，另一方面能够将传统数据库中数据经过预处理后存储到区块链系统中；所述区块链分组共识机制具体为：参与区块链系统的用户节点不再全部维护一条链进行共识，而是将节点随机分成若干小组进行共识，从而各个小组为只需维护对应的子链；

茶企用户进行数据完整性检验的方法包括：首先用户通过访问功能应用接口获取云服务平台的相关数据，然后将数据进行哈希运算，进一步将哈希运算后的数据打包为区块链的交易，进一步将该交易向所在的共识组广播，共识组其余节点对该交易进行校验，当大部分节点认证通过后对该交易进行上链，当用户需要对数据完整进行校验时，获取区块链平台的哈希数据，以及云服务平台的数据并将云服务端数据进行哈希运算，进一步比较区块链平台的数据和当前云服务平台哈希运算后的数据是否一致，如果数据一致证明数据完整没有被篡改，否则说明云服务中的数据被篡改。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)实现茶叶生产线现场和云端远程监控相结合的方案构建现代化茶叶生产管理模式；

2)基于云服务的一对多功能架构模式，实现多用户共享服务实例，并基于该云服务平台实现茶叶生产环节的产品追溯功能；

3)将区块链技术融入云服务平台，实现数据服务共享的同时，保证中心化数据存储安全。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2位本发明的业务流程示意图

图3为本发明的可扩展区块链的网络拓扑结构示意图；

图4为本发明的数据完整性检验流程示意图；

图5为本发明的数据传输过程示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图所示，基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，包括数据采集模块、控制器模块、人机界面模块、数据传输模块及服务层，

所述数据采集模块包括各类加工设备的传感器和线圈开关，所述各类传感器和线圈开关用以实时采集茶叶生产过程的设备状态和工艺参数，所述数据采集模块与控制器模块电连接；

所述控制器模块用以实时接收数据采集模块采集的数据参数，并根据数据参数变化做出调整，同时控制器模块响应操作员由人机界面模块及服务层下发的控制指令进行生产；

所述人机界面模块用以实现操作员与控制器模块之间的指令交互，进而实现在现场对茶叶生产线设备单元进行操作，所述人机界面模块与控制器模块通过总线相连；

所述数据传输模块用于将控制器模块寄存器内部保存的数据采集模块采集的实时数据定时发送到服务层，所述数据传输模块基于GSM和WIFI网络与服务层进行数据传输；

所述服务层为一种基于云服务架构的平台，其目的在于提供一种可远程监控茶叶生产线加工过程的功能，其包括数据解析单元、存储单元、功能接口单元，所述功能接口单元包括茶叶生产线设备工作状态及加工工艺参数实时远程监控功能、历史数据查询功能、生产状态预警功能、远程视频监控功能、面向消费者的茶叶产品生产信息追溯功能。

对上述结构的进一步说明：所述控制器模块与数据采集模块相连，对传感器数据进行数据转换，并且通过预设程序根据传感器参数值进行判断并实时控制设备的运行。所述人机界面模块则通过串口的方式与控制器模块相连，进而可以通过人机界面模块直接对控制器模块下达指令控制设备运行。当设备启动后，数据传输模块实时将控制器模块内部接收的数据采集模块的参数数据，连同数据标识进行打包，进一步通过GSM网络将打包的数据按照预定的协议发送到指定的云服务平台，所述数据标识，包含了设备的唯一标识信息以及设备的所属的用户信息。

所述数据采集模块、控制器模块、数据传输模块以茶叶各加工设备以单元进行工作，即一对一的形式。

进一步，所述数据传输模块将打包的数据发送到服务层，数据解析单元对接收到的数据包进行解析，通过解析区分数据包对应于哪一个生产线设备以及数据所属的用户。

进一步，服务层将解析后的数据经过数据存储单元将数据进行持久化。

进一步，各用户登录该服务层的云平台，访问功能接口单元提供的应用接口，然后功能接口单元读取数据存储单元的数据并返回给个用户，进而实现远程对茶叶生产线数据进行查看和监控。此外，用户通过所述的功能接口单元，访问对应的生产线网络摄像头，进一步将茶叶生产线的视频数据通过或WIFI路由发送到云端功能界面进行远程视频监控。

其中，目前的传输层大都基于TCP/IP协议，无法直接与基于WEB的服务层交互。本发明在数据传输模块对采集的数据包进行了传输协议封装，即将原始数据包添加了基于HTTP协议的字段，进而使得数据传输模块能够直接与基于WEB的服务层进行数据交互，从而大大减少了整个系统的数据传输架构。

在一些实施例中，所述茶叶生产线设备工作状态及加工工艺参数实时远程监控功能包括支持用户实现在PC端、手机端等终端设备实时监测茶叶生产线的加工设备工作状态及各工序加工设备的加工工艺参数。

在一些实施例中，所述历史数据查询功能包括茶叶生产加工过程的各类生产数据可以通过数据库进行持久化，并通过查询关键字随时进行历史数据查询。

在一些实施例中，所述生产状态预警功能包括能够根据茶叶生产线设备工作状态以及工艺参数与设定的阈值进行实时对比，如果出现超出阈值则服务层通过电子通讯的方式及时提醒用户进行管控。

在一些实施例中，所述远程视频监控功能包括使用网络摄像头采集茶叶加工过程的生产线实时数据，用户可以通过PC、移动端等终端端设备访问服务层暴露的应用接口访问茶叶生产过程的摄像头，进而实现对茶叶生产线的远程视频监控。

在一些实施例中，所述茶叶产品信息追溯功能包括支持除了茶企业用户之外的产品消费者通过该服务层进行基础数据查询，支持消费者通过移动端扫描产品二维码后跳转到服务层提供的溯源信息页面，进行产品信息查询。

在一些实施例中，所述功能接口单元还包括细粒度数据配置功能，所述细粒度数据配置功能包括支持用户自定义数据模板，进而实现面向多用户灵活配置服务，该数据模板包括：厂家信息档案、原料信息档案、茶叶生产线设备档案、工艺档案、产品档案等。所述档案可由用户自定义设置。其目的在于，每个用户的数据类型不同(如不同的用户茶叶生产设备不同，采集的数据类型也不同)面向多用户系统中无法事先统一确定各茶企业用户的数据模板。茶企用户访问所述的功能接口模块，将自定义的数据模板由所述的数据存储模块存储到数据库中。

当用户配置完所述各类信息档案之后，通过访问云服务功能应用接口，开启生产数据监听服务，进一步用户启动生产线后，数据经数据采集、数据传输、数据解析后存储到云服务数据库模板。

在一些实施例中，所述功能接口单元还包括数据隔离设置功能，所述数据隔离设置功能包括在共享服务实例的云平台中，采取独立数据库及独立表空间相结合的数据架构实现茶企用户之间的数据相互隔离，保证数据访问的安全性。

在一些实施例中，所述服务层为了在中心化的共享服务实例的功能架构基础上，保证各茶企业的用户数据安全性，采用区块链和传统数据库双存储模式，且所述服务层还采取区块链节点分组共识的机制实现区块链系统可扩展的模式。

进一步地，所述双存储模式的特点在于服务层能够基于传统数据库的高效读写性能、大容量数据存储、异构数据存储等特点对各用户提供数据服务，另一方面能够将传统数据库中数据经过预处理后存储到区块链系统中，保证数据的安全性，防止茶企业的产品信息等数据篡改损害用户利益。所述区块链分组共识机制具体为：参与区块链系统的用户节点不再全部维护一条链进行共识，而是将节点随机分成若干小组进行共识，从而各个小组为只需维护对应的子链，减少了共识开销和节点存储开销，进而使得所述的系统能够具有较高的扩展性。

更进一步地，所述区块链节点包含云服务节点和各茶企用户节点，本发明系统区块链网络中将茶企业节点分为若干个共识小组，从而使得整个区块链系统的共识开销大大降低，从而提高了所述区块链存储模式的扩展性。所述区块链共识网络中，云服务节点作为公共的共识节点，对各个共识小组的分组划分进行协调。

如图4为茶企用户进行数据完整性检验的总体流程，其目的在于防止中心化云服务的节点对用户的数据进行篡改，损害用户利益。首先用户通过访问功能应用接口获取云服务平台的相关数据，然后将数据进行哈希运算，进一步将哈希运算后的数据打包为区块链的交易，进一步将该交易向所在的共识组广播，共识组其余节点对该交易进行校验，当大部分节点认证通过后对该交易进行上链。当用户需要对数据完整进行校验时，获取区块链平台的哈希数据，以及云服务平台的数据并将云服务端数据进行哈希运算，进一步比较区块链平台的数据和当前云服务平台哈希运算后的数据是否一致。如果数据一致证明数据完整没有被篡改，否则说明云服务中的数据被篡改，用户可以以此作为证据避免恶意攻击。

本发明的特点在于：

1)实现茶叶生产线现场和云端远程监控相结合的方案构建现代化茶叶生产管理模式；

2)基于云服务的一对多功能架构模式，实现多用户共享服务实例，并基于该云服务平台实现茶叶生产环节的产品追溯功能；

3)将区块链技术融入云服务平台，实现数据服务共享的同时，保证中心化数据存储安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于包括数据采集模块、控制器模块、人机界面模块、数据传输模块及服务层，

所述数据采集模块用以实时采集茶叶生产过程的设备状态和工艺参数；

所述控制器模块用以实时接收数据采集模块采集的数据参数，并根据数据参数变化做出调整，同时控制器模块响应操作员由人机界面模块及服务层下发的控制指令进行生产；

所述人机界面模块用以实现操作员与控制器模块之间的指令交互，进而实现在现场对茶叶生产线设备单元进行操作；

所述数据传输模块用于将控制器模块保存的数据采集模块采集的实时数据定时发送到服务层；

所述服务层包括数据解析单元、存储单元、功能接口单元，所述功能接口单元包括茶叶生产线设备工作状态及加工工艺参数实时远程监控功能、历史数据查询功能、生产状态预警功能、远程视频监控功能、面向消费者的茶叶产品生产信息追溯功能。

2.根据权利要求1所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述数据传输模块对采集的数据包进行传输协议封装，将原始数据包添加了基于HTTP协议的字段，进而使得数据传输模块能够直接与基于WEB的服务层进行数据交互。

3.根据权利要求1所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述茶叶生产线设备工作状态及加工工艺参数实时远程监控功能包括支持用户实现在终端设备实时监测茶叶生产线的加工设备工作状态及各工序加工设备的加工工艺参数。

4.根据权利要求1所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述历史数据查询功能包括茶叶生产加工过程的各类生产数据可以通过数据库进行持久化，并通过查询关键字随时进行历史数据查询。

5.根据权利要求1所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述生产状态预警功能包括能够根据茶叶生产线设备工作状态以及工艺参数与设定的阈值进行实时对比，如果出现超出阈值则服务层通过电子通讯的方式及时提醒用户进行管控。

6.根据权利要求1所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述远程视频监控功能包括使用网络摄像头采集茶叶加工过程的生产线实时数据，用户可以通过终端端设备访问服务层暴露的应用接口访问茶叶生产过程的摄像头，进而实现对茶叶生产线的远程视频监控。

7.根据权利要求1-6中任一所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述茶叶产品信息追溯功能包括支持除了茶企业用户之外的产品消费者通过该服务层进行基础数据查询，支持消费者通过移动端扫描产品二维码后跳转到服务层提供的溯源信息页面，进行产品信息查询。

8.根据权利要求1所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述功能接口单元还包括细粒度数据配置功能和数据隔离设置功能，所述细粒度数据配置功能包括支持用户自定义数据模板，进而实现面向多用户灵活配置服务，该数据模板包括：厂家信息档案、原料信息档案、茶叶生产线设备档案、工艺档案、产品档案；所述数据隔离设置功能包括在共享服务实例的云平台中，采取独立数据库及独立表空间相结合的数据架构实现茶企用户之间的数据相互隔离。

9.根据权利要求8所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述服务层采用区块链和传统数据库双存储模式，且所述服务层还采取区块链节点分组共识的机制实现区块链系统可扩展的模式。

10.根据权利要求9所述的基于云服务与区块链技术的茶叶生产线远程管理追溯系统，其特征在于所述服务层能够基于传统数据库的高效读写性能、大容量数据存储、异构数据存储的特点对各用户提供数据服务，另一方面能够将传统数据库中数据经过预处理后存储到区块链系统中；所述区块链分组共识机制具体为：参与区块链系统的用户节点不再全部维护一条链进行共识，而是将节点随机分成若干小组进行共识，从而各个小组为只需维护对应的子链；

茶企用户进行数据完整性检验的方法包括：首先用户通过访问功能应用接口获取云服务平台的相关数据，然后将数据进行哈希运算，进一步将哈希运算后的数据打包为区块链的交易，进一步将该交易向所在的共识组广播，共识组其余节点对该交易进行校验，当大部分节点认证通过后对该交易进行上链，当用户需要对数据完整进行校验时，获取区块链平台的哈希数据，以及云服务平台的数据并将云服务端数据进行哈希运算，进一步比较区块链平台的数据和当前云服务平台哈希运算后的数据是否一致，如果数据一致证明数据完整没有被篡改，否则说明云服务中的数据被篡改。

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