CN113051609A - 基于区块链的食材溯源系统、方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种基于区块链的食材溯源系统、方法、设备及存储介质，涉及区块链技术领域。该系统包括：展示层，用于所述系统的展示与交互；应用层，包括食材供应链上角色的注册与登记、以及与溯源相关功能业务的操作；服务层，用于溯源系统与数据层区块链的数据交互操作；数据层，用于食材供应链上的角色通过所述应用层、所述服务层对所述数据层中存储数据的读写。本申请实施例借助区块链技术，建立学校食材供应链各个角色的合作机制，连通各角色的信息孤岛，实现食材商品的可信溯源，用户可以掌握学校食材流转的全过程，公众与监管机构可以获得学校食堂食材的优质溯源服务，构建透明可信的学校食材溯源体系，实现食品健康的良性循环。

Description

基于区块链的食材溯源系统、方法、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及区块链技术领域，具体而言，本申请涉及一种基于区块链的食材溯源系统、方法、设备及存储介质。

背景技术

食品安全问题关乎人民身体健康。近年来，食品安全问题频发引起社会公众的广泛关注，使得食品溯源逐渐成为社会刚需。食材安全是食品安全的重要基础，在学校食堂尤为重要，食材安全直接影响着学生餐桌上的食品卫生安全。

现有的商品溯源技术主要由软硬件技术相结合，通过在商品包装上粘贴标签，如质量认证、条形码、二维码等标签，由RFID、 NFC、智能终端等物联网设备进行信息采集与上传，实现商品供应链的逆向溯源。标签负责对商品进行锚定，记录着商品唯一标识 ID、生产日期、生产批次、生产厂家(地址)、重量、保质期、检验信息等。这些商品信息在供应链流转过程中都会被记录上传到溯源信息系统的数据库中进行存储管理，然而中心化的存储往往会存在许多问题：中心化的数据库容易被黑客攻击或不法分子撞库，导致数据的丢失与篡改。同时，供应链上的各方存在着利益相关，当写入的溯源信息对其不利时，往往会发生数据篡改的情况，使得商品溯源信息对其产生有利的影响或减少不良影响。区块链技术能够解决数据中心化、易篡改的问题，但由于其具有存储容量小的缺陷，对大文件的存储效率不高。供应链过程中产生的图片、文本以及视频等体积较大的文件，容易对区块链存储造成负担。其次，供应链上各企业自己开发的溯源系统难以进行数据共享，进而形成信息孤岛。

由此可见，传统的溯源系统已经难以适应供应链上日趋复杂的需求、难以应对溯源业务场景下的诸多挑战，从而影响供应链上各方的经济效益。

发明内容

本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是传统的溯源系统已经难以适应供应链上日趋复杂的需求、难以应对溯源业务场景下的诸多挑战，从而影响供应链上各方的经济效益的技术缺陷。

根据本申请的一个方面，提供了一种基于区块链的食材溯源系统，该系统包括：

展示层，包括移动端、Web端页面，作为所述系统的前端界面，用于所述系统的展示与交互；

应用层，包括食材供应链上角色的注册与登记、以及与溯源相关功能业务的操作；

服务层，包括智能合约集群、溯源数据加密及区块链节点管理，包括溯源业务合约、溯源数据校验合约、溯源内容访问控制合约，用于溯源系统与数据层区块链的数据交互操作；

数据层，包括区块链的链式存储结构以及IPFS文件系统存储，用于食材供应链上的角色通过所述应用层、所述服务层对所述数据层中存储数据的读写。

作为本申请一种可能的实施方式，在该实施方式中，所述食材供应链上的角色包括食材供应商、集采集配基地、物流运输机构、学校和监管机构，所述应用层的应用包括：

针对所述食材供应商的供应管理的应用、针对所述集采集配基地的销售管理的应用、针对所述物流运输机构的流通管理的应用、针对所述学校的溯源需求的应用、针对所述监管机构的监督管理的应用；

所述食材供应链上角色的注册与登记包含所述食材供应链上角色在区块链上的授权注册、身份登记、访问控制，并将各个角色设置为所述区块链的各个节点；

所述与溯源相关功能业务的操作包括食材供应链上角色的溯源信息上传、溯源信息查询、溯源证书生成、溯源证书核验；所述溯源信息上传包括商品信息二维码锚定、商品信息手机扫码上传、商品信息录入上传和商品实物图片上传。

作为本申请一种可能的实施方式，在该实施方式中，所述商品信息二维码锚定，包括商品在所述食材供应链的一物一码模式，所述一物一码模式包括所述商品在所述食材供应链流转源头粘贴系统生成的二维码；所述二维码参与商品在所述食材供应链上流转的全过程，用于存储商品的信息，所述商品的信息包括商品编号信息、商品属性信息，所述商品编号信息为商品唯一识别ID，所述商品属性信息包括商品名称、商品类别、商品重量、商品质量检验、商品生产日期的信息。

作为本申请一种可能的实施方式，在该实施方式中，所述服务层中的智能合约集群包括：溯源业务合约、溯源数据校验合约、溯源内容访问控制合约；

所述溯源业务合约包含溯源信息上传合约、溯源信息查询合约；所述溯源信息上传合约，用于将溯源数据上传至所述区块链上，所述溯源数据包括溯源编号、食材商品编号、食材商品名称、食材商品重量、食材商品生产地、食材检测信息、IPFS索引码、填报人字段；所述溯源信息查询合约，包含溯源编号的查询、食材商品编号查询，用于溯源信息的查询；

所述溯源数据校验合约包含溯源数据加密合约、溯源数据多方校验合约；所述溯源数据加密合约包括使用密码学方法，对上链前的所述溯源信息内容进行加密；所述溯源数据多方校验合约，包括对所述溯源编号的冲突检测、食材商品编号的冲突检测，用于监管机构对所述溯源数据上链前的校验；所述溯源内容访问控制合约，包括用户权限管理和内容访问限制，在所述合约内建立基于用户属性的访问控制策略，对所述食材供应链上的各个角色进行权限管理，根据所述供应链角色的权限，来对溯源内容进行访问控制，实现不同角色具有不同的溯源信息查看权限；所述区块链节点管理包括使用CA证书工具为节点颁发证书、身份认证和准入管理。

作为本申请一种可能的实施方式，在该实施方式中，所述数据层的区块链用作分布式账本，对所述溯源数据进行存储，所述区块链使用工作证明共识算法共识打包产生区块，所述区块包含溯源信息的数据哈希、前块哈希、当前块哈希、交易号、交易时戳、溯源信息索引；所述IPFS文件系统，是一种分布式点对点的文件系统，包括IPFS服务器，用于弥补所述区块链数据存储容量过小的问题，作为所述溯源系统的大文件辅助存储，存储类型包括所述溯源信息中的图片数据、文本文档、视频文件，存储内容；所述溯源信息索引，包括一串哈希码，是对存储在IPFS文件系统上的溯源数据内容的唯一标识，用于IPFS服务器上的文件读取。

根据本申请的另一个方面，提供了一种基于区块链的食材溯源方法，该方法包括：

建立系统底层区块链网络，将所述食材供应链上的角色设置为所述区块链网络的各节点；部署IPFS文件系统，通过所述IPFS 文件系统的API与所述区块链进行连接；

系统服务层通过SDK接口与所述区块链底层网络进行连接，由所述系统的管理员制定智能合约的数据格式标准与规范并发布智能合约，所述智能合约将被安装至特定通道内的所述角色的节点进行使用；

食材供应商通过使用所述溯源二维码对商品锚定，并在商品流转过程中，通过扫码填单、拍照上传至系统，执行溯源信息上传合约来创建食材商品溯源流通订单，同时触发溯源内容访问控制合约，判断角色的相应访问控制权限，食材商品的流通过程记录对监管机构和系统管理员透明可见；

经销商和物流运输机构通过系统扫码填单、拍照上传食材商品流转信息，食材商品信息需按照系统提供的字段规范进行填单，由系统调用执行所述溯源信息上传合约进行所述溯源数据的上传，再经由所述溯源数据加密合约，指定区块链网络中一个节点的公钥进行溯源数据的非对称加密，所拍商品图片通过溯源信息上传合约上传至IPFS文件系统辅助存储，存储返回的哈希码对存储内容具有唯一标识，最后将溯源内容信息与所述IPFS返回哈希码通过溯源信息上传合约上链存储；

监管机构在系统内通过执行所述溯源信息查询合约查看所述商品过程信息，查看各个商品流转的过程，同时执行所述溯源数据多方校验合约来对食材供应链上的商品流转过程进行监管，包括所述商品的溯源信息认证、溯源信息真伪验证、商品质量抽检管理；

学校用户可以通过手机APP扫码或网页端手动输入查询商品溯源信息，通过所述溯源信息查询合约查询所述区块链及IPFS服务器上的所述商品溯源信息，将链上信息与IPFS文件系统返回的信息整合显示到前端页面展示。系统生成所述商品溯源证书，并提供校验码查询区块信息。

根据本申请的另一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于：执行上述的基于区块链的食材溯源方法。

根据本申请的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以上述的基于区块链的食材溯源方法。

本申请实施例通过借助区块链技术，使用区块链技术建立学校食材供应链各个角色的合作机制，连通各角色的信息孤岛，撮合各方实现食材的高效联动；食材供应链各方共同维护同一账本，实现食材商品从供应商、集采集配基地，到物流运输环节，再到学校食堂后厨流转信息透明化记录，进而实现食材商品的可信溯源；通过IPFS星际文件系统的分布式点对点技术，解决食材供应链中各环节上传的食材商品溯源信息中大体积文件存储的问题，实现学校食材供应链溯源的存储效率优化；通过学校食材供应链溯源系统，用户可以掌握学校食材流转的全过程，公众与监管机构可以获得学校食堂食材的优质溯源服务，构建透明可信的学校食材溯源体系，实现食品健康的良性循环。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请实施例提供的一种基于区块链的食材溯源系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于区块链的食材溯源系统的用例图；

图3为本申请实施例提供的一种基于区块链的食材溯源方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基于区块链的食材溯源系统的链式存储结构图；

图5为本申请实施例提供的一种基于区块链的食材溯源系统的功能模块图；

图6为本申请实施例提供的一种基于区块链的食材溯源系统的溯源业务流程图；

图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

结合附图并参考以下具体实施方式，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请提供的基于区块链的食材溯源系统、方法、设备及存储介质，旨在解决现有技术的如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请实施例中提供了一种基于区块链的食材溯源系统，如图1所示，该系统包括：

展示层，包括移动端、Web端页面，作为所述系统的前端界面，用于所述系统的展示与交互；

应用层，包括食材供应链上角色的注册与登记、以及与溯源相关功能业务的操作；

服务层，包括智能合约集群、溯源数据加密及区块链节点管理，包括溯源业务合约、溯源数据校验合约、溯源内容访问控制合约，用于溯源系统与数据层区块链的数据交互操作；

数据层，包括区块链的链式存储结构以及IPFS文件系统存储，用于食材供应链上的角色通过所述应用层、所述服务层对所述数据层中存储数据的读写。

在本申请实施例中，食材供应链是指从上游的食材供应商进行供货，流转到供应链下游，最终到学校食堂餐桌的过程；所述食材包括农产品、冷链产品、副食品，所述农产品包括肉禽类、蛋类、蔬菜、鲜果、粮油，所述冷链产品包括鱼类、虾类、贝类，所述副食品包括调味品、豆制品、零食、饮料；所述集采集配基地包括对食材供应商进行竞价招标、对采购食材商品进行农残检测记录、对食材商品进行整合配送；所述学校包含幼儿园、中小学、高校，需要食材集采集配供应的场所。所述监管机构包括市场监督局、政府监督部门，负责对食材供应链过程的监管与背书，包括食材商品流动监管、食材商品质量监管，确保所述溯源数据真实可信。

在本申请实施例中，述食材供应链上的角色包括食材供应商、集采集配基地、物流运输机构、学校和监管机构，所述应用层的应用包括：

针对所述食材供应商的供应管理的应用、针对所述集采集配基地的销售管理的应用、针对所述物流运输机构的流通管理的应用、针对所述学校的溯源需求的应用、针对所述监管机构的监督管理的应用；

所述食材供应链上角色的注册与登记包含所述食材供应链上角色在区块链上的授权注册、身份登记、访问控制，并将各个角色设置为所述区块链的各个节点；

所述与溯源相关功能业务的操作包括食材供应链上角色的溯源信息上传、溯源信息查询、溯源证书生成、溯源证书核验；所述溯源信息上传包括商品信息二维码锚定、商品信息手机扫码上传、商品信息录入上传和商品实物图片上传。

在本申请实施例中，应用层中包括多个针对食材供应链的应用服务，包括针对所述食材供应商的供应管理的应用、针对所述集采集配基地的销售管理的应用、针对所述物流运输机构的流通管理的应用、针对所述学校的溯源需求的应用、针对所述监管机构的监督管理的应用；所述食材供应链上角色的注册与登记包含所述食材供应链上角色在区块链上的授权注册、身份登记、访问控制，并将各个角色设置为所述区块链的各个节点；所述与溯源相关功能业务的操作包括食材供应链上角色的溯源信息上传、溯源信息查询、溯源证书生成、溯源证书核验；所述溯源信息上传包括商品信息二维码锚定、商品信息手机扫码上传、商品信息录入上传和商品实物图片上传。

本申请实施例提供了一种可能的实施方式，在该实施方式中，所述商品信息二维码锚定，包括商品在所述食材供应链的一物一码模式，所述一物一码模式包括所述商品在所述食材供应链流转源头粘贴系统生成的二维码；所述二维码参与商品在所述食材供应链上流转的全过程，用于存储商品的信息，所述商品的信息包括商品编号信息、商品属性信息，所述商品编号信息为商品唯一识别ID，所述商品属性信息包括商品名称、商品类别、商品重量、商品质量检验、商品生产日期的信息。

本申请实施例提供了一种可能的实施方式，在该实施方式中，所述服务层中的智能合约集群包括：溯源业务合约、溯源数据校验合约、溯源内容访问控制合约；所述溯源业务合约包含溯源信息上传合约、溯源信息查询合约；所述溯源信息上传合约，用于将溯源数据上传至所述区块链上，所述溯源数据包括溯源编号、食材商品编号、食材商品名称、食材商品重量、食材商品生产地、食材检测信息、IPFS索引码、填报人字段；所述溯源信息查询合约，包含溯源编号的查询、食材商品编号查询，用于溯源信息的查询；所述溯源数据校验合约包含溯源数据加密合约、溯源数据多方校验合约；所述溯源数据加密合约包括使用密码学方法，对上链前的所述溯源信息内容进行加密；所述溯源数据多方校验合约，包括对所述溯源编号的冲突检测、食材商品编号的冲突检测，用于监管机构对所述溯源数据上链前的校验；所述溯源内容访问控制合约，包括用户权限管理和内容访问限制，在所述合约内建立基于用户属性的访问控制策略，对所述食材供应链上的各个角色进行权限管理，根据所述供应链角色的权限，来对溯源内容进行访问控制，实现不同角色具有不同的溯源信息查看权限；所述区块链节点管理包括使用CA证书工具为节点颁发证书、身份认证和准入管理。

本申请实施例提供了一种可能的实施方式，在该实施方式中，所述数据层的区块链用作分布式账本，对所述溯源数据进行存储，所述区块链使用工作证明共识算法共识打包产生区块，所述区块包含溯源信息的数据哈希、前块哈希、当前块哈希、交易号、交易时戳、溯源信息索引；所述IPFS文件系统，是一种分布式点对点的文件系统，包括IPFS服务器，用于弥补所述区块链数据存储容量过小的问题，作为所述溯源系统的大文件辅助存储，存储类型包括所述溯源信息中的图片数据、文本文档、视频文件，存储内容；所述溯源信息索引，包括一串哈希码，是对存储在IPFS文件系统上的溯源数据内容的唯一标识，用于IPFS服务器上的文件读取。

作为本申请一种可能的实施方式，如图2所示，提供了一种基于区块链的食材溯源系统用例图，其中，该系统中包括系统管理员、食材供应商、集采集配基地、物流机构、学校以及监管机构，系统管理员用于对该食材供应链上角色的注册、登录、身份验证进行管理，该对该区块链网络中的节点、智能合约以及CA证书进行管理，该食材供应商用于对食材二维码的锚定以及食材溯源信息的上传，集采集配基地用于对食材溯源信息进行上传，物流机构也用于对食材溯源信息进行上传，其中，上传食材溯源信息包括但不限于扫码填单、数据加密等，学校用于对食材溯源信息进行查询，并生成溯源证书，同时对溯源证书进行核验，监管机构用于查询食材溯源信息，并对溯源证书进行核验，并实施监管，其中，对食材溯源信息进行查询包括但不限于查询区块、查询IPFS等，生成溯源证书包括对溯源证书进行下载，溯源证书的核验方式包括扫码核验。

本申请实施例通过借助区块链技术，使用区块链技术建立学校食材供应链各个角色的合作机制，连通各角色的信息孤岛，撮合各方实现食材的高效联动；食材供应链各方共同维护同一账本，实现食材商品从供应商、集采集配基地，到物流运输环节，再到学校食堂后厨流转信息透明化记录，进而实现食材商品的可信溯源；通过IPFS星际文件系统的分布式点对点技术，解决食材供应链中各环节上传的食材商品溯源信息中大体积文件存储的问题，实现学校食材供应链溯源的存储效率优化；通过学校食材供应链溯源系统，用户可以掌握学校食材流转的全过程，公众与监管机构可以获得学校食堂食材的优质溯源服务，构建透明可信的学校食材溯源体系，实现食品健康的良性循环。

本申请实施例提供了一种基于区块链的食材供应方法，如图3 所示，该方法包括：

步骤S101，建立系统底层区块链网络，将所述食材供应链上的角色设置为所述区块链网络的各节点；部署IPFS文件系统，通过所述IPFS文件系统的API与所述区块链进行连接；

步骤S102，系统服务层通过SDK接口与所述区块链底层网络进行连接，由所述系统的管理员制定智能合约的数据格式标准与规范并发布智能合约，所述智能合约将被安装至特定通道内的所述角色的节点进行使用；

步骤S103，食材供应商通过使用所述溯源二维码对商品锚定，并在商品流转过程中，通过扫码填单、拍照上传至系统，执行溯源信息上传合约来创建食材商品溯源流通订单，同时触发溯源内容访问控制合约，判断角色的相应访问控制权限，食材商品的流通过程记录对监管机构和系统管理员透明可见；

步骤S104，经销商和物流运输机构通过系统扫码填单、拍照上传食材商品流转信息，食材商品信息需按照系统提供的字段规范进行填单，由系统调用执行所述溯源信息上传合约进行所述溯源数据的上传，再经由所述溯源数据加密合约，指定区块链网络中一个节点的公钥进行溯源数据的非对称加密，所拍商品图片通过溯源信息上传合约上传至IPFS文件系统辅助存储，存储返回的哈希码对存储内容具有唯一标识，最后将溯源内容信息与所述 IPFS返回哈希码通过溯源信息上传合约上链存储；

步骤S105，监管机构在系统内通过执行所述溯源信息查询合约查看所述商品过程信息，查看各个商品流转的过程，同时执行所述溯源数据多方校验合约来对食材供应链上的商品流转过程进行监管，包括所述商品的溯源信息认证、溯源信息真伪验证、商品质量抽检管理；

步骤S106，学校用户可以通过手机APP扫码或网页端手动输入查询商品溯源信息，通过所述溯源信息查询合约查询所述区块链及IPFS服务器上的所述商品溯源信息，将链上信息与IPFS文件系统返回的信息整合显示到前端页面展示。系统生成所述商品溯源证书，并提供校验码查询区块信息。

在本申请实施例中，目前主流的区块链技术框架有以太坊、R3-Corda、Hyperledger Fabric等选型，本申请实例选择Fabric框架为例来对一种基于区块链的学校食材供应链溯源系统进行描述。需要注意的是，本申请实例并不仅限于Fabric框架或上述提到的区块链技术框架，其它区块链框架同样可以用作本申请。IPFS是一种分布式点对点的文件系统，具有冗余度低、去中心化、永久存储、大文件进行分片存储的优点，有效解决区块链存储容量低、存储效率低的问题。

在本申请实施例中，食材供应链包含食材供应商、集采集配基地、物流运输、学校以及监管机构，这些供应链上的角色，在食材商品的整个流转过程中，均会产生大量的溯源数据信息，因此这些角色在区块链网络中，需要分别为其设置不同的节点。具体地，区块链中的节点是指区块链网络中的计算机、移动设备、服务器等终端。所述节点具有一定的计算能力、存储空间以及网络带宽，以用于分布式账本的同步复制存储。本实例对节点的具体形式不做限制。智能合约是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。本申请的智能合约由管理员进行数据标准与格式的制定，并安装在区块链网络中的相应节点上。通过智能合约来实现可信交易，用户角色对区块链的一切操作需要通过智能合约进行，规范了系统与区块链网络之间的交互。食材溯源二维码是指，食材商品在供应商流动前由人工对食材进行二维码粘贴锚定，每一件食材商品都由二维码进行唯一标识，称为一物一码模式。本申请实施例对二维码的尺寸大小不做限制，二维码相对于条形码，具有携带信息量大、通用性强、不易无损的优点，并且移动设备均具备二维码扫码功能，易于食材在供应链流转过程中的信息处理。学校食堂可以通过手机扫描二维码实现食材的全流程溯源信息查询，并获取食材相关的信息与数据。其中，本申请实施例中提到的手机拍照上传功能不仅限于拍摄图像，还包括拍摄短视频进行上传。权限访问控制功能，用于实现基于用户属性的访问控制。本申请实施例描述的食材供应链中，具有食材供应商、集采集配基地、物流运输、学校、监管机构与系统管理员等角色，但不仅限于上述角色。供应链上的角色具有不同的用户属性，当商品从供应商开始流转时，集采集配基地、物流、学校角色尚未获取到商品相关信息，没有权限对商品信息进行查看追踪；而监管机构参与商品在供应链的流转过程，具有相应的权限对商品流转信息进行查看追踪，并实施监管。同时，溯源数据访问控制合约还实现对供应链上不同角色的隐私数据的访问控制，不同供应商之间无法查看对方的商品信息和隐私数据。IPFS 文件系统用于底层区块链的辅助存储。食材商品在供应链流转中会产生大量的溯源信息，包括上述提到的图片、短视频等数据，这些文件相对于文本信息体积更大，直接存储在区块链中会导致区块链运行效率与性能下降。本申请实施例中，系统在存储图片、短视频体积较大的文件时，由上述溯源信息上传合约、溯源数据加密合约将这类文件进行非对称加密后存入IPFS文件系统中，由 IPFS将这些大文件进行切片存储。存储完成后IPFS返回一串存储文件对应的唯一标识的哈希码，再对该哈希码存储到区块链上，通过该哈希码获取相应的溯源信息内容。学校食堂通过扫描食材商品上的二维码，查询该食材商品的溯源流转过程，扫码操作触发系统应用层向服务层发起请求，其中参数包含商品编码，服务端获取参数后，通过溯源信息查询合约查询区块链上的相应商品编号，以获取对应的IPFS哈希码，再通过该哈希码向IPFS文件系统查询到对应溯源信息并拉取到本地，发送到展示层进行展示。

作为本申请一种可能的实施方式，如图4所示，提供了一种基于区块链的食材溯源系统的存储结构图，系统的存储结构包括区块链的链式存储结构和IPFS文件系统的分布式点对点的存储结构。所述区块链的链式存储结构用于存储食材供应链上的溯源信息的摘要，包括食材商品编码、溯源编号、溯源内容索引哈希码，所述溯源内容索引哈希码由IPFS文件系统存储后返回，供应链上角色对应区块链中的节点均维护着相同的账本；所述IPFS文件系统又称“星际文件系统”，是一种分布式点对点的文件系统，适合存储食材供应链过程中产生的大体积文件，用于减少区块链存储的压力，节省区块链存取的性能开销。所述大体积文件包含文本文档、图片、短视频这些商品溯源信息相关的文件，IPFS文件系统将上传的大体积文件进行切片存储，返回一串唯一标识的哈希码，用作所述溯源数据内容索引哈希码，将该哈希码上链存储，实现区块链与IPFS文件系统的联动。

作为本申请一种可能的实施方式，如图5所示，提供了一种基于区块链的食材溯源系统的功能模块图，可以划分为系统应用端与系统服务端，所述系统应用端包含系统的展示层、应用层，包括注册登录、用户管理、拍摄图像视频、溯源扫码上传、溯源扫码查询、溯源证书生成、溯源证书核验功能；所述系统服务端包含系统的服务层、数据层，包括溯源数据加密、智能合约管理、节点管理、CA证书管理功能。

作为本申请一种可能的实施方式，如图6所示，提供了一种基于区块链的食材溯源系统的溯源业务流程图，用户角色使用账号与密码登录系统，进入系统主界面。当食材商品配送到学校食堂后，食堂后厨可以通过使用系统的应用端进行操作，扫描食材包装上的二维码，查询到食材对应的溯源信息，生成食材商品的可信溯源证书，并扫码核验所述溯源证书真伪，系统通过底层区块链与IPFS文件系统查询返回结果至应用端。

本申请通过借助区块链技术，使用区块链技术建立学校食材供应链各个角色的合作机制，连通各角色的信息孤岛，撮合各方实现食材的高效联动；食材供应链各方共同维护同一账本，实现食材商品从供应商、集采集配基地，到物流运输环节，再到学校食堂后厨流转信息透明化记录，进而实现食材商品的可信溯源；通过IPFS星际文件系统的分布式点对点技术，解决食材供应链中各环节上传的食材商品溯源信息中大体积文件存储的问题，实现学校食材供应链溯源的存储效率优化；通过学校食材供应链溯源系统，用户可以掌握学校食材流转的全过程，公众与监管机构可以获得学校食堂食材的优质溯源服务，构建透明可信的学校食材溯源体系，实现食品健康的良性循环。

本申请实施例通过借助区块链技术，使用区块链技术建立学校食材供应链各个角色的合作机制，连通各角色的信息孤岛，撮合各方实现食材的高效联动；食材供应链各方共同维护同一账本，实现食材商品从供应商、集采集配基地，到物流运输环节，再到学校食堂后厨流转信息透明化记录，进而实现食材商品的可信溯源；通过IPFS星际文件系统的分布式点对点技术，解决食材供应链中各环节上传的食材商品溯源信息中大体积文件存储的问题，实现学校食材供应链溯源的存储效率优化；通过学校食材供应链溯源系统，用户可以掌握学校食材流转的全过程，公众与监管机构可以获得学校食堂食材的优质溯源服务，构建透明可信的学校食材溯源体系，实现食品健康的良性循环。

本申请实施例中提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器和处理器；至少一个程序，存储于存储器中，用于被处理器执行时，与现有技术相比可实现：本申请实施例通过借助区块链技术，使用区块链技术建立学校食材供应链各个角色的合作机制，连通各角色的信息孤岛，撮合各方实现食材的高效联动；食材供应链各方共同维护同一账本，实现食材商品从供应商、集采集配基地，到物流运输环节，再到学校食堂后厨流转信息透明化记录，进而实现食材商品的可信溯源；通过IPFS星际文件系统的分布式点对点技术，解决食材供应链中各环节上传的食材商品溯源信息中大体积文件存储的问题，实现学校食材供应链溯源的存储效率优化；通过学校食材供应链溯源系统，用户可以掌握学校食材流转的全过程，公众与监管机构可以获得学校食堂食材的优质溯源服务，构建透明可信的学校食材溯源体系，实现食品健康的良性循环。

在一个可选实施例中提供了一种电子设备，如图7所示，图7 所示的电子设备4000包括：处理器4001和存储器4003。其中，处理器4001和存储器4003相连，如通过总线4002相连。可选地，电子设备4000还可以包括收发器4004，收发器4004可以用于该电子设备与其他电子设备之间的数据交互，如数据的发送和/或数据的接收等。需要说明的是，实际应用中收发器4004不限于一个，该电子设备4000的结构并不构成对本申请实施例的限定。

处理器4001可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列) 或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器4001也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。

总线4002可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线4002 可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线4002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器4003可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器) 或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM (Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscReadOnly Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。

存储器4003用于存储执行本申请方案的应用程序代码(计算机程序)，并由处理器4001来控制执行。处理器4001用于执行存储器4003中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于区块链的食材溯源系统，其特征在于，包括：

展示层，包括移动端、Web端页面，作为所述系统的前端界面，用于所述系统的展示与交互；

应用层，包括食材供应链上角色的注册与登记、以及与溯源相关功能业务的操作；

服务层，包括智能合约集群、溯源数据加密及区块链节点管理，包括溯源业务合约、溯源数据校验合约、溯源内容访问控制合约，用于溯源系统与数据层区块链的数据交互操作；

数据层，包括区块链的链式存储结构以及IPFS文件系统存储，用于食材供应链上的角色通过所述应用层、所述服务层对所述数据层中存储数据的读写。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的食材溯源系统，其特征在于，所述食材供应链上的角色包括食材供应商、集采集配基地、物流运输机构、学校和监管机构，所述应用层的应用包括：

针对所述食材供应商的供应管理的应用、针对所述集采集配基地的销售管理的应用、针对所述物流运输机构的流通管理的应用、针对所述学校的溯源需求的应用、针对所述监管机构的监督管理的应用；

所述食材供应链上角色的注册与登记包含所述食材供应链上角色在区块链上的授权注册、身份登记、访问控制，并将各个角色设置为所述区块链的各个节点；

所述与溯源相关功能业务的操作包括食材供应链上角色的溯源信息上传、溯源信息查询、溯源证书生成、溯源证书核验；所述溯源信息上传包括商品信息二维码锚定、商品信息手机扫码上传、商品信息录入上传和商品实物图片上传。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的食材溯源系统，其特征在于，所述商品信息二维码锚定，包括商品在所述食材供应链的一物一码模式，所述一物一码模式包括所述商品在所述食材供应链流转源头粘贴系统生成的二维码；所述二维码参与商品在所述食材供应链上流转的全过程，用于存储商品的信息，所述商品的信息包括商品编号信息、商品属性信息，所述商品编号信息为商品唯一识别ID，所述商品属性信息包括商品名称、商品类别、商品重量、商品质量检验、商品生产日期的信息。

4.根据权利要求1所述基于区块链的食材溯源系统，其特征在于，

所述服务层中的智能合约集群包括：溯源业务合约、溯源数据校验合约、溯源内容访问控制合约；

所述溯源业务合约包含溯源信息上传合约、溯源信息查询合约；所述溯源信息上传合约，用于将溯源数据上传至所述区块链上，所述溯源数据包括溯源编号、食材商品编号、食材商品名称、食材商品重量、食材商品生产地、食材检测信息、IPFS索引码、填报人字段；所述溯源信息查询合约，包含溯源编号的查询、食材商品编号查询，用于溯源信息的查询；

所述溯源数据校验合约包含溯源数据加密合约、溯源数据多方校验合约；所述溯源数据加密合约包括使用密码学方法，对上链前的所述溯源信息内容进行加密；所述溯源数据多方校验合约，包括对所述溯源编号的冲突检测、食材商品编号的冲突检测，用于监管机构对所述溯源数据上链前的校验；所述溯源内容访问控制合约，包括用户权限管理和内容访问限制，在所述合约内建立基于用户属性的访问控制策略，对所述食材供应链上的各个角色进行权限管理，根据所述供应链角色的权限，来对溯源内容进行访问控制，实现不同角色具有不同的溯源信息查看权限；所述区块链节点管理包括使用CA证书工具为节点颁发证书、身份认证和准入管理。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的食材溯源系统，其特征在于，所述数据层的区块链用作分布式账本，对所述溯源数据进行存储，所述区块链使用工作证明共识算法共识打包产生区块，所述区块包含溯源信息的数据哈希、前块哈希、当前块哈希、交易号、交易时戳、溯源信息索引；所述IPFS文件系统，是一种分布式点对点的文件系统，包括IPFS服务器，用于弥补所述区块链数据存储容量过小的问题，作为所述溯源系统的大文件辅助存储，存储类型包括所述溯源信息中的图片数据、文本文档、视频文件，存储内容；所述溯源信息索引，包括一串哈希码，是对存储在IPFS文件系统上的溯源数据内容的唯一标识，用于IPFS服务器上的文件读取。

6.一种基于区块链的食材溯源方法，其特征在于，包括：

建立系统底层区块链网络，将所述食材供应链上的角色设置为所述区块链网络的各节点，部署IPFS文件系统，通过所述IPFS文件系统的API与所述区块链进行连接；

系统服务层通过SDK接口与所述区块链底层网络进行连接，由所述系统的管理员制定智能合约的数据格式标准与规范并发布智能合约，所述智能合约将被安装至特定通道内的所述角色的节点进行使用；

食材供应商通过使用所述溯源二维码对商品锚定，并在商品流转过程中，通过扫码填单、拍照上传至系统，执行溯源信息上传合约来创建食材商品溯源流通订单，同时触发溯源内容访问控制合约，判断角色的相应访问控制权限，食材商品的流通过程记录对监管机构和系统管理员透明可见；

经销商和物流运输机构通过系统扫码填单、拍照上传食材商品流转信息，食材商品信息需按照系统提供的字段规范进行填单，由系统调用执行所述溯源信息上传合约进行所述溯源数据的上传，再经由所述溯源数据加密合约，指定区块链网络中一个节点的公钥进行溯源数据的非对称加密，所拍商品图片通过溯源信息上传合约上传至IPFS文件系统辅助存储，存储返回的哈希码对存储内容具有唯一标识，最后将溯源内容信息与所述IPFS返回哈希码通过溯源信息上传合约上链存储；

监管机构在系统内通过执行所述溯源信息查询合约查看所述商品过程信息，查看各个商品流转的过程，同时执行所述溯源数据多方校验合约来对食材供应链上的商品流转过程进行监管，包括所述商品的溯源信息认证、溯源信息真伪验证、商品质量抽检管理；

学校用户可以通过手机APP扫码或网页端手动输入查询商品溯源信息，通过所述溯源信息查询合约查询所述区块链及IPFS服务器上的所述商品溯源信息，将链上信息与IPFS文件系统返回的信息整合显示到前端页面展示。系统生成所述商品溯源证书，并提供校验码查询区块信息。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于：执行根据权利要求6所述的基于区块链的食材溯源方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求6所述的基于区块链的食材溯源方法。

Images