CN113240442A - 一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种农产品溯源的技术领域，公开了一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，包括：初始化农产品生产阶段农产品的可信值，以及溯源流程中各溯源节点的可信值；利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前溯源节点的农产品存在质量安全问题；将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中；区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码对农产品进行溯源。本发明还提供了一种农业物联网农产品质量安全溯源系统。本发明实现了农产品溯源。

Description

一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法及系统
技术领域
本发明涉及农产品溯源的技术领域，尤其涉及一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法及系统。
背景技术
近年来，伴随着农业产业链信息化的发展和人们生活水平的日益提高，人们对于农产品溯源系统中信息的安全性和真实性愈发重视。
传统农产品溯源系统大多采用中心数据库实现信息存储，信息存在人为篡改的可能，使得消费者对于溯源信息的真实性有较大质疑，同时不同环节的用户作为不同的溯源节点参与溯源过程，溯源节点间缺乏信息反馈，信息不公开透明，导致各溯源节点掌握的信息不对称，交易双方缺乏信任，容易产生信任危机问题。
鉴于此，如何对农产品质量进行更为准确地质量安全溯源，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，通过在农产品质量安全溯源过程中设置可信值算法，利用可信值算法计算得到溯源流程中各溯源节点的可信值，将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中，同时区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码实现农产品的溯源，若农产品溯源流程中存在可信值较低的过程，则认为当前农产品存在质量安全问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，包括：
初始化农产品生产阶段农产品的可信值，以及溯源流程中各溯源节点的可信值；
利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前溯源节点的农产品存在质量安全问题；
将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中；
区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码对农产品进行溯源。
可选地，所述初始化农产品溯源流程中农产品的可信值，包括：
对每一件农产品进行可信值的初始化，在农产品生产阶段，将农产品的可信值初始化为50；
从农产品的生产地d1到销售地dn，初始化中间每一段运输中转的农产品可信值为50，在本发明一个具体实施例中，每段运输记录的目的和终点首尾连接起来为从生产地到销售地的路径。
可选地，所述利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，包括：
在本发明一个具体实施例中，从农产品的生产地d1到销售地dn中的每个溯源节点di都需要计算农产品的实时可信值Si，并将溯源流程中初始化的农产品可信值更新为计算得到的实时可信值，其中Si表示溯源节点di处农产品的可信值；
所述可信值算法流程为：
Figure BDA0003077151710000011
Figure BDA0003077151710000012
其中：
Si为溯源节点i处的初始化农产品可信值；
S′i更新后溯源节点i处的初始化农产品可信值；
Pi表示溯源节点i所处的地理位置信息；
ti表示计算溯源节点i的农产品可信值的时间；
α表示位移参数，α∈[0，1]，将其设置为0.4；
F(i)表示查询参数，若为首次计算溯源节点i的农产品可信值，其值为-1；
ΔT表示当前时刻与最近一次计算溯源节点i农产品可信值时刻的时间间隔；
若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前农产品存在质量安全问题；在本发明一个具体实施例中，若在农产品溯源流程中存在溯源节点i的农产品可信值Si＜G，则说明该溯源节点的农产品存在质量安全问题，其中G为预设定的可信度阈值，其值为35。
可选地，所述采各溯源节点将数据以及可信值存储到区块链节点的流程为：
农产品种植节点将农产品的生产资料、产品信息以及种植节点的可信值录入并上传到区块链中，创建初始区块，调用智能合约实现对节点的认证和信息上链，并通过数据分片的方式实现信息的分布式存储；当农产品产品随着产业链流动进入仓储节点时，当前区块链节点会向仓储节点发送交易请求，双方利用密钥对区块进行验证，并根据内嵌在区块链中的智能合约进行交易过程，在审核通过后完成交易，仓库便成为新的授权角色；
仓储节点将仓储存储信息以及仓储节点的可信值写入区块中，并调用智能合约将变更的溯源编码进行更新，这个过程中节点之间通过共识算法进行区块的广播和数据的同步；
加工节点向区块中写入加工信息、产品检验信息以及加工节点的可信值；其中，检验合格信息需要有监管部门参与检验并通过数字签名对产品的合格与否来进行认证，与产品信息一同写入区块中，同时生产资料的供应商作为节点加入到链中，防止产品溯源过程中产生断链现象；
物流节点向区块中写入物流信息以及物流节点的可信值，同时将物流企业作为区块链节点加入到链中；
销售节点在区块中的产品信息中添加销售节点的企业信息和可信值，并将销售企业作为区块链节点加入到区块链中。
可选地，所述区块链共识算法流程为：
1)将溯源节点划分为共识节点和非共识节点，其中共识节点为在当前时刻需要将节点数据存储到区块中的溯源节点；
2)非共识节点集合的节点保持与共识节点集合的心跳，当共识节点集合中的共识节点出现拜占庭错误或有节点退出时，便立即在非共识节点集合内广播节点替换的消息，将选举好的信任节点替换到共识节点集合，视图切换完成后进行下一次选举行为；
3)利用P＝(h+v)modV1在共识节点集合中选取选举节点，向其他所有节点发出参与选举的消息；当所有的节点收到该通知消息后，如果同意，则会选举该节点作为获选人，如果不同意，则可以反对，同时也能投票给本身节点，如果一个参选节点同意票选的数量大于或者等于
Figure BDA0003077151710000021
个，则选举成功，并将节点数据以及可信值存储到区块链的区块中；其中P为选取的选取节点，h表示区块高度参数，V1表示共识节点数量，V2表示非共识节点数量，v表示区块视图编号；
4)将选举成功的共识节点放入非共识节点集合中，并从共识节点集合中重新选取选举节点进行选举。
可选地，所述区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，包括：
1)使用二维码生成器将区块中所存储的数据转换为二维码，得到50*50像素大小的二维码图像S；
2)获取20*20像素大小的农产品名称字符图像H，对字符图像H进行像素置乱处理：
Figure BDA0003077151710000031
Figure BDA0003077151710000032
Figure BDA0003077151710000033
其中：
P×u为农产品名称字符图像H的像素大小；
H′为置乱后的图像；
G(H，H′)表示置乱函数，当G(H，H′)＞0.8，则完成像素置乱；
E(F(x，y))表示图像H的平均像素差；
E′(F(x，y))表示图像H′的平均像素差；
3)对二维码图像S进行4×4区二维离散余弦变换处理，得到S′；提出S′中每区坐标为(1，2)的频域值f，将f重新融合为35*35像素大小的矩阵M，对矩阵M进行SVD处理，得到Q＝SVD(M)，计算：Q′＝Q+αH′；
4)对Q′进行奇异值重构以及二维离散余弦变换，得到溯源二维码；用户可扫描溯源二维码，扫描后进入溯源查询界面，可查询农产品溯源过程中各溯源节点所提供的信息数据以及溯源节点的可信值；在本发明一个具体实施例中，溯源节点中各企业的信息被导入物联网中，用户可点击溯源节点信息进入物联网中，查看农产品生产销售过程中的溯源企业。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种农业物联网农产品质量安全溯源系统，所述系统包括：
数据获取装置，用于农产品溯源流程，并初始化农产品生产阶段农产品的可信值，以及溯源流程中各溯源节点的可信值；
数据处理器，用于利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前溯源节点的农产品存在质量安全问题，并将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中；
农产品质量安全溯源装置，用于利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码对农产品进行溯源。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有农产品质量安全溯源程序指令，所述农产品质量安全溯源程序指令可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的农业物联网农产品质量安全溯源的的实现方法的步骤。
相对于现有技术，本发明提出一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，该技术具有以下优势：
首先，在供应链中，产品的实体在生产运输销售过程被调包只能通过加强防伪追责来控制，用户购买到商品之后，扫码得到“真品”两个字就误以为买到了正品，但事实可能并不是如此。因此本发明对农产品溯源过程实时地进行可信值计算，从农产品的生产地d1到销售地dn中的每个溯源节点di都需要计算农产品的实时可信值Si，并将溯源流程中初始化的农产品可信值更新为计算得到的实时可信值，其中Si表示溯源节点di处农产品的可信值；所述可信值算法流程为：
Figure BDA0003077151710000034
Figure BDA0003077151710000035
其中：Si为溯源节点i处的初始化农产品可信值；S′i更新后溯源节点i处的初始化农产品可信值；Pi表示溯源节点i所处的地理位置信息；ti表示计算溯源节点i的农产品可信值的时间；α表示位移参数，α∈[0，1]，将其设置为0.4；F(i)表示查询参数，若为首次计算溯源节点i的农产品可信值，其值为-1；ΔT表示当前时刻与最近一次计算溯源节点i农产品可信值时刻的时间间隔；若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前农产品存在质量安全问题；在本发明一个具体实施例中，若在农产品溯源流程中存在溯源节点i的农产品可信值Si＜G，则说明该溯源节点的农产品存在质量安全问题，其中G为预设定的可信度阈值，其值为35，从而实现农产品质量可信的量化处理。
同时，本发明将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中，所述溯源节点包括农产品种植节点、仓储节点、加工节点、物流节点以及销售节点；当溯源节点向区块中存储数据时，需要发起区块共识，若实现共识，当前溯源节点即可向区块中存储数据，反之不可向区块中存储数据，所述共识算法流程为：将溯源节点划分为共识节点和非共识节点，其中共识节点为在当前时刻需要将节点数据存储到区块中的溯源节点；非共识节点集合的节点保持与共识节点集合的心跳，当共识节点集合中的共识节点出现拜占庭错误或有节点退出时，便立即在非共识节点集合内广播节点替换的消息，将选举好的信任节点替换到共识节点集合，视图切换完成后进行下一次选举行为；利用P＝(h+v)modV1在共识节点集合中选取选举节点，向其他所有节点发出参与选举的消息；当所有的节点收到该通知消息后，如果同意，则会选举该节点作为获选人，如果不同意，则可以反对，同时也能投票给本身节点，如果一个参选节点同意票选的数量大于或者等于
Figure BDA0003077151710000041
个，则选举成功，并将节点数据以及可信值存储到区块链的区块中；将选举成功的共识节点放入非共识节点集合中，并从共识节点集合中重新选取选举节点进行选举。相较于传统区块链共识算法，本发明所述共识算法为了提高节点替换的效率，非共识节点集合的选举和共识节点集合的共识同时进行，即在共识节点集合正常运行的情况下，非共识节点集合先将下一次视图切换所需要的信任节点选举出来，当共识节点集合的选举节点出现错误时不再进行传统的视图切换过程，而是直接将备用的选举节点进行替换即可，减少了视图切换时的通信次数，有效提高了系统溯源的效率。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种农业物联网农产品质量安全溯源系统的结构示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
通过在农产品质量安全溯源过程中设置可信值算法，利用可信值算法计算得到溯源流程中各溯源节点的可信值，将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中，同时区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码实现农产品的溯源，若农产品溯源流程中存在可信值较低的过程，则认为当前农产品存在质量安全问题。参照图1所示，为本发明一实施例提供的农业物联网农产品质量安全溯源的方法示意图。
在本实施例中，农业物联网农产品质量安全溯源的方法包括：
S1、初始化农产品生产阶段农产品的可信值，以及溯源流程中各溯源节点的可信值。
首先，本发明对每一件农产品进行可信值的初始化，在农产品生产阶段，将农产品的可信值初始化为50；
从农产品的生产地d1到销售地dn，初始化中间每一段运输中转的农产品可信值为50，在本发明一个具体实施例中，每段运输记录的目的和终点首尾连接起来为从生产地到销售地的路径。
S2、利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前溯源节点的农产品存在质量安全问题。
进一步地，本发明利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，在本发明一个具体实施例中，从农产品的生产地d1到销售地dn中的每个溯源节点di都需要计算农产品的实时可信值Si，并将溯源流程中初始化的农产品可信值更新为计算得到的实时可信值，其中Si表示溯源节点di处农产品的可信值；
所述可信值算法流程为：
Figure BDA0003077151710000051
Figure BDA0003077151710000052
其中：
Si为溯源节点i处的初始化农产品可信值；
S′i更新后溯源节点i处的初始化农产品可信值；
Pi表示溯源节点i所处的地理位置信息；
ti表示计算溯源节点i的农产品可信值的时间；
α表示位移参数，α∈[0，1]，将其设置为0.4；
F(i)表示查询参数，若为首次计算溯源节点i的农产品可信值，其值为-1；
ΔT表示当前时刻与最近一次计算溯源节点i农产品可信值时刻的时间间隔；
若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前农产品存在质量安全问题；在本发明一个具体实施例中，若在农产品溯源流程中存在溯源节点i的农产品可信值Si＜G，则说明该溯源节点的农产品存在质量安全问题，其中G为预设定的可信度阈值，其值为35。
S3、将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中。
进一步地，本发明将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中，在本发明一个具体实施例中，所述溯源节点包括农产品种植节点、仓储节点、加工节点、物流节点以及销售节点；
各溯源节点将数据以及可信值存储到区块链节点的流程为：
农产品种植节点将农产品的生产资料、产品信息以及种植节点的可信值录入并上传到区块链中，创建初始区块，调用智能合约实现对节点的认证和信息上链，并通过数据分片的方式实现信息的分布式存储；当农产品产品随着产业链流动进入仓储节点时，当前区块链节点会向仓储节点发送交易请求，双方利用密钥对区块进行验证，并根据内嵌在区块链中的智能合约进行交易过程，在审核通过后完成交易，仓库便成为新的授权角色；
仓储节点将仓储存储信息以及仓储节点的可信值写入区块中，并调用智能合约将变更的溯源编码进行更新，这个过程中节点之间通过共识算法进行区块的广播和数据的同步；
加工节点向区块中写入加工信息、产品检验信息以及加工节点的可信值；其中，检验合格信息需要有监管部门参与检验并通过数字签名对产品的合格与否来进行认证，与产品信息一同写入区块中，同时生产资料的供应商作为节点加入到链中，防止产品溯源过程中产生断链现象；
物流节点向区块中写入物流信息以及物流节点的可信值，同时将物流企业作为区块链节点加入到链中；
销售节点在区块中的产品信息中添加销售节点的企业信息和可信值，并将销售企业作为区块链节点加入到区块链中。
当溯源节点向区块中存储数据时，需要发起区块共识，若实现共识，当前溯源节点即可向区块中存储数据，反之不可向区块中存储数据，在本发明一个具体实施例中，所述共识算法流程为：
1)将溯源节点划分为共识节点和非共识节点，其中共识节点为在当前时刻需要将节点数据存储到区块中的溯源节点；
2)非共识节点集合的节点保持与共识节点集合的心跳，当共识节点集合中的共识节点出现拜占庭错误或有节点退出时，便立即在非共识节点集合内广播节点替换的消息，将选举好的信任节点替换到共识节点集合，视图切换完成后进行下一次选举行为；
3)利用P＝(h+v)modV1在共识节点集合中选取选举节点，向其他所有节点发出参与选举的消息；当所有的节点收到该通知消息后，如果同意，则会选举该节点作为获选人，如果不同意，则可以反对，同时也能投票给本身节点，如果一个参选节点同意票选的数量大于或者等于
Figure BDA0003077151710000061
个，则选举成功，并将节点数据以及可信值存储到区块链的区块中；其中P为选取的选取节点，h表示区块高度参数，V1表示共识节点数量，V2表示非共识节点数量，v表示区块视图编号；
4)将选举成功的共识节点放入非共识节点集合中，并从共识节点集合中重新选取选举节点进行选举。
S4、区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码对农产品进行溯源。
进一步地，区块链节点利用加密算法将区块中所存储的数据加密为溯源二维码，并将溯源二维码置于农产品包装表面；所述加密算法流程为：
1)使用二维码生成器将区块中所存储的数据转换为二维码，得到50*50像素大小的二维码图像S；
2)获取20*20像素大小的农产品名称字符图像H，对字符图像H进行像素置乱处理：
Figure BDA0003077151710000062
Figure BDA0003077151710000063
Figure BDA0003077151710000064
其中：
P×U为农产品名称字符图像H的像素大小；
H′为置乱后的图像；
G(H，H′)表示置乱函数，当G(H，H′)＞0.8，则完成像素置乱；
E(F(x，y))表示图像H的平均像素差；
E′(F(x，y))表示图像H′的平均像素差；
3)对二维码图像S进行4×4区二维离散余弦变换处理，得到S′；提出S′中每区坐标为(1，2)的频域值f，将f重新融合为35*35像素大小的矩阵M，对矩阵M进行SVD处理，得到Q＝SVD(M)，计算：Q′＝Q+aH′；
4)对Q′进行奇异值重构以及二维离散余弦变换，得到溯源二维码；用户可扫描溯源二维码，扫描后进入溯源查询界面，可查询农产品溯源过程中各溯源节点所提供的信息数据以及溯源节点的可信值；在本发明一个具体实施例中，溯源节点中各企业的信息被导入物联网中，用户可点击溯源节点信息进入物联网中，查看农产品生产销售过程中的溯源企业。
下面通过一个算法实验来说明本发明的具体实施方式，并对发明的处理方法进行测试。本发明算法的硬件测试环境为：Inter(R)Core(TM)i7-6700K CPU，软件为Matlab2018b；对比方法为基于马尔可夫链的农产品质量安全溯源方法以及基于决策树的农产品质量安全溯源方法。
在本发明所述算法实验中，数据集为10G的农产品溯源信息数据。本实验通过将农产品溯源信息数据输入到算法模型中，将农产品溯源的准确率作为算法可行性的评价指标，其中农产品溯源的准确率越高，则说明算法的有效性、可行性越高。
根据实验结果，基于马尔科夫链的农产品质量安全溯源方法的农产品溯源准确率为85.31％，基于决策树的农产品质量安全溯源方法的农产品溯源准确率为84.12％，本发明所述方法的农产品溯源准确率为88.92％，相较于对比算法，本发明所提出的农业物联网农产品质量安全溯源的方法能够实现更高的农产品溯源准确率。
发明还提供一种农业物联网农产品质量安全溯源系统。参照图2所示，为本发明一实施例提供的农业物联网农产品质量安全溯源系统的内部结构示意图。
在本实施例中，所述农业物联网农产品质量安全溯源系统1至少包括数据获取装置11、数据处理器12、农产品质量安全溯源装置13，通信总线14，以及网络接口15。
其中，数据获取装置11可以是PC(Personal Computer，个人电脑)，或者是智能手机、平板电脑、便携计算机等终端设备，也可以是一种服务器等。
数据处理器12至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。数据处理器12在一些实施例中可以是农业物联网农产品质量安全溯源系统1的内部存储单元，例如该农业物联网农产品质量安全溯源系统1的硬盘。数据处理器12在另一些实施例中也可以是农业物联网农产品质量安全溯源系统1的外部存储设备，例如农业物联网农产品质量安全溯源系统1上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，数据处理器12还可以既包括农业物联网农产品质量安全溯源系统1的内部存储单元也包括外部存储设备。数据处理器12不仅可以用于存储安装于农业物联网农产品质量安全溯源系统1的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
农产品质量安全溯源装置13在一些实施例中可以是一中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，包括监控单元，用于运行数据处理器12中存储的程序代码或处理数据，例如农产品质量安全溯源程序指令16等。
通信总线14用于实现这些组件之间的连接通信。
网络接口15可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，通常用于在该系统1与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，农业物联网农产品质量安全溯源系统1还可以包括用户接口，用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在农业物联网农产品质量安全溯源系统1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图2仅示出了具有组件11-15以及农业物联网农产品质量安全溯源系统1，本领域技术人员可以理解的是，图1示出的结构并不构成对农业物联网农产品质量安全溯源系统1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在图2所示的农业物联网农产品质量安全溯源系统1实施例中，数据处理器12中存储有农产品质量安全溯源程序指令16；农产品质量安全溯源装置13执行数据处理器12中存储的农产品质量安全溯源程序指令16的步骤，与农业物联网农产品质量安全溯源的方法的实现方法相同，在此不作类述。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有农产品质量安全溯源程序指令，所述农产品质量安全溯源程序指令可被一个或多个处理器执行，以实现如下操作：
初始化农产品生产阶段农产品的可信值，以及溯源流程中各溯源节点的可信值；
利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前溯源节点的农产品存在质量安全问题；
将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中；
区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码对农产品进行溯源。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，其特征在于，所述方法包括：
初始化农产品生产阶段农产品的可信值，以及溯源流程中各溯源节点的可信值；
利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前溯源节点的农产品存在质量安全问题；
将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中；
区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码对农产品进行溯源。
2.如权利要求1所述的一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，其特征在于，所述初始化农产品溯源流程中农产品的可信值，包括：
对每一件农产品进行可信值的初始化，在农产品生产阶段，将农产品的可信值初始化为50；
从农产品的生产地d1到销售地dn，初始化中间每一段运输中转的农产品可信值为50，每段运输记录的目的和终点首尾连接起来为从生产地到销售地的路径。
3.如权利要求2所述的一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，其特征在于，所述利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，包括：
所述可信值算法流程为：
Figure FDA0003077151700000011
Figure FDA0003077151700000012
其中：
Si为溯源节点i处的初始化农产品可信值；
S′i更新后溯源节点i处的初始化农产品可信值；
Pi表示溯源节点i所处的地理位置信息；
ti表示计算溯源节点i的农产品可信值的时间；
α表示位移参数，α∈[0，1]，将其设置为0.4；
F(i)表示查询参数，若为首次计算溯源节点i的农产品可信值，其值为-1；
ΔT表示当前时刻与最近一次计算溯源节点i农产品可信值时刻的时间间隔；
若在农产品溯源流程中存在溯源节点i的农产品可信值Si＜G，则说明该溯源节点的农产品存在质量安全问题，其中G为预设定的可信度阈值，其值为35。
4.如权利要求3所述的一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，其特征在于，所述采各溯源节点将数据以及可信值存储到区块链节点的流程为：
农产品种植节点将农产品的生产资料、产品信息以及种植节点的可信值录入并上传到区块链中，创建初始区块，调用智能合约实现对节点的认证和信息上链，并通过数据分片的方式实现信息的分布式存储；当农产品产品随着产业链流动进入仓储节点时，当前区块链节点会向仓储节点发送交易请求，双方利用密钥对区块进行验证，并根据内嵌在区块链中的智能合约进行交易过程，在审核通过后完成交易，仓库便成为新的授权角色；
仓储节点将仓储存储信息以及仓储节点的可信值写入区块中，并调用智能合约将变更的溯源编码进行更新；
加工节点向区块中写入加工信息、产品检验信息以及加工节点的可信值；其中，检验合格信息需要有监管部门参与检验并通过数字签名对产品的合格与否来进行认证，与产品信息一同写入区块中，同时生产资料的供应商作为节点加入到链中；
物流节点向区块中写入物流信息以及物流节点的可信值，同时将物流企业作为区块链节点加入到链中；
销售节点在区块中的产品信息中添加销售节点的企业信息和可信值，并将销售企业作为区块链节点加入到区块链中。
5.如权利要求4所述的一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，其特征在于，所述区块链共识算法流程为：
1)将溯源节点划分为共识节点和非共识节点，其中共识节点为在当前时刻需要将节点数据存储到区块中的溯源节点；
2)非共识节点集合的节点保持与共识节点集合的心跳，当共识节点集合中的共识节点出现拜占庭错误或有节点退出时，便立即在非共识节点集合内广播节点替换的消息，将选举好的信任节点替换到共识节点集合，视图切换完成后进行下一次选举行为；
3)利用P＝(h+v)modV1在共识节点集合中选取选举节点，向其他所有节点发出参与选举的消息；当所有的节点收到该通知消息后，如果同意，则会选举该节点作为获选人，如果不同意，则可以反对，同时也能投票给本身节点，如果一个参选节点同意票选的数量大于或者等于
Figure FDA0003077151700000021
个，则选举成功，并将节点数据以及可信值存储到区块链的区块中；其中P为选取的选取节点，h表示区块高度参数，V1表示共识节点数量，V2表示非共识节点数量，v表示区块视图编号；
4)将选举成功的共识节点放入非共识节点集合中，并从共识节点集合中重新选取选举节点进行选举。
6.如权利要求5所述的一种农业物联网农产品质量安全溯源的方法，其特征在于，所述区块链节点利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，包括：
1)使用二维码生成器将区块中所存储的数据转换为二维码，得到50*50像素大小的二维码图像S；
2)获取20*20像素大小的农产品名称字符图像H，对字符图像H进行像素置乱处理：
Figure FDA0003077151700000022
Figure FDA0003077151700000023
Figure FDA0003077151700000024
其中：
P×U为农产品名称字符图像H的像素大小；
H′为置乱后的图像；
G(H，H′)表示置乱函数，当G(H，H′)＞0.8，则完成像素置乱；
E(F(x，y))表示图像H的平均像素差；
E′(F(x，y))表示图像H′的平均像素差；
3)对二维码图像S进行4×4区二维离散余弦变换处理，得到S′；提出S′中每区坐标为(1，2)的频域值f，将f重新融合为35*35像素大小的矩阵M，对矩阵M进行SVD处理，得到Q＝SVD(M)，计算：Q′＝Q+αH′；
4)对Q′进行奇异值重构以及二维离散余弦变换，得到溯源二维码；用户可扫描溯源二维码，扫描后进入溯源查询界面，可查询农产品溯源过程中各溯源节点所提供的信息数据以及溯源节点的可信值。
7.一种农业物联网农产品质量安全溯源系统，其特征在于，所述系统包括：
数据获取装置，用于农产品溯源流程，并初始化农产品生产阶段农产品的可信值，以及溯源流程中各溯源节点的可信值；
数据处理器，用于利用可信值算法计算得到农产品溯源流程中的可信值，若农产品溯源流程中存在可信值较低的溯源节点，则认为当前溯源节点的农产品存在质量安全问题，并将农产品溯源流程中各溯源节点所提供的数据以及可信值存储到区块链节点中；
农产品质量安全溯源装置，用于利用加密算法将所存储的数据加密为溯源二维码，用户可扫描溯源二维码对农产品进行溯源。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有农产品质量安全溯源程序指令，所述农产品质量安全溯源程序指令可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的农业物联网农产品质量安全溯源的的实现方法的步骤。
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