CN113378220B - 一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品溯源技术领域，具体涉及一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，包括传感层、归集层、数据层和应用层，传感层采集中央厨房内设备的运行数据作为传感数据，数据层分别建立传感数据轨和控制数据轨，数据层周期性将传感数据轨和控制数据轨建立数据存证包，应用层包括应用服务器和应用客户端，应用服务器运行溯源模块和验证模块，溯源模块根据菜品烹饪时间及使用到的设备为每道菜品关联控制数据，验证模块周期性验证控制数据与对应时间的传感数据是否对应。本发明的实质性效果是：1)控制数据作为源数据，验证控制数据与传感数据匹配，确保控制数据的真实性，二者结合，提供了可信的中央厨房烹饪溯源数据，提高了中央厨房的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及食品溯源技术领域，具体涉及一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统。
背景技术
中央厨房也称中心厨房，主要任务是将原料制作加工成半成品或成品，配送到各连锁店进行二次加热或者组合后销售给顾客。中央厨房有2种加工方式：第一种是：半成品的加工，就是把批量购买回来的菜品和蔬菜，放在单独一个地方加工成半成品，包括对蔬菜的，清洗、切配、包装。在用冷藏车运输到各个店里使用，就是一个单独加工菜品的地方。第二种是：成品的加工，就是通过强大的生产线，把米饭做熟配上做好的菜，直接送到需求量大的办公楼或是快餐店售卖。用中央厨房加工的好处就是：省时、省工、省钱、提高产品附加值，实现企业利润最大化，保证商品的品质、卫生标准的一致性。中央厨房采用大量的自动化设备，中央厨房提供的菜品众多，加工方式也十分多样。对中央厨房菜品制作过程进行溯源监督，是保证中央厨房质量保证的重要措施。但目前缺乏适合中央厨房的溯源系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前缺乏适宜中央厨房的溯源系统的技术问题。提出了一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，本系统能够借助区块链提供不可篡改的烹饪溯源系统，提高溯源的可信度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，包括传感层、归集层、数据层和应用层，所述传感层采集中央厨房内设备的运行数据作为传感数据，所述传感层通过归集层将传感数据发送给所述数据层，所述中央厨房的控制器将控制数据发送给所述数据层，所述数据层分别建立传感数据轨和控制数据轨，所述传感数据轨和控制数据轨分别按照时间轴存储传感数据和控制数据，所述数据层周期性将传感数据轨和控制数据轨建立数据存证包，提取所述数据存证包的哈希值上传区块链存储，所述应用层包括应用服务器和应用客户端，所述应用服务器与数据层连接，所述应用服务器运行溯源模块和验证模块，所述溯源模块根据菜品烹饪时间及使用到的设备为每道菜品关联控制数据，所述验证模块周期性验证控制数据与对应时间的传感数据是否对应，若不对应则发出告警，所述应用客户端与应用服务器连接，所述应用服务器运行有菜品关联控制数据及数据存证包查阅浏览服务。
作为优选，所述传感层包括温度传感模块、转速传感模块、电流传感模块和电压传感模块，所述温度传感模块包括若干个温度传感器，若干个所述温度传感器安装在中央厨房烹饪设备附近，检测烹饪设备温度变化，所述转速传感模块包括若干个转速传感器，若干个所述转速传感器安装在中央厨房使用的电动机上，检测电动机转速，所述电流传感模块包括若干个电流传感器，所述电压传感模块包括若干个电压传感器，若干个所述电流传感器和电压传感器均安装在中央厨房用电设备上，分别检测通过用电设备的电流和用电设备两端的电压。
作为优选，所述归集层包括若干个归集器，所述数据层连接若干个归集器，所述归集器包括通信单元、存储单元和控制单元，所述通信单元及存储单元均与控制单元连接，所述温度传感器、转速传感器、电流传感器和电压传感器均具有无线通信模块，所述无线通信模块及中央厨房的控制器均与通信单元连接。
作为优选，所述归集器随机连接若干个温度传感器、若干个转速传感器、若干个电流传感器或若干个电压传感器，周期性收集所连接的传感器的数据，并将收集到的数据上传到数据层，所述数据层为每个归集器设置归集数据轨，全部归集器的归集数据轨构成传感数据轨，所述数据层周期性将归集数据轨建立数据存证包。
作为优选，所述数据层周期性将传感数据轨新增的数据打包为第一压缩包，将控制数据轨新增的数据打包为第二压缩包，分别提取第一压缩包和第二压缩包的哈希值，将第一压缩包和第二压缩包的哈希值一起提取哈希值，作为存证哈希值，将存证哈希值上传区块链存储，将存证哈希值及对应区块信息分别与第一压缩包和第二压缩包关联存储。
作为优选，所述数据层周期性分别将归集器对应的归集数据轨新增的数据打包为归集压缩包，将控制数据轨新增的数据打包为控制压缩包，分别提取每个归集压缩包的哈希值，提取控制压缩包的哈希值，将全部归集压缩包的哈希值和控制压缩包的哈希值一起提取哈希值，作为存证哈希值，将存证哈希值上传区块链存储，将存证哈希值及对应区块信息分别与归集压缩包及控制压缩包关联存储。
作为优选，所述传感数据关联有时间戳和对应传感器标识，所述数据层构建若干个混合轨和标识映射表，所述标识映射表将传感器标识映射为随机码，所述数据层从多个归集数据轨中随机截取片段拼成混合轨，将混合轨中的传感数据关联的传感器标识替换为对应的随机码；当所述验证模块验证控制数据与对应时间的传感数据匹配后，找到传感数据对应传感器标识的随机码，尝试在混合轨中寻找对应时间内的随机码记录，若混合轨中对应时间存在所述随机码，则验证随机码关联的传感数据和归集数据轨中的传感数据是否一致，若一致则通过验证，若不一致则验证不通过并发出告警。
作为优选，所述数据层周期性从多个归集数据轨中随机截取片段拼成混合轨，若干个所述混合轨具有排序，所述混合轨按顺序被拼成，提取所述混合轨的新增数据的哈希值，当排序在后的混合轨被拼成后，判断排序在后的混合轨的新增数据的哈希值是否小于排序在前的混合轨新增数据的哈希值，若小于，则进一步拼成下一个混合轨，若不小于，则替换混合轨中的新增数据的部分片段，直到在后的新增数据的哈希值小于排序在前的混合轨新增数据的的哈希值。
作为优选，所述应用层为中央厨房烹饪的菜品颁发溯源证书认证，若所述验证模块针对中央厨房发出告警，则取消对应中央厨房的溯源证书认证。
作为优选，所述验证模块周期性提取控制数据中的控制指令及控制值，并关联对应的传感数据，将相同控制指令和控制值的控制数据归为一类，判断同一类控制数据中，对应的传感数据是否一致，若存在离群的传感数据，则发出告警。
本发明的实质性效果是：1)中央厨房的控制指令，将会导致设备运行状态变化，设备状态变化被传感器检测到，使得每个控制数据都将对应若干个传感器数据，将控制数据作为中央厨房烹饪菜品的溯源数据，避免溯源数据过于繁杂，查阅性差，而后周期性验证控制数据是否能够与传感数据匹配确保控制数据的真实性，二者结合，提供了可信的中央厨房烹饪溯源数据，提高了中央厨房的安全性；
2)为避免控制数据被篡改后，相应的传感数据也被修改，因而采用了对传感数据存证和建立混合轨结合的方式，提高修改传感数据的难度；
3)混合轨还起到数据备份的作用，当某些传感数据被删除时，有可能在混合轨中找到并复原；
4)将混合轨排序，并要求排序越后的混合轨的哈希值越小，起到工作量证明的作用，进一步抬高了修改传感数据的难度。
附图说明
图1为实施例一中央厨房烹饪溯源系统结构示意图。
图2为实施例一归集器结构示意图。
图3为实施例一归集器连接示意图。
图4为实施例一中央厨房烹饪设备结构示意图。
图5为实施例一中央厨房烹饪设备烹饪示意图。
图6为实施例一中央厨房烹饪设备调料仓结构示意图。
图7为实施例二数据层进行数据存储及存证示意图。
其中：10、应用层，11、应用客户端，20、应用服务器，21、溯源模块，22、验证模块，30、数据层，31、归集数据轨，32、混合轨，33、控制数据轨，40、归集层，41、归集器，411、通信单元，412、控制单元，413、存储单元，50、传感层，51、温度传感模块，52、转速传感模块，53、电流传感模块，54、电压传感模块，101、调料仓，102、加料斗，103、后电动伸缩杆，104、前电动伸缩杆，201、食材筐，202、食材传送带，203、食材翻转臂，301、锅，302、底座，303、菜品台，304、加液器，305、废水槽，306、翻转大臂，307、翻转座，308、热源，309、食材台，310、翻转爪，401、锅盖臂，402、锅盖。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
实施例一：
一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，请参阅附图1，包括传感层50、归集层40、数据层30和应用层10，传感层50采集中央厨房内设备的运行数据作为传感数据，传感层50通过归集层40将传感数据发送给数据层30，中央厨房的控制器将控制数据发送给数据层30，数据层30分别建立传感数据轨和控制数据轨33，传感数据轨和控制数据轨33分别按照时间轴存储传感数据和控制数据，数据层30周期性将传感数据轨和控制数据轨33建立数据存证包，提取数据存证包的哈希值上传区块链存储，应用层10包括应用服务器20和应用客户端11，应用服务器20与数据层30连接，应用服务器20运行溯源模块21和验证模块22，溯源模块21根据菜品烹饪时间及使用到的设备为每道菜品关联控制数据，验证模块22周期性验证控制数据与对应时间的传感数据是否对应，若不对应则发出告警，应用客户端11与应用服务器20连接，应用服务器20运行有菜品关联控制数据及数据存证包查阅浏览服务。
应用层10为中央厨房烹饪的菜品颁发溯源证书认证，若验证模块22针对中央厨房发出告警，则取消对应中央厨房的溯源证书认证。验证模块22周期性提取控制数据中的控制指令及控制值，并关联对应的传感数据，将相同控制指令和控制值的控制数据归为一类，判断同一类控制数据中，对应的传感数据是否一致，若存在离群的传感数据，则发出告警。
归集层40包括若干个归集器41，数据层30连接若干个归集器41，请参阅附图2，归集器41包括通信单元411、存储单元413和控制单元412，通信单元411及存储单元413均与控制单元412连接，温度传感器、转速传感器、电流传感器和电压传感器均具有无线通信模块，无线通信模块及中央厨房的控制器均与通信单元411连接。请参阅附图3，归集器41随机连接若干个温度传感器、若干个转速传感器、若干个电流传感器或若干个电压传感器，周期性收集所连接的传感器的数据，并将收集到的数据上传到数据层30，数据层30为每个归集器41设置归集数据轨31，全部归集器41的归集数据轨31构成传感数据轨，数据层30周期性将归集数据轨31建立数据存证包。
传感层50包括温度传感模块51、转速传感模块52、电流传感模块53和电压传感模块54，温度传感模块51包括若干个温度传感器，若干个温度传感器安装在中央厨房烹饪设备附近，检测烹饪设备温度变化，转速传感模块52包括若干个转速传感器，若干个转速传感器安装在中央厨房使用的电动机上，检测电动机转速，电流传感模块53包括若干个电流传感器，电压传感模块54包括若干个电压传感器，若干个电流传感器和电压传感器均安装在中央厨房用电设备上，分别检测通过用电设备的电流和用电设备两端的电压。
请参阅附图4，为本实施例中央厨房使用到的一个烹饪设备。其包括底座302、热源308、食材台309、菜品台303、调料仓101、锅301、翻转机构、食材添加机构、加液器304、锅盖402、锅盖402翻转机构、废水槽305和控制器，热源308镶嵌安装在底座302上，翻转机构及锅盖402翻转机构均安装在底座302上，翻转机构带动锅301翻转，食材台309、菜品台303以及废水槽305均位于底座302旁，食材台309上放置有食材筐201，食材添加机构与食材筐201通过电磁铁连接，食材添加机构将食材筐201从食材台309上翻转至锅301上方并将食材倒入国内，调料仓101位于食材台309上方，食材添加机构翻转食材筐201时经过调料仓101下方，锅盖402翻转机构带动锅盖402与锅301脱离或合盖，加液器304安装在底座302上，翻转机构带动锅301移动至加液器304下方添加液体，锅盖402顶部固定有永磁铁，锅盖402翻转机构与锅盖402通过电磁铁连接，热源308、调料仓101、翻转机构、食材添加机构、加液器304及锅盖402翻转机构均与控制器连接。请参阅附图5，翻转机构包括翻转座307、翻转大臂306和翻转爪310，翻转座307与底座302转动连接，翻转大臂306一端与翻转座307转动连接，翻转大臂306另一端与翻转爪310连接，翻转爪310与锅301固定连接。锅盖402翻转机构包括锅盖402座和锅盖臂401，锅盖402座固定安装在底座302上，锅盖臂401与锅盖402座转动连接，锅盖臂401由减速电机驱动摆动，锅盖臂401前端安装有电磁铁，电磁铁与锅盖402的永磁铁匹配。
食材添加机构包括食材翻转臂203和食材翻转头，食材翻转臂203一端与底座302转动连接，食材翻转臂203另一端与食材翻转头转动连接，食材翻转臂203以及食材翻转头均由减速电机驱动转动，食材翻转头安装有电磁铁，食材筐201侧面安装有永磁铁，食材台309上安装有食材传送带202，食材筐201放置在食材传送带202上。请参阅附图6，调料仓101包括仓壳、调料斗、加料斗102和电动伸缩杆，仓壳与底座302固定连接且位于食材台309上方，加料斗102的四角分别通过电动伸缩杆与仓壳连接，远离锅301的两个电动伸缩杆记为后电动伸缩杆103，靠近锅301的两个电动伸缩杆记为前电动伸缩杆104，仓壳封闭，仓壳底部开有与加料斗102匹配的镂空，加料斗102与仓壳底部接触时封闭仓壳底部的镂空，调料斗安装在仓壳内。
其中，热源308、调料仓101和锅301处安装温度传感器，翻转机构、食材翻转臂203、食材翻转头、食材台309、菜品台303、调料仓101、加液器304、及锅盖402翻转机构上安装有电动机，每个电动机上均需要安装转速传感器、电流传感器和电压传感器，分别检测电动机的转速、电流和电压。翻转座307、翻转大臂306和翻转爪310能够带动锅301进行任意位置的移动和任意的动作，实现模拟厨师烹饪操作的条件。如翻炒、混合等动作。通过记录翻转座307、翻转大臂306和翻转爪310处使用的电动机的转速，就可以从执行端检测出实际上被执行的动作。如果实际被执行的动作，与控制器记录的控制数据相符合，则证明控制数据没有被修改过。从而能够证明菜品是按照预定的烹饪方式进行烹饪的。反之，若控制数据被修改，但对应的传感数据未被修改，则能够通过控制数据和传感数据之间的不对应，而被发现。
实施例二：
一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，本实施例在实施例一的基础上，对传感数据和控制数据的存证进行了具体的改进。
本实施例中，数据层30周期性将传感数据轨新增的数据打包为第一压缩包，将控制数据轨33新增的数据打包为第二压缩包，分别提取第一压缩包和第二压缩包的哈希值，将第一压缩包和第二压缩包的哈希值一起提取哈希值，作为存证哈希值，将存证哈希值上传区块链存储，将存证哈希值及对应区块信息分别与第一压缩包和第二压缩包关联存储。数据层30周期性分别将归集器41对应的归集数据轨31新增的数据打包为归集压缩包，将控制数据轨33新增的数据打包为控制压缩包，分别提取每个归集压缩包的哈希值，提取控制压缩包的哈希值，将全部归集压缩包的哈希值和控制压缩包的哈希值一起提取哈希值，作为存证哈希值，将存证哈希值上传区块链存储，将存证哈希值及对应区块信息分别与归集压缩包及控制压缩包关联存储。
请参阅附图7，传感数据关联有时间戳和对应传感器标识，数据层30构建若干个混合轨32和标识映射表，标识映射表将传感器标识映射为随机码，数据层30从多个归集数据轨31中随机截取片段拼成混合轨32，将混合轨32中的传感数据关联的传感器标识替换为对应的随机码；当验证模块22验证控制数据与对应时间的传感数据匹配后，找到传感数据对应传感器标识的随机码，尝试在混合轨32中寻找对应时间内的随机码记录，若混合轨32中对应时间存在随机码，则验证随机码关联的传感数据和归集数据轨31中的传感数据是否一致，若一致则通过验证，若不一致则验证不通过并发出告警。
数据层30周期性从多个归集数据轨31中随机截取片段拼成混合轨32，若干个混合轨32具有排序，混合轨32按顺序被拼成，提取混合轨32的新增数据的哈希值，当排序在后的混合轨32被拼成后，判断排序在后的混合轨32的新增数据的哈希值是否小于排序在前的混合轨32新增数据的哈希值，若小于，则进一步拼成下一个混合轨32，若不小于，则替换混合轨32中的新增数据的部分片段，直到在后的新增数据的哈希值小于排序在前的混合轨32新增数据的的哈希值。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (4)
1.一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，其特征在于，
包括传感层、归集层、数据层和应用层，所述传感层采集中央厨房内设备的运行数据作为传感数据，所述传感层通过归集层将传感数据发送给所述数据层，所述中央厨房的控制器将控制数据发送给所述数据层，所述数据层分别建立传感数据轨和控制数据轨，所述传感数据轨和控制数据轨分别按照时间轴存储传感数据和控制数据，所述数据层周期性将传感数据轨和控制数据轨建立数据存证包，提取所述数据存证包的哈希值上传区块链存储，所述应用层包括应用服务器和应用客户端，所述应用服务器与数据层连接，所述应用服务器运行溯源模块和验证模块，所述溯源模块根据菜品烹饪时间及使用到的设备为每道菜品关联控制数据，所述验证模块周期性验证控制数据与对应时间的传感数据是否对应，若不对应则发出告警，所述应用客户端与应用服务器连接，所述应用服务器运行有菜品关联控制数据及数据存证包查阅浏览服务；
所述传感层包括温度传感模块、转速传感模块、电流传感模块和电压传感模块，所述温度传感模块包括若干个温度传感器，若干个所述温度传感器安装在中央厨房烹饪设备附近，检测烹饪设备温度变化，所述转速传感模块包括若干个转速传感器，若干个所述转速传感器安装在中央厨房使用的电动机上，检测电动机转速，所述电流传感模块包括若干个电流传感器，所述电压传感模块包括若干个电压传感器，若干个所述电流传感器和电压传感器均安装在中央厨房用电设备上，分别检测通过用电设备的电流和用电设备两端的电压；
所述归集层包括若干个归集器，所述数据层连接若干个归集器，所述归集器包括通信单元、存储单元和控制单元，所述通信单元及存储单元均与控制单元连接，所述温度传感器、转速传感器、电流传感器和电压传感器均具有无线通信模块，所述无线通信模块及中央厨房的控制器均与通信单元连接；
所述归集器随机连接若干个温度传感器、若干个转速传感器、若干个电流传感器或若干个电压传感器，周期性收集所连接的传感器的数据，并将收集到的数据上传到数据层，所述数据层为每个归集器设置归集数据轨，全部归集器的归集数据轨构成传感数据轨，所述数据层周期性将归集数据轨建立数据存证包；
所述数据层周期性分别将归集器对应的归集数据轨新增的数据打包为归集压缩包，将控制数据轨新增的数据打包为控制压缩包，分别提取每个归集压缩包的哈希值，提取控制压缩包的哈希值，将全部归集压缩包的哈希值和控制压缩包的哈希值一起提取哈希值，作为存证哈希值，将存证哈希值上传区块链存储，将存证哈希值及对应区块信息分别与归集压缩包及控制压缩包关联存储；
所述传感数据关联有时间戳和对应传感器标识，所述数据层构建若干个混合轨和标识映射表，所述标识映射表将传感器标识映射为随机码，所述数据层从多个归集数据轨中随机截取片段拼成混合轨，将混合轨中的传感数据关联的传感器标识替换为对应的随机码；当所述验证模块验证控制数据与对应时间的传感数据匹配后，找到传感数据对应传感器标识的随机码，尝试在混合轨中寻找对应时间内的随机码记录，若混合轨中对应时间存在所述随机码，则验证随机码关联的传感数据和归集数据轨中的传感数据是否一致，若一致则通过验证，若不一致则验证不通过并发出告警。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，其特征在于，
所述数据层周期性从多个归集数据轨中随机截取片段拼成混合轨，若干个所述混合轨具有排序，所述混合轨按顺序被拼成，提取所述混合轨的新增数据的哈希值，当排序在后的混合轨被拼成后，判断排序在后的混合轨的新增数据的哈希值是否小于排序在前的混合轨新增数据的哈希值，若小于，则进一步拼成下一个混合轨，若不小于，则替换混合轨中的新增数据的部分片段，直到在后的新增数据的哈希值小于排序在前的混合轨新增数据的哈希值。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，其特征在于，
所述应用层为中央厨房烹饪的菜品颁发溯源证书认证，若所述验证模块针对中央厨房发出告警，则取消对应中央厨房的溯源证书认证。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的中央厨房烹饪溯源系统，其特征在于，
所述验证模块周期性提取控制数据中的控制指令及控制值，并关联对应的传感数据，将相同控制指令和控制值的控制数据归为一类，判断同一类控制数据中，对应的传感数据是否一致，若存在离群的传感数据，则发出告警。
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