CN113657909A - 一种基于区块链的青蟹品质溯源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链的青蟹品质溯源系统,包括多个数据采集模块和应用程序模块，数据采集模块的数量由参与青蟹溯源的供应链企业的数量决定，每个供应链企业分别配置有一个数据采集模块，应用程序模块包括客户端模块和区块链网络模块，区块链网络模块由Channel模块、Consensus模块和Chaincode模块组成,客户端模块具有企业客户端、消费者客户端、监管部门客户端和管理员客户端，相关企业、监管部门、系统管理员和消费者这四个角色可以通过浏览器或app访问对应角色的客户端，与区块链网络模块进行交互，实现各角色功能；优点是可靠性较高，且能够保证溯源数据真实性。
Description
技术领域
本发明涉及一种青蟹品质溯源系统，尤其是涉及一种基于区块链的青蟹品质溯源系统。
背景技术
现有的青蟹溯源系统中大多由相关企业、监管部门、系统管理员和消费者这四个角色参与，基于养殖、加工、储运和销售这四个阶段来构建。在这四个阶段，分别需要进行青蟹数据信息的采集和录入，最终实现消费者输入追溯码能够查询到青蟹由养殖到销售阶段的溯源信息。
现有的青蟹溯源系统主要由多个数据采集模块和应用程序模块两大模块组成，数据采集模块的数量由参与青蟹溯源的供应链企业的数量决定，每个供应链企业分别配置有数据采集模块。根据供应链企业采集数据的需求，数据采集模块通常由多个数据采集器构成；应用程序模块由客户端模块和数据库模块组成。数据采集模块是青蟹溯源系统中环境数据信息的源头，每个供应链企业分别通过自己的数据采集模块采集青蟹养殖、加工、储运和销售四个环节的环境温度、湿度信息和地理位置信息这些环境数据，并通过访问应用程序模块中的数据库模块，将这些环境数据自动上传至数据库模块。数据库模块是应用程序模块的后端，实现溯源数据、用户账户数据的中心化存储和增删改查操作；客户端模块是应用程序模块的前端，具有与数据库模块交互的接口，是企业录入企业信息、消费者查询或投诉溯源信息、监管部门监管企业、系统管理员管理系统的界面入口，客户端模块具有企业客户端、消费者客户端、监管部门客户端和管理员客户端，四个角色可以通过浏览器或app访问对应角色的客户端，与数据库模块交互，从而分别实现各角色功能。企业访问客户端模块，首先实名注册企业用户，经系统管理员认证授权后可正常登录企业客户端。除由数据采集模块自动上传的环境数据外，企业还需将企业名称、地址、资质信息、负责人信息、联系方式在浏览器页面或者app输入，并通过客户端模块提供的数据库模块接口，将企业数据录入数据库模块；另外，企业可以在企业客户端中输入溯源码，通过客户端模块提供的接口访问数据库模块，查询到数据库模块中供应链上其他企业的溯源数据信息。消费者通过浏览器或app实名注册消费者账号后，登录消费者客户端，输入需要查询的青蟹溯源码或扫描溯源二维码，通过客户端模块提供的接口访问数据库模块，返回青蟹溯源信息；另外，消费者可以在查询成功后的溯源信息界面中点击投诉按钮，输入投诉信息，通过客户端模块提供的接口访问数据库模块，并上传至数据库模块。监管部门注册系统账户，经系统管理员核实监管部门信息后，通过浏览器或app登录监管部门客户端。监管部门可查询到所有溯源信息，并且可查询所有消费者上传的投诉信息。其中每条投诉信息都对应唯一的溯源码，监管部门根据溯源码，通过客户端模块提供的接口访问数据库模块查询青蟹溯源信息。根据投诉内容与溯源信息，监管部门可以快速定位，对有关企业采取相应惩罚措施。系统管理员可同时访问客户端模块与数据库模块。管理员通过浏览器或app登录管理员客户端，可查询并修改用户信息、查询所有溯源信息，对青蟹溯源系统的各个成员的权限进行管理，包括企业的资格认证、消费者的登录注册、监管部门的审批认证。管理员可访问数据库模块，在中心化的数据库模块中直接增、删、改表中内容。
但是，现有的青蟹品质溯源系统存在以下几个问题：数据库模块基于传统的中心化数据存储方式，中心节点易受到集中攻击，导致整个系统都无法正常运行，造成巨大损失；中心化的系统管理员模式，数据易遭到篡改，监管部门的参与并不能对系统数据本身起到保护作用，只是对整体的供应链流程有个把控，但溯源数据信息还是会被篡改。综上，现有的青蟹品质溯源系统在系统的可靠性和数据的真实性上存在问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠性较高，且能够保证溯源数据真实性的基于区块链的青蟹品质溯源系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于区块链的青蟹品质溯源系统,包括多个数据采集模块和应用程序模块，所述的数据采集模块的数量由参与青蟹溯源的供应链企业的数量决定，每个供应链企业分别配置有一个所述的数据采集模块，所述的应用程序模块包括客户端模块和区块链网络模块，每个供应链企业能够通过其数据采集模块采集青蟹养殖、加工、储运和销售四个环节中对青蟹品质产生影响的环境数据，并进行环境数据上链操作，将采集到的环境数据自动上传到所述的区块链网络模块中，所述的区块链网络模块作为所述的应用程序模块的后端，能够实现供应链企业采集的环境数据的上链操作、供应链企业基本信息上链操作及数据溯源查询操作，所述的区块链网络模块由Channel模块、Consensus模块和Chaincode模块组成,所述的Channel模块通过利用Fabric框架在参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业的本地服务器上分别部署Fabric区块链网络环境实现,参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业的本地服务器分别作为所述的区块链网络模块的网络节点，并配置有对应的IP地址,Channel模块为参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业创建了一条与外界网络隔离的安全私有的通道(channel)，参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业通过其本地服务器来加入该通道，且在加入该通道时需要由Fabric框架中的成员服务提供者(MSP)提供认证，并从证书权威机构(CA)获取证书来获取加入通道的资格，当参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业加入该通道后，能够通过该通道进行数据交互与共享，所述的Consensus模块是为Fabric区块链网络环境提供的可插拔的共识算法，以此在所述的区块链网络模块中各网络节点上达成安全稳定的共识，从而保证各网络节点的数据一致性；所述的Chaincode模块通过将智能合约打包成链码包(chaincode)部署在所述的区块链网络模块中各个网络节点上实现，智能合约能够通过编写程序代码的方式自动化地实现数据溯源相关操作；所述的数据采集模块和所述的应用程序模块中进行上链操作与查询操作产生的数据均通过所述的区块链网络模块以点对点方式传输到对应供应链企业的本地服务器处，实现企业间数据共享，每个网络节点上都设置有用于数据验证和上链的peer节点，所述的通道中配置有一定数量的排序服务节点，所述的排序服务节点对数据进行排序后将排完序的数据交还给peer节点进行验证，peer节点通过接口访问所述的Chaincode模块中的智能合约所定义的逻辑规则模拟验证排完序的数据，通过其验证的数据会成功上链，并且所述的排序服务节点通过访问所述的Consensus模块中定义的共识算法，对通道中的peer节点模拟验证后的数据顺序达成共识，保证各个网络节点间数据的顺序一致性；所述的客户端模块是应用程序模块的前端，通过与所述的区块链网络模块交互实现企业录入企业信息、消费者查询或投诉溯源信息、监管部门监管企业以及系统管理员管理系统的功能，所述的客户端模块具有企业客户端、消费者客户端、监管部门客户端和管理员客户端，相关企业(参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业)、监管部门、系统管理员和消费者这四个角色可以通过浏览器或app访问对应角色的客户端，与所述的区块链网络模块进行交互，实现各角色功能；所述的青蟹品质溯源系统具有注册登录、企业数据上链、消费者\监管部门数据溯源三大功能，参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业在访问所述的青蟹品质溯源系统时，首先需要实名注册账户，上传能够证明企业资质信息的文件，经过监管部门验证，再由系统管理员来批准通过企业账户注册，登录所述的青蟹品质溯源系统实现数据上链的功能；消费者和监管部门同样需要实名注册账户、经由系统管理员审批后，方可进入所述的青蟹品质溯源系统，进行溯源信息的查询操作，其中，监管部门拥有查看所述的青蟹品质溯源系统上所有信息的权利，便于对供应链上青蟹品质安全进行监管。
所述的环境数据包括环境温度、养殖水域温度、盐度、地理位置和运输环境温度。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过客户端模块和区块链网络模块构建应用程序模块，每个供应链企业能够通过其数据采集模块采集青蟹养殖、加工、储运和销售四个环节中对青蟹品质产生影响的环境数据，并进行环境数据上链操作，将采集到的环境数据自动上传到区块链网络模块中，区块链网络模块作为应用程序模块的后端，能够实现供应链企业采集的环境数据的上链操作、供应链企业基本信息上链操作及数据溯源查询操作，区块链网络模块由Channel模块、Consensus模块和Chaincode模块组成,Channel模块通过利用Fabric框架在参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业的本地服务器上分别部署Fabric区块链网络环境实现,参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业的本地服务器分别作为区块链网络模块的网络节点，并配置有对应的IP地址,Channel模块为参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业创建了一条与外界网络隔离的安全私有的通道(channel)，参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业通过其本地服务器来加入该通道，且在加入该通道时需要由Fabric框架中的成员服务提供者(MSP)提供认证，并从证书权威机构(CA)获取证书来获取加入通道的资格，当参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业加入该通道后，能够通过该通道进行数据交互与共享，Consensus模块是为Fabric区块链网络环境提供的可插拔的共识算法，以此在区块链网络模块中各网络节点上达成安全稳定的共识，从而保证各网络节点的数据一致性；Chaincode模块通过将智能合约打包成链码包(chaincode)部署在区块链网络模块中各个网络节点上实现，智能合约能够通过编写程序代码的方式自动化地实现数据溯源相关操作；数据采集模块和应用程序模块中进行上链操作与查询操作产生的数据均通过区块链网络模块以点对点方式传输到对应供应链企业的本地服务器处，实现企业间数据共享，每个网络节点上都设置有用于数据验证和上链的peer节点，通道中配置有一定数量的排序服务节点，排序服务节点对数据进行排序后将排完序的数据交还给peer节点进行验证，peer节点通过接口访问Chaincode模块中的智能合约所定义的逻辑规则模拟验证排完序的数据，通过其验证的数据会成功上链，并且排序服务节点通过访问Consensus模块中定义的共识算法，对通道中的peer节点模拟验证后的数据顺序达成共识，保证各个网络节点间数据的顺序一致性；客户端模块是应用程序模块的前端，通过与区块链网络模块交互实现企业录入企业信息、消费者查询或投诉溯源信息、监管部门监管企业以及系统管理员管理系统的功能，客户端模块具有企业客户端、消费者客户端、监管部门客户端和管理员客户端，相关企业(参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业)、监管部门、系统管理员和消费者这四个角色可以通过浏览器或app访问对应角色的客户端，与区块链网络模块进行交互，实现各角色功能；青蟹品质溯源系统具有注册登录、企业数据上链、消费者\监管部门数据溯源三大功能，参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业在访问青蟹品质溯源系统时，首先需要实名注册账户，上传能够证明企业资质信息的文件，经过监管部门验证，再由系统管理员来批准通过企业账户注册，登录青蟹品质溯源系统实现数据上链的功能；消费者和监管部门同样需要实名注册账户、经由系统管理员审批后，方可进入青蟹品质溯源系统，进行溯源信息的查询操作，其中，监管部门拥有查看青蟹品质溯源系统上所有信息的权利，便于对供应链上青蟹品质安全进行监管，由此本发明通过使用HyperledgerFabric区块链框架搭建区块链，利用区块链技术解决中心节点脆弱的问题，提高溯源信息的安全性，同时基于分布式的数据存储方式，由多个peer节点共同维护系统数据，保证各个peer节点存储数据的一致性，提高数据的可靠性，共识机制使得恶意节点破坏系统节点数据需要花费大量成本，得不偿失，保证数据不可篡改，Fabric区块链网络环境为一些相关企业组织设立的需经许可的区块链系统，具有更高的吞吐量、更低的时延，且更适用于供应链溯源，每一个供应链上下游企业可以组成一个联盟，不同类型的企业可以成为一个组织，每个组织连接在一条私有的通道上，链外的组织成员无权限访问本通道中的账本数据，在这条通道上根据事先编程的链码来实现业务逻辑，这种模式减少了相互通信节点的数量，网络节点只需要和属于这条通道上的网络节点进行数据通信，且加入Hyperledger Fabric网络中的网络节点需要经过MSP认证，从CA获取唯一证书才能有资格加入，网络节点的可靠性高于非许可的公链系统，另外Hyperledger Fabric对chaincode模块提供的接口有Go、Java、Node.js三种语言，对开发人员十分友好，由此，本发明不但可靠性较高，能够保证溯源数据真实性，且易于开发实现。
附图说明
图1为本发明的基于区块链的青蟹品质溯源系统的结构框架图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1所示，一种基于区块链的青蟹品质溯源系统,包括多个数据采集模块和应用程序模块，数据采集模块的数量由参与青蟹溯源的供应链企业的数量决定，每个供应链企业分别配置有一个数据采集模块，应用程序模块包括客户端模块和区块链网络模块，每个供应链企业能够通过其数据采集模块采集青蟹养殖、加工、储运和销售四个环节中对青蟹品质产生影响的环境数据，并进行环境数据上链操作，将采集到的环境数据自动上传到区块链网络模块中，区块链网络模块作为应用程序模块的后端，能够实现供应链企业采集的环境数据的上链操作、供应链企业基本信息上链操作及数据溯源查询操作，区块链网络模块由Channel模块、Consensus模块和Chaincode模块组成,Channel模块通过利用Fabric框架在参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业的本地服务器上分别部署Fabric区块链网络环境实现,参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业的本地服务器分别作为区块链网络模块的网络节点，并配置有对应的IP地址,Channel模块为参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业创建了一条与外界网络隔离的安全私有的通道(channel)，参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业通过其本地服务器来加入该通道，且在加入该通道时需要由Fabric框架中的成员服务提供者(MSP)提供认证，并从证书权威机构(CA)获取证书来获取加入通道的资格，当参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业加入该通道后，能够通过该通道进行数据交互与共享；Consensus模块是为Fabric区块链网络环境提供的可插拔的共识算法，以此在区块链网络模块中各网络节点上达成安全稳定的共识，从而保证各网络节点的数据一致性；Chaincode模块通过将智能合约打包成链码包(chaincode)部署在区块链网络模块中各个网络节点上实现，智能合约能够通过编写程序代码的方式自动化地实现数据溯源相关操作(如养殖企业上链养殖数据、消费者查询溯源数据)；数据采集模块和应用程序模块中进行上链操作与查询操作产生的数据均通过区块链网络模块以点对点方式传输到对应供应链企业的本地服务器处，实现企业间数据共享，每个网络节点上都设置有用于数据验证和上链的peer节点，通道中配置有一定数量的排序服务节点，排序服务节点对数据进行排序后将排完序的数据交还给peer节点进行验证，peer节点通过接口访问Chaincode模块中的智能合约所定义的逻辑规则模拟验证排完序的数据，通过其验证的数据会成功上链，并且排序服务节点通过访问Consensus模块中定义的共识算法，对通道中的peer节点模拟验证后的数据顺序达成共识，保证各个网络节点间数据的顺序一致性；客户端模块是应用程序模块的前端，通过与区块链网络模块交互实现企业录入企业信息、消费者查询或投诉溯源信息、监管部门监管企业以及系统管理员管理系统的功能，客户端模块具有企业客户端、消费者客户端、监管部门客户端和管理员客户端，相关企业(参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业)、监管部门、系统管理员和消费者这四个角色可以通过浏览器或app访问对应角色的客户端，与区块链网络模块进行交互，实现各角色功能；青蟹品质溯源系统具有注册登录、企业数据上链、消费者\监管部门数据溯源三大功能，参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业在访问青蟹品质溯源系统时，首先需要实名注册账户，上传能够证明企业资质信息的文件，经过监管部门验证，再由系统管理员来批准通过企业账户注册，登录青蟹品质溯源系统实现数据上链的功能；消费者和监管部门同样需要实名注册账户、经由系统管理员审批后，方可进入青蟹品质溯源系统，进行溯源信息的查询操作，其中，监管部门拥有查看青蟹品质溯源系统上所有信息的权利，便于对供应链上青蟹品质安全进行监管。
本实施例中，环境数据包括环境温度、养殖水域温度、盐度、地理位置和运输环境温度。
Claims (2)
1.一种基于区块链的青蟹品质溯源系统,包括多个数据采集模块和应用程序模块，所述的数据采集模块的数量由参与青蟹溯源的供应链企业的数量决定，每个供应链企业分别配置有一个所述的数据采集模块，其特征在于所述的应用程序模块包括客户端模块和区块链网络模块，每个供应链企业能够通过其数据采集模块采集青蟹养殖、加工、储运和销售四个环节中对青蟹品质产生影响的环境数据，并进行环境数据上链操作，将采集到的环境数据自动上传到所述的区块链网络模块中，所述的区块链网络模块作为所述的应用程序模块的后端，能够实现供应链企业采集的环境数据的上链操作、供应链企业基本信息上链操作及数据溯源查询操作，所述的区块链网络模块由Channel模块、Consensus模块和Chaincode模块组成,所述的Channel模块通过利用Fabric框架在参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业的本地服务器上分别部署Fabric区块链网络环境实现,参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业的本地服务器分别作为所述的区块链网络模块的网络节点，并配置有对应的IP地址,Channel模块为参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业创建了一条与外界网络隔离的安全私有的通道(channel)，参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业通过其本地服务器来加入该通道，且在加入该通道时需要由Fabric框架中的成员服务提供者(MSP)提供认证，并从证书权威机构(CA)获取证书来获取加入通道的资格，当参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业加入该通道后，能够通过该通道进行数据交互与共享，所述的Consensus模块是为Fabric区块链网络环境提供的可插拔的共识算法，以此在所述的区块链网络模块中各网络节点上达成安全稳定的共识，从而保证各网络节点的数据一致性；所述的Chaincode模块通过将智能合约打包成链码包(chaincode)部署在所述的区块链网络模块中各个网络节点上实现，智能合约能够通过编写程序代码的方式自动化地实现数据溯源相关操作；
所述的数据采集模块和所述的应用程序模块中进行上链操作与查询操作产生的数据均通过所述的区块链网络模块以点对点方式传输到对应供应链企业的本地服务器处，实现企业间数据共享，每个网络节点上都设置有用于数据验证和上链的peer节点，所述的通道中配置有一定数量的排序服务节点，所述的排序服务节点对数据进行排序后将排完序的数据交还给peer节点进行验证，peer节点通过接口访问所述的Chaincode模块中的智能合约所定义的逻辑规则模拟验证排完序的数据，通过其验证的数据会成功上链，并且所述的排序服务节点通过访问所述的Consensus模块中定义的共识算法，对通道中的peer节点模拟验证后的数据顺序达成共识，保证各个网络节点间数据的顺序一致性；所述的客户端模块是应用程序模块的前端，通过与所述的区块链网络模块交互实现企业录入企业信息、消费者查询或投诉溯源信息、监管部门监管企业以及系统管理员管理系统的功能，所述的客户端模块具有企业客户端、消费者客户端、监管部门客户端和管理员客户端，相关企业(参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业)、监管部门、系统管理员和消费者这四个角色可以通过浏览器或app访问对应角色的客户端，与所述的区块链网络模块进行交互，实现各角色功能；所述的青蟹品质溯源系统具有注册登录、企业数据上链、消费者\监管部门数据溯源三大功能，参与溯源的养殖企业、加工企业、储运企业和销售企业在访问所述的青蟹品质溯源系统时，首先需要实名注册账户，上传能够证明企业资质信息的文件，经过监管部门验证，再由系统管理员来批准通过企业账户注册，登录所述的青蟹品质溯源系统实现数据上链的功能；消费者和监管部门同样需要实名注册账户、经由系统管理员审批后，方可进入所述的青蟹品质溯源系统，进行溯源信息的查询操作，其中，监管部门拥有查看所述的青蟹品质溯源系统上所有信息的权利，便于对供应链上青蟹品质安全进行监管。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的青蟹品质溯源系统,其特征在于所述的环境数据包括环境温度、养殖水域温度、盐度、地理位置和运输环境温度。
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