CN114445092A - 一种基于区块链技术的农产品溯源系统 - Google Patents

一种基于区块链技术的农产品溯源系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链技术的农产品溯源系统，包括数据获取模块、数据存储模块和用户终端模块；数据获取模块，用于生成溯源码，获取禽类的溯源数据；数据存储模块用于采用区块链节点对溯源码和溯源数据进行存储；用户终端模块用于根据溯源码对数据存储模块中存储的溯源数据进行查询；数据获取模块包括养殖数据获取子模块；养殖数据获取子模块用于采用物联网装置获取禽类的养殖数据，并将养殖数据传输至数据存储模块；溯源数据包括养殖数据。本发明将区块链与RFID主机设备进行结合，实现自动采集家禽日常行为数据，将禽类数据进行自动上链，有效地提高了采集养殖环节的溯源数据的效率。

Description

一种基于区块链技术的农产品溯源系统
技术领域
本发明涉及农产品溯源领域，尤其涉及一种基于区块链技术的农产品溯源系统。
背景技术
农产品追溯是食品追溯中最复杂和最艰难的部分，除国际上还没有基于食品安全生产和全程供应链管理两方面完整对接的农产品可追溯系统。
农产品追溯体系的建设最主要的就是“一个中心和三大模块”，就是一个追溯云端数据中心，和生产者、监管部门和消费者三大模块。结合大数据、云计算以及物联网技术搭建一个云数据处理中心，把生产者、监管部门以及消费者连接起来。
目前农产品溯源大多用于种植物，对于禽类的溯源一直都是业内的难点。主要是对禽类的溯源数据采集不便，部分数据需要人工获取后在电脑端进行手动上传，在养殖过程中，禽类经常移动，人工方式对于禽类的数据获取显然不方便。
发明内容
本发明的目的在于公开一种基于区块链技术的农产品溯源系统，解决现有的农产品溯源过程中对禽类进行溯源时存在养殖环节的数据采集不方便的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于区块链技术的农产品溯源系统，包括数据获取模块、数据存储模块和用户终端模块；
数据获取模块，用于生成溯源码，获取禽类的溯源数据，并将溯源数据和溯源码传输至数据存储模块；
数据存储模块用于采用区块链节点对溯源码和溯源数据进行存储；
用户终端模块用于根据溯源码对数据存储模块中存储的溯源数据进行查询；
数据获取模块包括养殖数据获取子模块；
养殖数据获取子模块用于采用物联网装置获取禽类的养殖数据，并将养殖数据传输至数据存储模块；
溯源数据包括养殖数据。
优选的，所述养殖数据包括日常活动数据和养殖场的环境数据。
优选的，所述物联网装置包括数据采集单元和数据传输单元；
数据采集单元包括设置在禽类身上的脚环和设置在养殖场的环境数据获取设备；
脚环用于获取禽类的日常活动数据，环境数据获取设备用于获取养殖场的环境数据；
数据传输单元用于分别与脚环和环境数据获取设备进行通信，将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据存储模块。
优选的，所述数据传输单元包括无线通信节点和数据转发基站；
无线通信节点用于分别与脚环和环境数据获取设备进行通信，将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据转发基站；
数据转发基站用于将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据存储模块。
优选的，所述环境数据包括温度、湿度、粉尘浓度。
优选的，所述溯源数据还包括加工环节数据，加工环节数据包括加工工序、加工地点、加工时间和加工负责人员。
优选的，所述数据获取模块还包括加工数据获取子模块；
加工数据获取子模块用于获取加工环节数据。
优选的，所述溯源数据还包括运输环节数据，运输环节数据包括运输方式、运输时间和运输环境数据。
优选的，所述数据获取模块还包括运输数据获取子模块；
运输数据获取子模块用于获取运输环节数据。
优选的，所述用户终端模块包括输入单元、通信单元和显示单元；
输入单元用于输入溯源码；
通信单元用于将溯源码发送至数据存储模块以及用于接收从数据存储模块发送过来的溯源数据；
显示单元用于显示溯源数据。
本发明通过物联网设备来对禽类进行养殖环节的溯源数据的获取，将区块链与RFID主机设备进行结合，实现自动采集家禽日常行为数据，将禽类数据进行自动上链，有效地提高了采集养殖环节的溯源数据的效率。实现了一物一码的可追溯性，保证了数据的真实可信力，减少人工投入的同时实现了对禽类养殖的溯源。同时，通过区块链节点来对溯源数据进行存储，利用了区块链的数据不可更改的特征，能够有效地避免禽类的溯源数据被恶意修改，从而保证了数据的真实可信力。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种基于区块链技术的农产品溯源系统的一种示例性实施例图。
图2，为本发明数据获取模块的一种示例性实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种基于区块链技术的农产品溯源系统，包括数据获取模块、数据存储模块和用户终端模块；
数据获取模块，用于生成溯源码，获取禽类的溯源数据，并将溯源数据和溯源码传输至数据存储模块；
数据存储模块用于采用区块链节点对溯源码和溯源数据进行存储；
用户终端模块用于根据溯源码对数据存储模块中存储的溯源数据进行查询；
数据获取模块包括养殖数据获取子模块；
养殖数据获取子模块用于采用物联网装置获取禽类的养殖数据，并将养殖数据传输至数据存储模块；
溯源数据包括养殖数据。
本发明通过物联网设备来对禽类进行养殖环节的溯源数据的获取，将区块链与RFID主机设备进行结合，实现自动采集家禽日常行为数据，将禽类数据进行自动上链，有效地提高了采集养殖环节的溯源数据的效率。实现了一物一码的可追溯性，保证了数据的真实可信力，减少人工投入的同时实现了对禽类养殖的溯源。同时，通过区块链节点来对溯源数据进行存储，利用了区块链的数据不可更改的特征，能够有效地避免禽类的溯源数据被恶意修改，从而保证了数据的真实可信力。
优选的，如图2所示，数据获取模块还可以包括模板管理子模块、物联网设备管理子模块、数据加密子模块等。
模板管理子模块用于生成溯源数据模板；物联网设备管理子模块用于对物联网装置中包含的物联网设备进行管理，例如将物联网设备的编号、安装位置、设备类型、运维记录、运行状态记录等数据存入到数据存到数据库中。
数据加密子模块可以在与数据存储模块进行通信的过程中采用公钥向数据存储模块发送的数据进行加密；
而数据存储模块在接收到数据后则采用该公钥对应的私钥进行解密，从而避免数据在传输过程中被恶意修改。
优选的，所述养殖数据包括日常活动数据和养殖场的环境数据。
在另一种实施方式中，养殖数据还可以包括养殖场的视频监控记录，喂养记录，疫苗接种记录等数据。
优选的，所述物联网装置包括数据采集单元和数据传输单元；
数据采集单元包括设置在禽类身上的脚环和设置在养殖场的环境数据获取设备；
脚环用于获取禽类的日常活动数据，环境数据获取设备用于获取养殖场的环境数据；
数据传输单元用于分别与脚环和环境数据获取设备进行通信，将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据存储模块。
优选的，所述数据传输单元包括无线通信节点和数据转发基站；
无线通信节点用于分别与脚环和环境数据获取设备进行通信，将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据转发基站；
数据转发基站用于将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据存储模块。
优选的，所述数据转发基站还用于定期将无线通信节点划分成通信节点和中转节点：
数据转发基站向无线通信节点广播划分通知消息；
接收从无线通信节点反馈回来的基本状态信息；
基于基本状态信息将无线通信节点划分成通信节点和中转节点，获得划分结果；
将划分结果发送至每个无线通信节点。
优选的，所述通信节点用于与分别与脚环和环境数据获取设备进行通信，将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至与自身距离最近的中转节点；
中转节点用于接收来自通信节点的日常活动数据和养殖场的环境数据，并将来自通信节点的日常活动数据和养殖场的环境数据发送至数据转发基站。
优选的，所述基本状态信息包括坐标、剩余电量、通信半径等。
优选的，所述基于基本状态信息将无线通信节点划分成通信节点和中转节点，包括：
将养殖场分成面积相等的N个区域；
分别计算每个区域中的中转节点参考数量；
根据中转节点参考数量分别获取每个区域中的中转节点，将每个区域中除了中转节点之外的无线通信节点作为通信节点。
优选的，所述中转节点参考数量通过如下方式进行计算：
Figure BDA0003491150300000051
其中，t表示划分次数，numofcvz(t)表示第t次将无线通信节点划分成通信节点和中转节点时的中转节点参考数量，numst表示预设的中转节点数量标准值，avecvm(t)表示区域中的每个无线通信节点在预设的时间段内的平均数据吞吐量，cvmst表示所有的无线通信节点在预设的时间段内的平均数据吞吐量，w1和w2分别表示预设的权重系数，vanum(t)表示第t次将无线通信节点划分成通信节点和中转节点时的自适应中转节点数量，预设的时间段为[Tstart(t-1),Tend(t-1)]，Tstart(t-1)表示第t-1次将无线通信节点划分成通信节点和中转节点时，划分结果的发送时间，Tend(t-1)表示第t次将无线通信节点划分成通信节点和中转节点时，划分通知消息的发送时间。
在计算中转节点数量参考值时，主要从数据吞吐量和自适应中转节点的数量两个方面进行考虑。在自适应中转节点的数量不变时，数据吞吐量越大，表示该区域内的数据传输总量越大，因此，所需要的中转节点的数量也相应地增大，从而能够有效地平均该区域内的无线通信节点的电量消耗。
作为优选，所述自适应中转节点数量通过如下方式计算：
Figure BDA0003491150300000052
其中，vanum(t)和vanum(t-1)分别表示第t次和第t-1次将无线通信节点划分成通信节点和中转节点时的自适应中转节点数量，npr表示预设的整数，U表示区域中在预设的时间段内的中转节点的集合，nofU表示在U中包含的中转节点的总数，cuter(k)表示第k个中转节点在预设的时间段内消耗的电量的总值，avecuter表示在预设的时间段内所有中转节点消耗的电量的平均值，cuterthr表示预设的比较阈值。
自适应节点主要从中转节点的平均电量消耗上面进行考虑，当第t-1个时间周期内数据的传输过程中消耗的平均电量比较大时，本发明通过增加该区域中的中转节点的数量的方式来避免单一的无线通信节点的电量被快速消耗而丧失通信能力，从而影响溯源数据的获取。反之，则减少该区域中的中转节点的数量，节约电量。这是自适应的变化过程，能够自动动态调节，从而有效的提高了无线通信节点的平均通信时长。
优选地，所述根据中转节点参考数量分别获取每个区域中的中转节点，包括：
计算每个无线通信节点的通信评价值：
Figure BDA0003491150300000061
其中，cvmjs(i)表示无线通信节点i的通信评价值，α、β、δ分别表示预设的权重系数，lfer和bler分别表示无线通信节点i的最新电量和满电电量，nei(i)表示处于无线通信节点i的一跳通信范围内的无线传感器节点的数量，dislt(i,j)表示无线通信节点i和无线通信节点j之间传输标准大小的数据所需要的时间，nofnei(i)表示nei(i)中包含的元素的总数，disltst为预设的传输标准大小的数据所需要的时间的标准值，nofusl(i)表示nei(i)中与数据转发基站之间的平均通信跳数小于Φ的无线通信节点的数量，Φ表示无线通信节点j与数据转发基站之间的平均通信跳数；
将通信评价值从大到小进行排序，将通信评价值排在前numofcvz位的无线通信节点作为中转节点。
在上述实施例中，从电量、传输标准大小的数据的平均所需时间、与数据转发基站之间的平均通信跳数等方面进行考虑，剩余电量越大，传输标准大小的数据的平均所需时间越小，nofusl(i)的数值越大，表示传输单位长度的数据所需要消耗的电量越小，从而达到节约电量消耗的目的。
优选的，所述环境数据包括温度、湿度、粉尘浓度。
具体的，日常活动数据可以包括步数、走动时间段、休息时间段等。
优选的，所述溯源数据还包括加工环节数据，加工环节数据包括加工工序、加工地点、加工时间和加工负责人员。
具体的，以鸭这种禽类为例，加工工序包括吊挂、致昏、宰杀、沥血、烫毛、脱毛等。
优选的，所述数据获取模块还包括加工数据获取子模块；
加工数据获取子模块用于获取加工环节数据。
优选的，所述溯源数据还包括运输环节数据，运输环节数据包括运输方式、运输时间和运输环境数据。
具体的，运输方式包括冷藏运输、常温运输、保暖运输等。运输环境数据可以包括温度、湿度等。
优选的，所述数据获取模块还包括运输数据获取子模块；
运输数据获取子模块用于获取运输环节数据。
优选的，所述用户终端模块包括输入单元、通信单元和显示单元；
输入单元用于输入溯源码；
通信单元用于将溯源码发送至数据存储模块以及用于接收从数据存储模块发送过来的溯源数据；
显示单元用于显示溯源数据。
具体的，用户终端模块还以包括用户管理单元、基础数据维护单元等。
用户管理单元提供移动端用户登录、退出登录、查看个人信息功能，以及包括导航页面。基础数据维护单元的功能包括个人信息修改等。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。
实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、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。

Claims (10)

1.一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，包括数据获取模块、数据存储模块和用户终端模块；
数据获取模块，用于生成溯源码，获取禽类的溯源数据，并将溯源数据和溯源码传输至数据存储模块；
数据存储模块用于采用区块链节点对溯源码和溯源数据进行存储；
用户终端模块用于根据溯源码对数据存储模块中存储的溯源数据进行查询；
数据获取模块包括养殖数据获取子模块；
养殖数据获取子模块用于采用物联网装置获取禽类的养殖数据，并将养殖数据传输至数据存储模块；
溯源数据包括养殖数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述养殖数据包括日常活动数据和养殖场的环境数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述物联网装置包括数据采集单元和数据传输单元；
数据采集单元包括设置在禽类身上的脚环和设置在养殖场的环境数据获取设备；
脚环用于获取禽类的日常活动数据，环境数据获取设备用于获取养殖场的环境数据；
数据传输单元用于分别与脚环和环境数据获取设备进行通信，将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据存储模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述数据传输单元包括无线通信节点和数据转发基站；
无线通信节点用于分别与脚环和环境数据获取设备进行通信，将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据转发基站；
数据转发基站用于将日常活动数据和养殖场的环境数据传输至数据存储模块。
5.根据权利要求3所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述环境数据包括温度、湿度、粉尘浓度。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述溯源数据还包括加工环节数据，加工环节数据包括加工工序、加工地点、加工时间和加工负责人员。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述数据获取模块还包括加工数据获取子模块；
加工数据获取子模块用于获取加工环节数据。
8.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述溯源数据还包括运输环节数据，运输环节数据包括运输方式、运输时间和运输环境数据。
9.根据权利要求8所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述数据获取模块还包括运输数据获取子模块；
运输数据获取子模块用于获取运输环节数据。
10.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的农产品溯源系统，其特征在于，所述用户终端模块包括输入单元、通信单元和显示单元；
输入单元用于输入溯源码；
通信单元用于将溯源码发送至数据存储模块以及用于接收从数据存储模块发送过来的溯源数据；
显示单元用于显示溯源数据。
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