CN117893229B - 基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法 - Google Patents
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Abstract
基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,属于区块链应用技术领域,本发明涵盖了肉牛养殖、屠宰加工、运输和销售等环节,对所有环节信息进行统一标准化,并巧妙结合物联网设备的特性,设计了一致的信息存储方式。通过借助区块链技术,本发明保障了数据不可篡改性,实现了全程的产品追溯;同时,为加强溯源的可靠性,采用自编码器存储关键性证据,尤其是图片等关键信息,并通过图片识别技术对这些信息和证据进行验证;智能合约的引入使得上述所有过程能够自动执行,极大地减少了人为参与,有效提升了溯源系统的可信度。
Description
技术领域
本发明属于区块链应用技术领域,特别是涉及到一种基于区块链的自动化牛肉全环节溯源方法。
背景技术
随着社会生活水平的提升,食品安全问题日益引起人们的广泛关注。为维护消费者合法权益,构建可靠的食品溯源系统显得尤为重要。
现有的肉牛溯源系统对各环节信息存入系统的方式缺乏统一规范,导致系统的可扩展性受到制约。此外,已有系统对所存储信息缺乏必要的关键性证据支持,因而无法实现对肉牛产品的高度精准追溯。同时,目前系统未能全面记录肉牛所有环节的详细信息,导致消费者对于肉牛产品质量产生疑虑。
因此,现有技术亟需一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,并结合深度学习算法,选择区块链作为基础技术,充分发挥区块链不可篡改、可追溯等特性,涵盖了肉牛养殖、屠宰加工、运输和销售等环节,旨在确保肉牛的所有信息得以全面记录,从而实现全程可追溯。
基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,包括以下步骤,
步骤一、项目发起人共同确认压缩图片智能合约、解压图片智能合约、信息验证智能合约中涉及的网络结构及其参数;
步骤二、将肉牛全环节溯源分成肉牛养殖环节、屠宰加工环节、运输环节以及销售环节,所有基础节点将收集到的摘要及证明信息按照预设规则Ⅰ打包放入该环节的交易池中,并将交易池中的交易进行整合与打包;
步骤三、在各环节的基础节点中按照预设规则Ⅱ分别确定该环节的共识节点;
步骤四、所述步骤三的共识节点将所述步骤二整合后的信息转化为上链交易的标准形式,并广播至该环节的所有基础节点,基础节点根据预设规则Ⅲ对信息进行验证以便达成共识;
步骤五、所有共识节点将在所述步骤四中转化为上链交易的标准形式后的信息放入全局交易池,并将全局交易池中的交易按照默克尔树的形式进行组织,获得打包的交易信息;
步骤六、由步骤三中所述的共识节点按照预设规则Ⅱ,设定阈值λ2选举领导者节点,领导者节点将其在步骤五中打包的交易信息发送给其他共识节点进行验证;
步骤七、接收到验证请求的共识节点按照预设规则Ⅲ验证交易,并返回验证结果;领导者节点接收到超过阈值q%共识节点回应后,即为通过共识,将交易信息组织成区块,并写入区块链。
所述步骤一压缩图片智能合约利用自编码器中的编码器结构对图片进行压缩,输入为图片信息,输出为编码器的输出;
解压图片智能合约利用与压缩图片智能合约对应的自编码器中的解码器结构对图片进行解压,输入为编码器的输出,输出为解压后的图片信息;
信息验证智能合约根据输入格式,分别利用特定的孪生神经网络对输入数据进行匹配,输入是摘要和证明信息,输出结果是摘要与证明信息是否匹配的结论。
所述步骤二的预设规则Ⅰ为:
(1)文本类证明信息:不做其他操作,直接将摘要信息和证明信息按照键值对的数据结构存入交易池;
(2)图片类证明信息:将图片经过所述步骤一的压缩图片智能合约得到图片压缩后的信息,再将摘要信息和压缩后的图片信息按照键值对的数据结构存入交易池;所述键值对均以摘要信息作为键,处理后的证明信息作为值。
所述步骤三的预设规则Ⅱ为最先收集到满足特定统计阈值λ1的交易数量的基础节点,充当该特定环节的共识节点。
所述步骤四上链交易的标准形式为键值对的形式,其中键为表明该整合后信息整体情况的文字描述,值为一个列表,列表中的元素为步骤二中所述交易池的交易信息。
所述步骤四的预设规则Ⅲ为收到待验证的交易信息后,将键值对中的键,以及值列表中的所有键传入信息验证智能合约进行验证;验证通过后,将值列表中的所有键值对进行处理,传入信息验证智能合约进行验证;若待验证信息均能验证通过,即为验证通过,否则为验证失败。
所述所有键值对进行处理为对值中自动编码器输出格式的数据通过步骤一所述的解压图片智能合约进行处理。
所述步骤四达成共识条件是共识节点收到至少p%的基础节点关于验证通过的反馈。
通过上述设计方案,本发明可以带来如下有益效果:基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,对所有环节信息进行统一标准化,并巧妙结合物联网设备的特性,设计了一致的信息存储方式。通过借助区块链技术,本发明保障了数据不可篡改性,实现了全程的产品追溯。同时,为加强溯源的可靠性,采用自编码器存储关键性证据,尤其是图片等关键信息,并通过图片识别技术对这些信息和证据进行验证。智能合约的引入使得上述所有过程能够自动执行,极大地减少了人为参与,有效提升了溯源系统的可信度。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明:
图1为本发明基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法示意框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合具体实例,对本发明作进一步的详细说明。
基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法旨在提供一个肉牛全环节信息追溯的平台,溯源系统中涵盖了肉牛养殖、屠宰加工、运输和销售等环节,且每个环节均按照相同的方式对该环节产生的中间数据进行存储,本实例以屠宰加工环节为例展示本方法中从基础节点选举共识节点的过程。
基于区块链的自动化肉牛全环节溯源系统,包括如下步骤:
1. 项目发起人共同确认压缩图片智能合约、解压图片智能合约、信息验证智能合约中涉及的网络结构及其参数。
1.1 项目发起人确定压缩图片智能合约中的网络结构及参数:项目发起人将训练好的自编码器中编码器的结构及参数写入智能合约,在本实例中,记压缩图片智能合约为compressSC。
1.2 项目发起人确定解压图片智能合约中的网络结构及参数:项目发起人将训练好的自编码器中解码器的结构及参数写入智能合约,在本实例中,记解压图片智能合约为decompressSC。
1.3 项目发起人确定信息验证智能合约中的网络结构及参数:项目发起人将训练好的孪生神经网络结构及参数写入智能合约,在本实例中,记信息验证智能合约为verifySC。
2. 所有基础节点将收集到的摘要及证明信息按照预设规则Ⅰ打包放入该环节的交易池中,并将交易池中的交易进行整合与打包。
2.1 明确基础节点:在本发明实例中,各个屠宰场体重秤连接的具有数据处理能力的设备、摄像头等物联网设备充当基础节点。
2.2 基础节点处理证明信息,并连同摘要一起打包:对于体重秤连接的设备,直接将数据摘要连同体重秤输出结果进行打包放入交易池,格式形如{key:001,1504,029,231227;value:体重秤编号029在23年12月27日10点50分43秒测得牛体重为1504斤},其中001,1504,029代表耳标001在029编号的体重秤上于23年12月27日测得屠宰前体重1504斤;对于摄像头,将采集到的图片经过智能合约decompressSC,得到编码结果enImage,随后将摘要连同图片编码结果一同打包放入交易池,格式形如{key:001,029,231227:,value:耳标号001的肉牛被屠宰对应证明图片的enImage},其中001,029,231227代表耳标号001的肉牛被屠宰于23年12月27日10点50分43秒在编号为029体重秤上称重。
2.3 基础节点整合打包交易池中的交易。
3. 在不同环节的基础节点中按照预设规则Ⅱ分别确定该环节的共识节点。在该实例中,设计统计阈值λ1为4,2.2中所述的基础节点对交易按照进行整合,最先整合4个交易数量的基础节点,作为屠宰加工环节中的共识节点。
4. 共识节点将其在步骤2中整合后的信息转化为上链交易的标准形式,并广播至该环节的所有基础节点,基础节点根据预设规则Ⅲ对信息进行验证以便达成共识。
在本实施例中,取p为80。
4.1 将整合后的信息转换为上链交易的标准形式:由3选出的屠宰加工环节中的共识节点将其在2.3中整合的交易进行处理,转化为上链交易的标准格式,格式形如{key:001、051,1504、1493,231227、231227;value:{key:001,1504,029,231227;value:体重秤编号029在23年12月27日10点50分43秒测得牛体重为1504斤},{key:001,029,231227,value:耳标号001的肉牛被屠宰对应证明图片的enImage},{key:051,1493,007,231227;value:体重秤编号007在23年12月27日15点36分27秒测得牛体重为1493斤},{key:051,007,231227:,value:耳标号051的肉牛被屠宰对应证明图片的enImage}},其中key:001、051,1504、1493,231227、231227代表耳标为001的肉牛共1504斤在23年12月27日被屠宰,耳标号为051的肉牛共1493斤在23年12月27日被屠宰。
4.2 共识节点将交易广播至该环节的所有基础节点。
4.3 基础节点验证信息并返回验证结果:基础节点将键值对中的键{001、051,1504、1493,231227、231227}以及值列表中的所有键{001,1504,029,231227}{001,029,231227}{051,1493,007,231227}{051,007,231227}传入verifySC进行验证,若验证通过代表当前共识节点聚合信息正确;随后将值列表中的所有键值对{key:001,1504,029,231227;value:体重秤编号029在23年12月27日10点50分43秒测得牛体重为1504斤},{key:001,029,231227,value:耳标号001的肉牛被屠宰对应证明图片的enImage},{key:051,1493,007,231227;value:体重秤编号007在23年12月27日15点36分27秒测得牛体重为1493斤},{key:051,007,231227:,value:耳标号051的肉牛被屠宰对应证明图片的enImage}分别传入verifySC进行验证,若验证通过代表摘要信息与证明信息一致;若上述所有验证均通过,则该基础节点向共识节点发送验证通过的信息。
4.4 共识节点接收基础节点的信息,若接收到超过80%的验证通过结果,代表共识成功。
5. 所有共识节点将在步骤4中整合后的交易信息放入全局交易池,并将全局交易池中的交易按照默克尔树的形式进行组织:包括肉牛养殖、屠宰加工、运输和销售等环节在内的由3选出的各环节公式节点将整合后的交易信息放入全局交易池,并对全局交易池中的交易进行整合。
6. 由步骤3中所述的共识节点按照预设规则Ⅱ选举领导者节点,领导者节点将其在步骤5中打包的交易信息发送给其他共识节点进行验证:在本实施例中,取λ2为6,共识节点整合交易信息,最先整合6个交易信息的共识节点充当领导者节点;领导者节点将整合后的信息广播给所有共识节点。
7. 接收到验证请求的共识节点按照预设规则验证交易,并返回验证结果。领导者节点接收到超过q%的共识节点回应后,即为通过共识,将交易信息组织成区块,并写入区块链。
本实施例中,取q为80。
7.1 共识节点验证信息:共识节点接收到验证请求后,对每个交易按照4.3的样式进行验证,若均通过,返回验证通过的信息。
7.2 领导者节点接收验证通过的信息,若收到了超过80%共识节点的回应,即为共识成功,将交易信息组织称区块,并写入区块链。
Claims (5)
1.基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,其特征是:包括以下步骤,
步骤一、项目发起人共同确认压缩图片智能合约、解压图片智能合约、信息验证智能合约中涉及的网络结构及其参数;
步骤二、将肉牛全环节溯源分成肉牛养殖环节、屠宰加工环节、运输环节以及销售环节,所有基础节点将收集到的摘要及证明信息按照预设规则Ⅰ打包放入该环节的交易池中,并将交易池中的交易进行整合与打包;
步骤三、在各环节的基础节点中按照预设规则Ⅱ分别确定该环节的共识节点;
步骤四、所述步骤三的共识节点将所述步骤二整合后的信息转化为上链交易的标准形式,并广播至该环节的所有基础节点,基础节点根据预设规则Ⅲ对信息进行验证以便达成共识;
步骤五、所有共识节点将在所述步骤四中转化为上链交易的标准形式后的信息放入全局交易池,并将全局交易池中的交易按照默克尔树的形式进行组织,获得打包的交易信息;
步骤六、由步骤三中所述的共识节点按照预设规则Ⅱ,设定阈值λ2选举领导者节点,领导者节点将其在步骤五中打包的交易信息发送给其他共识节点进行验证;
步骤七、接收到验证请求的共识节点按照预设规则Ⅲ验证交易,并返回验证结果;领导者节点接收到超过阈值q%共识节点回应后,即为通过共识,将交易信息组织成区块,并写入区块链;
所述步骤一压缩图片智能合约利用自编码器中的编码器结构对图片进行压缩,输入为图片信息,输出为编码器的输出;
解压图片智能合约利用与压缩图片智能合约对应的自编码器中的解码器结构对图片进行解压,输入为编码器的输出,输出为解压后的图片信息;
信息验证智能合约根据输入格式,分别利用特定的孪生神经网络对输入数据进行匹配,输入是摘要和证明信息,输出结果是摘要与证明信息是否匹配的结论;
所述步骤二的预设规则Ⅰ为:
(1)文本类证明信息:不做其他操作,直接将摘要信息和证明信息按照键值对的数据结构存入交易池;
(2)图片类证明信息:将图片经过所述步骤一的压缩图片智能合约得到图片压缩后的信息,再将摘要信息和压缩后的图片信息按照键值对的数据结构存入交易池;
所述键值对均以摘要信息作为键,处理后的证明信息作为值;
所述步骤四上链交易的标准形式为键值对的形式,其中键为表明该整合后信息整体情况的文字描述,值为一个列表,列表中的元素为步骤二中所述交易池的交易信息。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,其特征是:所述步骤三的预设规则Ⅱ为最先收集到满足特定统计阈值λ1的交易数量的基础节点,充当该特定环节的共识节点。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,其特征是:所述步骤四的预设规则Ⅲ为收到待验证的交易信息后,将键值对中的键,以及值列表中的所有键传入信息验证智能合约进行验证;验证通过后,将值列表中的所有键值对进行处理,传入信息验证智能合约进行验证;若待验证信息均能验证通过,即为验证通过,否则为验证失败。
4.根据权利要求3所述的基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,其特征是:所述值列表中的所有键值对进行处理的方式为:对值中自动编码器输出格式的数据通过步骤一所述的解压图片智能合约进行处理。
5.根据权利要求1所述的基于区块链的自动化肉牛全环节溯源方法,其特征是:所述步骤四达成共识条件是共识节点收到至少p%的基础节点关于验证通过的反馈。
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