2022-05-07 82 上传者:管理员
摘要:随着人们生活水平的日益提高,大家对农产品的质量安全越来越重视,传统的井冈蜜柚溯源系统采用集中存储方式,导致数据信息易被篡改、可信度低,如何提升井冈蜜柚的安全性和可信度,已成为亟需解决的问题。而分布式存储、数据加密不可篡改正是区块链技术的特点,这使得其在产品溯源中有重要应用价值。基于此,课题组提出基于区块链的井冈蜜柚可信溯源系统架构,从果农、企业、政府、消费者四个角度出发,将井冈蜜柚的种植、施肥、采摘、加工、运输、质量检测、销售全生命周期流程上链,给用户提供一键溯源服务,保证井冈蜜柚来源的真实可靠。仿真结果表明,本溯源系统具有数据安全可靠特点,实现了井冈蜜柚从种植、采摘、加工、运输、销售全链路监控,保障了蜜柚的供应链信息安全可靠,提升了品牌价值。
民以食为天。食品安全是人民群众幸福生活的头等大事,关系到国家长治久安,而农产品安全又是食品安全的重中之重。2022年,《中共中央国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》指出,开展农业品种培优、品质提升、品牌打造和标准化生产提升行动,推进食用农产品承诺达标合格证制度,完善全产业链质量安全追溯体系。目前国内外非常重视农产品安全溯源,通过相关技术手段建立了溯源体系,溯源系统可以有效监督和把控农产品质量。而区块链技术正是其中核心技术代表之一,这个被认为是蒸汽机、电力、信息技术后,最有革命性浪潮特点的核心技术,近年来,随着相关应用的落地,越来越受到大家的追捧。区块链是一种分布式账单技术,它具有去中心化、不可篡改、安全可靠的技术特点,通过智能合约、非对称加密算法等方法,实现去中心化的点对点交易,有效解决了传统平台数据存储效率低、数据不安全等问题。
井冈蜜柚作为江西本土优质蜜柚品牌,因其口感较好,迅速获得市场用户认可,但井冈蜜柚快速发展的同时也出现一些问题:一是蜜柚苗木品种质量良莠不齐;二是蜜柚种植户过量使用农药防治病虫;三是为缩短蜜柚生长周期,大量使用速效无机化肥;四是加工企业为追求卖相使用添加剂保鲜。种种现象,不仅损害“井冈蜜柚”品牌形象,而且易导致食品安全问题。井冈蜜柚供应链信息关系到每位消费者、生产者的切身利益,因此,建立井冈蜜柚溯源平台迫在眉睫。课题组以井冈蜜柚为研究对象,构建了一套从种植、采摘、加工、运输、销售全产业链的区块链溯源系统,确保井冈蜜柚的安全可靠以及品牌价值。
1、国内外研究现状
近年来,国内外对农产品质量重视程度不断提升,专家学者在农产品溯源方面的研究也越来越深入,有些侧重于溯源模型、溯源平台架构设计创新性研究,有些重点研究产品存储方式和查询效率提升。刘丹等[1]提出将区块链和物联网技术相结合,以此来构建稳固的农产品溯源平台,通过GPS、温度、湿度、光照传感器等物联网设备采集信息,采用ZigBee(紫蜂)技术上传,后台数据基于区块链方式存储。郑明[2]结合当前新冠疫情环境下,跨境电商产品质量不稳定、物流追踪信息不全等问题提出基于区块链技术的跨境电商溯源系统。王华等[3]综合使用二维码、RFID(射频识别)技术、RSA(非对称加密算法)实现禽类肉产品安全溯源。王志铧等[4]通过建立超级账本模式实现可信溯源,并且针对不同生产场景动态溯源,解决传统溯源系统流程灵活性差、安全性低等问题。汪家伟等[5]研发了基于区块链的茶叶可信溯源系统,实现茶叶种植、采摘、加工、统计分析、溯源查询全业务功能。梁景雄[6]从顶层应用出发,采用分布式MQTT(消息队列传输)集群和Fabric(智能合约)联盟链技术方案,构建了物联网与区块链溯源系统整体架构设计,减少系统耦合。吴晓彤[7]提出一种基于备选投票机制的低时延共识算法IPBFT(基于地址的拜占庭容错技术),解决农产品溯源时延高、效率低问题。
目前,溯源系统可分成两大类,即传统溯源识别技术和区块链溯源架构技术。传统的溯源识别技术主要包括二维码识别技术、RFID识别技术、成分分析技术,其中二维码识别和RFID使用最广泛[8,9,10]。
1.1 传统溯源识别技术现状
1.1.1 二维码溯源识别技术
二维码溯源识别技术是指使用黑白矩形图案表示的二进制数据,通过手机等扫描仪设备扫描后可获取信息。二维码防伪标签结合二维码技术、数码防伪技术及激光全息防伪技术,通过后端系统自动生成唯一的防伪二维码标签,再将标签贴到产品或包装上,消费者购买后扫一扫产品上的二维码即可验证产品真伪,二维码溯源防伪标签查询过程非常方便、快捷。例如,果农在向厂家提供井冈蜜柚时,把蜜柚原产地、种植时间、施肥农药使用信息录入到后台系统中,系统根据信息自动生成唯一的二维码标签粘贴在包装箱上。正因为二维码有着信息容量大、编码范围广、识别准确性高以及制作成本低等优点,被广泛应用于产品产业链监控流通环节,打击假冒伪劣产品,实现高效防伪。
1.1.2 RFID溯源识别技术
RFID溯源识别技术是一种无线通信技术,它无需识别设备和目标之间接触,直接通过无线电信号读写数据。标签本身可以发射无线电波,扫描仪只要在数米以内均可视波。不过RFID标签与条形码不同的是,射频标签不受遮盖物影响,即便是放在箱子或者盒子内,而且读取器一次可以读取多个标签。近些年,因电子识别技术逐渐成熟,很多商场开始用电子标签代替原来的条形码标签,提升自动售货速度。RFID系统由信号接收机、信号发射机、编程器、天线构成。信号发射机比较典型的形式是电子码标签,它能够主动向外发射信号,并且信号包含相关的存储信息。信号接收机也叫作识别器,识别器的功能是根据“命令响应协议”接收发射机反射出的信号,甚至对于某些特殊场景,比如信号受到干扰时可以自动校验。编程器是指向标签写入数据的一种电子装置,可以离线或者在线完成写入数据。天线可以用来发射、接收传输数据,类似于以前的录音机天线,当然,天线的信号不仅受功率影响,还与天线的形状、位置有密切关系。
1.2 区块链溯源系统架构技术
2008年,中本聪提出区块链概念,使用分布式账单节点记录比特币,每个区块链记录多个交易记录,比特币通过PoW(工作量证明机制)、PoS(权益证明机制)和DPoS(股权授权证明机制)三种一致性协议达成共识,所有区块链节点通过Hash(散列函数)地址连接,区块链关键技术包括分布式存储、共识机制、智能合约、超级账单、非对称加密技术。
2、基于区块链的井冈蜜柚可信溯源平台设计与实现
2.1 相关技术
2.1.1 区块链共识算法
区块链共识算法是指系统对故障达成的共识机制,主要包括崩溃容错协议和拜占庭容错协议。为什么要使用共识机制呢?因为区块链系统采用去中心化设计,各节点设备分散分布,需要一套规章制度来维护系统公平性,不仅包括对区块链资源维护者的奖励,而且要有对资源危害者的惩罚,这就要所有节点使用前可以达成统一共识。
2.1.2 超级账单
超级账单技术是一个开源的联盟链,它是一种分布式账单系统,主要由一组有序的、不可篡改的状态转移记录日志构成。超级账单链结构包含账单、链码、通道,针对不同的场景有不同的数据可视范围。账单数据库存储各节点交易状态转移码,状态转移码通过链表形式存储在文件系统中。
2.1.3 物联网技术
物联网(IoT)是一种计算设备、机械、数字机器相互关联的系统,具备通用唯一识别码(UID),并具有通过网络传输数据的能力,无需人与人或人与设备的交互。物联网一般由感知层、网络层与应用层组成。其中感知层负责为传感器、RFID等物联网设备采集数据。网络层由有线、无线通信网组成,通过4G/5G、WLAN、蓝牙、ZigBee技术将数据安全地传输至应用层。应用层是人机交互层,用户通过各类应用接口获取不同服务。
2.2 区块链可信溯源平台设计
2.2.1 系统背景介绍
在政府相关部门的政策支持下,井冈蜜柚得到快速发展,品牌竞争力强。然而太高的关注度却带来了一定的负面影响,很多不法商贩将普通蜜柚包装成井冈蜜柚销售。为了维护消费者权益,提升井冈蜜柚的品牌公信力。本文构建了井冈蜜柚区块链溯源平台,利用温度、光学、湿度传感器等物联网设备,采集井冈蜜柚日常生长环境、产地经纬度、加工销售环境数据,用户通过小程序等溯源入口可对蜜柚种植、采摘、加工、运输、销售信息进行溯源查询。此外,政府机构还可通过溯源平台对井冈蜜柚进行远程监控和质量抽测。综合考虑,系统需要采集如表1所示的源数据。
2.2.2 系统设计
通过现场走访调研果农、企业、政府、用户需求,构建了基于区块链的井冈蜜柚溯源平台系统架构,如图1所示,溯源平台主要包括数据采集层、数据传输层、数据存储层、数据应用层。
1)数据采集层是由井冈蜜柚种植果农、加工企业、物流公司、包装销售商等供应链中间环节参与者,通过GPS、温度传感器、扫描仪、果园摄像头、农药化肥检测仪、RFID等智能终端采集设备,采集各环节数据,自动保存至井冈蜜柚溯源平台。采集的数据不仅有文本、字符等结构化数据,还有图片、视频等非结构化数据。
2)数据传输层显示采集的数据通过不同方式传至数据库,对于大规模数据,比如摄像头拍摄果园环境照片、井冈蜜柚加工过程的视频数据,可通过WLAN上传至数据库,上传频率为每天1次。对于小规模数据,如GPS、温湿度传感器现场采集的GPS、温度、湿度等数据通过物联网MQTT上传至后台。当然,如果费用可接受,也可以与电信运营商协商,采用4G/5G传输数据。
3)数据存储层包括传统的关系型数据库和超级账本区块链系统,关系型数据库存储非溯源数据,超级账本区块链系统存储溯源数据。供应链各环节参与者在区块链系统中均有唯一身份标识,可通过唯一身份标识可追踪溯源定位,供应链各环节数据保存在对应模块内,降低系统的耦合性,提高系统功能的可扩展性。
4)数据应用层主要作用是溯源系统与不同用户(果农、企业、政府、消费者)进行交互,果农使用角度包含井冈蜜柚种植、施肥、采摘管理;企业使用角度包含井冈蜜柚加工、运输、销售供应链管理;从政府监管角度看,系统提供井冈蜜柚的全产业链远程监控、产品质量检测以及供领导决策分析功能;从消费者角度来看,不仅有井冈蜜柚销售电商、用户评价平台,而且最重要的是有可供用户一键溯源的平台,方便查询井冈蜜柚种植、生产、加工、运输、销售全链路信息,提供井冈蜜柚安全、绿色、可靠数据,进而提升品牌价值。
2.2.3 系统实现
系统通过Java、MySql数据库、区块链技术构建基于B/S架构的井冈蜜柚溯源平台,前端提供微信小程序查询接口,用户输入唯一编号或二维码溯源查询。
3、总结
课题组根据井冈蜜柚特点,结合用户实际需求,建立了基于区块链的井冈蜜柚溯源架构平台,针对溯源模型中数据同步以及查询速度慢等问题提出了解决方案。实际应用结果表明,本溯源系统具有数据安全可靠的特点,实现了井冈蜜柚从种植、采摘、加工、运输、销售全链路监控,保障了蜜柚的供应链信息安全可靠,提升了品牌价值。
参考文献:
[1]刘丹,窦津津,胡建斌.基于“区块链+物联网"融合的农产品溯源系统[J].软件工程,2021,24(7):39-42.
[2]郑明.基于区块链技术的跨境电商产品溯源[J].现代商贸工业,2021,42(6):27-28.
[3]王华,李卫卫,吴怀广,等.基于二维码的禽类肉产品安全溯源系统设计与实现[J].计算机应用与软件,2020,37(10):1-5.
[4]王志钟,柳平增,宋成宝,等.基于区块链的农产品柔性可信溯源系统研究[J].计算机工程,2020,46(12):313-320.
[5]汪家伟,饶元,常仲禹.基于区块链的茶叶可信溯源系统的设计与实现[J].黑龙江八一农垦大学学报,2020,32(2):74-81+90.
[6]梁景雄.基于区块链与物联网的产品溯源系统关键技术研究与实现[D].杭州:浙江大学,2020.
[7吴晓彤.基于区块链的农产品可信溯源系统研究与实现[D].泰安:山东农业大学,2020.
[8]陈小强,黄敏超.基于“区块链+农业"交叉学科课程体系研究[J].南方农机,2022,53(3):161-163.
[9]王芳飞.吉安市井冈蜜柚产业发展现状及建议[J].现代农业科技,2020(8):94-95.
[10]周文欣.基于区块链技术的农产品溯源系统面临的问题及对策[J].南方农机,2021,52(24):108-110.
文章来源:陈小强,胡翰,黄敏超,王凯.区块链技术在井冈蜜柚可信溯源的应用研究[J].南方农机,2022,53(09):30-33.
分享:
目前,中药饮片的识别分类方法主要还停留在人工阶段,需要大量的专业人才,费时费力。随着科学技术的进步,利用计算机视觉技术进行中药饮片的识别是未来社会的发展趋势[1]。随着人工智能技术的不断发展,它给各行各业的发展带来了日新月异的变化[2]。通过神经网络提取中药饮片的特征参数,建立识别分类模型进行分析,使得中药饮片识别也变得不再那么困难。
2024-01-17ChatGPT全称是Chat Generative Pre-trained Transformer, 是OpenAI公司于2022年11月发布的一款聊天机器人程序。ChatGPT能根据用户提出的问题,经人工标注数据集训练的算法智能生成回答内容,而不仅仅只是加工现有内容。它能够像人类一样自然地进行对话,并且具备完成各种任务的能力,包括邮件撰写、视频脚本创作、文案编写、翻译以及代码生成等。
2024-01-16汉字的结构复杂、形态多样,每个汉字都具有结构的唯一性,汉字骨架作为汉字字形的重要拓扑描述具有重要意义。汉字骨架生成广泛应用于字形技术[1]、汉字识别[2]、汉字生成[3]等汉字信息处理领域。汉字骨架可由一段书写序列进行表示,与图像表示相比,序列格式的汉字骨架包含更多的动态信息,如时间顺序、轨迹等,这些信息对汉字的笔画连接、拓扑结构等有更为清晰的描述,同时书写序列可以很容易地转换为图像[4]。
2024-01-03图像融合是信息融合的一个分支。红外传感器抗干扰能力强,但其空间分辨率较低,缺少纹理细节。可见光图像具有更多细节信息和高分辨率,但在光照很弱或物体被遮挡的情况下效果不好[1]。为了利用可见光和红外图像的互补信息,红外和可见光图像融合非常必要,现已广泛应用于众多领域中[2]。
2024-01-03国际石油勘验领域由于受行业划分的缘故,各系统之间难以兼容,使井场内部形成了一个个的信息孤岛。为了实现不同施工主体之间数据信息的兼容共享与远程控制,甲方在招投标合同及其澄清中明确地规定了乙方必须能够提供WITSML(Well Site Information Transfer Standard Markup Language,井场信息传输标准标记语言)数据流。
2023-09-25工程总承包(Engineering Procurement Construction,EPC)主要是指项目承包方严格按照合同内容,依次落实项目相关设计、采购、施工等环节。同时,项目承包方还要负责和承担工程进度、工程安全、工程费用等。EPC模式的出现和应用,可以对投资风险进行有效管控,目前,已逐渐发展为国际上流行的项目承包方模式。
2023-09-12随着一些大型集团公司应用系统数量和用户的不断增加,员工因业务需要而使用多个应用系统的情况也越来越多,异构系统、融合网络、多样设备的用户身份管理复杂度也达到前所未有的程度,弱口令、僵尸账户、冗余账户、账号冒用、钓鱼用户、重复登录、异地登录、异常登录、多样性访问、分散管理、审计弱化等网络安全问题层出不穷。
2023-09-07近年来新冠疫情所导致的游客感知、旅游动机以及旅游资源的利用率等影响直接作用于旅游流的空间结构变化,这也为旅游流的研究带来了全新的视角。本研究利用网络大数据获取近年来OTA平台的游客游记数据,对杭州市旅游流网络空间结构进行分析研究,希望了解区域旅游的发展方向,帮助其发挥当地旅游资源的优势,因地制宜地设计旅游线路并制定合理的旅游发展战略。
2023-09-07在很多考试中,作文写作都占据了重要的地位。然而,由于考试人数众多,采用人工方式进行阅卷费时费力。此外,尽管作文评分时提供了评分准则,但由于个人理解不同,而且评分过程中不可避免受到情绪、性格和偏见等主观因素的影响,导致评分存在一定的主观性,多个评分人的评分差异可能较大。
2023-09-07在很多考试中,作文写作都占据了重要的地位。然而,由于考试人数众多,采用人工方式进行阅卷费时费力。此外,尽管作文评分时提供了评分准则,但由于个人理解不同,而且评分过程中不可避免受到情绪、性格和偏见等主观因素的影响,导致评分存在一定的主观性,多个评分人的评分差异可能较大。
2023-09-06我要评论
期刊名称:成组技术与生产现代化
期刊人气:795
主管单位:机械工业第六设计研究院有限公司
主办单位:机械工业第六设计研究院,中国机械搞工程学会成组技术分会
出版地方:河南
专业分类:计算机
国际刊号:1006-3269
国内刊号:41-1226/TB
邮发代号:36-263
创刊时间:1984年
发行周期:季刊
期刊开本:大16开
见刊时间:4-6个月
影响因子:1.079
影响因子:0.408
影响因子:0.260
影响因子:0.727
影响因子:0.000
400-069-1609
您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!
你的密码已发送到您的邮箱,请查看!