基于區(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯體系研究

史亮 張復(fù)宏 劉文軍

[摘要]區(qū)塊鏈技術(shù)在追溯體系的探索方面實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品的防偽溯源，為食品質(zhì)量安全監(jiān)管開啟了一個(gè)新的時(shí)代?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)具有的數(shù)據(jù)公開透明、不可篡改等特征和優(yōu)勢(shì)，在傳統(tǒng)的果蔬追溯體系中植入了區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建了一套基于區(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯體系，使消費(fèi)者能通過簡(jiǎn)單的掃碼就能獲取果蔬農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)田到餐桌的所有信息，同時(shí)又降低了政府監(jiān)管的成本，大大地提高了政府監(jiān)管的效率和企業(yè)供應(yīng)鏈的管理效率?；趨^(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯體系不僅保護(hù)了企業(yè)的品牌，實(shí)現(xiàn)了品牌溢價(jià)，也重塑了廣大消費(fèi)者購買優(yōu)質(zhì)品牌農(nóng)產(chǎn)品的信心。

[關(guān)鍵詞]區(qū)塊鏈;果蔬農(nóng)產(chǎn)品;追溯體系;質(zhì)量安全

[中圖分類號(hào)]S126;G623.58[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

引言

隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求逐漸由數(shù)量增長(zhǎng)型向質(zhì)量增長(zhǎng)型轉(zhuǎn)變，雖然近年來我國陸續(xù)出臺(tái)了《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》、《農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地安全管理辦法》，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的監(jiān)管政策不斷完善，使農(nóng)戶安全生產(chǎn)意識(shí)和行為得到明顯提高，但近年來農(nóng)產(chǎn)品及食品質(zhì)量安全事件數(shù)量又呈現(xiàn)出反彈之勢(shì)，據(jù)國家食品藥品質(zhì)量監(jiān)督總局的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（見表1），2017年食品藥品監(jiān)管部門共查處食品案件（含保健食品）25.7萬件，與2016年的171221件、2015年的241834件、2014年的247459件相比，依然居高不下，嚴(yán)重影響著消費(fèi)者的身心健康及我國農(nóng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

根據(jù)2017年國家統(tǒng)計(jì)局調(diào)查總隊(duì)對(duì)1000位北京市居民開展的食品安全公眾滿意度調(diào)查顯示，糧油、蛋禽、豆制品、瓜果、蔬菜5類食品安全滿意度與上年同期相比有所下降。從調(diào)查結(jié)果看，居民對(duì)優(yōu)質(zhì)安全的農(nóng)產(chǎn)品需求十分強(qiáng)烈，99.3%的受訪者對(duì)食用農(nóng)產(chǎn)品的安全知識(shí)和信息有需求。從消費(fèi)者需求內(nèi)容上看，為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)，“如何甄別品牌農(nóng)產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的真?zhèn)巍蔽痪邮孜?，選擇比重為52.6%。由此不難看出，食品質(zhì)量安全問題依然要警鐘長(zhǎng)鳴，監(jiān)管稍有放松問題就會(huì)反彈，其中果蔬農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題仍然是消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)。與畜產(chǎn)品較為健全的追溯監(jiān)管體系相比，現(xiàn)行的果蔬農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障監(jiān)管體系不僅效率低下，而且還存在著諸多不足之處。因此，如何借鑒現(xiàn)代信息技術(shù)，加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈的安全監(jiān)管，確保果蔬農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈從下游到上游實(shí)現(xiàn)信息的公開透明，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的正向追蹤和逆向追溯，并快速地完成產(chǎn)業(yè)鏈的逆向問責(zé)成為問題的關(guān)鍵。而區(qū)塊鏈技術(shù)正是一種匯集去中心化、信息無法篡改及底層開放等特性于一身的監(jiān)管利器。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)可以使信息安全公開透明，消除生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的信息不對(duì)稱，加強(qiáng)政府相關(guān)部門對(duì)農(nóng)產(chǎn)品信息監(jiān)管，還可以剔除假冒偽劣商品凈化市場(chǎng)，并不斷發(fā)展與完善我國果蔬農(nóng)產(chǎn)品安全的監(jiān)管體系。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按時(shí)間順序組合分散數(shù)據(jù)塊的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)機(jī)構(gòu)，其數(shù)據(jù)公開透明，并以密碼學(xué)算法保證數(shù)據(jù)不可篡改、不可偽造，屬于多節(jié)點(diǎn)去中心化的分布式賬本。從區(qū)塊鏈技術(shù)的特征可知，區(qū)塊鏈技術(shù)在安全可靠、數(shù)據(jù)公開透明以及數(shù)據(jù)不可篡改等方面具備較大優(yōu)勢(shì)，如圖1所示。首先，區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化特征，大大減輕了中心計(jì)算的壓力降低了系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本，同時(shí)與中心化的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相比更加安全，并且區(qū)塊鏈內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有均等的權(quán)利與義務(wù)，節(jié)點(diǎn)之間可以數(shù)據(jù)共享，從而使系統(tǒng)整體效率提高;其次，區(qū)塊鏈技術(shù)具有開放性，系統(tǒng)是開源的，有利于更多經(jīng)濟(jì)主體對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，并且整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也是公開透明的，有利于多方監(jiān)督的實(shí)行;最后，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)一旦上鏈便不可篡改，上鏈的數(shù)據(jù)更加真實(shí)，傳輸訪問數(shù)據(jù)更加安全，進(jìn)而可以大大加強(qiáng)系統(tǒng)的公信力。

2 基于區(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品安全追溯體系

近年來，我國果蔬農(nóng)產(chǎn)品安全追溯體系雖然在不斷發(fā)展進(jìn)步，但是依舊存在著諸多不足?？勺匪莸男畔⒉煌暾胰斯⑴c較多，所得數(shù)據(jù)無法判定是否為原始數(shù)據(jù);供應(yīng)鏈的各參與主體產(chǎn)生的數(shù)據(jù)無法通過追溯體系整合，導(dǎo)致各個(gè)參與主體之間的信息無法互通共享，消費(fèi)者無法實(shí)現(xiàn)信息的完全對(duì)稱和追溯，同時(shí)監(jiān)管部門實(shí)施監(jiān)管時(shí)效率低下，甚至供應(yīng)鏈各參與主體之間在出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)容易產(chǎn)生糾紛。而基于區(qū)塊鏈技術(shù)的果蔬追溯體系中，數(shù)據(jù)的采集、上傳都借助機(jī)器完成，沒有人工的干預(yù)，且采用密碼算法保證數(shù)據(jù)的傳輸過程安全可靠;采用分布式存儲(chǔ)，節(jié)點(diǎn)之間可以共享信息，同時(shí)不僅能實(shí)現(xiàn)果蔬農(nóng)產(chǎn)品的正向跟蹤還能實(shí)現(xiàn)逆向追溯，消費(fèi)者和相關(guān)企業(yè)都可以對(duì)果蔬農(nóng)產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行查詢，監(jiān)管部門也可以非常方便的進(jìn)行逆向追責(zé)，從而構(gòu)建出監(jiān)管部門、相關(guān)企業(yè)、消費(fèi)者構(gòu)成的“多方”監(jiān)管體系，從根本上解決果蔬農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全監(jiān)管問題（見圖2）。

2.1 種植信息

通過在農(nóng)田里部署傳感器等農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，采集包括種植單位、種苗質(zhì)量、種植時(shí)間、種植地點(diǎn)、種植環(huán)境、化學(xué)投入品用量及頻次、采收時(shí)間等農(nóng)業(yè)原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)。采集到農(nóng)業(yè)種植的相關(guān)數(shù)據(jù)后，區(qū)塊鏈會(huì)根據(jù)生產(chǎn)地點(diǎn)和生產(chǎn)時(shí)間等相關(guān)信息，自動(dòng)生成一個(gè)溯源碼，加密并上傳到區(qū)塊鏈云平臺(tái)。溯源碼號(hào)與數(shù)字簽名相連，一起存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，隨后區(qū)塊鏈會(huì)為每個(gè)果蔬農(nóng)產(chǎn)品自動(dòng)生成附帶時(shí)間戳的果蔬信息記錄。

2.2 加工信息

果蔬農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)過加工環(huán)節(jié)，加工成新產(chǎn)品的過程中，果蔬的電子信息記錄會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移。加工環(huán)節(jié)中的參與者將加工單位、加工環(huán)境、添加劑的種類及用量、包裝材料、包裝設(shè)備、保質(zhì)期等信息數(shù)字化存儲(chǔ)于區(qū)塊鏈中，隨即更新果蔬信息記錄，并加以數(shù)字簽名，果蔬信息記錄會(huì)進(jìn)入一個(gè)全局區(qū)塊鏈里，由此表明新產(chǎn)品的誕生。

2.3 儲(chǔ)運(yùn)信息

加工完成后的新產(chǎn)品要被運(yùn)送到批發(fā)商、經(jīng)銷商、分銷商、零售商，在這一過程中需要進(jìn)行倉儲(chǔ)和運(yùn)輸，倉儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中，根據(jù)各種傳感器探測(cè)溫度、濕度、保鮮劑的殘留以及運(yùn)輸車輛的環(huán)境和路線等信息，再上傳并更新果蔬信息記錄。

2.4 銷售信息

果蔬農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)入銷售階段后，產(chǎn)品被送達(dá)到銷售企業(yè)或個(gè)人，清點(diǎn)產(chǎn)品數(shù)量，明確產(chǎn)品信息，核查產(chǎn)品數(shù)據(jù)，同時(shí)將產(chǎn)品價(jià)格、售出時(shí)間、售出地點(diǎn)等銷售信息寫入果蔬電子信息記錄。消費(fèi)者可通過手機(jī)掃碼或者通過網(wǎng)站查詢來獲取產(chǎn)品從種植、采摘、加工、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、直到銷售全過程的數(shù)據(jù)信息。

種植信息、加工信息、儲(chǔ)運(yùn)信息和銷售信息在區(qū)塊鏈技術(shù)下相互連通，各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)不再是孤立的信息，而是組成了一個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈的完整數(shù)據(jù)信息，提高了監(jiān)管的效率，同時(shí)也保障了逆向追溯的有效暢通（見圖3）。

3 基于區(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的作用及優(yōu)勢(shì)

3.1 基于區(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的作用

3.1.1 提升了果蔬農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的管理效率。區(qū)塊鏈技術(shù)記錄了整個(gè)供應(yīng)鏈中各個(gè)環(huán)節(jié)的果蔬農(nóng)產(chǎn)品的所有信息，由于產(chǎn)業(yè)鏈中的各參與主體都能通過追溯系統(tǒng)查看數(shù)據(jù)，因此產(chǎn)業(yè)鏈的各參與主體可以通過平臺(tái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，并做出針對(duì)性解決，有效地幫助了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理從而提高了供應(yīng)鏈的整體效率。

3.1.2 厘清了果蔬農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上下游的責(zé)任邊界?；趨^(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都是基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，采集的數(shù)據(jù)一旦上鏈便不可篡改，對(duì)于供應(yīng)鏈中各參與主體之間的責(zé)任可以界定明確，同時(shí)也可以輕松實(shí)現(xiàn)舉證與追責(zé)，有效地避免了各種糾紛，提高了參與主體的協(xié)同能力。而且區(qū)塊鏈技術(shù)還具有產(chǎn)品防偽功能，區(qū)塊鏈技術(shù)通過對(duì)追溯信息區(qū)塊鏈加密對(duì)發(fā)碼的數(shù)量和掃碼次數(shù)進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)一物一碼，可從根本上消除果蔬供應(yīng)的假冒偽劣問題，保護(hù)了企業(yè)的果蔬品牌。

3.1.3 提高了果蔬農(nóng)產(chǎn)品的追溯能力?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤，完整地記錄了整個(gè)過程的全部信息，保證了數(shù)據(jù)從種植、加工、倉儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)戒N售的完整性，且區(qū)塊鏈上的所有數(shù)據(jù)皆可通過鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)追溯其本源，監(jiān)管部門、相關(guān)企業(yè)、消費(fèi)者可輕松地查詢出全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)，極大地提高了監(jiān)管的效率、提升了政府追責(zé)的能力。

3.1.4 提升了農(nóng)業(yè)參與主體的信用拓寬融資渠道。在傳統(tǒng)的果蔬農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，中小企業(yè)融資難、成本高，銀行出于風(fēng)控的考慮，銀行僅愿意對(duì)供應(yīng)鏈上游的大企業(yè)供應(yīng)商提供保理業(yè)務(wù)，這就導(dǎo)致了下游中小供應(yīng)商的巨大融資需求得不到滿足，而區(qū)塊鏈技術(shù)數(shù)據(jù)公開透明、不可篡改的屬性，為去中心化的信任機(jī)制提供了可能，從而為中小企業(yè)的融資提供了更大的機(jī)會(huì)。

3.2 基于區(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

區(qū)塊鏈模式下果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)節(jié)約數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成本的同時(shí)又能提高其運(yùn)行效率。傳統(tǒng)中心化追溯體系結(jié)構(gòu)下，存儲(chǔ)設(shè)備的管理和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)高昂，尤其隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，中央服務(wù)器的壓力將越來越大，甚至導(dǎo)致不堪重負(fù)。而區(qū)塊鏈模式下，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接互聯(lián)的方式的傳輸數(shù)據(jù)，因此去中心的區(qū)塊鏈可以同步處理大量點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的交互，不必依賴中心系統(tǒng)，效率更高;第二，基于區(qū)塊鏈的果蔬農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)提供了多個(gè)角色權(quán)限管理，消費(fèi)者、監(jiān)管部門、相關(guān)企業(yè)都可以查詢相關(guān)的數(shù)據(jù)，提高了監(jiān)管的效率和監(jiān)管的強(qiáng)度;第三，區(qū)塊鏈技術(shù)保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)有效可靠，提高了果蔬的溯源能力，更有效地保護(hù)了產(chǎn)品品牌，同時(shí)憑借區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交易與買賣，增加區(qū)塊鏈參與主體的收入，并有助于提升信用，拓寬企業(yè)融資渠道;第四，區(qū)塊鏈技術(shù)把整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)連接起來，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的透明，又通過加密算法保護(hù)了供應(yīng)鏈中各參與主體的隱私（見表2）。

4 基于區(qū)塊鏈的果蔬質(zhì)量安全追溯體系的案例分析

農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)劣幣驅(qū)逐良幣的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，大量假贛南臍橙充斥市場(chǎng)，而消費(fèi)者往往真?zhèn)坞y辨而無法買到原產(chǎn)的贛南臍橙，致使贛南臍橙的品牌商譽(yù)及產(chǎn)業(yè)鏈正常運(yùn)營(yíng)深受影響，生產(chǎn)者和消費(fèi)者的利益都會(huì)受到不同程度的損失。2017年11月20日上午10時(shí)，中糧旗下的“我買網(wǎng)”售賣了一批特殊的臍橙，他們每一個(gè)都擁有獨(dú)特“身份證”，這批臍橙叫做“鏈橙”，頗受消費(fèi)者青睞，在試預(yù)售中，僅半個(gè)小時(shí)就被消費(fèi)者搶購一空。據(jù)悉，這批“鏈橙”是全球首款滲入了區(qū)塊鏈技術(shù)的贛南臍橙。這些橙子從產(chǎn)地、生產(chǎn)階段、采摘、收獲、加工再到上市的所有環(huán)節(jié)都被透明化地展示在消費(fèi)者面前，這些信息被記錄到區(qū)塊中，最終被添加至鏈上，無論是消費(fèi)者還是果農(nóng)或是監(jiān)管部門都可以看見詳細(xì)的信息，通過簡(jiǎn)單的掃碼都可以獲取從田間到餐桌的具體信息，從而實(shí)現(xiàn)了“鏈橙”在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的正向跟蹤和逆向追溯，確保了贛南臍橙的有效防偽，保護(hù)了買賣雙方的經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)也可以提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的品牌聲譽(yù)。例如：如果消費(fèi)者向企業(yè)提供了出現(xiàn)質(zhì)量問題的臍橙的標(biāo)簽信息，質(zhì)檢員就可以根據(jù)臍橙包裝上的標(biāo)簽到系統(tǒng)上查詢到種植地點(diǎn)、種植時(shí)間、采摘時(shí)間、所處環(huán)境的溫濕度等信息展開逆向追溯，找出問題產(chǎn)生的原因。首先判斷橙子是否是真的贛南臍橙，而不是假冒為劣，如果不是假冒偽劣，然后再通過系統(tǒng)迅速監(jiān)測(cè)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的運(yùn)作情況，找到問題所在，及時(shí)解決臍橙在產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)中引發(fā)質(zhì)量安全的具體問題并消除有可能存在的安全隱患。此外，這套平臺(tái)系統(tǒng)還可以利用區(qū)塊鏈和溫濕度標(biāo)簽，通過網(wǎng)關(guān)和管理中心持續(xù)記錄來自GPS和溫濕度傳感器對(duì)臍橙的配送車和所處倉儲(chǔ)環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)追蹤，實(shí)現(xiàn)全過程的智能化管控，從而減少了臍橙在倉儲(chǔ)、運(yùn)輸過程中可能引發(fā)的質(zhì)量安全問題。同時(shí)，區(qū)塊鏈模式下的果蔬追溯系統(tǒng)具有正向跟蹤和逆向可追溯的功能，系統(tǒng)平臺(tái)還可以有效地把臍橙種植、采摘、倉儲(chǔ)運(yùn)輸、銷售等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的種植信息、采摘信息、倉儲(chǔ)物流信息、銷售終端與消費(fèi)者的信息連接起來，使消費(fèi)者可以輕松地查詢到臍橙從始至終質(zhì)量安全方面的所有信息，有效解決臍橙等果蔬農(nóng)產(chǎn)品以假亂真、品質(zhì)難以評(píng)估和質(zhì)量安全溯源信息不實(shí)等難題。

5 結(jié)論與啟示

總之，基于區(qū)塊鏈的果蔬追溯體系不僅實(shí)現(xiàn)了整個(gè)果蔬供應(yīng)鏈的智能化管控，而且能實(shí)現(xiàn)果蔬的防偽溯源。因此，新型農(nóng)業(yè)企業(yè)可以借助該體系構(gòu)建資料投入、種植、采購、加工、儲(chǔ)運(yùn)及銷售的正向跟蹤和逆向追溯機(jī)制，有效地保障果蔬的質(zhì)量安全，促進(jìn)多方監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)防偽溯源促進(jìn)品牌溢價(jià)，重塑廣大消費(fèi)者購買“品牌”果蔬、 “三品一標(biāo)”果蔬的信心。

為此，建議政府部門及相關(guān)企業(yè)加快構(gòu)建區(qū)塊鏈全程控制下的跨區(qū)域果蔬質(zhì)量安全平臺(tái)管控系統(tǒng)，運(yùn)用區(qū)塊鏈綜合集成技術(shù)從潛在危害的角度對(duì)果蔬農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行全程監(jiān)控，逐步完善質(zhì)量安全監(jiān)控的宏觀構(gòu)架和微觀系統(tǒng)，使果蔬農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的全體成員都可以對(duì)果蔬農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行跟蹤和溯源，真正做到讓廣大消費(fèi)者買得放心、吃得安心、活得開心。

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