區(qū)塊鏈技術(shù)在冷鏈物流系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

張 云，何溢鈞，萬錦輝，黃冬麗

（1.廣西產(chǎn)研院人工智能與大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究所有限公司，廣西 南寧 530200；2.廣西通信規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

在區(qū)塊鏈技術(shù)的全面支持下，我國的冷鏈物流系統(tǒng)能夠高效運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)智能化管理平臺(tái)，有效減少食品安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，將區(qū)塊鏈技術(shù)和冷鏈物流高效融合，能夠確保智能信息化系統(tǒng)在運(yùn)輸期間發(fā)揮重要的監(jiān)督作用，不斷提升冷鏈物流實(shí)際運(yùn)輸效率，更好保證產(chǎn)品運(yùn)輸質(zhì)量，因此，本文主要探討了區(qū)塊鏈技術(shù)在我國冷鏈物流系統(tǒng)中的具體運(yùn)用。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)與發(fā)展

（1）區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)的本質(zhì)是將現(xiàn)有已經(jīng)成熟與完善的各項(xiàng)技術(shù)完美結(jié)合，采取分布式賬本方式詳細(xì)記錄下各項(xiàng)數(shù)據(jù)，同時(shí)以完善腳本加強(qiáng)業(yè)務(wù)邏輯處理力度，在很多區(qū)塊鏈系統(tǒng)當(dāng)中，數(shù)據(jù)以區(qū)塊作為單位實(shí)現(xiàn)快速存儲(chǔ)，不同區(qū)塊之間通常會(huì)按照時(shí)間順序，構(gòu)建穩(wěn)定的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系，各個(gè)節(jié)點(diǎn)均能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)塊鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效驗(yàn)證、存儲(chǔ)和維護(hù)。通常來講，新區(qū)塊需要通過全網(wǎng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)來確定其是否能夠成立，在創(chuàng)建新區(qū)塊的過程當(dāng)中，還要對各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步的目標(biāo)，上鏈之后，此區(qū)塊不能更改或者刪除。

由于區(qū)塊鏈技術(shù)具備明顯的去中心化、開放性、自治性、信息不可篡改、匿名性等一系列特點(diǎn)，因此，需多個(gè)參與方共同協(xié)商，進(jìn)而保證此項(xiàng)技術(shù)在冷鏈物流領(lǐng)域當(dāng)中得到良好運(yùn)用，結(jié)合現(xiàn)階段我國冷鏈物流行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀得知，區(qū)塊鏈技術(shù)具備較好的應(yīng)用潛力。

（2）區(qū)塊鏈發(fā)展特點(diǎn)。結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀可以得知，核心技術(shù)是系統(tǒng)內(nèi)部非對稱高端加密技術(shù)和時(shí)間戳技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)具有高度去中心化的特征，具體體現(xiàn)為：在以往的互聯(lián)網(wǎng)交易管理系統(tǒng)當(dāng)中，不會(huì)受到任何約束，市場交易管理較為隨意化，使得管理中心權(quán)利逐漸朝著絕對化方向發(fā)展，使得市場交易程度不斷提升，降低交易效率，但是，在區(qū)塊鏈技術(shù)的大力支持下，因?yàn)槠洳扇「叨热ブ行幕绞?，不?huì)單純依賴交易管理中心進(jìn)行管理，通過運(yùn)用高端加密數(shù)據(jù)技術(shù)，針對廣大用戶的具體信息實(shí)施分層化管理，即使某層出現(xiàn)信息泄漏現(xiàn)象，也不會(huì)給信息管理系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來任何影響[1]。

區(qū)塊鏈技術(shù)的合理應(yīng)用，可以取得良好的安全性效果，結(jié)合現(xiàn)階段我國互聯(lián)網(wǎng)交易現(xiàn)狀能夠得知，主要采取對稱密鑰技術(shù)對用戶信息進(jìn)行保護(hù)，但是，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的快速化發(fā)展，對稱密鑰技術(shù)在具體應(yīng)用期間，容易出現(xiàn)過多的信息漏洞，在區(qū)塊鏈技術(shù)的大力支持下，因?yàn)槠鋬?nèi)部采取的是非對稱密鑰技術(shù)，可以明顯提高廣大用戶信息的安全性與可靠性。

此外，區(qū)塊鏈技術(shù)的良好運(yùn)用，具備反復(fù)驗(yàn)證功能，在區(qū)塊鏈當(dāng)中運(yùn)用時(shí)間戳技術(shù)，在此項(xiàng)技術(shù)的大力支持下，針對不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)用戶信息進(jìn)行快速搜索和查找，同時(shí)，在時(shí)間戳技術(shù)系統(tǒng)全面控制之下，廣大用戶的真實(shí)信息無法被完全更改，減少盜用現(xiàn)象的發(fā)生。

2 冷鏈物流系統(tǒng)中的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用

2.1 冷鏈物流系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

冷鏈物流通常是指冷藏冷凍類食品在具體生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售，一直到消費(fèi)前各個(gè)環(huán)節(jié)之間始終處于規(guī)定低溫環(huán)境之下，進(jìn)而保障食品質(zhì)量，避免食品出現(xiàn)損耗的一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，制冷技術(shù)越來越先進(jìn)化，冷鏈物流主要以冷凍工藝學(xué)作為重要基礎(chǔ)，以制冷技術(shù)作為核心的低溫物流過程。

結(jié)合冷鏈物流特點(diǎn)得知，其對技術(shù)的具體需求，主要體現(xiàn)在對不同部門的實(shí)施監(jiān)控與反饋，故需要為其提供一個(gè)更加穩(wěn)定、成熟的信息化管控系統(tǒng)，在此系統(tǒng)內(nèi)部，可以更加便捷、準(zhǔn)確收集相關(guān)信息，與此同時(shí)，系統(tǒng)還要具備多個(gè)功能，主要包含溫度監(jiān)控、在線簽約、在線支付與信息追溯等一系列內(nèi)容，當(dāng)前冷鏈物流中物聯(lián)網(wǎng)、GIS 等相關(guān)技術(shù)運(yùn)用為區(qū)塊鏈技術(shù)的融合應(yīng)用奠定了一定的基礎(chǔ)，具體體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

（1）運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)及定位技術(shù)，例如RFID 技術(shù)，針對現(xiàn)階段的冷鏈物流實(shí)施全程化監(jiān)控，在GPS 定位技術(shù)與GIS 可視化技術(shù)的大力支持下，可以實(shí)現(xiàn)精確定位，以及各項(xiàng)信息的快速化采集。

（2）運(yùn)用EDI 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速化傳輸，以及信息的全面交換，EDI 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同信息系統(tǒng)之間的信息共享，包括信息交互，確保不同系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)有效互聯(lián)互通，在提升信息傳輸速度的同時(shí)，保證各項(xiàng)信息更加精確。

（3）積極運(yùn)用調(diào)度算法。針對電商冷鏈物流企業(yè)來講，為取得全局優(yōu)化調(diào)配的效果，需要積極運(yùn)用新算法，遵守經(jīng)濟(jì)性原則，在降低成本的同時(shí)，為消費(fèi)者提供良好服務(wù)。同時(shí)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，能夠讓各個(gè)環(huán)節(jié)具備較好的組織協(xié)調(diào)性與可靠性[2]。

2.2 “區(qū)塊鏈+冷鏈物流”系統(tǒng)構(gòu)建

結(jié)合我國冷鏈物流系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀可以得知，基于區(qū)塊鏈的冷鏈物流系統(tǒng)構(gòu)建是融合現(xiàn)有物流系統(tǒng)技術(shù)的智能化系統(tǒng)，包括信息化系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)、智能合約子系統(tǒng)構(gòu)建、冷鏈物流溫控模塊等應(yīng)用模塊構(gòu)建、公共服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建等。

首先，構(gòu)建以區(qū)塊鏈技術(shù)作為基礎(chǔ)的信息化系統(tǒng)模型。為確保冷鏈物流信息系統(tǒng)能夠可靠、安全運(yùn)行，建立一個(gè)穩(wěn)定的冷鏈物流信息系統(tǒng)特別重要，區(qū)塊鏈技術(shù)的快速發(fā)展，能夠有效提升信息化平臺(tái)建設(shè)水平，例如，ChainSQL 作為全世界首個(gè)以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用平臺(tái)，為建立以區(qū)塊鏈技術(shù)為核心的冷鏈物流系統(tǒng)奠定良好基礎(chǔ)。為全面發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)的在線簽約功能，在系統(tǒng)內(nèi)部，建立智能合約子系統(tǒng)，此子系統(tǒng)可以將冷鏈企業(yè)和原材料供應(yīng)商有效連接，上游企業(yè)與下游企業(yè)可以在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行有效認(rèn)證，認(rèn)證合格之后，下游需求企業(yè)能夠?qū)⒔灰仔畔⒅苯哟鎯?chǔ)到網(wǎng)絡(luò)“區(qū)塊”當(dāng)中，通過區(qū)塊實(shí)施全網(wǎng)廣播，上游供應(yīng)商可以將物品流轉(zhuǎn)信息填入?yún)^(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫之中，實(shí)現(xiàn)供需雙方的有效選擇[3]。雙方確認(rèn)交易期間，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過智能化合約簽訂相關(guān)協(xié)議，通過密鑰開展數(shù)字化簽名，此簽名具備一定法律效力?！皡^(qū)塊鏈+冷鏈物流”系統(tǒng)模型如圖1所示。

我國城市人口逐年遞增，導(dǎo)致排放污水的數(shù)量越來越多。以往的城市排水系統(tǒng)，大部分都是將污水直接排放到道路的兩邊或周圍的河流里，對城市環(huán)境造成了威脅，若依舊使用這種直接排放污水的方法，將會(huì)帶來嚴(yán)重的危害。因此，需確保城市排水的有效進(jìn)行，加大對排水系統(tǒng)的研究工作。在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)，為防止因污水?dāng)?shù)量過于龐大導(dǎo)致污水不能順利地經(jīng)管道排出，從而對市民的生活造成影響，需要計(jì)算污水排放量。在排放污水時(shí)，還應(yīng)使用節(jié)能方式進(jìn)行排水，不斷加大污水的處理力度，同時(shí)也要提高對節(jié)能的重視程度。

圖1 “區(qū)塊鏈+冷鏈物流”系統(tǒng)模型

區(qū)塊鏈無法更改的特點(diǎn)，能夠確保鏈上的各項(xiàng)數(shù)據(jù)長期有效，能夠用于發(fā)生糾紛時(shí)的舉證和追責(zé)。為確保信息查詢和信息交換水平得到明顯提升，建立以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的新型查詢系統(tǒng)，此信息查詢系統(tǒng)主要以ChainSQL 作為平臺(tái)，在此平臺(tái)的大力支持下，上下游企業(yè)，包括系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)良好連接，提升數(shù)據(jù)收集效率，加快數(shù)據(jù)交換速度。

其次，建立以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)的冷鏈物流溫控模塊，冷鏈物流溫控監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行期間，具有良好的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能與分析功能，以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出和實(shí)時(shí)顯示、記錄等功能，由于區(qū)塊鏈具備賬本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和防篡改的傳輸技術(shù)，因此，RFID 標(biāo)簽可以在極短時(shí)間之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速上傳，保證數(shù)據(jù)能夠及時(shí)上傳到區(qū)塊鏈，與此同時(shí)，系統(tǒng)能夠結(jié)合實(shí)時(shí)溫度變化情況，對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，此種方法可以讓冷鏈上部的各個(gè)參與方獲取精確時(shí)間與溫度數(shù)據(jù)，保證冷鏈運(yùn)行時(shí)間查詢和控制溫度條件的合理性與高效性。

最后，以區(qū)塊鏈作為基礎(chǔ)構(gòu)建公共服務(wù)平臺(tái)。針對下游企業(yè)與消費(fèi)者來講，信息查詢與信息追溯應(yīng)用特別重要，以區(qū)塊鏈技術(shù)作為基礎(chǔ)的冷鏈物流信息化系統(tǒng)，通過運(yùn)用RFID 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速收集、上傳，也可以將鏈條內(nèi)部的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括物流信息、上游企業(yè)數(shù)據(jù)、下游企業(yè)數(shù)據(jù)、溫度信息與位置信息等，實(shí)現(xiàn)快速收集與分析處理。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，針對海量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全面存儲(chǔ)，確保信息實(shí)現(xiàn)快速查詢，如果產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，或者系統(tǒng)發(fā)出溫控報(bào)警，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速追溯與精準(zhǔn)追責(zé)。

2.3 “區(qū)塊鏈+冷鏈物流”系統(tǒng)具備的優(yōu)勢和特點(diǎn)

（1）區(qū)塊鏈屬于鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，各個(gè)數(shù)據(jù)塊均能夠按照時(shí)間先后順序進(jìn)行有效的合并，合并處理后進(jìn)行加密處理，成立分布式賬本，賬本上的信息不能任意更改與偽造，確保信息更的安全性。每次加入一個(gè)全新區(qū)塊，需提前將區(qū)塊哈希值與當(dāng)前時(shí)間戳，包括一段時(shí)間之內(nèi)出現(xiàn)有關(guān)交易與事務(wù)，以及默克爾書根值共同打包到相同塊當(dāng)中，將其在系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行廣播。區(qū)塊鏈系統(tǒng)結(jié)合具體應(yīng)用場景與系統(tǒng)的區(qū)別，可以將其分成公共鏈、聯(lián)盟鏈與專有鏈，其中，公共鏈在公共網(wǎng)絡(luò)上部發(fā)布供應(yīng)鏈全部信息，系統(tǒng)內(nèi)部任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，均能夠在同一時(shí)間獲得與分享各項(xiàng)信息。聯(lián)盟鏈主要位于公共鏈與專有鏈之間，屬于部分權(quán)力下放、參與企業(yè)數(shù)量與運(yùn)營成本適度模式。冷鏈物流供應(yīng)鏈主要采取協(xié)作方式進(jìn)行科學(xué)管理，信息在各個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)流動(dòng)公開與共享，伴隨協(xié)同管理企業(yè)的變化情況而發(fā)生變化，在應(yīng)用聯(lián)盟鏈期間，能夠有效解決冷鏈物流企業(yè)供應(yīng)鏈協(xié)同管理當(dāng)中的信息孤島等問題，不斷降低成本、提升效率。

（2）針對冷鏈物流來講，對溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，是非常重要的前提，如果溫度控制不規(guī)范，需要立即調(diào)整，所以，采取RFID 技術(shù)，針對特定目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速讀寫。在RFID 技術(shù)的大力支持下，閱讀器能夠收集到標(biāo)簽上部的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，然后統(tǒng)一將收集到的數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中。比如，將可以記錄溫度數(shù)據(jù)的RFID 標(biāo)簽安裝在卡車駕駛室內(nèi)部，或者安裝到倉庫與港口等區(qū)域，在運(yùn)輸期間，利用GPS進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)視，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的快速傳輸，由于區(qū)塊鏈技術(shù)具備賬本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和防篡改的傳輸技術(shù)，因此，標(biāo)簽RFID 技術(shù)可以在特別短的時(shí)間之內(nèi)上傳數(shù)據(jù)到區(qū)塊鏈當(dāng)中，同時(shí)，可結(jié)合實(shí)時(shí)溫度變化情況，對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，此種方法可以讓冷鏈上的各個(gè)參與方及時(shí)獲得精確時(shí)間信息與溫度信息，保證冷鏈運(yùn)行期間數(shù)據(jù)的快速查詢。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)未來發(fā)展方向與建議

針對我國物流行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀可以得知，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，通過培養(yǎng)高素質(zhì)的區(qū)塊鏈技術(shù)冷鏈物流人才，能夠推動(dòng)物流行業(yè)的快速發(fā)展，例如，通過合理制定“區(qū)塊鏈+冷鏈物流”人才培養(yǎng)方案，可以確?！皡^(qū)塊鏈+冷鏈物流”人才瓶頸得到良好破解。社會(huì)各界人士需要充分認(rèn)識(shí)到區(qū)塊鏈與冷鏈物流融合發(fā)展重要性，并制定人才培養(yǎng)方案，根據(jù)區(qū)塊鏈特點(diǎn)，充分挖掘出人才潛能。

對于各大高校來而言，應(yīng)全面推廣“產(chǎn)學(xué)研”相關(guān)結(jié)合人才培養(yǎng)方案，鼓勵(lì)學(xué)生積極學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈與冷鏈物流有關(guān)知識(shí)，不斷提升其實(shí)操能力，滿足冷鏈物流區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用人才需求。需要積極響應(yīng)國家相關(guān)政策，做到與時(shí)俱進(jìn)，將區(qū)塊鏈技術(shù)和冷鏈物流有效融合，開展深層次研究，加快知識(shí)成果的有效轉(zhuǎn)化。

《“十四五”冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》明確提出要推動(dòng)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)在冷鏈物流領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，加快區(qū)塊鏈技術(shù)在冷鏈物流智慧監(jiān)測追溯系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用，提高追溯信息的真實(shí)性、及時(shí)性和可信度。應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，冷鏈物流能夠?qū)崿F(xiàn)冷鏈智慧化的飛速發(fā)展，雖然面臨諸多的挑戰(zhàn)，但是區(qū)塊鏈在構(gòu)建冷鏈物流系統(tǒng)應(yīng)用上的前景已確定無疑，冷鏈物流發(fā)展將會(huì)迎來蛻變契機(jī)。

4 結(jié)語

綜上所述，本文重點(diǎn)對區(qū)塊鏈技術(shù)在冷鏈物流系統(tǒng)中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析，例如明確冷鏈物流系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)、構(gòu)建“區(qū)塊鏈+冷鏈物流”系統(tǒng)構(gòu)建，提出區(qū)塊鏈技術(shù)未來發(fā)展方向與建議，通過加大投資力度、加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐等，不但可以確保區(qū)塊鏈技術(shù)得到高效運(yùn)用，而且能夠減少能源的浪費(fèi)，可以為相關(guān)人員提供一定的借鑒與參考。