基于區(qū)塊鏈技術的中草藥溯源系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

汪麗雯,祝振乙,王利強

(吉林農(nóng)業(yè)科技學院,吉林 吉林 132101)

0 引言

中醫(yī)藥學是中國古代科學的瑰寶。藥材好,藥才好。隨著野生藥材的日漸枯竭,大部分中藥采用人工種植。中草藥質(zhì)量安全成了中草藥行業(yè)發(fā)展的關鍵問題。社會的發(fā)展和科技的進步,使得利用區(qū)塊鏈技術完成中草藥溯源系統(tǒng)的建立,實現(xiàn)從源頭開始記錄中草藥種植到被消費者購買的全過程。區(qū)塊鏈等技術和溯源碼的應用,在具備去中心化、去信任化、去風險化、信息不可篡改等特點的同時實現(xiàn)一物一碼,為每個產(chǎn)品生成唯一標識,建立一個信息完整準確,用戶操作簡單的溯源系統(tǒng)對于保證中草藥質(zhì)量具有重要意義[1]。

1 國內(nèi)中草藥溯源系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會的不斷進步,消費者對于中草藥質(zhì)量和安全的關注度持續(xù)提高,因而對中草藥溯源的需求也在不斷增加。隨著區(qū)塊鏈技術的快速發(fā)展和廣泛應用,越來越多的中草藥企業(yè)開始嘗試使用基于區(qū)塊鏈的溯源系統(tǒng)。中國政府也高度重視中草藥產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量和安全,出臺了一系列政策和法規(guī),要求加強中草藥的溯源管理[2]?？傮w來說,我國在相關政策、技術應用以及企業(yè)實踐等方面為國內(nèi)中草藥溯源系統(tǒng)建設提供了良好的發(fā)展條件和機遇。但同時,由于當前國內(nèi)中草藥溯源系統(tǒng)還處于起步階段,因此,其內(nèi)在機制仍有所欠缺[3]。

2 中草藥溯源系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1 需求分析

2.1.1 數(shù)據(jù)可追溯性

中草藥溯源系統(tǒng)需要追溯每一批次中草藥的生產(chǎn)、加工、運輸和銷售等環(huán)節(jié),確保數(shù)據(jù)的完整性和真實性。該系統(tǒng)通過區(qū)塊鏈技術,可以將每一步操作記錄在不可篡改的區(qū)塊中,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可追溯性。

2.1.2 數(shù)據(jù)安全性

中草藥溯源系統(tǒng)需要保證數(shù)據(jù)的安全性,防止數(shù)據(jù)被篡改、偽造或泄露。該系統(tǒng)區(qū)塊鏈技術的去中心化和加密特性可以提供更高的數(shù)據(jù)安全性,確保數(shù)據(jù)的機密性和完整性。

2.1.3 透明度和公平性

中草藥溯源系統(tǒng)需要具備透明度和公平性,讓消費者能夠了解每一批次中草藥的來源和質(zhì)量。該系統(tǒng)的區(qū)塊鏈技術可以提供公開的賬本和共識機制,確保數(shù)據(jù)的透明度和公正性。

2.1.4 效率和可擴展性

中草藥溯源系統(tǒng)需要具備高效率和可擴展性,能夠處理大量的數(shù)據(jù)和交易。該系統(tǒng)的區(qū)塊鏈技術可以提供分布式的數(shù)據(jù)存儲和處理能力,提高系統(tǒng)的效率和可擴展性。

2.1.5 參與方的合作和共享

中草藥溯源系統(tǒng)需要促進不同參與方之間的合作和數(shù)據(jù)共享。該系統(tǒng)的區(qū)塊鏈技術可以提供信任和合作的基礎,建立參與方之間的共識和協(xié)作機制。

2.1.6 可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)建設

中草藥溯源系統(tǒng)需要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)建設來吸引更多的參與方和用戶加入。該系統(tǒng)的區(qū)塊鏈技術可以提供激勵機制和去中心化的運營模式,推動系統(tǒng)的發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的建設。

2.2 系統(tǒng)搭建與數(shù)據(jù)整合

在中草藥溯源系統(tǒng)的設計與實踐中,系統(tǒng)搭建與數(shù)據(jù)整合是確保系統(tǒng)正常運行和數(shù)據(jù)全面記錄的基礎。該系統(tǒng)將建立一個基于區(qū)塊鏈技術的平臺,集成生產(chǎn)企業(yè)、加工企業(yè)、流通環(huán)節(jié)等多個參與方的數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)中草藥從種植、采摘、加工到銷售的全程數(shù)據(jù)記錄。該平臺旨在構建一個高效、可靠的中草藥溯源系統(tǒng),為中草藥產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量管理和發(fā)展提供有力支持[4]。

2.2.1 平臺架構與設計

該平臺將采用分布式的區(qū)塊鏈技術作為平臺的核心架構,以確保數(shù)據(jù)的去中心化記錄和共享。平臺將采用多節(jié)點的方式,確保數(shù)據(jù)被多個節(jié)點同時記錄和驗證,從而增加數(shù)據(jù)的可靠性和防篡改性。同時,本文將設計智能合約,用于驅(qū)動系統(tǒng)的自動化流程,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新和記錄。

2.2.2 數(shù)據(jù)整合

種植環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)記錄:該平臺收集種植過程中的數(shù)據(jù),包括種植基地、種植地塊、土壤改良、施肥、灌溉、病蟲害防治等。這些數(shù)據(jù)將通過智能合約自動記錄在區(qū)塊鏈上,確保數(shù)據(jù)的真實性和準確性。藥材種植頁面可視圖,如圖1所示。

圖1 藥材種植可視圖

加工環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)記錄:該平臺收集中草藥加工過程中的數(shù)據(jù),包括加工原料、半成品、成品數(shù)等。這些數(shù)據(jù)將同樣通過智能合約記錄在區(qū)塊鏈上,實現(xiàn)對加工環(huán)節(jié)的全程追溯。

流通環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)記錄:該平臺記錄中草藥產(chǎn)品的流通信息,包括運輸路徑、批次號等。這些信息通過智能合約的自動記錄,達到流通環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的準確性和可追溯性。

2.3 功能模塊設計

對于消費者來說,第一個需求為“溯源”,即可方便地查詢到關于中草藥的溯源信息。消費者可以通過輸入中草藥包裝上的溯源編碼查詢到中草藥的種植記錄、加工作業(yè)、質(zhì)量檢測等信息。消費者的第二個需求為“防偽”,即可查詢到中草藥是否為假冒偽劣產(chǎn)品,保證自身的健康與安全。

對于中草藥生產(chǎn)企業(yè)來說,主要需求是將中草藥的種植、采摘、流通環(huán)節(jié)中的各種信息全部錄入系統(tǒng),具體需求包括中草藥的種植記錄、加工、質(zhì)量檢測等信息批量生成帶有溯源信息的溯源編碼。

對于中草藥監(jiān)管部門來說,主要需求是通過中草藥溯源系統(tǒng)可以對中草藥生產(chǎn)企業(yè)的基礎信息進行管理,確保中草藥生產(chǎn)企業(yè)的真實性和有效性,并且可以通過溯源編碼查詢中草藥的所有相關信息。

中草藥溯源系統(tǒng)功能結構,如圖2所示。

圖2 中草藥溯源系統(tǒng)功能結構

3 中草藥溯源系統(tǒng)的技術原理

3.1 區(qū)塊鏈技術的應用

區(qū)塊鏈技術作為一種分布式賬本技術,具有去中心化、不可篡改、透明等特點,非常適合用于解決數(shù)據(jù)真實性和安全性的問題。在中草藥溯源系統(tǒng)中,該系統(tǒng)將采用區(qū)塊鏈技術來構建一個可信賴的數(shù)據(jù)記錄和驗證機制[5]。

每一批中草藥產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工和流通信息將被記錄在一個個區(qū)塊中。當一個新的生產(chǎn)批次產(chǎn)生時,相關數(shù)據(jù)將被記錄在一個新的區(qū)塊中,并與前一個區(qū)塊形成鏈接。這樣的鏈式結構確保了數(shù)據(jù)的逐步累積和不斷完善,同時也保證了數(shù)據(jù)的不可篡改性。一旦數(shù)據(jù)被記錄在區(qū)塊鏈上,就無法再進行修改或刪除,從而確保數(shù)據(jù)的安全性和真實性[6]。

3.2 RFID標識轉(zhuǎn)化為溯源編碼

該系統(tǒng)首先進行RFID技術標識讀取,使用RFID讀寫器或手持設備,對中草藥進行RFID技術標識的讀取。RFID技術標識可以是一個唯一的標識碼,用于標記每一批次的中草藥。進行標識信息提取,從RFID技術標識中提取出相關的標識信息,如批次號、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地等信息。這些信息可以通過RFID技術標識的編碼規(guī)則進行提取[7]。溯源編碼生成,將提取出的標識信息進行編碼,生成溯源編碼。溯源編碼可以是一串數(shù)字、字母或符號組成的唯一編碼,用于標識每一批次的中草藥。最后進行溯源編碼關聯(lián),將生成的溯源編碼與中草藥的其他信息進行關聯(lián),如中草藥的種類、生產(chǎn)商、質(zhì)量檢測結果等。這樣用戶可以在溯源查詢時,通過溯源編碼查找到中草藥的詳細信息。

4 結語

基于區(qū)塊鏈技術的中草藥溯源系統(tǒng)的設計和實踐,不僅是理論研究的延伸,更是解決實際產(chǎn)業(yè)問題的有效途徑。在全球范圍內(nèi),中草藥產(chǎn)業(yè)作為重要的中醫(yī)藥資源,對于人類健康和經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。然而,該產(chǎn)業(yè)在質(zhì)量管理和溯源方面面臨著一系列挑戰(zhàn),如數(shù)據(jù)可信度不高、信息不透明等問題。因此,需要學術界和產(chǎn)業(yè)界共同努力,通過區(qū)塊鏈技術的應用,在中草藥產(chǎn)業(yè)中建立起一個可信賴的溯源系統(tǒng),為中草藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力。