CN115310983A - 一种基于链网连接器的小麦质量安全可信溯源方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于链网连接器的小麦质量安全可信溯源方法，涉及区块链、工业互联网标识解析和小麦质量安全溯源等领域。本发明包括：在每条区块链的外接节点上都设置有一个链网连接器；利用工业互联网标识解析体系提供粮油溯源数据的标识注册及解析的功能；企业通过链网连接器为产品涉及的物理资源和虚拟资源申请唯一标识，上传当前环节数据到区块链，利用区块链提供粮油溯源数据的存储及查询；链网连接器打通了区块链***和标识解析***的数据交互的壁垒。本发明构建的溯源***实现了小麦质量安全可信溯源，实现了区块链体系与工业互联网标识解析体系的数据的互联互通，实现了溯源数据交互的高效和准确性，以及安全和透明性。

Description

一种基于链网连接器的小麦质量安全可信溯源方法

技术领域

本发明涉及区块链、工业互联网标识解析和小麦质量安全溯源等技术领域，具体是一种基于链网连接器的小麦质量安全可信溯源方法。

背景技术

粮油质量安全一直是国民最为关心的话题之一。近年来粮油行业屡屡出现安全问题，镉大米、农药残留超标、违规使用食品添加剂、运输环节污染等事件的发生严重威胁到消费者的身体健康，损害了企业信誉，粮油质量遭到了公众的质疑。保障粮油质量安全对国民的健康具有非常大的意义。

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。其涉及的对等网络、共识算法、哈希加密等使其具有去中心化、信息透明防篡改、可追溯等特点，没有任何机构可以对其绝对控制。采用区块链技术可以加速粮油质量安全全链条信息流转，保证全链条各环节数据信息安全。国内外学者在区块链技术应用于粮油质量安全溯源领域进行了初步应用研究，提出基于区块链技术的农业食品安全追溯体系研究，构建追溯信息双存储模型，构建大米全产业链质量全息数据库，将以太坊上的智能合约用于食品供应链管理***等。工业互联网标识解析体系通过条形码、二维码、无线射频识别标签等方式赋予每一个实体或虚拟对象唯一的身份编码，同时承载相关数据信息，实现实体和虚拟对象的定位、连接和对话的新型基础设施。企业通过接入国家工业互联网标识解析体系，可以打通人机料法环各要素，粮油质量安全链条上的企业可以纵向连接上下游其他企业，中小型企业也可以横向连接成平台，利用标识解析技术进行所需数据的共享，实现底层数据全面采集、各环节企业间数据共享，为开展基于互联互通数据的业务场景打造与推广应用提供数字底座。一些国内学者和企业将工业互联网标识解析技术应用于食品领域，并进行初步的探索和研究，利用标识解析技术建立冷链追溯标识解析体系，使用标识解析技术建立了食品行业标识解析平台。

目前粮油质量安全全链条各环节存在很多的安全问题，粮油质量安全溯源过程在以下几方面存在突出问题：

(1)在粮油质量安全全链条方面：

一般食品安全溯源是对食品供应链的一个或者某几个环节进行溯源，而粮油溯源涉及全链条各企业生产的各种各样的粮和油的产品，粮油产品种类数量繁多，其风险因素多，以及其它全链条十分复杂、涉及面广、周期长，导致溯源数据量大和数据易丢失；

(2)企业间溯源信息交互方面：

粮油质量安全溯源过程中需要全链条中各环节企业参与。粮油质量安全全链条的溯源信息主要来源于企业的数据库，然而企业间的数据因地域、环节差异，溯源信息难共享，导致粮油质量溯源数据中心化严重，从而形成了企业之间的信息孤岛；

(3)溯源信息准确性方面：

粮油质量安全溯源信息在录入本地数据库的过程中，公司或者监管机构的数据管理人员可能因某种原因对数据进行虚构、篡改、删除，从而导致溯源数据的安全性不能得到保证，全链条下一环节的企业对上一环节企业提供数据的真实性以及可靠性无法验证。

发明内容

本发明针对上述区块链和工业互联网标识解析技术在小麦质量安全溯源数据信息交互和数据安全存在的不足，提供了一种基于链网连接器的小麦质量安全可信溯源方法，设计了链网连接器、粮油质量安全全链条、小麦质量安全全链条、工业互联网标识体系方案、标识编码、以及基于链网连接器的小麦质量安全溯源模型，以解决上述问题。

本发明的基于链网连接器的小麦质量安全可信溯源方法，构建溯源***，包括区块链***、粮油行业的标识解析***以及链网连接器。本发明方法包括如下步骤：

步骤一、构建小麦食品全供应链，各环节企业将上传数据到各自的区块链上。区块链***包含所有的区块链节点。

步骤二、构建粮油行业的标识解析***以及标识编码方案。

所述步骤二中，粮油行业的标识解析***包括国家顶级节点、粮油行业的二级节点，以及粮油企业参与的企业节点。其中，为不同粮油种类分别设计一个二级节点。粮油质量安全全链条各环节的企业节点分别接入对应的二级节点。

所述步骤二中，标识编码规则为：前缀为国家代码、二级节点代码和企业代码，后缀为类别代码、环节代码和要素代码；其中，类别代码用于确定产品所属食品类型，环节代码用于标识产品处于全供应链上的哪个环节，要素代码包含产品的具体信息。

步骤三、构建链网连接器，每条区块链上都设置有一个链网连接器。

所述的链网连接器部署在粮油企业的区块链节点之中，用于连接区块链***和粮油行业的标识解析***。

所述的链网连接器所述链网连接器用于连接区块链***和标识解析***；链网连接器中包含三类应用程序编程接口(API)：链外用户接口、跨链用户接口和标识解析接口；智能合约设计了三类：数据上传智能合约、数据查询智能合约、与标识解析***信息交互的智能合约。

步骤四、企业通过链网连接器为产品涉及的物理资源和虚拟资源申请唯一标识。

所述物理资源包括产品和设备，所述虚拟资源包括企业上传的溯源数据，溯源数据分为四类，分别为基本信息、危害物信息、环境监测信息以及交易记录与价格信息。

链网连接器通过标识解析接口，调用与标识解析***信息交互的智能合约，标识解析***生成标识；其中，为产品生成的标识将随产品流动到不同环节，直至产品形态或包装变换；不同环节企业上传溯源数据到区块链，当区块链上存入新数据块时，通过链网连接器调用与标识解析***信息交互的智能合约，标识解析***为新数据块生成标识，将标识存入新数据块。通过链网连接器获得标识时，将该标识与所存入的区块链的IP相对应。

溯源***为不同用户设置不同的数据上传与数据查询权限。监管机构具有查询全部环节的溯源数据的权限。不同环节企业具有上传本环节溯源数据的权限，在当前环节下，工作人员扫描产品标识时，溯源***将提示上传本环节的溯源数据到对应的区块链。消费者具有查询公开数据的权限。

步骤五、通过溯源***进行小麦质量安全可信溯源。

当用户扫描产品标识时，通过标识查询标识解析***，获取标识对应的数据摘要及存入的区块链IP，找到对应的链网连接器，在区块链中查找溯源数据，并根据用户权限返回数据，供用户查看。

所述的步骤四中，物理资源包括产品和设备，虚拟资源包括企业上传的溯源数据，溯源数据分为四类，分别为基本信息、危害物信息、环境监测信息以及交易记录与价格信息，四类溯源数据的优先级依次升高，优先级越高保密级别越高。各环节企业将数据分为基本信息、危害物信息、环境监测信息、交易记录与价格信息四类进行上传，区块链节点调用智能合约对上传的数据进行处理，判断数据是否满足准入条件，数据格式是否合规，粮油质量参数是否符合粮油质量标准，若满足则允许上传，否则，将上传数据发送给监管机构。

所述的步骤四中，将小麦食品全供应链上的生产要素分为静态生产要素和动态生产要素两类，所涉及的设备和场地为静态生产要素，种植环节的作物、收储环节的粮食、加工环节的原料、仓储环节以及运输环节的粮油成品为生产动态要素；所述的标识解析***对两类生产要素赋予不同标识以区别。在某一环节，当静态生产要素和动态生产要素存在时间和空间的交叉时，通过扫码设备将动态生产要素与静态生产要素在该环节进行衔接绑定，对动态生产要素所采集的实时数据上传区块链保存，对标识解析体系中动态生产要素的标识码所含信息，根据绑定的静态生产要素信息和测量的实时数据进行更新，当在该环节的全部信息采集完成后，动态生产要素进入下一环节。

相比现有技术，本发明的优点和积极效果在于：

(1)本发明方法，结合区块链技术与工业互联网技术，提出了链网连接器，实现了区块链***与工业互联网标识解析体系的数据交互困难以及数据的准确性。

(2)本发明方法，结合了区块链技术和工业互联网标识解析技术，构建小麦溯源模型，可有效地解决当前溯源***中存在的溯源难，数据无法全面获取和数据不准确，以及区块链***与工业互联网标识解析***的信息交互的问题，为真正实现小麦质量安全全链条溯源提供了可行的解决方案。

(3)本发明方法结合工业互联网标识解析***，解决了小麦全链条各环节企业的数据进行交互时，标识***不统一，数据交互困难的问题。

(4)本发明方法结合区块链技术，构建了小麦全链条各环节的企业区块链节点，与全链条各环节进行对应，解决了企业的数据存储分类不清，数据混乱的问题。本发明方法凭借区块链的共识算法，哈希加密等使其具有去中心化、防篡改、可追溯等特点，解决了数据的存储困难以及数据的准确性。

(5)本发明方法适用性广泛，对于包括小麦、水稻、玉米、大豆、油花生油等多种粮油产，尤其是针对小麦质量安全溯源，为粮油质量安全溯源提供有力支撑，具有普遍适用性。

附图说明

图1是本发明构建的粮油全链条的六个环节示意图；

图2是本发明构建的小麦全链条的十一个环节示意图；

图3是本发明设计粮油的标识解析***示意图；

图4是本发明设计的标识编码示意图；

图5是本发明设计的链网连接器应用场景示意图；

图6是本发明设计的链网连接器架构图；

图7是本发明设计的小麦质量安全溯源模型示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实例对本发明作进一步的详细和深入描述。

本发明对小麦全链条业务流程进行分析，明确全链条各个环节的划分，以区块链技术和工业互联网标识解析技术为基础，设计了链网连接器模型，基于该模型，可以解决企业溯源数据交互效率低，交互困难的问题，突破信息壁垒，实现跨***、跨企业、跨行业数据互联互通，实现小麦全链条溯源数据的可信上链及查询，对出现的粮油质量安全问题可以快速准确的定位到出现问题的环节。

下面对实现本发明的各个步骤进行具体说明。

步骤一、针对粮油产品，构建由种植、收储、加工、仓储、物流和销售六个环节组成的全供应链条，如图1所示。

粮油质量安全全链条上数据所在各个环节的完整性是粮油质量安全溯源的基础。在粮油质量安全溯源过程中，如果粮油质量安全全链条环节缺少，就不能查询到相应环节的溯源数据信息，不能通过快速溯源到出现问题环节以减小安全事故的影响，因此构建完整的粮油质量安全全链条对于粮油质量安全溯源非常重要。粮油质量安全全链条由种植环节、收储环节、加工环节、仓储环节、物流环节、销售环节等六个大环节组成。

不同粮和油每个大环节所包含的具体小环节是不同的。本发明将以小麦粉为研究对象，通过对相关小麦产品企业进行了解，并实地调查研究了小麦食品厂及相关企业的生产加工流程，针对小麦产品，构建种植、收购、贮藏、除杂、润麦、磨粉、配粉、包装、仓储、运输、销售组成的全链条，如图2所示，种植环节指对小麦进行种植到收获的过程，收储环节包括收购除杂贮藏，加工环节包括润麦磨粉配粉包装入库等过程，仓储环节包括入库到出库的过程，物流环节包括加工后成品的物流运输，销售环节包括各商家和零售商对粮油食品进行售卖。各环节企业上传相关信息，存入本地数据库，不同环节采集的溯源数据信息是有差异的，溯源数据类型也比较复杂，全链条各环节公司将采集的数据分类进行存储。

种植环节的关键信息包括：种植作物种类、灌溉次数、产量、环境信息和危害物信息。

收储环节的关键信息包括：收购时间、收购价格、收购数量、仓库编号和仓库环境信息。

加工环节的关键信息包括：润麦方法的选择、真菌毒素、环境实时温度、磨粉方式、粉的理化指标。

仓储环节的关键信息包括：仓储企业名称、仓储企业地址、企业法人信息、仓储管理员信息、许可证信息、管理员联系方式。

物流环节的关键信息包括：物流企业名称、物流公司地址、运输负责人信息、许可证信息、负责人联系方式、运输工具。

销售环节的相关信息包括：商家名称、商铺地址、商铺负责人信息、营业许可证信息、商家联系方式、产品名称、产品数量。

上述各环节的溯源信息可分为四类，分别为基本信息、危害物信息、环境监测信息以及交易记录与价格信息。每个环节的信息数据由企业上传到***，通过***验证后即可存入。

数据上传之后通过智能合约进行验证，验证通过之后存入构建的溯源***，从而建立完整真实的数据库，可以实现对各个产品的整个供应流程进行完备的溯源，进而完成从粮油食品种植到成品销售的整个供应环节的溯源。

本发明方法中，各环节企业将小麦各环节溯源数据上传到各自对应的区块链。具体过程为：小麦食品全供应链各个环节企业通过Web端溯源***操作数据上链，各环节的企业首先从溯源***获取对应的权限，企业可以将自己需要的数据进行上传。企业需要的数据即包括上述关键信息。当有信息上传时，区块链节点会调用相关的智能合约对上传的数据进行处理，不满足预置的数据准入条件时，将上传数据信息发送给监管方，如果质量指标符合预置的数据准入条件时允许上传；预置的数据准入条件包括数据格式要求以及粮油质量标准；这样有利于企业和监管部门及时发现问题并及时处理，避免质量安全事件的发生。在小麦全链条溯源过程中，各企业都存在一定量的敏感、无法完全公开的数据信息，如危害物信息、交易记录和成本信息等，根据信息的敏感性和优先级进行设计，数据的敏感性越高则优先级越高，基本信息、危害物信息、环境监测信息、交易记录与价格信息的敏感性和优先级依次递增，企业依此上传数据时需分为这四类上传，***根据数据的敏感性和用户身份分配访问权限，这样可以保证高效全面监管的同时对隐私信息进行保护而不被泄露，同时可以保证数据查询的高效性和隐私性。当允许上传时，对当前环节采集的所有详细数据进行哈希计算加密，生成不可逆转的Hash值，获得数据摘要上传并广播至全网的区块链节点，全网所有区块链节点通过共识过程验证之后存入最新的数据区块。通过密钥生成算法得到上传数据的公钥和私钥，用于对数据进行加密和解密。

区块链从本质上讲，是一种分布式账本技术，共识算法，哈希加密等使其具有去中心化、信息透明、防篡改、可追溯等特点，基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，有效地解决目前粮油质量安全溯源所面临的数据安全问题。

步骤二、构建粮油标识体系及标识编码方案。

粮油质量安全可信标识旨在连接粮油质量安全全链条各环节企业的主体数据，打通数据在粮油质量安全全链条各环节互通壁垒是提升溯源质量和效率的关键基础。小麦行业产业链长，供应商众多。流水线作业对生产调度和产业链协同提出了更高的要求。信息化建设前期，由于食品行业缺乏统一规划，编码体系尚未形成统一标准，造成***异构、数据源多、一物多码、数据重复采集、质量差等问题。数据流转，信息不完整，难以实现数据追溯。此外，编码不统一，严重制约了供应链的协同效率。

通过给小麦全链条每个环节生成一个唯一身份标识码，建立小麦全链条的工业互联网统一的标识编码规则，可以实现对小麦产品的准确定位，溯源数据的快速获取和交换，制定小麦全链条相应的标识规则，并形成工业互联网标识解析体系。

工业互联网标识解析体系通过条形码、二维码、无线射频识别标签等方式赋予每一个实体或虚拟对象唯一的身份编码，同时承载相关数据信息，实现实体和虚拟对象的定位、连接和对话的新型基础设施。企业通过接入国家工业互联网标识解析体系，可以打通人机料法环各要素，粮油质量安全链条上的企业可以纵向连接上下游其他企业，中小型企业也可以横向连接成平台，利用标识解析技术进行所需数据的共享，实现底层数据全面采集、各环节企业间数据共享，为开展基于互联互通数据的业务场景打造与推广应用提供数字底座。

本发明方法在工业互联网标识解析基础体系上设计了粮油行业的标识解析体系，如图3所示，包括国家顶级节点、粮油行业的二级节点，以及粮油企业参与的企业节点。国家顶级节点是粮油行业工业互联网标识解析体系的核心基础，如图3所示，根据地理位置设置国家顶级节点。结合粮油行业特点，设计的粮油行业标识解析体系的二级节点包括水稻节点、小麦节点、玉米节点等多个粮油种类节点，是工业互联网标识解析体系的中间环节，是衔接国家顶级节点和粮油质量安全全链条企业节点的重要枢纽，是标识解析体系的关键环节。全链条六个环节的企业节点分别接入对应的二级节点，以实现数据信息在标识解析体系上企业间、***间的无缝传递和标识数据管理与共享。

标识解析体系突破跨***、跨企业、跨行业数据融合技术，利用工业互联网平台能力搭建粮油食品行业二级标识节点，实现行业生态相关主体元素的标识统一管理；通过工业互联网标识解析技术使得数据的获取更加简洁方便、快速准确。

工业互联网标识解析体系采用层次标识方案，每个标识码均由前缀和后缀两部分组成，前缀为其命名机构，后缀为命名机构下的唯一本地名称，两者由“/”分隔。命名机构为Handle标识的创建和管理者，由多个非空的子命名机构组成，子命名机构间由“.”分隔，共同形成树状分层结构；后缀由命名机构自行定义，只需保证在其本地命名空间内唯一，便可确保其在***中是全局唯一的。一般情况下，企业如没有指定后缀则由国家顶级节点随机分配，但企业也可以根据自身业务需要制定相应的后缀生成规则。

工业互联网标识编码格式：每个标识码均由前缀和后缀两部分组成，前缀为其命名机构，后缀为命名机构下的唯一本地名称，两者由“/”分隔。后缀由命名机构自行定义，只需保证在其本地命名空间内唯一，便可确保其在溯源***中是全局唯一的。一般情况下，企业如没有指定后缀则由国家顶级节点随机分配，但企业也可以根据自身业务需要制定相应的后缀生成规则。

本发明根据粮油行业的特点，结合基于链网融合的溯源业务需要，设计的工业互联网标识编码规则如图4所示，包括国家代码、二级节点代码、企业代码和类别代码、环节代码、要素代码。其中前缀中的国家代码、二级节点代码和企业代码是工业互联网标识解析体系自动分配的，不能进行修改。后缀中设计的类别代码可以确定该食品的类型，环节代码的作用是判定该产品处于全链条的哪个环节，要素代码包含此产品的具体信息。产品具体信息如生产日期、保质日期、生产地址等等，要素代码所包含的产品具体信息可由用户自行设定，例如可以设置为生产日期和/或生产地址。按照此方法设计的标识可以完美的将粮油在全链条各环节的品质情况与标识结合。

本发明设计的标识与传统标识不完全相同，除了在溯源过程中起到索引的作用外，不同权限的用户解析该标识可以得到存储在区块链上面对应权限所可以查询的数据，以此设计的标识将粮油品质与标识一一对应，通过区块链技术达到防止篡改的目的。

步骤三、构建链网连接器。

不同粮油企业大多情况采用如蚂蚁链、长安链等等不同的区块链来上传数据，此时粮油质量安全全链将数据存在多条区块链上。本发明在每个区块链上都设置了一个链网连接器。

链网连接器连接区块链***和工业互联网标识解析***，打通数据在区块链技术和工业互联网标识解析技术交互壁垒。链网连接器部署在粮油企业区块链节点之中，应用场景如图5所示，包括三大应用场景：链外、单链内和跨链。图5中A链、B链和C链为三条不同的区块链，每条区块链上设置有一个链网连接器。图5中标号1、2和3分别对应链外、单链内和跨链三种场景。

场景一：链外用户数据访问，链外用户是不在任何区块链***中的用户，如用户是消费者，该用户扫描到某区块链产生的标识码，发送解析请求给溯源***，溯源***收到请求后，判断该用户是链外用户，根据标识码从标识解析体系解析得到对应的数据摘要、完整数据hash值、该数据所处区块链等信息，查询到标识码对应的区块链IP，通过该区块链上某对外连接节点上配置的链网连接器，进行数据交互。

场景二：单链内用户数据访问，单链内用户扫描到自身所在区块链产生的标识码，在数据查询时，可在区块链某对外连接节点上配置的链网连接器向工业互联网标识解析***发出解析请求，并获得该标识码对应的数据摘要、完整数据hash值、该标识数据所处区块链等信息，由于是单链内数据要素，可以通过智能合约进行链内数据处理。

场景三：跨链用户数据访问，某区块链用户扫描到其他区块链产生的标识码，通过所在区块链对外连接节点上配置的链网连接器向工业互联网标识解析***发出解析请求，并获得该标识码对应的数据摘要、完整数据hash值、该标识数据所处区块链等信息，由于是跨链数据交互，需要通过两个区块链的链网连接器协调进行跨链数据处理。

在查收到标识相关的溯源数据后，将根据用户权限展示对应的内容。如用户为监管机构，则可以查询标识码所对应的所有数据，由用户选择要查看的环节数据。如用户为消费者，则只能查看公开数据。

如图6所示，采用PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法)共识机制，在区块链节点上部署智能合约，与链内进行数据交互，通过API接口与工业互联网标识解析***进行数据交互。用户需要注册或者解析标识码时，在完成身份认证基础上，通过区块链***部署智能合约与API接口进行标识码的注册和解析。在链网连接器中，API接口设计了三类：链外用户接口、跨链用户接口、标识解析接口。智能合约设计了三类：数据上传智能合约、数据查询智能合约、与工业互联网标识解析***信息交互智能合约。

如图6所示，在标识解析***中设置递归节点，实现公共查询和访问入口。递归节点是标识解析体系的关键性入口设施，能够通过缓存等技术手段提升整体服务性能。当收到客户端的标识解析请求时，递归节点会首先查看本地缓存是否有查询结果，如果没有，则会通过标识解析服务器返回的应答路径查询，直至最终查询到标识所关联的地址或者信息，将其返回给客户端，并将请求结果进行缓存。

步骤四、企业通过链网连接器为产品涉及的物理资源和虚拟资源申请唯一标识。

本发明方法基于工业互联网标识解析技术和区块链技术，利用链网连接器将区块链上存储小麦全链条各环节的产品分别生成一个对应的唯一身份标识码，并保存到区块链。通过识别码，粮油食品供应链中的机器、产品等物理资源和数据、算法等虚拟资源的身份得以唯一识别。具体过程如下：

(1)标识编码申请：是指小麦各环节标识使用者，即全链条各环节企业，通过链网连接器将需要申请标识码的信息也就是自己公司信息和产品信息发送给标识机构，即工业互联网国家的顶级节点。身份验证通过后，申请唯一标识。

(2)标识编码分配：编码管理者即工业互联网的国家顶级节点收到申请信息时，进行审查，根据标识编码规则向小麦各环节标识编码申请者分配标识编码。

(3)标识编码赋予：就是标识管理者即工业互联网标识解析国家顶级节点对标识申请者发放标识后，标识使用者用可赋码标识设备对产品进行赋码的过程。企业根据环境以及企业在不同场景下标识码形态的不同，对机器和产品进行标识码的赋予。

为产品申请标识码后，将标识码打印在包装袋上，当产品包装袋并不更换时，也不需要更新包装袋上的标识码。当产品进入下一个环节时，工作人员扫描标识码，溯源***根据当前用户的权限，开放当前环节的数据上传功能，工作人员上传当前环节的溯源数据到区块链。当区块链上存入新数据块时，通过链网连接器调用与标识解析***信息交互的智能合约，标识解析***为新数据块生成标识编码，将标识存入新数据块。

步骤五、小麦产品在全链条各环节流通过程中，各环节的企业通过链网连接器为产品涉及的物理资源和虚拟资源申请唯一标识，并保存在区块链上；同时，各环节的用户通过扫描各环节对应的标识码，对标识码实现数据的查询以及实时更新。

具体过程为：数据的流转在标识的流转上予以体现。在溯源信息流转过程中，将生产要素分为静态生产要素和动态生产要素两类，种植环节的器械工具、加工环节的所有机器、仓储环节的仓库以及运输环节的运输车辆信息以及各环节的各种传感器都为静态生产要素；种植环节的作物、收储环节的粮食、加工环节的原料、仓储环节以及运输环节的粮油成品为生产动态要素。对静态和动态生产要素赋予不同的标识，以此进行区别。

设计了基于时空交叉判断依据的数据交互机制，当静态和动态生产要素存在时间和空间的交叉时，通过区块链技术将静态和动态生产要素进行衔接，粮油溯源数据始于种植环节，标识在种植环节开始记录相关信息，当在该环节的全部信息采集完成，对此动态生产要素的标识码进行更新，动态生产要素进入下一环节。通过扫码设备，将动态生产要素与静态生产要素在新环节进行绑定，静态生产要素本身的信息以及测量的实时信息会对动态生产要素标识所含信息进行实时更新。如小麦仓储环节，仓库管理人员拿到面粉，通过溯源***将该面粉包装上的标识与仓库基本信息及仓库内的温湿度传感器标识进行匹配，传感器的实时信息将上传区块链中进行保存，同时对工业互联网标识解析体系标识码所含信息进行实时更新。由于仓储环节和运输环节以及销售环节不进行再包装，所以标识码不进行更新，但是标识码所包含的实时信息会动态更新。实现了区块链和标识所含信息在全链条过程中随粮油产品本身的品质变化而变化。

步骤六、基于链网连接器实现小麦产品的安全可信溯源。

当前粮油质量安全全链条各环节数据互联互通因地域、主体差异还存在很多急需解决的难题，特别是异构***间数据的可信、高效交互得不到保障。在分析粮油质量安全全链条特点并搭建完成粮油质量安全可信溯源区块数据结构和粮油行业工业互联网标识解析体系后，设计了粮油质量安全可信溯源模型如图7所示，包括粮油质量安全全链条节点、粮油企业区块链节点、工业互联网标识解析体系节点，在该模型中，区块链技术和标识解析技术得到了有机融合。企业的基础数据全部存储在区块链上会出现成本高、效率低的问题，在数据采集时，所以企业一般会将数据信息的摘要直接上链，完整信息的哈希值进行上链。针对粮油质量安全全链条溯源不同环节各企业，建立了粮油质量安全全链条节点；采用区块链技术建立了与粮油质量安全全链条节点对应的粮油企业区块链节点；采用标识解析技术建立了工业互联网标识解析节点。链网连接器的设计使区块链***和标识解析***完美融合，实现了链外、单链内和跨链三大应用场景的链网数据可信共享。

溯源要为消费者、监管部门和企业这三类群体服务，设计***功能需要充分考虑这些用户的不同需求。政府监管部门希望能够对全链条各环节的企业的身份认证进行管理、对溯源信息进行监督，保证溯源信息的准确性，以及验证信息是否被篡改，所以监管部门拥有所有的查询和管理权限；企业希望能够在平台上记录小麦在全链条各环节的流通信息以及销售情况，也可以查询其他的公司的一些信息，实现各企业信息互通，但是企业间涉及竞争，部分信息不能完全共享，所以***授予不同的数据访问权限，例如企业可以查询本企业的收购价格却无法查询未授权其他企业的收购价格；消费者希望通过溯源***查询自己购买产品的溯源信息，来保证食品安全，同时还可以查询危害物信息以及一些其它基本信息。该***可以确保信息真实可靠以及小麦在全链条各个环节质量安全。

具体过程为：标识用户通过溯源***进行注册登记，审核通过后***根据用户的身份赋予不同的数据访问权限，用户身份分为三种，分别为监督部门、全链条各环节相关企业以及消费者。用户得到权限之后，对小麦产品的相关溯源数据进行查询和上传等。

首先需要使用标识进行溯源的用户，扫描产品上面的标识码，***收到解析请求后根据用户的身份进行授权访问，授权通过后在工业互联网标识解析体系中得到该标识包含的信息，定位到溯源数据所在的具体在区块链的确切区块上，通过数据查询智能合约调取该区块来查询溯源数据，同时通过智能合约与企业本地数据库存的溯源数据进行比对，溯源数据经过对比后就可以确定溯源数据是否被篡改过，保证了溯源数据的准确性。

实施例：

分为三个阶段：监管部门和企业以及消费者进行账号注册阶段、粮油质量安全全链条各环节的企业数据上链阶段、监管部门和消费者溯源查询阶段。

监管部门和企业以及消费者注册阶段：***中粮油生产企业必须先提交企业基本信息、企业相关信息、企业法人信息等进行注册申请，然后由***管理员进行审核。通过认证并登录上***的用户可以进一步管理自己的信息，***管理员对所有注册企业的信息进行统一的综合管理，消费者也需要向***提交相关信息经过平台审核通过后，即可得到相应的账号和密码，可查询相关数据。

首先，对全链条的各环节企业、消费者、监督机构提供不同的访问界面。粮油质量安全溯源用户需要在该***进行注册时选择对应的身份，***审核通过后可以进行用户的登录、企业的数据上链以及消费者和监管机构的溯源查询等操作。

其次，选择Fabric作为开发平台。超级账本Fabric是Linux基金会创立的分布式账本平台。区别于传统的区块链开发平台，Fabric是一个带有节点许可管理的联盟链***。用户首先需要通过身份验证以后才能进入。Fabric根据不同业务与用户类别分配访问权限，实现数据隔离来保护数据安全。Fabric支持多种共识算法，常见的有Solo共识、Kafka共识、PBFT等。因此，本发明实施例选择Fabric作为开发平台。

最后，麦面粉进行销售以后，质监部门抽查到该批次面粉有质量问题或者没有被抽检的问题产品被消费者买到，消费者食用后出现安全问题时，可以通过粮油产品包装上的标识码所对应的追溯码，快速准确找到供应链上发生问题环节的关键数据信息，以尽快找到发生问题的原因并召回发生问题的食品，并对此次出现安全问题的主要负责人进行追责，同时对发生问题的环节重点监控。因此，小麦质量安全可信溯源***能够对面粉厂全链条所有环节进行监督，可以保证面粉厂生产的面粉的质量安全，对消费者负责，避免安全事故再次发生。

当需要查询小麦的溯源信息时，用户通过网页以及APP进行注册登记，认定身份以后用户可以上传或者查询小麦的相关数据。数据查询时用户在***中发布数据查询请求小麦相关企业获取到需求信息后，经过***审核，***会授予监督部门、企业以及用户的部分查询权限，得到企业的授权后，用户查询小麦制品相关数据信息时，***按照请求查询相关信息，首先到本地数据库中调取该小麦制品的数据信息的摘要的标识码，并通过小麦行业的标识解析***对该标识码进行解析得到该数据的摘要信息，查看该数据的摘要信息是否是自己所需求的，如果是，则通过该标识码定位到数据所在的区块，此时查询的智能合约就会调取摘要信息所在区块，在此区块中查询到该数据完整信息的哈希值，将查询到的哈希值与在本地数据库得到的数据生成的哈希值进行对比，若对比结果一致则证明数据真实可靠未经篡改，确定了数据的真实性；若结果不一致说明数据经过了篡改，所以各个企业的大量基础数据的真实性得到保证，同时用户得到自己想要的小麦的溯源信息。

本发明应用区块链技术和工业互联网标识解析技术，设计了链网连接器，在此基础上构建小麦质量安全溯源模型，解决了区块链节点与工业互联网节点的数据信息交互，充分利用区块链技术的去中心化、不可篡改的特点，将数据进行分布式存储，保证数据的可靠性。提升了标识申请效率，解决粮油食品供应链各个环节的多个企业间数据上链困难、数据不完整、数据安全性低、溯源困难，对解决效率不高、存在信息孤岛起到很大作用，保证了粮油食品供应链从种植到销售各个环节企业以及消费者和监督机构数据的真实性。实现了对数据的隐私保护、数据差异化共享以及追溯数据的穿透式监管，监管部门精准管控追溯数据以及交易行为；大大提升粮油质量安全、生产效率、经济效益。使得信息数据更加安全，大大降低了人为篡改的风险度，让小麦相关食品从生产、加工到运输销售，从产地到消费者手中，这其中的每一个环节都有数据信息可寻，无论哪个环节出现问题，都能在最短时间内找到问题源头，把危害降到最低，可以对小麦全供应链的各个环节的溯源信息的查询，保证了跨链信息交互的安全与全流程可追溯性。

Claims (7)

1.一种基于链网连接器的小麦质量安全可信溯源方法，其特征在于，所述方法构建一个溯源***，包括区块链***、粮油行业的标识解析***以及链网连接器；所述方法包括如下步骤：

步骤1：构建小麦食品全供应链，各环节企业上传数据到各自的区块链上；区块链***包含所有的区块链节点；

步骤2：构建粮油行业的标识解析***的标识编码方式；

所述的标识编码方式是：前缀为国家代码、二级节点代码和企业代码，后缀为类别代码、环节代码和要素代码；其中，类别代码用于标识产品所属食品类型，环节代码用于标识产品所处供应链环节，要素代码包含产品的具体信息；后缀由标识解析***或企业生成；

步骤3：在每条区块链上设置一个链网连接器；

所述链网连接器用于连接区块链***和标识解析***；链网连接器中包含三类应用程序编程接口：链外用户接口、跨链用户接口和标识解析接口；智能合约设计了三类：数据上传智能合约、数据查询智能合约、与标识解析***信息交互的智能合约；

步骤4：企业通过链网连接器为产品涉及的物理资源和虚拟资源申请唯一标识；

链网连接器通过标识解析接口，调用与标识解析***信息交互的智能合约，标识解析***生成标识；其中，为产品生成的标识将随产品流动到不同环节，直至产品形态或包装变换；不同环节企业上传溯源数据到区块链，当区块链上存入新数据块时，通过链网连接器调用与标识解析***信息交互的智能合约，标识解析***为新数据块生成标识，将标识存入新数据块；通过链网连接器获得标识时，将该标识与所存入的区块链的IP相对应；

溯源***为不同用户设置不同的数据上传与数据查询权限；监管机构具有查询全部环节的溯源数据的权限；不同环节企业具有上传本环节溯源数据的权限，在当前环节下，工作人员扫描产品标识时，溯源***将提示上传本环节的溯源数据到对应的区块链；消费者具有查询公开数据的权限；

步骤5：通过溯源***进行小麦质量安全可信溯源；

当用户扫描产品标识时，通过标识查询标识解析***，获取标识对应的数据摘要及存入的区块链IP，找到对应的链网连接器，在区块链中查找溯源数据，并根据用户权限返回数据，供用户查看。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2中，粮油行业的标识解析***包括国家顶级节点、粮油行业的二级节点，以及参与粮油生成加工销售的企业节点；其中，为不同粮油种类分别设计一个二级节点，将粮油供应链上各环节企业节点接入对应的二级节点。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤4中，物理资源包括产品和设备，虚拟资源包括企业上传的溯源数据，溯源数据分为四类，分别为基本信息、危害物信息、环境监测信息以及交易记录与价格信息，四类溯源数据的优先级依次升高，优先级越高保密级别越高。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤4中，各环节企业将数据分为基本信息、危害物信息、环境监测信息、交易记录与价格信息四类进行上传，区块链节点调用智能合约对上传的数据进行处理，判断数据是否满足准入条件，数据格式是否合规，粮油质量参数是否符合粮油质量标准，若满足则允许上传，否则，将上传数据发送给监管机构。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤5中，当用户扫描到产品标识或溯源数据的标识后，溯源***接收到数据访问请求，首先验证用户的身份，身份验证通过后，根据标识查询标识解析***，获取标识包含的信息，包括数据摘要、所处的区块链信息，通过区块链上的链网连接器对区块链上的溯源数据进行查询；

其中，根据用户身份存在三种应用场景，分别对应链外用户、链内用户和跨链用户；链外用户是指不在任何区块链中的用户，链内用户是用户为链网连接器节点所在区块链上的节点用户，跨链用户是指用户为其他区块链上的节点用户；当为链内用户时，通过所在区块链的链网连接器向标识解析***发出解析请求，获取标识包含的信息，进行溯源数据查询；当为跨链用户时，用户通过所在区块链的链网连接器，向标识解析***发出解析请求，获取标识包含的信息，再与目标区块链的链网连接器协调进行跨链数据查询。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤4中，将小麦食品全供应链上的生产要素分为静态生产要素和动态生产要素两类，所涉及的设备和场地为静态生产要素，种植环节的作物、收储环节的粮食、加工环节的原料、仓储环节以及运输环节的粮油成品为生产动态要素；所述的标识解析***对两类生产要素赋予不同标识以区别；

在某一环节，当静态生产要素和动态生产要素存在时间和空间的交叉时，通过扫码设备将动态生产要素与静态生产要素在该环节进行衔接绑定，对动态生产要素所采集的实时数据上传区块链中进行保存，对标识解析体系中动态生产要素的标识码所含信息，根据绑定的静态生产要素信息和测量的实时数据进行更新，当在该环节的全部信息采集完成后，动态生产要素进入下一环节。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中，构建小麦食品全供应链，各环节所要采集的数据为：

种植环节采集的数据包括：种植作物种类、灌溉次数、产量、环境信息和危害物信息；

收储环节采集的数据包括：收购时间、收购价格、收购数量、仓库编号和仓库环境信息；

加工环节采集的数据包括：润麦方法的选择、真菌毒素、环境实时温度、磨粉方式、粉的理化指标；

仓储环节采集的数据包括：仓储企业名称、仓储企业地址、企业法人信息、仓储管理员信息、许可证信息、管理员联系方式；

物流环节采集的数据包括：物流企业名称、物流公司地址、运输负责人信息、许可证信息、负责人联系方式、运输工具；

销售环节采集的数据包括：商家名称、商铺地址、商铺负责人信息、营业许可证信息、商家联系方式、产品名称、产品数量。

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