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[摘 要]当前农产品质量安全问题受到广泛关注，扎实做好农产品质量安全工作是助力乡村振兴战略的重大举措。要做好农产品质量安全工作，源头是关键。从农产品生产到消费者的流通过程中农产品信息层层传递，但由于流通过程中间环节复杂、涉及人员较多等问题，容易造成农产品信息失真、信息造假，因而带来了农产品质量问题。文章利用区块链去中心化、不可篡改的特点，将其应用到农产品信息传递的过程中去，提出基于区块链技术的农产品溯源体系，在保证农产品质量安全的同时也提高了农业发展质量。从而推进农业现代化发展，为乡村振兴提供技术支持。
[关键词]乡村振兴;区块链;农产品流通
1 引言
2018年9月，中共中央国务院印发的第一个全面推进乡村振兴战略的五年规划《乡村振兴战略规划（2018—2022）》部署了一系列重大工程、重大计划、重大行动。其中指出：党的十九大提出实施乡村振兴战略，顺应亿万农民对美好生活的向往，是决胜全面建成小康社会、全面建设社会主义现代化国家的重大历史任务，是新时代做好“三农”工作的总抓手[1]。其中，保障农产品质量安全是加快农业转型升级必经之路，同时对解决“三农”问题、实现乡村振兴战略起着至关重要的作用。目前，农产品安全质量受到广泛关注，保证舌尖上的安全是至关重要的一个方面，同时农产品质量安全是壮大特色优势产业、培育提升农业品牌的基础保证。
在农业产业化过程中，生产地和消费者的距离拉大，导致消费者对于农产品的信息根本无从了解。而农产品质量安全的问题一般出现在产品的流通过程中，流通中环节较多，因而容易造成信息失真。区块链作为新型应用模式，将其运用到农产品溯源系统中去，利用其可以实现去中心化的特性，在农产品流通过程中的每个节点上通过智能合约公开透明、不可篡改的特点，从而形成分布式账本。在溯源链上，无法对既有信息进行更改，从根本上消除了人为因素的影响，使信息更加真实。本文主要研究区块链在农产品流通中的应用路径，同时探讨区块链技术对于农业发展及实现乡村振兴战略的助推作用。
2 农产品流通现状及存在的问题
2.1 农产品流通模式
农产品流通过程包括包装、运输、装卸、搬运、储存和加工配送等环节，主要由农产品供应商、批发商、零售商以及终端消费者构成，整个过程中通过前后端反馈的信息流、资金流、物流进行农产品加工、运输和分销，从而把农产品供应商、批发商、零售商以及终端消费者连接成一个整合性网络结构模式，每个角色成为供应链的一个节点，具体流通过程如图1所示。
模式一：农户+批发市场+零售端（消费者）[2]。这种渠道还会细分是否存在收购小贩，该渠道过于单调，交易大多数是一次性的，流通过程双方只追求利益的最大化，信任机制建立很单薄。
模式二：农户+企业+（批发商）+零售端（销售者）[2]。这种模式的合同建立在农户和加工企业中间，他们共同承担市场风险，农户按照合同完成相应质量和数量的农产品产成，而企业则负责收购、加购、销售等工作，转卖给批发商或者是消费者。但农户和企业之间以契约建立关系，容易崩塌。
模式三：农户+农村合作组织+企业+（批发商）+零售端（门店）[2]。这是对于模式一和模式二的优化，将闲散的农户被农村合作组织聚集，方便共同交易，使农村合作组织成为合作的桥梁，可以统一订单处理，使流通更加方便，磋商更加方便，农户获利更多。但是由于流通环节增多，主体增多，农产品的信息量增大，容易造成信息流通前后的不对称性，造成信息失真。
2.2 传统流通中存在的问题
改革开放以来，农产品生产环节发展较为迅速，但农产品流通领域比较落后，导致了生产和流通发展不均衡的问题。
第一，流通链节点多。农产品供应链是农产品从农田到餐桌的过程，在这一系列环节中涉及的主体多，环节复杂，往往部分商家交接仅是一次性交易，信任程度过低;同时企业经营者自律性不高，不乏有商家从中牟取私利篡改农产品信息，受利益驱动，信息安全难以得到保证。
第二，流通渠道组织化程度低[3]。农产品流通模式中虽然批发收购、合作社包销、加工企业对接这三种模式流通组织化程度较高，但还存在农户自产自销、对接零售小贩等模式，经纪人→批发商→农贸市场→零售商贩的模式仍是主要渠道，不规范的流通模式容易造成流通渠道拉长，信息更加不对称，同时对于含有保质期限的农产品运输要求速度更快。
第三，农户信息化意识不强，农村缺少专业技术人才。对于农户而言，农产品的产出质量和数量是首要关键，而对建立农产品信息缺乏意识，不能在流通起点处健全信息系统，造成溯源信息的不完整性。传统的农产品流通过程虽然融入互联网、物联网、数据库等信息技术，但是农村与城镇的技术水平差距还是很明显。
第四，中心化管理机构占绝对主导地位[4]。现有的溯源系统是以中心化的数据库方式建设，质量安全追溯难，所有的信息被储存在中心数据库中，如果有黑客进行数据的篡改，而农产品的信息就会不真实，从而也无法考证信息的真实可靠性，溯源信息遭到篡改，所以中心化的管理机构的信用担保仍受到大众质疑。
3 区块链在农产品流通中的应用
3.1 系统业务流程设计
农产品流通的整个过程中，每个环节交易商家都需要以节点的身份上链，将信息录入区块链系统，整体系统业务流程如图2所示。
3.1.1 农户生产环节
这一阶段生产商（农户）将农产品的基本信息存入系統，包括种子源头、生产农田的经纬度、土壤、 水源、使用农药源头、使用肥料源头、产品属性特点等信息连同时间戳写入到区块头中，完成农产品区块链公有链中首块区块创建，同时农户的身份信息（身份证、执照证书）作为私有链的首块区块[5]创建。此时通过数据库及二维码技术创立溯源二维码，每一个农产品都有属于自己的“身份证”，将源头基本信息录入溯源二维码中，将二维码贴在农产品的包装上。 3.1.2 包装、加工、运输、销售环节
在农产品流通过程中，交易环节涉及的主体必须作为节点进入系统平台录入信息，其中包括农产品的种类、数量、运输时长、运输工具、交易时间点等。每一产品都有唯一与其对应的二维标码，通过TCP/IP协议[6]上传至相应的区块链系统中，由专门App后台管理。当涉及交易过程中身份隐私等重要数据需要记录但又不能对外公开的，可以存于区块链的私有链中，而公开信息则是存于公有链中，便于交易前的每个节点得知信息，保证信息不被随意篡改。
3.1.3 零售端（消费者）溯源环节
当零售端（消费者）获取农产品时，可以通过感应技术进行二维码扫描，查询到产品从生产商（农户）经过包装、加工、运输、销售等环节到零售端（消费者）的全部过程的数据信息，实现农产品的全程溯源。
3.2 溯源体系架构功能分析
基于区块链的关键技术和内在功能，提出图3的溯源体系构架模型[7]。
数据存储层：通过数据区块的逻辑组织完成分布式账本储存，分布式文件系统和分布式数据库技术实现区块链的形成。其中农产品生产环节信息（种子、农药、肥料、产地等）、交易过程（包装、加工、运输、流通数据）、销售环节（二维码、标价、银行卡、交易数据）通过文件系统、数据区块实现数据存储，而链式结构保证农产品流通每个环节实现上链。
网络通信层：P2P网络大多采用UDP协议[8]（用户数据报文协议）保证每个节点地位对等，而同步机制、传播机制、验证机制保证交易环节信息上传的及时性以及同步性，让每个节点及时得到信息。
数据安全与隐私保护层：与传统PKI的安全体系不同，该层对于安全和隐私的保护是去中心化的，应用私有链—公有链[9]相结合的方式，公开透明的信息存于公有链，而身份及其他隐私存于私有链中。
共识层：区块链主要运用以太坊的PoW（工作量证明）共识机制，随着农产品交易环节过程中涉及的應用场景增多，共识机制的种类也随之增多[10]，这样也就更加确保了应用场景实现去中心化。
合约层：为了使农产品交易数据实现智能化机器数据录入，通过算法机制和智能合约[10]，自动执行并生成合约，读取农产品数据信息并在区块链中写入数据。
应用层：应用层主要针对零售端（消费者）在购买农产品后实现溯源查询，包括农产品的信息验证、订单查询等。将零售端（消费者）与区块链溯源系统连接，提供人机交互入口，通过二维码扫码与智能App后台管理实现农产品流通全程溯源。
4 发展区块链在农产品溯源的建议
《国务院办公厅关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》（国办发〔2015〕95号）主要目标在2020年中国溯源体系得到完善，习近平总书记更是指出：“以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用”[11]。区块链作为新兴技术，在应用于农产品溯源仍面临着挑战，而农产品质量安全是实现农业现代化、助力乡村振兴的关键，为此结合面临的农产品溯源中存在的问题提出以下意见。
第一，加强农户健全农产品信息的意识。溯源抓源头，全面提升农户素质，将农产品信息全部准确地录入区块链中，同时加大宣传、出台政策，让农户切身感受到区块链应用对自身带来的效益与价值。
第二，规范农产品流通渠道，多部门进行协同。现今农产品流通渠道不规范，渠道多、涉及主体多、溯源难，对于这种情况，需要多部门协调，监管部门、法制部门多方协作完成溯源工作。
第三，加强法律建设[11]。在区块链技术方面，要建立相关法律制度，让溯源具有强制性，在关系上具有合法性，促使区块链技术的快速发展。
第四，发展专业技术性人才。区块链技术涉及密码学、算法、以太坊、通信等多方面领域，需要专业素质强、综合能力高的核心科技人才，让溯源过程中得到技术保障。
5 结语
基于区块链的农产品溯源体系以农产品对溯源对象以及整个流通过程进行数据记录为主要形式。利用区块链技术的去中心化、公开透明、隐私保护等特性，从农产品生产到消费者的流通过程中每个交易进行信息录入，通过数据录入层、网络通信层、数据安全与隐私保护层、共识层、智能合约层、应用层等功能性层级达成农产品的全过程溯源，再加上区块链关键技术以及二维码、感应采集、传感器、智能App等技术，使系统更加成熟。基于区块链的农产品溯源体系能保障农产品的信息真实可靠性，从而保证农业质量安全，推进农业现代化，助力乡村振兴。
参考文献：
[1]中华人民共和国中央人民政府.中共中央国务院印发《乡村振兴战略规划（2018—2022） 》[EB/OL].（2018-09-26）.http：//www.gov.cn/zhengce/2018-09/26/content_5325534.htm.
[2]陈志兵，刘阳，陈学凡，等.推广区块链应用 助推乡村振兴[J].作物研究，2018，32（7）：87-89.
[3]刘耀宗，刘云恒.基于区块链的RFID大数据安全溯源模型[J].计算机科学，2018，45（52）：377-378，391.
[4]邹均，于斌，庄鹏，等.区块链核心技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2018：30-80.
[5]邓岚，连晓飞，李常乐.融合物联网与区块链的物流信息研究[J].信息与电脑，2019（15）：195-199.
[6]MA CHEN，LI J，LIU LIHONG，et al.The vegetable quality and safety traceability model research in China[J].Advanced Materials Research，2013（787）： 1034-1037.
[7]贺海武，延安，陈泽华.基于区块链的智能合约技术与应用综述[J].计算机研究与发展，2018（11）：2452-2466.
[8]黄峤濛.区块链+供应链管理开启透明化时代[J].金卡工程，2017（ 5） ： 55-58.
[9]MICHAEL CROSBY，NACHIAPPAN，PRADAN PATTANAYAK.Block chain technology：Beyond bitcoin[J].Applied Innovation Review，2016（2）：7-19.
[10]李婵君，张海霞.区块链技术在农产品质量安全追溯体系中的应用设想[J].农业研究，2019（6）：57-58.
[11]王瑜，千继贤.区块链技术对乡村发展的积极意义[J].农村经济与科技，2018，29（17）：270-271.
[作者简介]康字，女，汉族，江苏扬州人，就读于江苏科技大学，研究方向：物流管理;盛静梅，女，汉族，江苏盐城人，就读于江苏科技大学，研究方向：物流管理。
[关键词]乡村振兴;区块链;农产品流通
1 引言
2018年9月，中共中央国务院印发的第一个全面推进乡村振兴战略的五年规划《乡村振兴战略规划（2018—2022）》部署了一系列重大工程、重大计划、重大行动。其中指出：党的十九大提出实施乡村振兴战略，顺应亿万农民对美好生活的向往，是决胜全面建成小康社会、全面建设社会主义现代化国家的重大历史任务，是新时代做好“三农”工作的总抓手[1]。其中，保障农产品质量安全是加快农业转型升级必经之路，同时对解决“三农”问题、实现乡村振兴战略起着至关重要的作用。目前，农产品安全质量受到广泛关注，保证舌尖上的安全是至关重要的一个方面，同时农产品质量安全是壮大特色优势产业、培育提升农业品牌的基础保证。
在农业产业化过程中，生产地和消费者的距离拉大，导致消费者对于农产品的信息根本无从了解。而农产品质量安全的问题一般出现在产品的流通过程中，流通中环节较多，因而容易造成信息失真。区块链作为新型应用模式，将其运用到农产品溯源系统中去，利用其可以实现去中心化的特性，在农产品流通过程中的每个节点上通过智能合约公开透明、不可篡改的特点，从而形成分布式账本。在溯源链上，无法对既有信息进行更改，从根本上消除了人为因素的影响，使信息更加真实。本文主要研究区块链在农产品流通中的应用路径，同时探讨区块链技术对于农业发展及实现乡村振兴战略的助推作用。
2 农产品流通现状及存在的问题
2.1 农产品流通模式
农产品流通过程包括包装、运输、装卸、搬运、储存和加工配送等环节，主要由农产品供应商、批发商、零售商以及终端消费者构成，整个过程中通过前后端反馈的信息流、资金流、物流进行农产品加工、运输和分销，从而把农产品供应商、批发商、零售商以及终端消费者连接成一个整合性网络结构模式，每个角色成为供应链的一个节点，具体流通过程如图1所示。
模式一：农户+批发市场+零售端（消费者）[2]。这种渠道还会细分是否存在收购小贩，该渠道过于单调，交易大多数是一次性的，流通过程双方只追求利益的最大化，信任机制建立很单薄。
模式二：农户+企业+（批发商）+零售端（销售者）[2]。这种模式的合同建立在农户和加工企业中间，他们共同承担市场风险，农户按照合同完成相应质量和数量的农产品产成，而企业则负责收购、加购、销售等工作，转卖给批发商或者是消费者。但农户和企业之间以契约建立关系，容易崩塌。
模式三：农户+农村合作组织+企业+（批发商）+零售端（门店）[2]。这是对于模式一和模式二的优化，将闲散的农户被农村合作组织聚集，方便共同交易，使农村合作组织成为合作的桥梁，可以统一订单处理，使流通更加方便，磋商更加方便，农户获利更多。但是由于流通环节增多，主体增多，农产品的信息量增大，容易造成信息流通前后的不对称性，造成信息失真。
2.2 传统流通中存在的问题
改革开放以来，农产品生产环节发展较为迅速，但农产品流通领域比较落后，导致了生产和流通发展不均衡的问题。
第一，流通链节点多。农产品供应链是农产品从农田到餐桌的过程，在这一系列环节中涉及的主体多，环节复杂，往往部分商家交接仅是一次性交易，信任程度过低;同时企业经营者自律性不高，不乏有商家从中牟取私利篡改农产品信息，受利益驱动，信息安全难以得到保证。
第二，流通渠道组织化程度低[3]。农产品流通模式中虽然批发收购、合作社包销、加工企业对接这三种模式流通组织化程度较高，但还存在农户自产自销、对接零售小贩等模式，经纪人→批发商→农贸市场→零售商贩的模式仍是主要渠道，不规范的流通模式容易造成流通渠道拉长，信息更加不对称，同时对于含有保质期限的农产品运输要求速度更快。
第三，农户信息化意识不强，农村缺少专业技术人才。对于农户而言，农产品的产出质量和数量是首要关键，而对建立农产品信息缺乏意识，不能在流通起点处健全信息系统，造成溯源信息的不完整性。传统的农产品流通过程虽然融入互联网、物联网、数据库等信息技术，但是农村与城镇的技术水平差距还是很明显。
第四，中心化管理机构占绝对主导地位[4]。现有的溯源系统是以中心化的数据库方式建设，质量安全追溯难，所有的信息被储存在中心数据库中，如果有黑客进行数据的篡改，而农产品的信息就会不真实，从而也无法考证信息的真实可靠性，溯源信息遭到篡改，所以中心化的管理机构的信用担保仍受到大众质疑。
3 区块链在农产品流通中的应用
3.1 系统业务流程设计
农产品流通的整个过程中，每个环节交易商家都需要以节点的身份上链，将信息录入区块链系统，整体系统业务流程如图2所示。
3.1.1 农户生产环节
这一阶段生产商（农户）将农产品的基本信息存入系統，包括种子源头、生产农田的经纬度、土壤、 水源、使用农药源头、使用肥料源头、产品属性特点等信息连同时间戳写入到区块头中，完成农产品区块链公有链中首块区块创建，同时农户的身份信息（身份证、执照证书）作为私有链的首块区块[5]创建。此时通过数据库及二维码技术创立溯源二维码，每一个农产品都有属于自己的“身份证”，将源头基本信息录入溯源二维码中，将二维码贴在农产品的包装上。 3.1.2 包装、加工、运输、销售环节
在农产品流通过程中，交易环节涉及的主体必须作为节点进入系统平台录入信息，其中包括农产品的种类、数量、运输时长、运输工具、交易时间点等。每一产品都有唯一与其对应的二维标码，通过TCP/IP协议[6]上传至相应的区块链系统中，由专门App后台管理。当涉及交易过程中身份隐私等重要数据需要记录但又不能对外公开的，可以存于区块链的私有链中，而公开信息则是存于公有链中，便于交易前的每个节点得知信息，保证信息不被随意篡改。
3.1.3 零售端（消费者）溯源环节
当零售端（消费者）获取农产品时，可以通过感应技术进行二维码扫描，查询到产品从生产商（农户）经过包装、加工、运输、销售等环节到零售端（消费者）的全部过程的数据信息，实现农产品的全程溯源。
3.2 溯源体系架构功能分析
基于区块链的关键技术和内在功能，提出图3的溯源体系构架模型[7]。
数据存储层：通过数据区块的逻辑组织完成分布式账本储存，分布式文件系统和分布式数据库技术实现区块链的形成。其中农产品生产环节信息（种子、农药、肥料、产地等）、交易过程（包装、加工、运输、流通数据）、销售环节（二维码、标价、银行卡、交易数据）通过文件系统、数据区块实现数据存储，而链式结构保证农产品流通每个环节实现上链。
网络通信层：P2P网络大多采用UDP协议[8]（用户数据报文协议）保证每个节点地位对等，而同步机制、传播机制、验证机制保证交易环节信息上传的及时性以及同步性，让每个节点及时得到信息。
数据安全与隐私保护层：与传统PKI的安全体系不同，该层对于安全和隐私的保护是去中心化的，应用私有链—公有链[9]相结合的方式，公开透明的信息存于公有链，而身份及其他隐私存于私有链中。
共识层：区块链主要运用以太坊的PoW（工作量证明）共识机制，随着农产品交易环节过程中涉及的應用场景增多，共识机制的种类也随之增多[10]，这样也就更加确保了应用场景实现去中心化。
合约层：为了使农产品交易数据实现智能化机器数据录入，通过算法机制和智能合约[10]，自动执行并生成合约，读取农产品数据信息并在区块链中写入数据。
应用层：应用层主要针对零售端（消费者）在购买农产品后实现溯源查询，包括农产品的信息验证、订单查询等。将零售端（消费者）与区块链溯源系统连接，提供人机交互入口，通过二维码扫码与智能App后台管理实现农产品流通全程溯源。
4 发展区块链在农产品溯源的建议
《国务院办公厅关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》（国办发〔2015〕95号）主要目标在2020年中国溯源体系得到完善，习近平总书记更是指出：“以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用”[11]。区块链作为新兴技术，在应用于农产品溯源仍面临着挑战，而农产品质量安全是实现农业现代化、助力乡村振兴的关键，为此结合面临的农产品溯源中存在的问题提出以下意见。
第一，加强农户健全农产品信息的意识。溯源抓源头，全面提升农户素质，将农产品信息全部准确地录入区块链中，同时加大宣传、出台政策，让农户切身感受到区块链应用对自身带来的效益与价值。
第二，规范农产品流通渠道，多部门进行协同。现今农产品流通渠道不规范，渠道多、涉及主体多、溯源难，对于这种情况，需要多部门协调，监管部门、法制部门多方协作完成溯源工作。
第三，加强法律建设[11]。在区块链技术方面，要建立相关法律制度，让溯源具有强制性，在关系上具有合法性，促使区块链技术的快速发展。
第四，发展专业技术性人才。区块链技术涉及密码学、算法、以太坊、通信等多方面领域，需要专业素质强、综合能力高的核心科技人才，让溯源过程中得到技术保障。
5 结语
基于区块链的农产品溯源体系以农产品对溯源对象以及整个流通过程进行数据记录为主要形式。利用区块链技术的去中心化、公开透明、隐私保护等特性，从农产品生产到消费者的流通过程中每个交易进行信息录入，通过数据录入层、网络通信层、数据安全与隐私保护层、共识层、智能合约层、应用层等功能性层级达成农产品的全过程溯源，再加上区块链关键技术以及二维码、感应采集、传感器、智能App等技术，使系统更加成熟。基于区块链的农产品溯源体系能保障农产品的信息真实可靠性，从而保证农业质量安全，推进农业现代化，助力乡村振兴。
参考文献：
[1]中华人民共和国中央人民政府.中共中央国务院印发《乡村振兴战略规划（2018—2022） 》[EB/OL].（2018-09-26）.http：//www.gov.cn/zhengce/2018-09/26/content_5325534.htm.
[2]陈志兵，刘阳，陈学凡，等.推广区块链应用 助推乡村振兴[J].作物研究，2018，32（7）：87-89.
[3]刘耀宗，刘云恒.基于区块链的RFID大数据安全溯源模型[J].计算机科学，2018，45（52）：377-378，391.
[4]邹均，于斌，庄鹏，等.区块链核心技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2018：30-80.
[5]邓岚，连晓飞，李常乐.融合物联网与区块链的物流信息研究[J].信息与电脑，2019（15）：195-199.
[6]MA CHEN，LI J，LIU LIHONG，et al.The vegetable quality and safety traceability model research in China[J].Advanced Materials Research，2013（787）： 1034-1037.
[7]贺海武，延安，陈泽华.基于区块链的智能合约技术与应用综述[J].计算机研究与发展，2018（11）：2452-2466.
[8]黄峤濛.区块链+供应链管理开启透明化时代[J].金卡工程，2017（ 5） ： 55-58.
[9]MICHAEL CROSBY，NACHIAPPAN，PRADAN PATTANAYAK.Block chain technology：Beyond bitcoin[J].Applied Innovation Review，2016（2）：7-19.
[10]李婵君，张海霞.区块链技术在农产品质量安全追溯体系中的应用设想[J].农业研究，2019（6）：57-58.
[11]王瑜，千继贤.区块链技术对乡村发展的积极意义[J].农村经济与科技，2018，29（17）：270-271.
[作者简介]康字，女，汉族，江苏扬州人，就读于江苏科技大学，研究方向：物流管理;盛静梅，女，汉族，江苏盐城人，就读于江苏科技大学，研究方向：物流管理。