李鴻杰 王 琴 張 超

(甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020)

按照“市場(chǎng)需要、政府支持、產(chǎn)教融合”的行業(yè)發(fā)展需求提出的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的甘肅特色果品溯源智慧云平臺(tái)設(shè)計(jì)針對(duì)甘肅省特色果品質(zhì)量安全領(lǐng)域核心技術(shù)薄弱、生產(chǎn)規(guī)范程度較差、質(zhì)量控制缺乏有效手段的現(xiàn)狀，從保障甘肅省果品質(zhì)量安全需要出發(fā)，以花牛蘋果、大櫻桃等特色果品為例，重點(diǎn)進(jìn)行甘肅特色果品質(zhì)量安全全流程溯源框架、全流程溯源數(shù)字化管理、全流程質(zhì)量安全追溯和質(zhì)量安全網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)，集成創(chuàng)新質(zhì)量安全全流程追溯指標(biāo)體系，建立溯源大數(shù)據(jù)庫(kù)和特色果品質(zhì)量安全全程溯源系統(tǒng)，為甘肅特色果品建立“身份證”制度，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)地環(huán)境、農(nóng)業(yè)投入品、農(nóng)事生產(chǎn)過程、質(zhì)量檢測(cè)、加工儲(chǔ)運(yùn)等質(zhì)量安全關(guān)鍵環(huán)節(jié)全程可追溯，幫助果企打造甘肅特色果品的質(zhì)量品牌形象，幫助政府實(shí)現(xiàn)全流程安全監(jiān)管，以提高果品質(zhì)量安全和國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并為促進(jìn)甘肅省外向型農(nóng)業(yè)和區(qū)域特色農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的甘肅特色果品溯源智慧云平臺(tái)設(shè)計(jì)為了最大程度地發(fā)揮區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)難以篡改和去中心化的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)甘肅特色果品全流程質(zhì)量安全溯源，需確定以下設(shè)計(jì)目標(biāo)。

1.1 功能目標(biāo)

甘肅特色果品溯源智慧云平臺(tái)貫通產(chǎn)品種植、加工、監(jiān)管、流通4個(gè)環(huán)節(jié)，將每個(gè)環(huán)節(jié)中的質(zhì)量參數(shù)、誠(chéng)信指標(biāo)、交易流水等關(guān)鍵信息統(tǒng)一編碼，即時(shí)采集，同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)實(shí)時(shí)校驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)果品的全過程質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

1.2 性能目標(biāo)

智慧云平臺(tái)的性能達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，才可以發(fā)揮其應(yīng)有的功能，并使用戶滿意。平臺(tái)的性能目標(biāo)主要體現(xiàn)在并發(fā)用戶數(shù)、響應(yīng)時(shí)間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量3個(gè)方面，見表1。

表1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的甘肅特色果品溯源智慧云平臺(tái)性能指標(biāo)

1.3 安全目標(biāo)

智慧云平臺(tái)的安全既保證了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，又符合溯源平臺(tái)最終的功能目標(biāo)?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的甘肅特色果品溯源智慧云平臺(tái)要求溯源信息是保密的、完整的、可用的、可控的和不可否認(rèn)的，要求能夠阻止非授權(quán)主體訪問信息、防止信息被用戶篡改、拒絕信息交換主體否認(rèn)信息交換行為等。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的甘肅特色果品溯源智慧云平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)采用C/S和B/S相結(jié)合的混合式結(jié)構(gòu)，即客戶機(jī)/服務(wù)器和瀏覽器/服務(wù)器混合模式，客戶端包括桌面應(yīng)用、微信小程序和瀏覽器。不同的信息主體在不同的應(yīng)用場(chǎng)合可以采用不同的客戶端，比如：系統(tǒng)管理員、零售企業(yè)主要采用桌面應(yīng)用，種植企業(yè)、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用微信小程序和瀏覽器，消費(fèi)者主要使用微信小程序和瀏覽器。不同的客戶端在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)均采用三層架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 甘肅特色果品區(qū)塊鏈溯源智慧云平臺(tái)三層架構(gòu)

2.2 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)甘肅特色果品區(qū)塊鏈溯源智慧云平臺(tái)的功能定位和全流程質(zhì)量安全溯源目標(biāo)，智慧云平臺(tái)的主要功能包括果品種植信息、加工信息、質(zhì)檢信息、分銷信息的管理、采集和查詢功能，所以溯源平臺(tái)包括信息管理、信息采集和信息查詢3大子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)又根據(jù)具體管理對(duì)象的不同包含多個(gè)功能模塊，如圖2、圖3和圖4所示。

圖2 溯源信息管理子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖3 溯源信息采集子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖4 溯源信息查詢子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

甘肅特色果品區(qū)塊鏈溯源智慧云平臺(tái)臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)組織和管理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的暫時(shí)存儲(chǔ)，然后再上鏈，以提高溯源信息的管理效率和成本。數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括產(chǎn)品二維碼表、園址環(huán)境表、樹種信息表、氣象信息表、土壤質(zhì)量表、灌溉水質(zhì)表、空氣質(zhì)量表、土壤管理表、灌溉作業(yè)表、施肥作業(yè)表、施藥作業(yè)表、采收作業(yè)表、分級(jí)作業(yè)表、保存處理表、質(zhì)量檢測(cè)表、收購(gòu)表、倉(cāng)儲(chǔ)表、出庫(kù)表、銷售表、查詢記錄表、用戶信息表等21個(gè)主數(shù)據(jù)表和文件表、圖片表、短視頻表等3個(gè)輔數(shù)據(jù)表。其中，果品種植、加工、質(zhì)檢、分銷環(huán)節(jié)主要包含的園址環(huán)境表、樹種信息表、施藥作業(yè)表、分級(jí)作業(yè)表、質(zhì)量檢測(cè)表和銷售表見表2、表3、表4、表5、表6和表7。

表2 園址環(huán)境表(yuanzhihuanjing)

續(xù)表2

表3 樹種信息表(shuzhongxinxi)

表4 施藥作業(yè)表(shiyaozuoye)

表5 分級(jí)作業(yè)表(fenjizuoye)

表6 質(zhì)量檢測(cè)表(zhiliangjiance)

表7 銷售表(xiaoshou)

4 安全性設(shè)計(jì)

安全性是評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其中設(shè)置用戶權(quán)限是保證信息系統(tǒng)安全最常用的一種技術(shù)手段，可以對(duì)溯源信息進(jìn)行分級(jí)管理，授權(quán)用戶只能在授權(quán)范圍內(nèi)進(jìn)行合法的數(shù)據(jù)管理或訪問。甘肅特色果品區(qū)塊鏈溯源智慧云平臺(tái)把終端用戶設(shè)計(jì)為5類，分別對(duì)應(yīng)不同的信息主體，權(quán)限等級(jí)為1～5級(jí)，執(zhí)行不同的業(yè)務(wù)，見表8。

表8 用戶權(quán)限設(shè)計(jì)表

5 用戶界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)每個(gè)界面的設(shè)計(jì)，主要考慮管理信息的類型和用戶習(xí)慣，采用相關(guān)主題的設(shè)計(jì)元素來保證視覺效果，設(shè)計(jì)易用的操作流程提高用戶應(yīng)用效率。其中，用戶登錄界面和溯源平臺(tái)主界面如圖5和圖6所示。

圖5 用戶登錄界面

圖6 溯源平臺(tái)主界面

6 結(jié)語

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的甘肅特色果品溯源智慧云平臺(tái)設(shè)計(jì)通過建立全流程的質(zhì)量安全溯源體系和果品質(zhì)量可追溯制度，按照“分類編碼”“實(shí)時(shí)采集”“快速校驗(yàn)”“分析驗(yàn)證”四個(gè)質(zhì)量控制層，將果品種植、加工、監(jiān)管、流通每個(gè)環(huán)節(jié)中的質(zhì)量參數(shù)等關(guān)鍵信息實(shí)時(shí)采集，即時(shí)上鏈，從而構(gòu)建果品質(zhì)量的安全控制體系和誠(chéng)信生態(tài)，為甘肅特色果品區(qū)塊鏈溯源智慧云平臺(tái)的開發(fā)提供一套完整的解決方案。