［摘要］针对区块链在农产品供应链体系中的应用研究尚不成熟的现状，本文从技术体系及业务运行机理两个方面对区块链应用于农产品供应链体系进行了研究，构建了区块链节点布局、区块链技术与其他技术之间融合的方法，并以农产品电子交易为例设计了基于区块链的业务运行、智能合约和数据存储机理。本研究可为农产品供应链领域区块链体系的构建提供参考，并对区块链应用研究具有促进作用。

　　［关键词］农产品；供应链；区块链；体系构建

　　0引言

　　农产品供应链的主要业务包括农产品生产、交易、物流等环节。在网络环境下，农产品供应链所产生的信息会在网络中进行记录，形成对线下农产品实物流转的映射和证明。随着区块链技术应用的不断发展，其信任保障功能得到了不同领域的广泛认可，将区块链应用于农产品供应链，可有效保障农产品供应链运行数据的真实性和可靠性，彻底改变目前农产品供应链不同环节“数据孤岛”的现状，优化业务决策。目前，信息技术快速发展，在实际应用中，区块链、人工智能、物联网、云计算、大数据等信息技术将融合为一个技术体系，该体系应用于农产品供应链，将显著提高供应链的运行效率和智能水平，促进农产品供应链业务体系与其他网络经济的快速接轨。

　　目前，关于区块链应用于供应链的研究已成为区块链研究的重要方向之一，相应成果包括算法设计[1]、智能合约[2]、应用框架或体系构建[3]等。然而，针对农产品供应链的区块链应用研究成果中，关于应用模式或体系构建方面的研究尚处于探索阶段。综合分析表明，区块链在农产品供应链中的应用研究尚未形成具体成熟的应用框架。

　　区块链应用于农产品供应链，必然带动原有供应链体系的巨大变革，主要包括技术、业务流程变革与组织功能变革。对于组织功能方面的变革，可通过机构任务调整及人员培训解决。本文主要针对技术变革引起的业务流程变革进行研究，构建区块链技术下农产品供应链的体系结构及业务实现机理。

　　1技术体系构建

　　区块链技术体系将同时整合农产品生产物理环境、物联网信息管理、电子业务交易平台、物流配送体系等。结合我国农产品供应链应用现状，本文提出基于区块链的农产品供应链网络拓扑结构如图1所示。

　　在图1中，区块链存储的数据有以下几类：①经控制处理器处理过的传感信号；②信息处理技术访问或处理的供应链体系数据；③供应商与客户交易数据；④供应链交易系统发送给配送系统的配送信号；⑤物流配送数据。

　　1.1区块链节点布局

　　由于应用于农产品供应链体系的区块链所存储的数据种类多、来源广，本文针对不同类型的数据，提出设置不同的认证主体及存储主体，并由不同节点承担相应功能。具体设置如下。

　　（1）针对区块链认证主体的特点、角色及任务不同，设置两类功能节点：一类为全节点，另一类为轻节点。全节点由农产品供应链的组织机构（如信息处理中心、电子交易平台或物流配送中心等）、监管机构（不同业务监管机构有所区别）所指定的节点组成，负责对信息真实性进行认证并实现分布式存储；轻节点由农产品供应商、顾客、配送主体等业务主体组成，轻节点在信息真实性认证方面投入算力并进行认证，但不存储信息。

　　（2）对于传感信号进入区块链网络的情况，由农产品信息处理中心指定的节点认证；对于信息处理中心数据的访问，由信息处理中心及其监管机构指定的节点、访问者认证；对于供应商与顾客的交易数据，由电子交易平台及其监管机构指定节点、供应商、顾客共同认证；对于交易后启动的物流配送信号及物流配送数据，由物流配送中心及其监管机构指定节点、配送主体、供应商、顾客共同认证。

　　1.2区块链技术与其他技术的融合

　　区块链作为信任保障技术，需要与其他信息技术融合，共同支撑农产品供应链的运行。按照不同信息技术的作用和地位，农产品供应链技术体系可分为四个层次：网络运行基础技术层→农产品供应链运行支撑技术层→农产品供应链智能技术层→农产品供应链业务实现技术层；按照技术特点及价值定位，区块链归属于农产品供应链智能技术层。区块链与不同层次技术之间的融合方法如下。

　　（1）区块链与网络运行基础技术的融合。网络运行基础技术包括网络组网技术、网络通信技术等，区块链是由分布式节点通过P2P传播、共识认证所构成的计算机网络，因此在进行网络组网时需要考虑节点的加入方式及网络拓扑结构，在设计网络通信原理时需符合区块链信息传播的机理。

　　（2）区块链与农产品供应链运行支撑技术的融合。农产品供应链运行支撑技术包括云计算技术、大数据技术等。由于农产品供应链业务运行涉及数据容量大，要求每个存储节点具备足够的存储能力，且分布式存储会造成数据冗余，因此农产品供应链的运行需设计合理的数据存储规则与存储逻辑，实现区块链与云计算、大数据技术的有机融合。

　　（3）区块链与农产品供应链智能技术的融合。区块链与人工智能技术融合，既要记录人工智能运行的数据，与人工智能技术之间实现交互，又要分析和判断人工智能技术运行的合理性，成为人工智能技术有效运行的支撑、保障和监督体系。

　　（4）区块链与农产品供应链业务实现技术的融合。农产品供应链业务实现技术包括信息存储技术、智能合约、信息检索技术、信息分析技术、信息处理技术等，区块链需要与这些技术有效衔接，记录这些技术运行过程中的信息指令及输入、输出数据。

　　除区块链与其他信息技术之间的融合外，其他信息技术之间也需要合理设计融合机理。只有不同的信息技术共同协作，才能有效提升农产品供应链体系的业务运行效率。

　　2业务运行机理设计

　　由图1可知，农产品供应链的生产阶段是指农产品的培育、生长阶段。在该阶段，由传感器感知农产品所处的物理环境并生成感知信号，传递至物联网，经处理后生成传感信号在区块链中进行记录；农产品供应链的交易阶段是指农民在对农产品信息进行检索、分析后与供应商进行交易的环节，整个阶段的检索信息、交易信息均在区块链中进行记录；农产品配送阶段在交易完成后进行，配送体系将生成农产品在途状态信息，反馈至电子交易平台，并在区块链中进行记录。基于区块链的农产品供应链业务运行机理如图2所示。

　　2.1电子交易运行机理

　　农产品供应链业务内容较为丰富，不同业务对应的区块链工作机理也有所不同。本文以供应商与顾客的电子交易为例，设计区块链的运行机理，相关研究对其他业务的区块链运行机理同样具有指导意义，本文不赘述。基于区块链的农产品电子交易原理如下。

　　（1）顾客选定供应商及农产品，并提交顾客身份信息。

　　（2）顾客身份信息、供应商信息、交易商品信息及交易订单信息在区块链网络中进行广播。

　　（3）电子交易平台及其监管机构指定节点、供应商、顾客等对广播信息进行认证，以确定信息的真实性。

　　（4）交易业务启动智能合约，对供应商的信用及农产品质量价格比进行评价，形成综合评价结果，并在区块链网络中广播。

　　（5）认证主体对智能合约及评价结果信息进行认证。

　　（6）供应商与顾客根据评价结果达成交易，交易数据在区块链网络中广播，并由认证主体进行认证。

　　（7）对于全节点（由电子交易平台及其监管机构指定），负责打包电子交易流程相关数据，构建区块并连接到现有区块链；对于轻节点，则不参与区块链的构建。

　　（8）电子交易结束指令生成，传输至物流配送体系，启动所交易农产品的物流配送，配送信号及配送信息在网络中广播、认证，并在区块链中进行记录。

　　2.2智能合约

　　农产品供应链业务运行涉及多个分支业务。为有效实现供应链业务及其管理，需针对不同分支业务构建相应的智能合约。本文以农产品电子交易为例设计智能合约，以说明农产品供应链智能合约的特点。设Supplier(i)为第i个供应商，S_Credit为供应商信用值，A_Price为农产品价格，A_Quality为农产品综合质量，S_Score(i)为第i个供应商的综合评价值，n为供应商数量，r为供应商信用值占综合评价比例，max(S_Score(i))为供应商综合评价最大值，Supplier(T)为最终入选供应商，则智能合约具体运行逻辑（Compute_S算法）原理如下：

　　Compute_S算法是一个简易智能合约的算法，仅通过计算供应商信用值与农产品质量价格比来综合评价并选择供应商。在实际应用中，智能合约会根据业务内容及特点进行全面构建。

　　2.3存储机制

　　农产品供应链中不同分支业务涉及不同的监管机构和数据类型，相应的数据存储机制也有所不同。本文以农产品交易数据的存储为例进行基本原理设计，具体应用时可以参照本研究进一步完善并构建农产品供应链各分支业务的区块链数据存储机制。由于农产品交易相关数据类型多、容量大，本文提出全节点只构建区块链，而区块链对应的基础数据则由电子交易平台及其监管机构共同指定的专门存储节点（由全节点的一部分承担）进行分类管理。具体的数据存储机制如下。

　　（1）由于农产品供应链的业务通常具有地域限制，从而限制了交易的范围和数量，因此可根据区块链的应用范围、用户数量等设置较长的区块生成时间，也可根据农产品交易频率调整不同时间段区块生成的时间长度。

　　（2）所有存储的基础数据需与对应区块建立连接和映射关系。

　　（3）对于供应商及顾客的身份数据、供应商信用数据、农产品质量及价格数据、交易数据等不同类型的数据，分别设置不同的数据存储期限。例如，供应商信用数据的保存期限可适当缩短，而交易数据保存的期限可随着电子交易平台的运转而长期存储。

　　（4）随着时间的推移，已存储数据的节点数量将逐渐减少，尤其是一些非交易数据，将由固定的几个存储节点以存档的形式存储。

　　（5）对于存储数据，需设置不同的访问机制。非交易数据应设置较高的访问权限，对于产生时间久远且长期不被访问的数据，也应逐步调整其访问权限。

　　3结束语

　　区块链在不同领域的应用研究取得了长足发展，供应链的网络化与现代化特征为区块链在供应链领域的应用提供了良好的网络环境，因此区块链在供应链领域的成果较为丰富。然而，区块链在农产品供应链领域的应用研究成果相对较少，尚不成熟。本文结合我国农村环境，提出了区块链应用于农产品供应链的架构体系。本文所研究的机制原理尚较简单，但对区块链助力农村发展具有较强的指导价值。在后续研究中，将不断细化相关研究成果，并推动研究成果向现实应用转化。

主要参考文献

　　［1］殷磊，孔宪光，刘洪杰，等.面向供应链数据安全共享的区块链共识算法设计［J］.信息安全研究，2022，8（6）：605-612.

　　［2］王栋，石欣，陈智雨，等.区块链智能合约技术在供应链中的应用研究［J］.网络空间安全，2018，9（8）：8-17.

　　［3］孙宇博.基于区块链技术的应急物流供应链体系构建研究［J］.商业经济研究，2021（19）：119-121.