摘要：针对数据伪造与信息孤岛问题，提出区块链赋能的农机溯源协同机制。以农机为信息采集终端，将耕整地、播种等环节操作参数转化为“质量凭证”上链，实现作业流与信息流实时映射，并构建多维身份认证与溯源算法。研究结果表明，设计的方案可使跨区域作业的无效转场时间降低 28 .4%，单机年度作业面积增长 15 .6%。

      关键词：智慧农业；数据协同；农机作业；产品溯源；信任机制

      在“农业 4.0”的背景下，物联网、大数据和人工智能正在深刻地改变着农业生产模式 [1] 。但是，目前的农产品追溯体系主要集中在流通和销售过程中，生产过程中的数据主要依靠农户手工输入，具有主观性和非真实性，存在“录入即视为真实”的信任风险，造成了“源头信任”问题。区块链具有去中心化、不可篡改和可追踪等特点，为解决多个农业主体之间的信任难题提供了新的技术机遇 [2]。

      1. 农机作业与溯源脱节的现状

      当前大部分农产品追溯平台都是以“二维码 + 数据库”为核心的体系结构。在实践中，站在生产前沿的农户或经营主体常常需要手工填写施肥品种、用药量和灌水次数等数据。受人员成本和利润的驱使，漏报、误报乃至为达到环保要求而虚假申报的情况时有发生 [3] 。智能拖拉机、播种机、植保无人机和联合收获机作业时，可利用车载传感器对作业深度、密度、流量、收获量等参数进行实时观测，但目前这类高价值数据多集中在农机的远程运维和政府作业补贴平台的应用上。农机管理系统与农场管理信息系统（FMIS）、农产品溯源系统等信息系统之间存在着难以逾越的鸿沟 [4]。

      2. 区块链赋能的协同机制构建

      2.1 协同机制的概念模型

      针对传统农机作业与数字化信息之间的隔阂，可构建农机作业与农业生产之间的协同映射模型如图 1所示。

      物理感知层通过霍尔转速传感器、液位传感器、流量计、北斗定位终端等多种传感器实现耕整地、播种、植保、收获等作业数据的采集。边缘协同层车联网终端内建轻量化的区块链客户端，对收集到的数据进行清洗和格式化，并通过电子围栏等算法判定每一台农机和每一块农田之间的对应关系，形成“作业指纹”。价值链接层通过智能合约，将作业指纹与相应的农产品数字通证绑定，生成无法篡改的“生产履历”。每个农机作业都不只是一种物理劳动，而是一个“数据挖矿”的过程，其所产生的区块数据将直接构建出 一个可追溯的农机作业与农产品追溯体系。

      2.2“机 - 地 - 人 - 物”多维身份认证体系

      每个智能农机都具有一个独立的分布式身份标识，并将其私钥保存在车载安全芯片中。农机在启动作业时，需要利用生物识别技术对机手进行身份认证，实现“机 - 人”的有效绑定。以 GIS 技术为基础，对地块的边界坐标进行上链，并进行哈希确权。在农机进田作业时，“机 - 地”的联动关系由智能合约自动启动。从播种之初，作物就产生独特的批次号。在作物成长的过程中，这批代码会以哈希指针的方式持续地与后续的施肥、植保、收获等作业环节相关联。这一多维度的认证系统，保证了只有合法的农机、合法的地块、合法机手的作业才会被录入相应的追溯账本，从而避免出现“张冠李戴”的情况 [5]。

      2.3 基于作业质量证明（PoQ）的溯源数据生成机制

      为使大量原始感知数据转换成可解读的可追溯性指标，采用基于“作业质量证明”（PoQ）的共识机制，通过计算作业质量评分来确定数据的有效性。

设某次农机作业任务为 Tk，其包含 n 个采样点的数据集合 D={d1, d2, ..., dn}。系统通过边缘计算节点对数据进行统计分析，计算作业质量综合评分 Qs 。其质量评分模型定义为：

      式中：Qs 为作业质量评分（无量纲，取值范围 0 — 1）；为作业深度的平均值，单位为 cm；hstd 为农艺标准规定的目标深度，单位为 cm；Cv 为作业深度的变异系数（标准差与均值之比），反映作业的均匀性；ω 1 和ω 2 为权重系数，且 ω 1 +ω2 = 1。

      只有当 Qs  大于预设阈值，智能合约才会自动产生包含时间戳、地块哈希、质量评分和关键参数快照的区块，并向整个网络进行广播。如果质量达不到要求，则会产生报警信息，提醒管理者重新作业，并打上“异常”的标签，不记入到农产品质量追溯记录中。这种机制迫使农产品的最终声誉与田间作业的质量联系起来，达到了优胜劣汰的目的。

      3. 应用实践分析

      3.1 典型应用场景

      为验证设计的协同机制的有效性，以“国家数字农业创新应用基地”为依托，以某 5000 亩高标准农田示范区为对象，开展系统部署和应用验证。试验农田示范区以强筋型小麦为主，已达到“耕 - 种 - 管 - 收”全过程机械化，具有较好的智能化农机装备作业基础。

      3.2 协同平台的流程再造与实施路径

在实践中，将整个小麦生产过程分为四个“信任锚点”：在耕作环节， 只有当深松深度大于 25 cm，才能在区块链上产生“地力达标证书”，从而建立起高品质小麦生产的第一个区块。在播种环节，实现了种子批号和地块编号的有效结合。在植保环节，智能合约规定作业时间与收获时间之间的间隔要超过“安全间隔期”，否则无法进入绿色认证通道。在收获环节，通过车载称重和收割机实测数据相互印证，保证单产数据真实可靠。

      3.3 农机作业调度优化效果

      协同模式可以使农机手的作业任务不再是盲目流动状态。该系统可依据地块的成熟度及订单的紧迫程度，利用智能合约，实现最优作业路线的自动匹配，缩短农机在农田中的闲置和转移时间。采用协作平台的智能化收获机械，可使跨区域作业的无效转场时间降低 28.4%，单机年度作业面积增长 15.6%。同时，全部工作量均以区块链记账为凭证，将农机手和农户的作业费结算周期由平均 30 天缩短为“工作结束即结算”，大大提升了农机手的从业热情。

      4. 结语

      针对当前我国农业信息化过程中存在的“信息孤岛”和“诚信缺失”等问题，提出并验证了“区块链赋能的智慧农机作业与农产品溯源协同机制”。利用 PoQ的作业质量证明机制，从根源上解决了溯源信息造假问题。研究结果打通了“智慧农机”与“数字农业”的边界，证明了机器数据不仅具有物理价值，更具有巨大的信用资产价值。

参考文献：

[1] 杨优兰 . 数字经济技术助力农业经济高质量发展的实践路径 [J].粮油与饲料科技 , 2025,(7):25-27.

[2] 生吉萍 , 莫际仙 , 于滨铜 , 等 . 区块链技术何以赋能农业协同创新发 展 : 功 能 特 征 , 增 效 机 理 与 管 理 机 制 [J]. 中 国 农 村 经 济 , 2021,(12):22-43.

[3] 王丹蕾 , 王传钊 . 基于区块链技术的溯源系统助力农产品实现 "真 " 绿色 [J]. 产业创新研究 , 2023,(18):79-81.

[4] 林民望 , 吴京 . 区块链赋能下跨界环境协作治理集体行动困境消解 : 技术架构 , 作用机理与潜在风险 [J]. 生态经济 , 2023,(1):197-205.

[5] 章叶英 . 数字金融赋能民营经济的三重协同机制——技术 , 制度与生态的杭州实践 [J]. 大众投资指南 , 2025,(10):14-16.