基于区块链的工厂化香菇溯源系统研究与实现
这是一篇关于香菇,溯源模型,多共识机制,区块链,Merkle树的论文, 主要内容为随着社会经济水平的不断提升,人们对食药用真菌的质量与安全性的关注日益增加,对优质香菇的市场需求量不断增长。为贯彻执行已于2022年9月修订通过的《中华人民共和国农产品质量安全法》,提高工厂化香菇产品质量安全管理能力,研发以区块链为基础的工厂化香菇溯源系统。借助区块链防篡改、可溯源、去中心化的技术优势,解决传统香菇溯源系统存在的数据库中心化存储、数据可靠性低、系统效率低等问题。本文具体研究内容与结果如下:(1)基于区块链的工厂化香菇溯源方案设计及模型构建。通过剖析工厂化香菇供应链各环节质量安全节点,根据溯源指标筛选原则,确定工厂化香菇供应链关键节点溯源信息,设计适合工厂化香菇的溯源编码与标识,对基于区块链的香菇供应链流程等溯源方案进行设计;在传统溯源模型的基础上,嵌入改进的Merkle树存储结构和各环节智能合约,构建基于区块链的工厂化香菇溯源模型。通过模型的构建,增强各环节之间数据的关联性,并确保溯源数据能够在高效的存储和查询之间达成平衡。(2)基于区块链的PBFT共识优化方案设计。针对原始PBFT算法应用在香菇溯源领域中存在的系统吞吐量低、消息复杂度高以及溯源时延高等问题,提出一种基于区块链的多共识机制。该共识机制增加了概率分组和策略分组环节,减轻因频繁更换主节点所带来的共识通信压力,降低共识失败率;分别在组内和组间使用Chain-raft共识和PBFT共识,进一步降低通信复杂度和共识时延。模拟实验证明,多共识机制拥有更低的共识时延和更高的吞吐量,能够提高算法的共识效率和动态性,降低网络通信开销。(3)基于区块链的工厂化香菇溯源系统的设计与实现。结合工厂化香菇供应链的实际需求,确定溯源系统的功能性与非功能性需求,对系统的系统架构、功能模块、系统流程以及数据库进行详细设计;采用经验丰富、成熟可靠的系统开发工具,实施稳健的区块链分布式系统部署,进行基于区块链的工厂化香菇溯源系统开发实现。该系统将香菇溯源方案、区块链香菇溯源模型和多共识机制进行融合,实现工厂化香菇产业的可信溯源,提高工厂化香菇供应链溯源信息的安全性和真实性。
双孢蘑菇质量安全可信溯源系统研发
这是一篇关于区块链,溯源模型,多主体链,双孢蘑菇溯源的论文, 主要内容为随着人们生活水平的提高,对双孢蘑菇产品质量安全的要求愈发严格。消费者在选购双孢蘑菇产品时,对其从源头到餐桌的全生产过程产品质量安全关注度日益增强。为及时发现潜在风险、提高双孢蘑菇产品的整体质量水平,亟需研发一套灵活可信的双孢蘑菇质量安全溯源系统。但现有区块链溯源系统存在适用性差、响应时间高等问题,使得溯源系统在实际应用推广中面临诸多挑战。通过对双孢蘑菇现代化工厂进行实地调研,深入梳理并分析双孢蘑菇生产流程和供应链各环节质量安全问题。结合消费者、企业、监管部门等不同追溯主体的差异化需求,提出了双孢蘑菇质量安全可信溯源模型。在模型研究基础上,针对不同主体链的存储结构进行了设计,以解决不同溯源信息无法差异化保护和验证的问题。最终,完成了双孢蘑菇质量安全可信溯源系统的研发。主要研究内容如下:(1)双孢蘑菇质量安全可信溯源模型研究针对当前区块链溯源系统适用性差、响应时间高与无法满足各方需求等问题,通过对双孢蘑菇供应链环节梳理和深入分析,确定了双孢蘑菇供应链各环节溯源粒度及追溯指标,同时结合各追溯主体差异化需求,构建了双孢蘑菇质量安全可信溯源模型。该模型设计充分考虑了保密性数据的隐私性以及实现高效的查询与存储问题,从而有效地保障了双孢蘑菇产品的质量安全,并提升了整体溯源体系的灵活性和适用性。(2)双孢蘑菇多主体链存储结构设计本研究通过对双孢蘑菇质量安全可信溯源模型进行深入研究,针对各追溯主体的差异化需求,采用了区块链、智能合约及IPFS星际文件系统等技术,完成了双孢蘑菇多主体链存储结构的设计。在设计中,每一条主体链均拥有独立的账本和链码,并可单独配置访问权限,以提升数据查询效率并保障数据隐私性。该设计方式不仅规避了不同业务之间的数据干扰,同时保证了每个业务数据的隐私性。通过试验和进一步的分析,证实了该结构能够满足不同追溯主体的差异化需求。(3)双孢蘑菇质量安全可信溯源系统设计与实现在双孢蘑菇质量安全可信溯源模型研究基础上,深入分析双孢蘑菇供应链各环节,并综合了消费者、企业、监管部门作为三个追溯主体的差异化需求。通过对双孢蘑菇质量安全可信溯源系统的功能需求和非功能需求进行详细分析,设计了系统的总体架构、功能结构以及数据库,并对系统功能进行了测试。本系统不仅优化了传统区块链溯源系统的存储结构,同时在满足用户差异化需求的基础上体现出了高度的稳定性,实现了双孢蘑菇产品质量安全的可信溯源。
酥梨质量安全可信溯源系统研发
这是一篇关于酥梨,智能合约,多元数据分级存储,溯源模型,区块链的论文, 主要内容为酥梨作为一种重要的果蔬产品,酥梨及其加工品的质量安全保障的重要性日益凸显。在此背景下,溯源系统的应用将成为提高酥梨产品质量安全管理能力的有效手段。基于此,通过调研酥梨产业链溯源信息,制定了酥梨产业链质量安全方案,设计了多元数据分级存储结构,构建了嵌入酥梨质量标准智能合约的酥梨质量安全溯源模型,研发了酥梨质量安全可信溯源系统,实现了上链酥梨产品的品质审核,提升了溯源信息的实时性与可信性。主要研究内容如下:(1)酥梨质量安全可信溯源模型研究通过对酥梨产业链质量安全问题的分析,设计了可分支溯源编码,并结合酥梨各环节质量国家标准重构了智能合约,基于酥梨产业链特点分析并选用了适宜加密算法,构建了基于多元数据分级存储机制的酥梨质量安全溯源模型,实现了对酥梨及其加工品质量等级的精准判断及结果数据的上链,提升了上链溯源数据的审核力度,减少了人工干预酥梨质量数据的可能性。(2)基于多元数据分级存储机制的存储结构设计通过对酥梨各溯源环节关键质量信息进行研究,结合区块链、No SQL型数据库、传统关系型数据库以及分布式文件管理系统,构建了多元数据分级存储结构。通过测试,测试响应时间以及吞吐量,试验表明,该结构较于“区块链+传统数据库”存储机制,分别提升了264.79%、155.62%的数据查询与写入的平均时间效率,解决了当前区块链溯源系统信息吞吐率低问题,实现了溯源实时数据低延时与高吞吐量。(3)酥梨质量安全可信溯源系统的设计与实现通过对酥梨及其加工制品溯源流程的调研,对酥梨溯源系统的系统角色、功能需求、非功能需求进行了分析,设计了系统的整体架构、功能结构以及数据库,基于多元数据分级存储结构与酥梨溯源模型,设计并实现了酥梨产品质量安全可信溯源系统。测试结果表明,系统在区块链节点故障时依然可以正常运行,不仅可满足溯源的功能性需求,还具有高可靠性与稳定性,实现了酥梨产品溯源过程的高可信性与强安全性。
基于区块链的农药智慧检测及溯源系统
这是一篇关于区块链,PROV,溯源模型,农药检测,超级账本的论文, 主要内容为我国是农业大国,随着农药的大量使用,使得残留的有毒、有害物质进入农产品,同时影响了环境,危害人类健康。针对上述问题,农业农村部开展农药登记试验,就是对农药的化学、药效、毒理学、残留等进行试验,试验通过后该类农药才可以推向市场,因此这类试验的数据完整性、可靠性和真实性就非常重要。由于农药检测领域对数据的可靠性、真实性和可追溯性要求高,而传统的实验室信息管理系统,主要以样品管理、出具报告以及文档管理作为业务的核心,无法解决农药检测多源异构数据、数据存在着易篡改以及溯源性弱等问题。本文提出利用区块链结合溯源模型技术,保障数据从产生到融合,再到上链,最终出具报告等全过程防篡改和可追溯。在数据预处理方面利用数据融合技术,设计数据抽取、清洗以及融合策略,通过开源、可视化的工具Kettle实现多源异构数据融合,解决数据“孤岛”问题。利用PROV溯源模型构建农药检测领域的模型数据,根据PROV的核心类设计并实现其属性及参数,描述检测数据的来源以及行为。利用区块链结合数据溯源技术,研究基于区块链的农药检测溯源系统,包含溯源模型的结构、格式并通过智能合约将溯源记录上传至区块链平台超级账本中,保证溯源数据的不可篡改和可信性。采用SSM架构,基于超级账本作为区块链平台,利用智能合约实现数据的模型化及溯源数据与区块链的交互,使用Couch DB作为区块链数据库存储各节点上链的信息及溯源模型数据,构建了软件系统。该项研究设计并实现了基于区块链的农药智慧检测及溯源系统,首先利用多源异构数据融合技术,实现了数据的标准化、统一化,有利于数据的交换和使用;其次使用溯源模型对数据的来源和行为进行更好的管理数据;最后结合区块链的去中心化和防篡改的特性,既可以实现数据的溯源,也可以实现数据防篡改、防损毁。该系统实现了农药检测领域的无纸化、智能化,进一步提升了农药登记试验的数据完整性、可靠性和真实性,提高了农药登记试验的效率。
基于区块链的工厂化香菇溯源系统研究与实现
这是一篇关于香菇,溯源模型,多共识机制,区块链,Merkle树的论文, 主要内容为随着社会经济水平的不断提升,人们对食药用真菌的质量与安全性的关注日益增加,对优质香菇的市场需求量不断增长。为贯彻执行已于2022年9月修订通过的《中华人民共和国农产品质量安全法》,提高工厂化香菇产品质量安全管理能力,研发以区块链为基础的工厂化香菇溯源系统。借助区块链防篡改、可溯源、去中心化的技术优势,解决传统香菇溯源系统存在的数据库中心化存储、数据可靠性低、系统效率低等问题。本文具体研究内容与结果如下:(1)基于区块链的工厂化香菇溯源方案设计及模型构建。通过剖析工厂化香菇供应链各环节质量安全节点,根据溯源指标筛选原则,确定工厂化香菇供应链关键节点溯源信息,设计适合工厂化香菇的溯源编码与标识,对基于区块链的香菇供应链流程等溯源方案进行设计;在传统溯源模型的基础上,嵌入改进的Merkle树存储结构和各环节智能合约,构建基于区块链的工厂化香菇溯源模型。通过模型的构建,增强各环节之间数据的关联性,并确保溯源数据能够在高效的存储和查询之间达成平衡。(2)基于区块链的PBFT共识优化方案设计。针对原始PBFT算法应用在香菇溯源领域中存在的系统吞吐量低、消息复杂度高以及溯源时延高等问题,提出一种基于区块链的多共识机制。该共识机制增加了概率分组和策略分组环节,减轻因频繁更换主节点所带来的共识通信压力,降低共识失败率;分别在组内和组间使用Chain-raft共识和PBFT共识,进一步降低通信复杂度和共识时延。模拟实验证明,多共识机制拥有更低的共识时延和更高的吞吐量,能够提高算法的共识效率和动态性,降低网络通信开销。(3)基于区块链的工厂化香菇溯源系统的设计与实现。结合工厂化香菇供应链的实际需求,确定溯源系统的功能性与非功能性需求,对系统的系统架构、功能模块、系统流程以及数据库进行详细设计;采用经验丰富、成熟可靠的系统开发工具,实施稳健的区块链分布式系统部署,进行基于区块链的工厂化香菇溯源系统开发实现。该系统将香菇溯源方案、区块链香菇溯源模型和多共识机制进行融合,实现工厂化香菇产业的可信溯源,提高工厂化香菇供应链溯源信息的安全性和真实性。
基于区块链的农药智慧检测及溯源系统
这是一篇关于区块链,PROV,溯源模型,农药检测,超级账本的论文, 主要内容为我国是农业大国,随着农药的大量使用,使得残留的有毒、有害物质进入农产品,同时影响了环境,危害人类健康。针对上述问题,农业农村部开展农药登记试验,就是对农药的化学、药效、毒理学、残留等进行试验,试验通过后该类农药才可以推向市场,因此这类试验的数据完整性、可靠性和真实性就非常重要。由于农药检测领域对数据的可靠性、真实性和可追溯性要求高,而传统的实验室信息管理系统,主要以样品管理、出具报告以及文档管理作为业务的核心,无法解决农药检测多源异构数据、数据存在着易篡改以及溯源性弱等问题。本文提出利用区块链结合溯源模型技术,保障数据从产生到融合,再到上链,最终出具报告等全过程防篡改和可追溯。在数据预处理方面利用数据融合技术,设计数据抽取、清洗以及融合策略,通过开源、可视化的工具Kettle实现多源异构数据融合,解决数据“孤岛”问题。利用PROV溯源模型构建农药检测领域的模型数据,根据PROV的核心类设计并实现其属性及参数,描述检测数据的来源以及行为。利用区块链结合数据溯源技术,研究基于区块链的农药检测溯源系统,包含溯源模型的结构、格式并通过智能合约将溯源记录上传至区块链平台超级账本中,保证溯源数据的不可篡改和可信性。采用SSM架构,基于超级账本作为区块链平台,利用智能合约实现数据的模型化及溯源数据与区块链的交互,使用Couch DB作为区块链数据库存储各节点上链的信息及溯源模型数据,构建了软件系统。该项研究设计并实现了基于区块链的农药智慧检测及溯源系统,首先利用多源异构数据融合技术,实现了数据的标准化、统一化,有利于数据的交换和使用;其次使用溯源模型对数据的来源和行为进行更好的管理数据;最后结合区块链的去中心化和防篡改的特性,既可以实现数据的溯源,也可以实现数据防篡改、防损毁。该系统实现了农药检测领域的无纸化、智能化,进一步提升了农药登记试验的数据完整性、可靠性和真实性,提高了农药登记试验的效率。
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