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隨著消費者對食品安全的重視和對生鮮農(nóng)產(chǎn)品需求的增長，其對生鮮農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)要求也越高，迫切需要建立生鮮農(nóng)產(chǎn)品從“田間地頭到餐桌”的生產(chǎn)、流通和銷售各環(huán)節(jié)的無縫對接，保證生鮮農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。但現(xiàn)階段的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流還普遍存在信息化水平不高、物流配送環(huán)節(jié)過多、產(chǎn)品無法溯源、配送過程可控度不高、標準不統(tǒng)一等突出問題。區(qū)塊鏈技術(shù)作為數(shù)字經(jīng)濟時代的重要底層支撐技術(shù)之一，在重塑農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，提升物流安全性及精準操作水平，實現(xiàn)有效監(jiān)管等方面發(fā)揮著重要作用。本文通過對區(qū)塊鏈技術(shù)的共享機制、智能合約、去中心化、非對稱加密等特性進行分析，研究構(gòu)建虛擬智能交易系統(tǒng)、新型物流數(shù)據(jù)體系以及真實安全的物流信用體系等，幫助解決現(xiàn)階段生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流存在的信息不對稱、產(chǎn)品無法溯源等突出問題，從而提升生鮮農(nóng)產(chǎn)品物流水平，保障生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。
農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流是指通過智能實時溫控技術(shù)、全程可視化監(jiān)控和信息反饋系統(tǒng)、RFID技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，實現(xiàn)物流過程的溫度監(jiān)控、濕度監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，保證生鮮農(nóng)產(chǎn)品從“生產(chǎn)田頭”到“消費者餐桌”各個環(huán)節(jié)始終處于規(guī)定的溫濕度環(huán)境。
生鮮農(nóng)產(chǎn)品易腐敗、易變質(zhì)，需盡可能通過一站式冷鏈配送以減少裝卸、儲運、配送等環(huán)節(jié)，確保生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，所以，農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流往往需要配置特殊的設(shè)施設(shè)備，對流通時間和溫濕度環(huán)境要求比較高，其物流組織比一般常溫物流的組織更復(fù)雜、要求也更高。
由于農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的多個環(huán)節(jié)的主體功能各不相同，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會對冷鏈產(chǎn)品造成不可逆的損傷。為保證冷鏈產(chǎn)品品質(zhì)，必須通過組織協(xié)調(diào)，控制好冷鏈流通時間，并確保冷鏈物流各環(huán)節(jié)始終處于規(guī)定的溫濕度環(huán)境。
農(nóng)產(chǎn)品的冷庫、冷藏車等專用設(shè)施設(shè)備的購置成本遠超過普通物流倉庫及貨車，同時，其特有的溫度和濕度環(huán)境要求，需要耗費更多的水、電、油，導(dǎo)致運營成本也比一般常溫物流高。
由于生鮮農(nóng)產(chǎn)品自身的特性及冷鏈物流組織的高要求，必須借助冷鏈運輸配送技術(shù)、冷鏈儲存技術(shù)、冷藏設(shè)備制造技術(shù)、溫度控制監(jiān)測技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，對農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流全過程進行多方位的監(jiān)測跟蹤，以保證農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。
冷鏈物流中的每個環(huán)節(jié)都需要進行溫度控制和全過程監(jiān)控，所以，不僅需要通過先進技術(shù)來降低能源損耗和企業(yè)成本，也要求冷鏈物流企業(yè)制定嚴格的管理制度和先進的作業(yè)流程規(guī)范，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員，以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的降本增效。
得益于國家對冷鏈物流建設(shè)布局和利好政策，冷鏈物流發(fā)展基礎(chǔ)日益鞏固，但也出現(xiàn)了一些不容忽視的問題。
經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除電商巨頭企業(yè)外，其他經(jīng)營主體的信息化建設(shè)水平參差不齊，信息共享水平明顯偏低。同時，傳統(tǒng)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流服務(wù)平臺彼此獨立，“信息孤島”現(xiàn)象嚴重，有效數(shù)據(jù)信息傳遞中間環(huán)節(jié)過多，供需雙方信息位勢不平衡，信息傳輸時效性低、信息處理滯后，導(dǎo)致流通腐損率居高不下。
相比于龐大的生鮮運輸需求，冷藏倉庫建設(shè)依然存在較大的增長空間。根據(jù)國際冷藏倉庫協(xié)會(IARW)數(shù)據(jù)，中國人均庫容面積較小，僅占美國等發(fā)達國家的四分之一左右。同時，冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施存在結(jié)構(gòu)性短板，區(qū)域分布不夠平衡，現(xiàn)有冷庫設(shè)施中，華東、華中地區(qū)占比超過50%,而西北、西南地區(qū)占比僅為15%,西部地區(qū)冷庫設(shè)施建設(shè)薄弱，極易產(chǎn)生冷鏈物流斷鏈現(xiàn)象。因此，還需進一步提升冷鏈物流服務(wù)對產(chǎn)業(yè)升級、食品安全保障和民生需求的適配性。
農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流最先一公里“缺鏈”和最后一公里“斷鏈”問題較為突出，無法完全實現(xiàn)“從田間到餐桌、從枝頭到舌頭”的一站式配送。生鮮農(nóng)產(chǎn)品需經(jīng)歷采摘、收購、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)，上下游整體規(guī)劃和整合的缺乏不僅會增加配送成本，還會損害農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，大幅降低農(nóng)產(chǎn)品物流供應(yīng)效率。
由于生鮮農(nóng)產(chǎn)品的單份分量小、商品數(shù)量大，加之物流運作環(huán)節(jié)復(fù)雜、運營主體眾多，全鏈條的信息化整合程度低等，現(xiàn)階段的生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流難以做到全流程溯源，也降低了消費者對生鮮農(nóng)產(chǎn)品的信任度。
生鮮農(nóng)產(chǎn)品種類繁多，導(dǎo)致各農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標準難以統(tǒng)一，即使同種產(chǎn)品也會因產(chǎn)地不同導(dǎo)致質(zhì)量標準存在差異，這不僅增加了生鮮農(nóng)產(chǎn)品在冷鏈物流中質(zhì)量控制的難度，也大大降低了政府監(jiān)管的有效性。
區(qū)塊鏈技術(shù)是一種由多方共同維護，使用密碼學(xué)保證傳輸和訪問安全，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲、難以篡改、防止抵賴的記賬技術(shù)。其核心價值如下。
區(qū)別于傳統(tǒng)供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)，區(qū)塊鏈技術(shù)采用去中心化的管理模式，通過分布式核算和存儲，不依托第三方管理機構(gòu)或硬件設(shè)施，實現(xiàn)節(jié)點的信息自我驗證、傳遞和管理，使得業(yè)務(wù)平臺具有相對的公平性，更加有助于發(fā)揮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中各中小企業(yè)的作用。
區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，每個新區(qū)塊生成時會被打上時間戳，并會根據(jù)生成時間順序相連成區(qū)塊鏈，可依托時間戳搜索不同節(jié)點的信息，形成一個去中心化的分布式時間戳服務(wù)系統(tǒng)。若要修改信息，需獲得大多數(shù)節(jié)點的同意，因此很難被處理，可修改難度大。
節(jié)點是區(qū)塊鏈的關(guān)鍵要素，需運用編程代碼簽訂智能合約并自動執(zhí)行，以確保交易的暢通及安全。
區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)是開源的，每個用戶均可通過節(jié)點的形式將數(shù)據(jù)存儲于區(qū)塊鏈中，除了私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)完全開放，高度透明。
綜上所述，區(qū)塊鏈的分布式交易記賬特點能有效解決當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品物流中信息不對稱的問題，而數(shù)據(jù)防止篡改與溯源性可以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全程溯源，最大程度保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以對傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品物流產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈進行重塑，從而推動農(nóng)產(chǎn)品物流產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
區(qū)塊鏈技術(shù)的特性必將賦能農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的流程創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和模式創(chuàng)新。
農(nóng)產(chǎn)品“從田間到餐桌、從枝頭到舌頭”需要經(jīng)過多個環(huán)節(jié)、多個區(qū)域、多個配送主體的流轉(zhuǎn)，必將存在冷鏈產(chǎn)品損壞、流通時間延誤等風(fēng)險，不同參與主體的在線支付也會面臨資金安全問題?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流供應(yīng)鏈平臺、智能交易支付體系等，可通過追溯數(shù)據(jù)提高信息的安全性。
物流企業(yè)和消費者普遍關(guān)注農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送過程，消費者通過追蹤過程來了解購買產(chǎn)品的質(zhì)量，而物流企業(yè)往往通過控制過程來達到降本增效的企業(yè)目標。區(qū)塊鏈技術(shù)通過同步自身數(shù)據(jù)與行業(yè)信息來保障整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)的完整性，從而提升農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流系統(tǒng)的精準性。
區(qū)塊鏈節(jié)點信息不可更改，整個數(shù)據(jù)均被記錄且透明公開，任何交易信息都處在區(qū)塊鏈監(jiān)管下。同時，各方均可通過區(qū)塊鏈系查詢獲取對方的信譽信息，從政府單一監(jiān)管轉(zhuǎn)變?yōu)槿脚_的共治共管，有助于促進信譽建設(shè)，改善行業(yè)氛圍，提升消費者對生鮮農(nóng)產(chǎn)品的信心。
綜上所述，區(qū)塊鏈的分布式交易記賬特點便于社會和消費者監(jiān)督，促進冷鏈物流各環(huán)節(jié)的利益公開，可有效解決當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品物流中信息不對稱的問題。區(qū)塊鏈的可追溯技術(shù)可以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全程溯源，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，且可對傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品物流產(chǎn)業(yè)鏈和農(nóng)產(chǎn)品物流供應(yīng)鏈進行重塑，從而推動農(nóng)產(chǎn)品物流產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
應(yīng)用區(qū)塊鏈分布式記賬、智能合約、信息共享等特點，搭建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)多點實時上傳產(chǎn)品信息、物流信息和交易信息等功能以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動更新功能，使農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運作更加透明，信息傳遞更加便利迅速，實現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)與農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流融合發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)充分體現(xiàn)政府監(jiān)管部門、企業(yè)、消費者等的主體地位，并關(guān)注企業(yè)主體所關(guān)心的農(nóng)產(chǎn)品供需信息、物流配送運力供給信息、冷鏈物流設(shè)施設(shè)備配置信息等共享信息，惠及所有區(qū)塊鏈參與主體，最大程度提高生鮮農(nóng)產(chǎn)品市場資源利用效率。
冷鏈物流追溯系統(tǒng)基本目標是覆蓋冷鏈物流的全過程，服務(wù)全鏈條參與主體，監(jiān)管全鏈條的所有環(huán)節(jié)，實現(xiàn)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流追溯和全鏈條精細化管理。其構(gòu)建首先需符合國家《物流追溯信息管理要求》(GB/T 40480-2021),還需遵循數(shù)據(jù)真實可靠、實時傳輸、開放共享等基本原則，以及如下原則。
追溯系統(tǒng)必須采取相應(yīng)的技術(shù)來保證系統(tǒng)的安全性，滿足客戶及各參與主體的信息安全需求，保證信息的保密性、可用性和完整性。
追溯系統(tǒng)設(shè)計必須滿足消費者便利、快速查詢產(chǎn)品信息，監(jiān)管部門能夠?qū)崟r查看生產(chǎn)、物流、交易等各環(huán)節(jié)最新信息，尤其是面向消費者的界面要易于操作。
追溯系統(tǒng)架構(gòu)具備可擴展性，用于快速適應(yīng)未來技術(shù)發(fā)展的需要。
系統(tǒng)的建構(gòu)模式可以分“企業(yè)主導(dǎo)型”和“政府主導(dǎo)型”兩類，兩種類型各有利弊。目前，企業(yè)自主建設(shè)的冷鏈物流追溯系統(tǒng)大多為“企業(yè)主導(dǎo)型”,這種構(gòu)建模式常常會因經(jīng)濟利益問題，導(dǎo)致追溯系統(tǒng)建設(shè)服務(wù)不全面、數(shù)據(jù)不共享、過程不透明，甚至出現(xiàn)數(shù)據(jù)造假、信息泄露等不規(guī)范行為；而以政府建設(shè)為主導(dǎo)的構(gòu)建模式因缺乏行業(yè)經(jīng)驗，會使得追溯系統(tǒng)建設(shè)過于注重監(jiān)管功能，數(shù)據(jù)采集過于宏觀，無法滿足其他參與主體的實際需求。
基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流追溯系統(tǒng)宜采用“市場主導(dǎo)、政府為輔”的構(gòu)建模式，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式記賬特點，各參與主體實時多點采集、記錄、核實、上傳信息；政府部門監(jiān)督和管理系統(tǒng)內(nèi)的經(jīng)濟活動。
從政府、企業(yè)以及消費者三個參與主體的角度出發(fā)，對追溯系統(tǒng)需求進行詳細分析，滿足監(jiān)管部門、相關(guān)企業(yè)、消費者之間的信息共享、互相監(jiān)督。
系統(tǒng)中的政府主要是指生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流過程中的質(zhì)量檢測、監(jiān)督管理等主管部門，它們按照國家提升產(chǎn)品質(zhì)量要求，根據(jù)相關(guān)規(guī)范標準，對商品檢測等信息進行審核，監(jiān)控全部數(shù)據(jù)，明確責(zé)任主體，在系統(tǒng)中應(yīng)被賦予最高權(quán)限。
企業(yè)的主要需求是采集和上傳農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中生產(chǎn)、運輸、存貯、流通加工等各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，實時掌握上下游的基本情況，對出現(xiàn)問題的產(chǎn)品進行快速凍結(jié)和召回，實現(xiàn)精細化管理和降本增效。同時，為防止敏感信息泄露，為企業(yè)提供保密服務(wù)，應(yīng)確保各企業(yè)能查看本企業(yè)的相關(guān)信息。
消費者的主要需求是查詢產(chǎn)品真?zhèn)?，通過系統(tǒng)可以快速便利地查詢生鮮農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地、用肥、生產(chǎn)日期、各環(huán)節(jié)的溫濕度等相關(guān)產(chǎn)品追溯信息，滿足放心消費的需求。
生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流追溯系統(tǒng)主要分為四個層次，自下而上依次為基礎(chǔ)層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層以及用戶層(見圖1)。
基礎(chǔ)層主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)區(qū)塊、鏈式結(jié)構(gòu)、IPFS、時間戳、非對稱加密、P2P網(wǎng)絡(luò)、驗證機制等。采集的數(shù)據(jù)包括生鮮農(nóng)產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地等產(chǎn)品信息和參與的企業(yè)主體信息等追溯基本數(shù)據(jù)以及通過配備專業(yè)的RFID、溫濕度傳感器、攝像機等實時采集多維數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)主要存放在星際文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的哈希值主要存儲在Hyperledger Fabric數(shù)據(jù)庫。
網(wǎng)絡(luò)層主要包括智能合約、共識機制、數(shù)據(jù)驗證機制、點對點通信傳輸機制、賬本記錄、事件系統(tǒng)、狀態(tài)管理、加密服務(wù)等，實現(xiàn)區(qū)塊鏈各節(jié)點間數(shù)據(jù)信息交互、交易驗證服務(wù)、狀態(tài)管理等。
應(yīng)用層是追溯系統(tǒng)功能的應(yīng)用程序入口，負責(zé)所有參與成員的交互，主要包括人工輸入、設(shè)備自動輸入、物聯(lián)網(wǎng)實時采集輸入的各類數(shù)據(jù)采集API,政府、企業(yè)和消費者等各類用戶API,數(shù)據(jù)追溯、數(shù)據(jù)分析、風(fēng)險預(yù)警等應(yīng)用場景API和系統(tǒng)管理API,在系統(tǒng)中進行注冊、分析等操作，形成一個利益和信息共享的命運共同體。
用戶層面向使用系統(tǒng)的相關(guān)政府部門、物流企業(yè)以及消費者等。不同的用戶開發(fā)不同的功能界面和操作權(quán)限，各類用戶可根據(jù)需求與系統(tǒng)交互。
基于上述生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流追溯系統(tǒng)的架構(gòu)，分析設(shè)計追溯系統(tǒng)的具體流程(見圖2)。
生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流各參與主體，包括農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)(農(nóng)戶)、農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)、物流企業(yè)、超市(農(nóng)貿(mào)市場)、電商平臺、政府監(jiān)管部門、末端派送方和終端客戶(消費者)等，組成一個區(qū)塊鏈平臺應(yīng)用聯(lián)盟。利用區(qū)塊鏈技術(shù)，將生產(chǎn)、加工、倉儲、物流以及銷售信息、追蹤記錄等信息數(shù)據(jù)加密存儲在追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，并返回數(shù)據(jù)哈希值上傳存儲至區(qū)塊鏈上，完成數(shù)據(jù)信息的確認和接收。通過管理應(yīng)用和驗證機制，識別和管理追溯系統(tǒng)的參與主體，并對其進行相應(yīng)評估，建立企業(yè)信用體系。
按照各環(huán)節(jié)參與主體需求，分別設(shè)計面向政府、企業(yè)以及消費者三個業(yè)務(wù)功能模塊(見圖3)。
政府監(jiān)管部門需要對生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流全過程中涉及的企業(yè)和業(yè)務(wù)進行監(jiān)督管理，包括自身的注冊登錄、數(shù)據(jù)信息錄入監(jiān)管、信息查詢監(jiān)管、信息追溯查詢、信息變更審批等主要功能模塊，負責(zé)對相關(guān)企業(yè)的資格認證、業(yè)務(wù)監(jiān)管，在錄入信息有誤時，提供信息變更服務(wù)；對生鮮農(nóng)產(chǎn)品進行從“田頭到餐桌、枝頭到舌頭”的正向追蹤和反向溯源；根據(jù)消費者舉報投訴信息，追蹤出現(xiàn)問題的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)和主體，查明原因并對其進行問責(zé)處理，以保障消費者的食品安全。
可以上傳企業(yè)名稱、營業(yè)執(zhí)照和企業(yè)地址等重要的企業(yè)注冊信息，經(jīng)政府監(jiān)管部門確認批準后，加入追溯系統(tǒng)，成為聯(lián)盟成員節(jié)點；農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)(農(nóng)戶)應(yīng)上傳農(nóng)產(chǎn)品名稱、編碼、規(guī)格、產(chǎn)地、生產(chǎn)日期、有效期、包裝信息等農(nóng)產(chǎn)品信息，運輸、倉儲等物流企業(yè)要實時上傳環(huán)境溫濕度信息、流通信息、交易信息、位置信息等；查詢聯(lián)盟成員節(jié)點的相關(guān)信息，快速掌握上下游的基本情況，實現(xiàn)精細化管理和降本增效。
消費者可利用手機、平板、電腦等掃碼或在指定網(wǎng)址輸入溯源碼等手段，查詢農(nóng)產(chǎn)品的基本屬性信息，以及參與企業(yè)的信息；對存在質(zhì)量安全問題的農(nóng)產(chǎn)品向政府監(jiān)管部門進行投訴舉報，共同監(jiān)督農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。
強化區(qū)塊鏈在農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流追溯中技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流追溯系統(tǒng)，能有效滿足當(dāng)前日益增長的生鮮農(nóng)產(chǎn)品信息服務(wù)需求，解決生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流全程追溯困難、責(zé)任主體不明確等問題，形成安全高效的冷鏈體系，促進農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流的區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)。
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