史亮 张复宏 刘文军

摘 要：农业供给侧改革背景下，应加强果蔬农产品质量安全体系的建设。近年来，物联网技术在农业方面的应用得到快速发展，使得传统农业迎来了新的变革，同时区块链技术的出现又弥补了农业物联网的不足，为农业物联网数据的存证和溯源提供了依据。通过物联网+区块链技术不但解决了生产者和消费者信息不对称问题，也为安全可靠的可追溯性提供了保障。

关键词：农业供给侧改革；物联网；区块链；果蔬农产品；信息不对称

中图分类号：S38 文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190530013

基金项目：2018年山东省自然基金面上项目“基于物联网情景的果蔬农产品多维管控机制研究”（项目编号：ZR2018MG013）；山东“双一流 ”奖补资金资助（ 项目编号：SYL2017XTTD08）

*为本文通讯作者引言

2019年中央一号文件再次强调要实施农产品质量安全保障工程，健全监管体系、监测体系、追溯体系。果蔬农产品的安全问题是食品安全领域的重要问题。现阶段我国正处于农业供给侧改革关键时期，果蔬农产品的质量安全体系建设更是迫在眉睫。这不仅是食品安全的内在要求也是应对国际竞争和适应消费升级的必然选择，具有现实迫切性。随着我国经济的快速发展，消费结构也开始逐步升级，消费者对高品质农产品的需求越来越旺盛。高品质农产品的生产成本较高，由于信息不对称，普通消费者仅凭主观难以判断一个产品的基本信息以及信息的真实性。在我国，果蔬农产品市场是广泛存在着供求信息不对称问题，农产品质量安全信号传递的失真是造成农产品安全问题的最重要的原因之一；信息在源头或者传递过程中不能保证信息的可靠性和安全性，同时信息的不对称导致无法实现可追溯性。因此，果蔬质量问题就不断产生。

1 果蔬农产品质量安全问题的现状的分析

改革开放以来，农村土地承包的生产方式有效地保障了果蔬农产品的供给，但是粗放式的果蔬生产方式和果蔬质量监管缺失导致果蔬农产品质量安全事件屡屡发生。果蔬农产品的涉及范围较广，导致果蔬质量安全的原因错综复杂。就种植环节而言，例如种植环境中的土壤、大氣以及水质等一旦出现问题果蔬的农产品质量安全很难获得保障；而化肥农药的过量使用，使得果蔬农产品的表面农药残留量过高，对农产品的质量造成严重影响。从仓储物流环节来看，由于果蔬农产品具有鲜活易腐的特性，一旦仓储技术和设备落后，果蔬农产品往往很容易腐烂变质。通风不畅、氧气和二氧化碳的比例不合适、乙炔的浓度的影响和保鲜剂的违规使用，致使果蔬农产品在仓储物流环节面临诸多质量安全隐患。在销售环节，一旦采用了化学手段进行保鲜，还会对果蔬质量安全问题造成更多不良影响。

而农业物联网+区块链技术在农业中的运用为上述问题的有效解决提供一套完整的处理方案。果蔬农产品在整个产业链的数据是可以利用现代技术采集、传输并识别的，换言之果蔬农产品在生产、仓储物流、消费环节中影响质量安全的因素可以用数据展示出来，从而使消费者可以根据数据来判断哪些农产品是优质农产品，哪些存在质量安全问题。从而使优质农产品脱颖而出实现优质优价。

2 信息不对称的产生原因分析

生产者、消费者之间的信息不对称是导致农产品难以实现优质优价的根本原因。因此，探讨信息不对称引发的原因成为有效管控农产品质量安全的重要核心问题。

2.1 信息不公开导致的信息不对称

传统的果蔬供应，消费者无法得知种植环节果蔬生产者使用了多少农药、农药的残留量等；在仓储物流环节也不可能知晓果蔬农产品被添加了多少防腐剂、食品添加剂、有没有受到病菌的侵害等信息；销售环节也很难获取仓储的环境以及化学药剂的使用情况等信息。因此可以说果蔬农产品的质量安全情况，消费者几乎是一无所知。甚至由于信息不对称，普通消费者仅凭主观难以判断一个产品的价值。比如无公害果蔬和普通果蔬在表面上很难分辨，在信息不对称的情况下，消费者会逆向选择，选择普通蔬菜，甚至会选择农药以及保鲜剂超标的不合格农产品，致使优质产品被淘汰，劣质农产品逐渐占领市场。同时信息的不对称也导致无法实现农产品的可追溯性。

2.2 信息不可靠导致的信息不对称

2.2.1 数据绑定不可靠

现实世界中的物体无法和数字世界中的物体绑定，不能形成唯一的标识，易于被伪造和复用。虽然有些农产品标签标注了种植地等的基本信息，但这种标签不是物体与数字的映射，一旦生成将不能添加、修改，这种标签可以被复制或者被非法者用在别的农产品上以假乱真。

2.2.2 数据采集不可靠

数据采集过程中多个环节需要依靠人工系统录入，容易出现造假的现象，从而使数据存在很大的不可靠风险，如内部员工可以按照意愿随便更改数据，改掉对企业不利的信息，导致数据真实存在却可能与现实情况不真实。

2.2.3 数据存储不可靠

很多防伪溯源系统的数据是中心化存储，有被系统内部人员和黑客篡改的风险。中心化存储的依赖于统一的中央数据库，对中心数据库实行有效攻击即可破坏整个系统。无论内部人员还是黑客想要篡改相对于分布式存储要容易得多，分布式存储把信息存入每个节点，而所有节点可以遍布世界各地，并且所有节点都是一样的，没有主次之分想要修改数据，必须修改51% 的节点，否则修改少量数据库是没有用的，系统会默认账本节点多的为真，并永久存储，大大降低了数据被篡改的风险。

3 解决信息不对称理想方案的探讨

因为信息不对称使得消费者对农产品的认可和信誉程度降低，不利于现代农业的长远发展。要保证果蔬农产品质量安全，必须从根本上解决信息不对称的问题。目前解决信息不对称的主要办法依然是基于物联网技术建立食品溯源体系。这就要求食品溯源体系采集的数据要可靠，存储的数据要安全。

物联网技术在防伪溯源领域可以完成数据绑定，通过物联网设备绑定现实世界物体，为现实世界物体产生了一个可以映射到数字世界的唯一标识；通过物联网设备采集果蔬农产品的原始数据，并直接上传，避免了人工参与录入的问题。要想使得数据可靠存储安全，仅物联网还不够，还需要区块链技术的支撑。区块链技术具有去中心化、去信任化、开放性、不可篡改等特点，区块链的数据签名和加密技术让全链路信息实现了防篡改，解决了交易过程中信息安全的问题，如图1所示。以果蔬农产品防伪溯源系统为例，阐述如何将物联网设备和区块链技术相结合解决信息不对称问题。果蔬防伪溯源系统主要包括3个系统：数据采集系统、数据存储上链系统、数据验证系统。

3.1 数据采集系统

数据采集系统主要依靠物联网设备（各种传感器）采集数据。物联网首先通过各种传感器设备采集各种农业数据，并对数据进行格式转换，最后利用各种网络及现代信息传输渠道进行数据传输。数据决策中心实现农业数据全方位立体式收集，并定期发往通信基站。基站会将所有消息发往消息中间件，由于大量物联网设备可能会产生海量数据内容，消息中间件在此处也可以起到缓冲作用。

3.2 数据存储上链系统

为保证果蔬农产品交易环节的数据完整性，数据存储上链系统需要将种植时间、种植地点、农药残留量、化肥使用量、土壤水分、空气温湿度、仓储物流等信息存储和上链。存储：由于物联网设备产生的各类果蔬农产品的数据量非常庞大，而区块链本身的存储是有限的，导致不能直接将所有数据直接存储到链上，所以原始数据就需要有一个中间存储介质来存储。中间存证介质可以是分布式文件系统，也可以是去中心化的文件系统。该系统会定时将一定量的消息汇集生成文件，并存放到文件存储介质上。上链：该系统会使用 SHA-256 算法对存储文件进行数据摘要计算，通过独自维护的区块链节点发送到区块链上，记入区块链，并将返回值存入数据库，得到此文件的数字签名和写入时间戳。然后系统发起一笔区块链交易，将文件的存储路径、文件数字签名、上一笔交易地址 （Pre Hash） 放进交易的备注字段进行上链。区块链交易一旦经过各个节点的共识确认，便会广播出去，其他节点接收到新数据并进行匹配，如符合要求存储到自己的账本中，交易里存储的内容就不可篡改。

3.3 数据查询和验证系统查询

消费者购买果蔬农产品后，通过扫描果蔬上的二维码（或者感应设备内RFID芯片信息 ），即可查询到果蔬的整个生命周期信息，包括种植时间、种植地点、农药残留量、化肥使用量、土壤水分、空气温湿度、物流信息、区块链最后交易地址 （Last Hash） 等。验证查询：消费者根据区块链最后交易地址（Last Hash），去区块链浏览器查询最后一笔交易信息，依据交易备注字段中存储的文件路径去下载相应果蔬农产品的数据文件，并可以计算数据文件的数字签名与链上存储的文件数字签名进行对比匹配，从而确定文件内容是否被篡改；还可以依据 Pre Hash 向后查找历次交易，进行验证。

4 结论

在农业供给侧结构性改革背景下，我国食品安全问题急需解决，尤其是日常必不可少的果蔬农产品。因此解决果蔬农产品安全问题是我国可持续发展的重中之重。本文在分析导致果蔬质量安全问题主要原因的基础上，通过物联网+区块链技术的结合，为有效解决生产者和消费者信息不对称问题提供了一套可行方案，也為安全可靠的可追溯性提供了保障。但物联网+区块链技术的运用上处于起步阶段，需要政府给予适当的政策扶持和补贴，进而带动以优质果蔬农产品为中心的产业链发展，为消费者提供了安全优质的果蔬农产品，进而为商家提供了品牌溢价，实现了多赢。

参考文献

[1] 何渝君，龚国成. 区块链技术在物联网安全相关领域的研究[J]. 电信工程技术与标准化，2017，30（5）：12-16.

[2] 赵亚东 . 企业信用体系建设与区块链应用畅想 [J].中国物业管理 ， 2018（3）： 62-63.

[3] 杨洋，贾宗维 . 区块链技术在农业物联网领域的应用与挑战 [J]. 农业网络信息，2017（12）：24-26.

[4] 顿文涛，赵玉成. 基于物联网的智慧农业发展与应用[J]. 农业网络信息，2014（12）：9-12.

[5] 陈固 . 区块链技术应用前景广阔 [J]. 数字通信世界 ， 2018（01）： 70.

[6] 董慧， 张成岩， 严斌峰. 区块链技术应用研究与展望[J]. 互联网天地， 2016 （11） ： 14 -19.