基于區塊鏈技術的中草藥溯源系統的設計與實現

汪麗雯,祝振乙,王利強

(吉林農業科技學院,吉林 吉林 132101)

0 引言

中醫藥學是中國古代科學的瑰寶。藥材好,藥才好。隨著野生藥材的日漸枯竭,大部分中藥采用人工種植。中草藥質量安全成了中草藥行業發展的關鍵問題。社會的發展和科技的進步,使得利用區塊鏈技術完成中草藥溯源系統的建立,實現從源頭開始記錄中草藥種植到被消費者購買的全過程。區塊鏈等技術和溯源碼的應用,在具備去中心化、去信任化、去風險化、信息不可篡改等特點的同時實現一物一碼,為每個產品生成唯一標識,建立一個信息完整準確,用戶操作簡單的溯源系統對于保證中草藥質量具有重要意義[1]。

1 國內中草藥溯源系統的發展現狀

隨著社會的不斷進步,消費者對于中草藥質量和安全的關注度持續提高,因而對中草藥溯源的需求也在不斷增加。隨著區塊鏈技術的快速發展和廣泛應用,越來越多的中草藥企業開始嘗試使用基于區塊鏈的溯源系統。中國政府也高度重視中草藥產業的質量和安全,出臺了一系列政策和法規,要求加強中草藥的溯源管理[2]。總體來說,我國在相關政策、技術應用以及企業實踐等方面為國內中草藥溯源系統建設提供了良好的發展條件和機遇。但同時,由于當前國內中草藥溯源系統還處于起步階段,因此,其內在機制仍有所欠缺[3]。

2 中草藥溯源系統的設計與實現

2.1 需求分析

2.1.1 數據可追溯性

中草藥溯源系統需要追溯每一批次中草藥的生產、加工、運輸和銷售等環節,確保數據的完整性和真實性。該系統通過區塊鏈技術,可以將每一步操作記錄在不可篡改的區塊中,實現數據的可追溯性。

2.1.2 數據安全性

中草藥溯源系統需要保證數據的安全性,防止數據被篡改、偽造或泄露。該系統區塊鏈技術的去中心化和加密特性可以提供更高的數據安全性,確保數據的機密性和完整性。

2.1.3 透明度和公平性

中草藥溯源系統需要具備透明度和公平性,讓消費者能夠了解每一批次中草藥的來源和質量。該系統的區塊鏈技術可以提供公開的賬本和共識機制,確保數據的透明度和公正性。

2.1.4 效率和可擴展性

中草藥溯源系統需要具備高效率和可擴展性,能夠處理大量的數據和交易。該系統的區塊鏈技術可以提供分布式的數據存儲和處理能力,提高系統的效率和可擴展性。

2.1.5 參與方的合作和共享

中草藥溯源系統需要促進不同參與方之間的合作和數據共享。該系統的區塊鏈技術可以提供信任和合作的基礎,建立參與方之間的共識和協作機制。

2.1.6 可持續發展和生態系統建設

中草藥溯源系統需要實現可持續發展和生態系統建設來吸引更多的參與方和用戶加入。該系統的區塊鏈技術可以提供激勵機制和去中心化的運營模式,推動系統的發展和生態系統的建設。

2.2 系統搭建與數據整合

在中草藥溯源系統的設計與實踐中,系統搭建與數據整合是確保系統正常運行和數據全面記錄的基礎。該系統將建立一個基于區塊鏈技術的平臺,集成生產企業、加工企業、流通環節等多個參與方的數據,從而實現中草藥從種植、采摘、加工到銷售的全程數據記錄。該平臺旨在構建一個高效、可靠的中草藥溯源系統,為中草藥產業的質量管理和發展提供有力支持[4]。

2.2.1 平臺架構與設計

該平臺將采用分布式的區塊鏈技術作為平臺的核心架構,以確保數據的去中心化記錄和共享。平臺將采用多節點的方式,確保數據被多個節點同時記錄和驗證,從而增加數據的可靠性和防篡改性。同時,本文將設計智能合約,用于驅動系統的自動化流程,實現數據的實時更新和記錄。

2.2.2 數據整合

種植環節數據記錄:該平臺收集種植過程中的數據,包括種植基地、種植地塊、土壤改良、施肥、灌溉、病蟲害防治等。這些數據將通過智能合約自動記錄在區塊鏈上,確保數據的真實性和準確性。藥材種植頁面可視圖,如圖1所示。

圖1 藥材種植可視圖

加工環節數據記錄:該平臺收集中草藥加工過程中的數據,包括加工原料、半成品、成品數等。這些數據將同樣通過智能合約記錄在區塊鏈上,實現對加工環節的全程追溯。

流通環節數據記錄:該平臺記錄中草藥產品的流通信息,包括運輸路徑、批次號等。這些信息通過智能合約的自動記錄,達到流通環節數據的準確性和可追溯性。

2.3 功能模塊設計

對于消費者來說,第一個需求為“溯源”,即可方便地查詢到關于中草藥的溯源信息。消費者可以通過輸入中草藥包裝上的溯源編碼查詢到中草藥的種植記錄、加工作業、質量檢測等信息。消費者的第二個需求為“防偽”,即可查詢到中草藥是否為假冒偽劣產品,保證自身的健康與安全。

對于中草藥生產企業來說,主要需求是將中草藥的種植、采摘、流通環節中的各種信息全部錄入系統,具體需求包括中草藥的種植記錄、加工、質量檢測等信息批量生成帶有溯源信息的溯源編碼。

對于中草藥監管部門來說,主要需求是通過中草藥溯源系統可以對中草藥生產企業的基礎信息進行管理,確保中草藥生產企業的真實性和有效性,并且可以通過溯源編碼查詢中草藥的所有相關信息。

中草藥溯源系統功能結構,如圖2所示。

圖2 中草藥溯源系統功能結構

3 中草藥溯源系統的技術原理

3.1 區塊鏈技術的應用

區塊鏈技術作為一種分布式賬本技術,具有去中心化、不可篡改、透明等特點,非常適合用于解決數據真實性和安全性的問題。在中草藥溯源系統中,該系統將采用區塊鏈技術來構建一個可信賴的數據記錄和驗證機制[5]。

每一批中草藥產品的生產、加工和流通信息將被記錄在一個個區塊中。當一個新的生產批次產生時,相關數據將被記錄在一個新的區塊中,并與前一個區塊形成鏈接。這樣的鏈式結構確保了數據的逐步累積和不斷完善,同時也保證了數據的不可篡改性。一旦數據被記錄在區塊鏈上,就無法再進行修改或刪除,從而確保數據的安全性和真實性[6]。

3.2 RFID標識轉化為溯源編碼

該系統首先進行RFID技術標識讀取,使用RFID讀寫器或手持設備,對中草藥進行RFID技術標識的讀取。RFID技術標識可以是一個唯一的標識碼,用于標記每一批次的中草藥。進行標識信息提取,從RFID技術標識中提取出相關的標識信息,如批次號、生產日期、產地等信息。這些信息可以通過RFID技術標識的編碼規則進行提取[7]。溯源編碼生成,將提取出的標識信息進行編碼,生成溯源編碼。溯源編碼可以是一串數字、字母或符號組成的唯一編碼,用于標識每一批次的中草藥。最后進行溯源編碼關聯,將生成的溯源編碼與中草藥的其他信息進行關聯,如中草藥的種類、生產商、質量檢測結果等。這樣用戶可以在溯源查詢時,通過溯源編碼查找到中草藥的詳細信息。

4 結語

基于區塊鏈技術的中草藥溯源系統的設計和實踐,不僅是理論研究的延伸,更是解決實際產業問題的有效途徑。在全球范圍內,中草藥產業作為重要的中醫藥資源,對于人類健康和經濟發展具有重要意義。然而,該產業在質量管理和溯源方面面臨著一系列挑戰,如數據可信度不高、信息不透明等問題。因此,需要學術界和產業界共同努力,通過區塊鏈技術的應用,在中草藥產業中建立起一個可信賴的溯源系統,為中草藥產業的可持續發展注入新的活力。