农产品溯源数据处理方法和系统

1.本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种农产品溯源数据处理方法和系统。


背景技术：

2.近年来，食品质量安全问题屡见不鲜，不仅损害了消费者的利益，食品生产企业也遭受沉重打击，引发了消费者与食品产业之间的信任危机，农产品追溯系统成为保障农产品安全的重要手段。农产品追溯系统能够记录、存储供应链从生产到销售的数据信息，一旦发生农产品质量安全问题，系统能够快速追溯产品来源，并且定位责任主体，及时召回有问题批次的产品。
3.当前农产品追溯研究只是将物联网和区块链简单结合，即通过rfid、传感器等收集农产品信息通过边缘网关上传到服务器，再由服务器作为区块链节点将农产品溯源信息上链。另外，专利cn113240435a公开了一种基于区块链的农产品安全可信溯源系统；专利cn113570321a公开了一种氢能数据管理系统；专利cn112787976a公开了一种数据加密、解密和共享方法、设备、系统及存储介质，上述专利均涉及到区块链技术。
4.当前的上链方式未能有效利用边缘端的计算和存储能力，在通信链路传输计算任务时消耗大量网络资源，在通信传输过程中以及云端上链前农产品追溯信息可能发生数据泄漏和篡改。


技术实现要素：

5.本发明提供一种农产品溯源数据处理方法和系统，用以解决现有技术中的缺陷。
6.本发明提供一种农产品溯源数据处理方法，包括：获取目标农产品的农产品溯源数据；通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证。
7.根据本发明提供的一种农产品溯源数据处理方法，所述通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证，包括：确定所述农产品溯源数据中的隐私溯源数据；对所述隐私溯源数据进行加密后再上链存证。
8.根据本发明提供的一种农产品溯源数据处理方法，所述对所述隐私溯源数据进行加密后再上链存证，包括：基于对称密钥对所述隐私溯源数据进行对称加密，获取隐私溯源数据密文，并将所述隐私溯源数据密文上链存证；对所述对称密钥进行非对称加密，获取对称密钥密文，并将所述对称密钥密文上链存证。
9.根据本发明提供的一种农产品溯源数据处理方法，所述确定所述农产品溯源数据中的隐私溯源数据，包括：调用智能合约将所述农产品溯源数据划分为公开溯源数据和所述隐私溯源数据；将所述公开溯源数据上链存证。
10.根据本发明提供的一种农产品溯源数据处理方法，所述对称加密的方法为aes加密算法；所述非对称加密的方法为椭圆加密算法或rsa加密算法。
11.根据本发明提供的一种农产品溯源数据处理方法，所述获取目标农产品的农产品溯源数据，包括：接收终端设备采集的所述目标农产品的农业信息数据，以生成所述农产品
溯源数据；所述终端设备至少包括以下设备中的一种：重量传感器、摄像头、定位传感器。
12.根据本发明提供的一种农产品溯源数据处理方法，在所述终端设备包括摄像头，所述农产品溯源数据包括所述目标农产品的产品名称的情况下；所述接收终端设备采集的所述目标农产品的农业信息数据，以生成所述农产品溯源数据，包括：获取所述摄像头拍摄的所述目标农产品的图像；将所述图像输入至预先训练后的神经网络模型，输出所述目标农产品的产品名称。
13.本发明还提供一种农产品溯源数据处理系统，包括：数据获取模块，用于获取目标农产品的农产品溯源数据；上链存证模块，用于通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证。
14.本发明还提供一种农产品溯源电子秤，包括：终端采集设备，溯源数据控制器；所述终端采集设备用于采集目标农产品的农业信息数据，并将所述农业信息数据发送给所述溯源数据控制器以生成农产品溯源数据；所述溯源数据控制器包括存储器、溯源数据处理器及存储在所述存储器上并可在所述溯源数据处理器上运行的计算机程序；所述溯源数据处理器执行所述程序时实现上述任一项所述农产品溯源数据处理方法的步骤。
15.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述农产品溯源数据处理方法的步骤。
16.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述农产品溯源数据处理方法的步骤。
17.本发明提出农产品溯源数据处理方法，不再通过边缘网关将农产品溯源数据上传到服务器，再利用服务器将农产品溯源数据上链存证，而是通过预先设置在边缘节点中的边缘控制器直接对农产品追溯数据上链存证，从而减少了上链流程，防止农产品溯源数据在通信传输过程中以及云端上链前被泄漏或者篡改，从而提高农产品追溯数据的可信度，降低了信息泄漏风险以及网络延迟。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明提供的农产品溯源数据处理方法的流程示意图之一；图2是本发明提供的农产品溯源数据处理方法的流程示意图之二；图3是本发明提供的农产品溯源数据处理方法的流程示意图之三；图4是本发明提供的农产品溯源数据处理系统的结构示意图；图5是本发明提供的农产品溯源电子秤框架示意图；图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
20.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.区块链技术基于分布式存储、点对点传输、共识机制、加密算法等关键技术，具有去中心化、数据不可篡改、可追溯、高可用等特点，能够有效解决供应链上下游数据在传递过程中的信任问题，从而构建与追溯需求吻合的可信交易环境。区块链技术与农产品追溯相结合，能做到分散资源集中管理、集中资源分散服务，为解决目前传统追溯体系存在的问题提供了技术支撑。在区块链农产品追溯系统中使用rfid标签、传感器、gps等物联网技术对生产信息、加工信息、运输信息以及销售信息按照一定的格式发送到数据中心进行“一物一码”标识，将收集的数据自动上传区块链存证，利用区块链技术来保证数据的隐私保护和不可篡改。消费者或监管部门可通过追溯码查询商品流通环节数据信息，实现“一物一码”正品追溯。
23.下面结合图1-图6描述本发明实施例的所提供的产品溯源数据处理方法和系统。
24.图1是本发明提供的农产品溯源数据处理方法的流程示意图之一，如图1所示，包括但不限于以下步骤：步骤101：获取目标农产品的农产品溯源数据。
25.目标农产品可以为在生产环节的水果、蔬菜、肉类等农产品，例如苹果、青菜、猪肉等。农产品溯源数据可以包括农产品的品种、生产加工地点、生产企业等多种数据信息，如对于一目标农产品苹果，其农产品溯源数据可以包括“产地为山东”。
26.可以采用物联网终端设备采集目标农产品的各种农业信息数据，并将上述数据信息发送至本发明的边缘节点。
27.需要说明的是，本发明所提供的边缘节点具备通信、存储和数据处理的功能，可以对各种农业信息数据进行处理，以生成农产品溯源数据。
28.可选地，本发明的边缘节点采用itop-rk3399开发板，也可以选取其它具有相同功能的开发板，这里不做具体的限定。
29.步骤102：通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证。
30.边缘控制器可以为边缘节点（如itop-rk3399开发板）的控制芯片，主要用于对农产品溯源数据进行处理和上链存证。
31.可选地，边缘节点可以通过rs485、usb等通讯协议接收终端设备采集的目标农产品的各种农业信息数据，并且由边缘控制器对农业信息数据进行处理，并将处理后生成的农产品溯源数据上链存证。
32.需要说明的是，在上链存证的过程中可以根据实际的需求对农产品溯源数据中的隐私数据进行加密处理，以进一步提高上述隐私数据的安全性。
33.本发明提供农产品溯源数据处理方法，不再通过边缘网关将农产品溯源数据上传到服务器，再利用服务器将农产品溯源数据上链存证，而是通过预先设置在边缘节点中的边缘控制器直接对农产品追溯数据上链存证，从而减少了上链流程，防止农产品溯源数据在通信传输过程中以及云端上链前被泄漏或者篡改，从而提高农产品追溯数据的可信度，降低了信息泄漏风险以及网络延迟。
34.基于上述实施例，作为一种可选的实施例，本发明提供的农产品溯源数据处理方法，所述通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证，包括：确定所述农产品溯源数据中的隐私溯源数据；对所述隐私溯源数据进行加密后再上链存证。
35.由于农产品溯源信息中一般包含有企业需要进行加密保护的隐私数据，以及不需要进行加密保护的公开数据，为便于描述将不需要进行加密的公开数据，称为公开溯源数据；将需要进行加密的隐私数据，称为隐私溯源数据。
36.故在本发明中，先对所有的农产品溯源数据进行是否需要加密进行判断，并从中筛选出隐私溯源数据以及公开溯源数据，进而采取不同的方式对隐私溯源数据和公开溯源数据进行处理。
37.作为一种可选的实施例，图2是本发明提供的农产品溯源数据处理方法的流程示意图之二，如图2所示，本发明通过边缘节点调用智能合约对农产品溯源数据中的隐私数据进行校验，从而将农产品溯源数据划分为公开溯源数据和所述隐私溯源数据。对于隐私溯源数据进行加密后再上链存证，对于公开溯源数据可以直接进行上链存证。
38.例如，可以将农产品的重量设置为隐私溯源数据，gps经纬度和图像设置为公开溯源数据，从而将重量进行加密后再上链存证，而对gps经纬度和图像不进行加密操作，而直接上链存证。
39.需要说明的是，对农产品溯源数据的处理的程序，可以基于hyperledger fabric区块链框架，并在qt creator完成相关程序的开发。其中，qt creator是跨平台的一款新的轻量级集成开发环境。支持的系统包括 linux、mac os x 以及windows。
40.本发明提供的农产品溯源数据处理方法，通过将农产品溯源数据划分为公开溯源数据和商用隐私数据，实现公开溯源数据和商用隐私数据的差异化加密，实现了对公开溯源的数据的分享以及对隐私溯源数据的加密，有效的保护了联盟链成员的隐私数据。
41.基于上述实施例，作为一种可选的实施例，本发明提供的农产品溯源数据处理方法，所述对所述隐私溯源数据进行加密后再上链存证，包括：基于对称密钥对所述隐私溯源数据进行对称加密，获取隐私溯源数据密文，并将所述隐私溯源数据密文上链存证；对所述对称密钥进行非对称加密，获取对称密钥密文，并将所述对称密钥密文上链存证。
42.对于对称加密，其公钥和私钥是相同的，具有加解密速度快，空间占用小，保密强度高的优点。本发明中的对称算法可以采用des、aes、idea等加密算法,适用于大量数据的加解密。对于非对称加密，其公钥和私钥是不同的，具有容易管理，容易完成密钥分发，安全度高的优点，本发明中的非对称算法可以采用rsa、elgamal、椭圆曲线等加密算法。
43.图3是本发明提供的农产品溯源数据处理方法的流程示意图之三；如图3所示，本发明中的对称加密的方法选择为aes加密算法，非对称加密的方法为椭圆曲线加密算法。其中，终端设备用于采集农产品的农业信息数据，并可以通过rs485和usb等协议传输到边缘节点，边缘节点可以为itop-rk3399开发板，也可以为其它的开发板或者处理器。
44.其中，对称密钥为aes密钥，在aes密钥对隐私数据加密后生成了隐私溯源数据密文，并且对隐私溯源数据密文上链存证；进一步地，对称密钥即aes密钥进行非对称加密，获取对称密钥密文。具体地，智能合约可以生成椭圆曲线ecc密钥对，通过ecc公钥加密aes密钥生成对称密钥密文，并将所述对称密钥密文上链存证。
45.本发明中的链上状态数据库couchdb存储了公开溯源数据、隐私溯源数据密文、对称密钥密文三类数据。需要说明的是，在需要对隐私溯源数据进行解密操作时，可以通过ecc私钥解密aes密钥，再基于aes密钥即可方便的获取隐私溯源数据的明文。
46.本发明提供的农产品溯源数据处理方法，通过对隐私溯源数据进行混合加密，对称加密注重加密的效率，非对称加密注重安全，有效的提高了对隐私溯源数据的保护。
47.基于上述实施例，作为一种可选的实施例，本发明提供的农产品溯源数据处理方法，获取目标农产品的农产品溯源数据，包括：接收终端设备采集的所述目标农产品的农业信息数据，以生成所述农产品溯源数据；所述终端设备至少包括以下设备中的一种：重量传感器、摄像头、定位传感器。
48.终端设备的个数和类型可以根据需要采集的农业信息数据进行设置。在将终端设备设置为重量传感器、摄像头、定位传感器时。基于重量传感器可以获取目标农产品的重量，如500克；基于摄像头可以拍摄到目标农产品的图像，通过目标农产品的图像可以获取农产品的产品名称，例如确定目标农产品为苹果；基于定位传感器可以确定该目标农产品的生产加工地。
49.终端设备在采集到目标农产品的上述农业信息数据后，可以通过无线传输或者有线传输的方式将农业信息数据发送给边缘节点，边缘节点接收所述农业信息数据并进行处理，即可生成农产品溯源数据。
50.需要说明的是，这里的终端设备可以分开布置，也可以集成设置在一个设备里，具体的设置方式可以根据实际的需求进行设置。
51.本发明提供的农产品溯源数据处理方法，通过终端设备采集各种农业信息数据，并将上述农业信息数据发送给边缘节点以生成农产品溯源数据，可以更加详实方便的获取目标农产品的产品信息。
52.基于上述实施例，作为一种可选的实施例，本发明提供的农产品溯源数据处理方法，在所述终端设备包括摄像头，所述农产品溯源数据包括所述目标农产品的产品名称的情况下；所述接收终端设备采集的所述目标农产品的农业信息数据，以生成所述农产品溯源数据，包括：获取所述摄像头拍摄的所述目标农产品的图像；将所述图像输入至预先训练后的神经网络模型，输出所述目标农产品的产品名称。
53.在边缘节点接收到摄像头拍摄的目标农产品的图像后，通过边缘节点对图像进行图像识别可以获取目标农产品的产品名称。
54.可选地，本发明中的神经网络模型选择mobilenetv2，mobilenetv2为一种轻量化卷积神经网络。首先，对目标农产品的图像进行预处理，将图像大小调整为224*224。为避免图像在缩放步骤变形，使用0像素将图像的长宽比例填充为1:1，再对图像进行缩放，以对图像进行预处理。
55.本发明选择imagenet预训练得到的公开模型作为预训练模型；载入预训练模型的网络特征，根据预测类别调整softmax层，对预训练模型进行参数初始化。进一步的，使用预先准备的训练集对预训练模型进行训练，通过调整预训练模型中的参数，把不需要更新层的学习率调低或直接冻结，以获取训练结果较好的神经网络模型。例如，可以通过神经网络模型对目标农产品进行识别，从而判断出目标农产品的产品名称为苹果或香蕉。
56.本发明提供的农产品溯源数据处理方法，通过边缘节点采用训练后的神经网络模型可以对目标农产品的图像进行识别以获取目标农产品的产品名称。
57.图4是本发明提供的农产品溯源数据处理系统的结构示意图，如图4所示，该系统包括：数据获取模块401，上链存证模块402。
58.其中，数据获取模块401，用于获取目标农产品的农产品溯源数据。
59.上链存证模块402，用于通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证。
60.需要说明的是，本发明实施例提供的农产品溯源数据处理系统，在具体执行时，可以基于上述任一实施例所述的农产品溯源数据处理方法来实现，对此本实施例不作赘述。
61.本发明提供的农产品溯源数据处理系统，不再通过边缘网关将农产品溯源数据上传到服务器，再利用服务器将农产品溯源数据上链存证，而是通过预先设置在边缘节点中的边缘控制器直接对农产品追溯数据上链存证，从而减少了上链流程，防止农产品溯源数据在通信传输过程中以及云端上链前被泄漏或者篡改，从而提高农产品追溯数据的可信度，降低了信息泄漏风险以及网络延迟。
62.本发明提供一种农产品溯源电子秤，包括：终端采集设备，溯源数据控制器；所述终端采集设备用于采集目标农产品的农业信息数据，并将所述农业信息数据发送给所述溯源数据控制器以生成农产品溯源数据；所述溯源数据控制器包括存储器、溯源数据处理器及存储在所述存储器上并可在所述溯源数据处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现所述农产品溯源数据处理方法的步骤。
63.图5是本发明提供的农产品溯源电子秤框架示意图，如图5所示，可以将溯源数据控制器作为边缘节点，并且在终端采集设备侧布置多种传感器用于采集多种农业信息数据。例如，在农产品溯源电子秤的终端采集设备侧布置称重传感器、图像传感器、定位传感器等。
64.溯源数据控制器中的溯源数据处理器可以接收农业信息数据并对农业信息数据进行处理以生成农产品溯源数据。例如，溯源数据处理器可以对终端采集设备中的图像传感器采集的目标农产品的图像进行识别，从而识别出目标农产品的产品名称。进一步地，溯源数据处理器还可以将农产品溯源数据进行加密，并上传至区块链存证。
65.本发明提供农产品溯源电子秤，实现了将区块链部署到农产品溯源电子秤的溯源数据控制器上，直接通过农产品溯源电子秤的嵌入式硬件实现了农产品的上链操作。本发
明提供的农产品溯源电子秤，使用终端采集设备自动采集农业信息数据，经过边缘节点处理后，自动上链，保证源头数据的真实性；并且将将溯源数据控制器作为边缘节点，即将计算能力部署在设备侧附近，低延迟任务实时响应，实现了数据本地采集，本地分析，本地处理，有效减少了数据暴露在公共网络的机会，保护了数据隐私。
66.图6是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(communications interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行农产品溯源数据处理方法，该方法包括：获取目标农产品的农产品溯源数据；通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证。
67.此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
68.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的农产品溯源数据处理方法，该方法包括：获取目标农产品的农产品溯源数据；通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证。
69.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的农产品溯源数据处理方法，该方法包括：获取目标农产品的农产品溯源数据；通过边缘控制器执行对所述农产品溯源数据的上链存证。
70.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
71.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
72.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。