基于区块链技术的透明农场

doi:10.11959/j.issn.2096-6652.201944

智能科学与技术学报 ›› 2019, Vol. 1 ›› Issue (4): 400-408.doi: 10.11959/j.issn.2096-6652.201944

所属专题：区块链

基于区块链技术的透明农场

王秀娟^1,²,华净^1,³,康孟珍^1,²(),王浩宇^1,⁴,袁勇^1,²,王飞跃^1,⁵

¹ 中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室，北京 100190
² 青岛智能产业技术研究院，山东青岛 266111
³ 中国科学院自动化研究所北京智能化技术与系统工程技术研究中心，北京 100190
⁴ 青岛中科慧农科技有限公司，山东青岛 266109
⁵ 中国科学技术大学计算机与控制工程学院，北京 100049

修回日期:2019-11-20 出版日期:2019-12-20 发布日期:2020-02-29
作者简介:王秀娟（1982- ），女，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室助理研究员，主要研究方向为平行农业和植物建模|华净（1981- ），男，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室助理研究员，主要研究方向为植物生长建模、智慧农业、编程语言、分布式计算系统及计算机图形学|康孟珍（1975- ），女，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室副研究员，主要研究方向为平行农业和计算植物|王浩宇（1984- ），男，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室助理研究员，主要研究方向为植物生长建模、智慧农业、编程语言及信息系统|袁勇（1980- ），男，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室副研究员，主要研究方向为区块链、商务智能与计算广告学。.|王飞跃（1961- ），男，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室研究员，国防科技大学军事计算实验与平行系统技术中心教授，中国科学院大学中国经济与社会安全研究中心主任，主要研究方向为智能系统和复杂系统建模、分析与控制
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(31700315);国家自然科学基金资助项目(61533019);国家自然科学基金资助项目(71702182);中国科学院与泰国科技发展署合作研究基金资助项目(GJHZ2076)

Transparent farm based on blockchain technology

Xiujuan WANG^1,²,Jing HUA^1,³,Mengzhen KANG^1,²(),Haoyu WANG^1,⁴,Yong YUAN^1,²,Fei-Yue WANG^1,⁵

¹ The State Key Laboratory of Management and Control for Complex Systems,Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China
² Qingdao Academy of Intelligent Industries,Qingdao 266111,China
³ Beijing Engineering Research Center of Intelligent Systems and Technology,Beijing 100190,China
⁴ Qingdao AgriTech Co.,Ltd.,Qingdao 266109,China
⁵ The School of Computer and Control Engineering,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

Revised:2019-11-20 Online:2019-12-20 Published:2020-02-29
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(31700315);The National Natural Science Foundation of China(61533019);The National Natural Science Foundation of China(71702182);CAS-NSTDA Joint Research Program(GJHZ2076)

摘要/Abstract

摘要：

随着新型农业经营模式的发展，消费者可远程对种植者提出种植要求，从而满足其对高品质农产品的需求。农业供应链的利益相关者除了包括消费者和种植者，还包括农场经营者、农资提供方、农技提供方以及第三方监管和金融服务方等。如何构建诚信社区，保障各方利益，实现可持续发展，是一二三产业融合的新型农业模式需要解决的课题。对于有多种利益相关者的农场经营模式，智能合约提供了一种信用保障机制，因此提出了基于智能合约的线上农场平台框架，以区块链技术构建一个与线下相对应的可信任透明社区。与传统的溯源系统不同，该平台利用数据的去中心化管理、不可篡改的特点，通过不同数据的相互校验保证数据的真实性，增加数据作假的成本，从而达到构建可信任农业社区的目的，以期为保障互联网农业的数据有效性、新型农业经营模式的有序发展提供支持和保障。

关键词: 区块链, 智能合约, 农业生产管理平台, 社区支持农业, 共享农业, 农业大数据

Abstract:

With the development of new types of agricultural business mode,consumers can send orders remotely to the growers,in order to satisfy their high requirements for the safety of agricultural products.In addition to consumers and growers,stakeholders of agricultural supply chain include farm managers,agricultural input suppliers,agricultural knowledge suppliers and third-party regulators and financial service providers.Therefore,how to build a trustworthy community,to protect the benefit of all parties and achieve sustainable development are challenges that are faced by new farming business mode.For farm managing mode with multiple stakeholders,smart contracts provide a credit guarantee mechanism.An online farm platform based on smart contracts,which constructs a trustworthy community corresponding to the offline one with blockchain technology was proposed in this paper.Differing from traditional traceability systems,the characteristics of the decentralized data management and non-tamper ability were utilized,and the authenticity of data through the mutual verification could be ensured.These methods increase the cost of data fraud,and thus achieve a trustworthy agricultural community.This work aims at ensuring the data validity in Internet+ agriculture,and supporting the orderly sustainable development of emerging agricultural management mode.

Key words: blockchain, smart contracts, agricultural production management platform, community supported agriculture, shared agriculture, agricultural big data

中图分类号:

王秀娟, 华净, 康孟珍, 等. 基于区块链技术的透明农场[J]. 智能科学与技术学报, 2019, 1(4): 400-408.

Xiujuan WANG, Jing HUA, Mengzhen KANG, et al. Transparent farm based on blockchain technology[J]. Chinese Journal of Intelligent Science and Technology, 2019, 1(4): 400-408.

图/表 8

图1

图2

图3

表1

表2

图4

图5

图6

参考文献 30

[1]	KAMILARIS A , KARTAKOULLIS A , PRENAFETA-BOLDú F X . A review on the practice of big data analysis in agriculture[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2017,143: 23-37.
[2]	NAKAMOTO S . Bitcoin:a peer-to-peer electronic cash system[Z]. 2008.
[3]	袁勇, 王飞跃 . 区块链技术发展现状与展望[J]. 自动化学报, 2016,42(4): 481-494.
	YUAN Y , WANG F Y . Blockchain:the state of the art and future trends[J]. Acta Automatica Sinica, 2016,42(4): 481-494.
[4]	YUAN Y , ZHOU T , ZHOU A Y ,et al. Blockchain technology:from data intelligence to knowledge automation[J]. Acta Automatica Sinica, 2017,43(9): 1485-1490.
[5]	袁勇, 王飞跃 . 平行区块链:概念、方法与内涵解析[J]. 自动化学报, 2017,43(10): 1703-1712.
	YUAN Y , WANG F Y . Parallel blockchain:concept,methods and issues[J]. Acta Automatica Sinica, 2017,43(10): 1703-1712.
[6]	王硕 . 区块链技术在金融领域的研究现状及创新趋势分析[J]. 上海金融, 2016(2): 26-29.
	WANG S . Analysis of research status and innovation trend of blockchain technology in the financial field[J]. Shanghai Finance, 2016(2): 26-29.
[7]	张旭凤, 宛如星, 郑忠义 . 基于区块链技术的农产品物流信息系统模式[J]. 江苏农业科学, 2019,47(15): 263-268.
	ZHANG X F , WAN R X , ZHENG Z Y . Agricultural logistics information system model based on blockchain technology[J]. Jiangsu Agricultural Science, 2019,47(15): 263-268.
[8]	张俊, 高文忠, 张应晨 ,等. 运行于区块链上的智能分布式电力能源系统:需求、概念、方法以及展望[J]. 自动化学报, 2017,43(9): 1544-1554.
	ZHANG J , GAO W Z , ZHANG Y C ,et al. Blockchain based intelligent distributed electrical energy systems:needs,concepts,approaches and vision[J]. Acta Automatica Sinica, 2017,43(9): 1544-1554.
[9]	俞光耀 . 长三角城市轨道交通互联网出行与区块链应用探索[J]. 隧道与轨道交通, 2019(2): 1-6.
	YU G Y . Exploration on application of internet and block chain in urban rail transit in yangtze river delta region[J]. Tunnel and Rail Transit, 2019(2): 1-6.
[10]	陈巍 . “区块链+保险”的现状、关键问题和未来展望[J]. 上海保险, 2019(9): 46-49.
	CHEN W . “Blockchain + Insurance” status,key issues and future outlook[J]. Shanghai Insurance, 2019(9): 46-49.
[11]	SZABO N . Formalizing and securing relationships on public networks[Z]. 2017.
[12]	叶小榕, 邵晴, 肖蓉 . 基于区块链、智能合约和物联网的供应链原型系统[J]. 科技导报, 2017,35(23): 62-69.
	YE X R , SHAO Q , XIAO R . A supply chain prototype system based on blockchain,smart contract and internet of things[J]. Science ＆Technology Review, 2017,35(23): 62-69.
[13]	贺海武, 延安, 陈泽华 . 基于区块链的智能合约技术与应用综述[J]. 计算机研究与发展, 2018,55(11): 112-126.
	HE H W , YAN A , CHEN Z H . Survey of smart contract technology and application based on blockchain[J]. Journal of Computer Research and Development, 2018,55(11): 112-126.
[14]	BUTERIN V . A next-generation smart contract and decentralized application platform[Z]. 2017.
[15]	WANG S , OUYANG L W , YUAN Y ,et al. Blockchain-enabled smart contracts:architecture,applications,and future trends[J]. IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics:Systems, 2019,49(11): 2266-2277.
[16]	高远新 . 农业投入品对农产品质量影响探讨与对策[J]. 新农业, 2019,887(2):38.
	GAO Y X . Impact of agricultural inputs on the quality of agricultural products[J]. New Agriculture, 2019,887(2):38.
[17]	康孟珍, 王秀娟, 华净 ,等. 平行农业:迈向智慧农业的智能技术[J]. 智能科学与技术学报, 2019,1(2): 107-117.
	KANG M Z , WANG X J , HUA J ,et al. Parallel agriculture:intelligent technology toward smart agriculture[J]. Chinese Journal of Intelligent Science and Technology, 2019,1(2): 107-117.
[18]	卜晓波, 刘德磊, 王浩儒 ,等. 云计算下农业大棚环境信息自动采集仿真[J]. 计算机仿真, 2019,36(7): 323-327.
	BU X B , LIU D L , WANG H R ,et al. Automatic collection and simulation of environmental information in agricultural greenhouses under cloud computing[J]. Computer Simulation, 2019,36(7): 323-327.
[19]	叶宏宝, 徐志福, 石晓燕 ,等. 设施农业环境智能监控管理平台设计与实现[J]. 浙江农业学报, 2014,26(2): 467-472.
	YE H B , XU Z F , SHI X Y ,et al. The intelligent monitoring and management platform for environment of facility agriculture[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2014,26(2): 467-472.
[20]	陈李飞 . 基于物联网及云计算的智慧农业生产管理系统研究[J]. 农业技术与装备, 2018(12): 62-63.
	CHEN L F . Research on intelligent agricultural production management system based on internet of things and cloud computing[J]. Agricultural Technology ＆ Equipment, 2018(12): 62-63.
[21]	张谷丰 . 基于WebGis的农作物病虫预警诊断平台[D]. 南京：南京农业大学, 2009.
	ZHANG G F . WebGis-based warning and diagnosis platform for crop diseases and insect pests[D]. Nanjing:Nanjing Agricultural University, 2009.
[22]	杨勇, 李培荣 . 农业土地资源信息管理平台的建设[J]. 浙江农业学报, 2011,23(1): 150-153.
	YANG Y , LI P R . Design of agricultural land resource information management platform[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2011,23(1): 150-153.
[23]	马云红, 魏铭 . 农机一体化背景下控制工程在机械电子工程中的运用探析[J]. 农业与技术, 2019,39(13): 56-57.
	MA Y H , WEI M . Application of control engineering in mechatronic engineering under the background of agricultural machinery integration[J]. Agriculture and Technology, 2019,39(13): 56-57.
[24]	邓湘, 王代君, 周铭涛 ,等. 基于“互联网+”的智慧农业大数据管理一体化平台研究[J]. 信息通信, 2019(5): 170-171.
	DENG X , WANG D J , ZHOU M T ,et al. Integrated platform of intelligent agriculture big data management based on “Internet +”[J]. Information Communication, 2019(5): 170-171.
[25]	柳祺祺, 夏春萍 . 基于区块链技术的农产品质量溯源系统构建[J]. 高技术通讯, 2019,29(3): 240-248.
	LIU Q Q , XIA C P . Research and application of block chain in traceability of agricultural product quality[J]. Chinese High Technology Letters, 2019,29(3): 240-248.
[26]	洪涛 . 加快区块链在我国农产品电商领域的应用[J]. 农业信息化, 2016(24): 18-20.
	HONG T . Accelerating the application of blockchain in the field of agricultural products e-commerce in China[J]. Agricultural Engineering Technology, 2016(24): 18-20.
[27]	张衍斌 . 以区块链技术构建中欧跨境电子商务生态圈[J]. 中国流通经济, 2018,32(2): 66-72.
	ZHANG Y B . The new ecosystem of cross-border E-commerce between EU and China based on blockchain[J]. China Business and Market, 2018,32(2): 66-72.
[28]	王浩宇, 华净, 陆浩 ,等. 农产品市场价格采集平台-JJFarmer[C]// 2016 年全国智能工程与农业信息化学术会议,2016年8月8日至9日,廊坊,中国.[S.l.:s.n]. 2016.
	WANG H Y , HUA J , LU H ,et al. Collection platform of agricultural production prices-JJfarmer[C]// 2016 National Conference on Intelligent Engineering and Agricultural Informatization,August 8-9,2016.Hebei Langfang,China.[S.l.:s.n]. 2016.
[29]	刘洋, 吴天琪 . 山东省建立参与式保障农产品安全新模式的框架研究[J]. 调研, 2015,2(237): 64-67.
	LIU Y , WU T Q . Research on the framework of establishing a new mode of participatory protection of agricultural products safety in Shandong[J]. Research, 2015,2(237): 64-67.
[30]	HUA J , WANG X J , WANG H Y ,et al. Prediction of crop phenology:a component of parallel agriculture management[C]// IEEE 2017 Chinese Automation Congress (CAC),October 20-22,2017,Ji’nan,China. Piscataway:IEEE Press, 2017: 7704-7708.

字段	含义
Identity	全局标识符
geographical-location	地块经纬度
planting-time	种植开始时间
crop-name	作物名称
grower-name	种植机构名称
field-id	地块标签
grower-name	种植经营者姓名

字段	含义
Identity	全局标识符
time	操作的时间
location	操作的地点
operator	操作者身份
person	操作的责任人
operation-type	操作的类型，如定植、浇水、施肥、收获、包装、存储、销售等
input	涉及的农资和用量
memo	备注
digital-signature	操作者的数字签名

基于区块链技术的透明农场

Transparent farm based on blockchain technology

在线阅读

PDF下载

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 30

相关文章 12

Metrics

推荐阅读 0

[1]	吕秋云, 程绍鹏, 杨满智, 陈晓光, 王震. 面向元宇宙的数字公民身份认证方案[J]. 智能科学与技术学报, 2022, 4(3): 396-409.
[2]	李娟娟, 王戈, 王晓, 李俊青, 袁勇, 王飞跃. 加密管理：一种基于区块链的新型组织管理模式[J]. 智能科学与技术学报, 2022, 4(2): 145-156.
[3]	康孟珍, 王秀娟, 李冬, 王旭伟, 王浩宇, 樊梦涵, 许钰林, 王飞跃. 基于联邦学习的分布式农业组织[J]. 智能科学与技术学报, 2022, 4(2): 288-297.
[4]	秦蕊, 李娟娟, 王晓, 朱静, 袁勇, 王飞跃. NFT：基于区块链的非同质化通证及其应用[J]. 智能科学与技术学报, 2021, 3(2): 234-242.
[5]	王飞跃, 王艳芬, 陈薏竹, 田永林, 齐红威, 王晓, 张卫山, 张俊, 袁勇. 联邦生态：从联邦数据到联邦智能[J]. 智能科学与技术学报, 2020, 2(4): 305-313.
[6]	柴洪峰,王帅,涂晓军,孙权,马小峰,吴杰,才华,郑晓龙,王飞跃. 智能化金融科技创新监管工具：理念、平台框架和展望[J]. 智能科学与技术学报, 2020, 2(3): 214-226.
[7]	欧阳丽炜,袁勇,郑心湖,张俊,王飞跃. 基于区块链的传染病监测与预警技术[J]. 智能科学与技术学报, 2020, 2(2): 135-143.
[8]	刘小明,尚春琳,张杰,陈洁,魏向达,朱桂清. 基于区块链技术的高速公路收费凭证信息认证方法研究[J]. 智能科学与技术学报, 2020, 2(2): 153-160.
[9]	张俊,袁勇,王晓,王飞跃. 量子区块链：融合量子信息技术的区块链能否抵御量子霸权？[J]. 智能科学与技术学报, 2019, 1(4): 409-414.
[10]	康孟珍,王秀娟,华净,王浩宇,王飞跃. 平行农业：迈向智慧农业的智能技术[J]. 智能科学与技术学报, 2019, 1(2): 107-117.
[11]	丁文文,王帅,李娟娟,袁勇,欧阳丽炜,王飞跃. 去中心化自治组织：发展现状、分析框架与未来趋势[J]. 智能科学与技术学报, 2019, 1(2): 202-213.
[12]	陈思远, 白昱阳, 张俊, 王飞跃. 基于区块链和通证经济的跨国跨洲电力市场机制设计[J]. 智能科学与技术学报, 2019, 1(1): 96-105.