一种农业投入品经营流通与溯源回收监管一体化系统

本发明涉及农业投入品监管，具体来说，涉及一种农业投入品经营流通与溯源回收监管一体化系统。

背景技术：

1、农业投入品是支撑农业生产的重要元素，包括农药、化肥、种子等。尤其是农药，是农业生产中至关重要的辅助工具，能够提高农作物产量和质量。然而，由于其特殊性质，农药的合理经营流通、可追溯和有效回收变得尤为重要。在经营流通方面，农药的合理分销和销售渠道管理关系着产品的质量和安全性。经营流通监管能够确保产品从生产到销售的整个过程合规有序，有效防范假冒伪劣产品流入市场，保证农产品质量和维护农民的权益，经营流通监管是追溯和确保农药使用安全的关键环节。通过建立追溯系统，可以记录农药的生产、流通、销售等各个环节的信息，追溯产品的来源和流向，一旦出现问题，可以迅速定位和解决。这对于确保农产品质量、农业生产环境和人民健康具有重要意义。农药的回收监管也是环保的一部分，过期废弃的农药如果随意处理可能对环境和生态造成严重危害。有效的回收体系能够帮助回收和处理废弃农药，减少对土地和水源的污染，?；ど肪?。

2、在当前市场中，农业投入品的经营流通方式主要涵盖生产商、经销商、零售商和农户等多个环节。生产商生产农业投入品，经销商负责批发和分销，零售商将产品提供给农户。然而，由于供应链的复杂性，农业投入品的追溯成为关键问题。目前，追溯和回收监管常采用信息化手段。使用条形码、rfid等标识技术对农业投入品进行标记，结合信息系统实现追溯。此外，全球定位系统（gps）技术也用于记录农业投入品在生产和流通中的具体位置。

3、然而，常见的追溯系统中信息孤岛问题较为突出，不同环节的信息系统难以有效整合。标识技术的应用还不够广泛，导致有些农业投入品难以精准追溯；并且单一的追溯系统并不具备产品在经营流通范围内采购量与销量的关联能力，对于经销商难以起到多功能化帮助。而在回收监管过程中，激励机制设计和执行仍存在挑战，农户和经销商的积极性需要更好地激发。

4、因此，需要设计一体化系统构建一个端到端的解决方案，实现农业投入品从生产到回收的全程可视化管理，同时能够接入农业投入品全周期经营流通的监测与管控。然而，系统集成也面临一些难题，包括不同地区和环节的标准不一致、信息互通的技术难度、农户和零售商的培训需求；且信息系统之间存在的互通性差，导致信息孤岛问题。

5、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了农业投入品经营流通与溯源回收监管一体化系统，具备高集成度一体化的农业投入品全生命周期监测，提高农业投入品管理效率、保障产品质量、实现溯源与回收监管的优点，进而解决现有技术中多信息系统之间标准不统一、追溯系统功能性差的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述高集成度一体化的农业投入品全生命周期监测，提高农业投入品管理效率、保障产品质量、实现溯源与回收监管的优点，本发明采用的具体技术方案如下：

5、一种农业投入品经营流通与溯源回收监管一体化系统，包括：农户认证管理?？?、生产供应监管?？?、经营流通管理?？?、信息溯源存储?？?、配方定制推荐?？?、废品回收管控?？榧笆凳被阕苷故灸？?；

6、其中，农户认证管理?？?，用于农户身份信息的实名认证与统一管理，其中，身份信息包括基本信息、土地信息及作物种植信息；

7、生产供应监管?？?，用于监管农业投入品的生产商，并在监管部门认证授权后，将农业投入品的原始生产信息与供应出售信息上传至联盟链；

8、经营流通管理?？?，用于监测农业投入品的经营流通过程，记录经销商、零售商及物流的全流程的购销流通信息，并以零售商作为最小的单位节点，建立销售地域网络，通过购销流通趋势预测实现供应调度优化；

9、信息溯源存储?？?，用于搭建基于联盟链的读取写入网络及链上数据库，记录并存储农业投入品在全生命周期内的溯源信息；

10、配方定制推荐?？?，用于基于农户登记的土地信息、作物种植信息以及现有病害现象，在零售过程中向农户推荐农业投入品的最佳定制配方；

11、废品回收管控?？?，用于搭建农业投入品废弃物的回收管控网络，并引入回收激励机制，评估各类型农业投入品与不同销售区域的回收价值；

12、实时汇总展示?？?，用于提供经营流通与回收信息的可视化展示。

13、进一步的，经营流通管理?？榘ǎ汗合魍锹甲幽？?、销售地域网络子?？?、作物病害预测子?？?、趋势分析预测子?？榧笆谐∠煊Φ鞫茸幽？?；

14、其中，购销流通记录子?？?，用于记录农业投入品全流程的购销流通信息，并通过经销商与零售商上传至联盟链，其中，购销流通信息包括经销商购销信息、零售商购销信息、物流运输信息及农户购买信息；

15、销售地域网络子?？?，用于以零售商作为最小的单位节点，以零售商所在城镇作为单位销售区域，建立销售地域网络，形成销售网络拓扑结构，并结合gis技术建立可视化的销售地域网络模型；

16、作物病害分析子?？?，用于基于单位销售区域内的土地信息与作物种植信息，统计该单位销售区域内存在的作物类型与种植面积，并分析不同作物类型对应的病害预测信息与投入品需求信息；

17、趋势分析预测子?？?，用于基于历史购销数据，分析单位销售区域内农业投入品的购销流通趋势，并预测未来销售周期的预测购销数据；

18、市场响应调度子?？?，用于依据销售地域网络内各个单位销售区域的预测购销数据，制定市场响应策略，调整农业投入品的供应计划，并通过销售地域网络模型展示农业投入品的市场余量分布。

19、进一步的，基于单位销售区域内的土地信息与作物种植信息，统计该单位销售区域内存在的作物类型与种植面积，并分析不同作物类型对应的病害预测信息与投入品需求信息包括：

20、获取单位销售区域内包含的所有土地信息以及作物种植信息，识别该单位销售区域内种植的所有作物类型，并统计每种作物类型的种植面积；

21、预先设定销售周期，每年包括m个销售周期，按照时间顺序获取单位销售区域过去n年中不同作物类型经历的历史病害数据，其中，历史病害数据包括病害种类、病害比例及病害严重程度；

22、将历史病害数据看作病害时间序列，并利用单位根检验方法检验病害时间序列的平稳性，当平稳性检查完毕后，通过自相关图与偏自相关图选择时间序列模型的阶数，构建生成时间序列模型；

23、将历史病害数据划分为训练集与测试集，利用训练集拟合时间序列模型，并在拟合完毕后利用测试集进行测试与检验；

24、利用时间序列模型预测下一个销售周期内的病害预测信息，其中，病害预测信息包括预测病害种类与预测病害比例；

25、基于预测病害种类，结合土壤条件与气候环境，匹配解决该预测病害种类的农业投入品类型，作为下一个销售周期的投入品需求信息。

26、进一步的，基于历史购销数据，分析单位销售区域内农业投入品的购销流通趋势，并预测未来销售周期的预测购销数据包括：

27、基于投入品需求信息，选择对应的农业投入品类型参与趋势预测，并获取单位销售区域在每个销售周期内的各类农业投入品类型的历史购销数据，其中，历史购销数据包括历史采购数据与历史出售数据；

28、将年份作为循环的总周期，以销售周期为单位，计算每个销售周期的移动平均数，再计算中心化移动平均数，最终将连续的中心化移动平均数构建形成销售时间序列，并绘制每年的购销流通趋势图；

29、通过计算前n年中同一个销售周期的平均历史购销数据除以该销售周期的平均中心化移动平均数的商，作为平均周期指数；

30、将当前销售周期的历史购销数据作为起始值，将当前销售周期的历史购销数据减前一个销售周期的历史购销数据的差值的十分之一作为预测参数，通过趋势预测公式计算下一个趋势预测值，趋势预测公式的表达式为：

31、，

32、式中， q m+1表示第 m+1个销售周期的趋势预测值； m表示销售周期的次序， m=1，2，3，…，m； a表示当前销售周期的起始值； b表示预测参数；

33、结合当前销售周期内作物类型与种植面积的变化情况，利用购销预测公式计算下一个销售周期内对应农业投入品类型的预测购销数据，购销预测公式的表达式为：

34、，

35、式中， y m+1表示第 m+1个销售周期的预测购销数据； w( m+1) n表示今年单个作物类型在第 m+1个销售周期的种植面积； w( m+1)( n-1)表示前一年单个作物类型在第 m+1个销售周期的种植面积； p( m+1) n表示今年单个作物类型在第 m+1个销售周期的预测病害比例； p( m+1)( n-1)表示前一年单个作物类型在第 m+1个销售周期的病害比例； z m+1表示第 m+1个销售周期的平均周期指数； r表示零售保险余量； n表示年份。

36、进一步的，信息溯源存储?？榘ǎ毫肆赐缱幽？?、链上数据存储子?？榧肮合畔⑺菰醋幽？?；

37、其中，联盟链网络子?？?，用于连通由生产商、监管部门、经销商、零售商、农户及回收网点各自作为节点的应用链，组合形成联盟链网络，各个应用链之间通过请求、访问、授权与认证实现信息的跨链交互；

38、链上数据存储子?？?，用于基于应用链搭建链上数据库，实现信息数据的加密认证与存储，生产商、经销商、零售商及农户分别向链上数据库上传原始生产信息、供应出售信息、经销商购销信息、零售商购销信息与农户购买信息，以及四者在购销流通过程中涉及的物流运输信息；

39、购销信息溯源子?？?，用于当初始应用链发送溯源请求，且目标应用链验证通过后，在初始应用链与目标应用链之间建立私有数据通道，通过私有数据通道实现不同应用链之间的信息交互，并依据链上数据库中的溯源有序树的节点，查询农业投入品全生命周期内的溯源信息。

40、进一步的，联盟链网络子?？榘ǎ河τ昧垂芾淼ピ?、应用链插件单元、授权访问认证单元及跨链网关单元；

41、其中，应用链管理单元，用于搭建生产商、监管部门、经销商、零售商及农户各自作为链上节点的应用链，并管理各个链上节点的权限；

42、应用链插件单元，用于连接应用链与跨链网关，通过引入动态加载插件的方式实现应用链接入跨链中心，向跨链网关发送应用链的跨链请求，且负责将跨链溯源请求发送至链上数据库；

43、授权访问认证单元，用于记录不同应用链在跨链访问过程中所有的授权行为记录与受访记录，并存储在区块链日志上；

44、跨链网关单元，用于监听对应的应用链插件发送的跨链请求，在获取跨链请求后发送至中继联盟链，并在请求通过后反馈回执信息，实现所在应用链与中继联盟链之间的跨链交互。

45、进一步的，基于应用链搭建链上数据库，实现信息数据的加密认证与存储包括：

46、在应用链的区块头信息中加入默克尔树的根哈希值，并在区块体中加入默克尔树以及关系型数据库，搭建以应用链区块为基础的链上数据库；

47、通过关系型数据库对已存储农业投入品信息的经营流通过程进行加密，并将单次经营流通过程作为一次交易存储至区块体中的默克尔树的树叶节点中，再将当前版本数据的溯源有序树加密后存储至关系型数据库中，并将该溯源有序树的数据库索引存储在交易中。

48、进一步的，废品回收管控?？榘ǎ和惴褡幽？?、分类评估子?？?、回收激励子?？?、网络集成子?？榧氨ǜ娣治鲎幽？?；

49、其中，网点服务子?？?，用于配置农业投入品废弃物回收网点，并向农户提供农业投入品废弃物的回收网点信息，其中，回收网点信息包括网点地理位置、联系方式、服务时间、服务内容及废弃物信息；

50、分类评估子?？?，用于基于农业投入品废弃物的危害程度与再利用潜在价值，对不同类型的农业投入品废弃物进行分类评估；

51、回收激励子?？?，用于建立回收激励机制，基于农业投入品的分类结果与回收成分，评估回收网点及农户个人的回收参与率及积分奖励；

52、网络集成子?？?，用于集成销售地域网络，通过可视化模型实现数据交互与信息共享，展示不同销售区域的废弃物回收能力；

53、报告分析子?？?，用于生成定期的分析报告，评估回收效果。

54、进一步的，基于农业投入品废弃物的危害程度与再利用潜在价值，对不同类型的农业投入品废弃物进行分类评估包括：

55、对已回收农业投入品废弃物的废弃物类型进行分类，并基于该农业投入品废弃物的识别码，通过跨链溯源方式查询该废弃物的原始生产信息，其中，废弃物类型包括农药容器、废弃农药及包装材料；

56、基于原始生产信息，识别该农业投入品的毒性等级，以及该废弃物的农药容器的可回收价值，并结合毒性等级与可回收价值建立废弃物的等级体系，其中，等级体系包括一级、二级、三级及四级四个等级；

57、基于等级体系对所有回收的农业投入品废弃物进行等级分类评估。

58、进一步的，建立回收激励机制，基于农业投入品的分类结果与回收成分，评估回收网点及农户个人的回收参与率及积分奖励包括：

59、建立对于回收网点与农户个人的回收激励机制，其中，回收激励机制包括网点积分体系与个人积分体系；

60、基于农业投入品废弃物的评分体系，为不同等级的废弃物设定不同的回收积分，并匹配该废弃物对应的农业投入品类型，获取所在销售区域在当前消费周期内对该农业投入品类型的历史出售数据与回收数量，再计算每种农业投入品类型的单周期回收率，通过网点积分公式计算回收网点在当前销售周期的积分，网点积分公式为：

61、，

62、式中， j d表示回收网点的网点积分； k表示农业投入品类型的数量； δ i表示第 i种农业投入品类型的单周期回收率； s i表示第 i种农业投入品类型的回收积分；

63、统计每个农户的回收次数与废弃物的回收数量，并获取农户的历史购买数量计算该农户的个人回收率，通过农户积分公式计算农户的个人积分，农户积分公式为：

64、，

65、式中， j g表示农户的个人积分； ρ表示农户的个人回收率； h表示农户的废弃物回收数量； s j表示农户第 j个废弃物回收积分；

66、通过网点积分体系与个人积分体系，设定奖励规则，为满足积分要求的回收网点或农户设定奖励奖品。

67、（三）有益效果

68、与现有技术相比，本发明提供了农业投入品经营流通与溯源回收监管一体化系统，具备以下有益效果：

69、（1）通过搭建高集成度的一体化系统，实现了农业投入品全流程的综合管理，保障农户身份信息真实与完整，通过联盟链技术监管、记录并存储农业投入品全生命周期内的信息数据，实现信息可溯源、防篡改的安全性存储；通过建立销售地域网络预测流通趋势，实现农业投入品的市场合理供应调度；搭建废弃物回收管控网络并引入激励机制，实现了农业投入品的全生命周期可追溯与回收监管，同时通过可视化展示提供经营流通与回收信息的直观呈现，从而提高了管理效率、促进了可持续农业发展。

70、（2）通过设计经营流通管理?？?，实现了全面的农业投入品管理与市场调度，完成农业投入品的全生命周期追踪与溯源，通过以零售商为单位节点，构建销售地域网络，结合gis技术可视化销售地域网络模型，为市场分析提供了直观的空间信息，通过统计作物类型与种植面积，分析不同作物类型的病害预测信息与投入品需求，为农业投入品的定制提供了依据；而通过历史购销数据进行趋势分析与未来预测，为农业投入品的供应计划提供科学的依据，实现了市场调度的智能化，使得农业投入品的经营流通更加科学、高效，有力地推动了农业生产与市场的协同发展。

71、（3）通过联盟链网络的建立，实现了不同参与方之间的信息跨链交互，链上数据存储子?？橐杂τ昧次?，搭建了加密认证与存储的链上数据库，各方可上传并共享原始生产信息、供应出售信息、购销信息、农户购买信息以及涉及物流运输的信息，从而有效地保障了信息的安全存储与隐私共享，实现了全生命周期信息的可追溯性与透明性。