基于区块链的粮油食品全供应链信息安全管理原型系统 被引量：63

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作者 许继平 孙鹏程 +3 位作者 张新 王小艺 孔建磊 赵峙尧 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期341-349,共9页

粮油食品供应链具有全生命周期长、环节复杂、危害物种类多、信息多源异构等特点。基于区块链技术构建了一种新型的粮油食品供应链信息安全管理模型,研究并提出适用于粮油食品供应链的双模数据存储机制和管理供应链信息的智能合约,以保... 粮油食品供应链具有全生命周期长、环节复杂、危害物种类多、信息多源异构等特点。基于区块链技术构建了一种新型的粮油食品供应链信息安全管理模型,研究并提出适用于粮油食品供应链的双模数据存储机制和管理供应链信息的智能合约,以保证信息存储和传输的安全可靠。在此基础上,基于Hyperledger Fabric设计了一种粮油食品全供应链信息安全管理原型系统,该系统能够实现粮油食品全供应链信息采集、查询、监控、追溯等功能,并通过具体的应用案例进行了验证和分析。 展开更多

关键词 粮油食品 全供应链 信息安全 区块链 超级账本 智能合约

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基于区块链和联邦学习的食品全程全息风险信息可信共享模式 被引量：4

2

作者 张新 谭学泽 +3 位作者 王小艺 赵峙尧 于家斌 许继平 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期1-12,共12页

针对传统共享模式下食品全程全息风险信息敏感易泄露、中心化服务器和恶意节点的自利性与完全自治化易产生恶意行为、跨环节交互困难、单一目的导致的数据利用率低等问题,本研究提出一种基于区块链和联邦学习的食品全程全息风险信息可... 针对传统共享模式下食品全程全息风险信息敏感易泄露、中心化服务器和恶意节点的自利性与完全自治化易产生恶意行为、跨环节交互困难、单一目的导致的数据利用率低等问题,本研究提出一种基于区块链和联邦学习的食品全程全息风险信息可信共享模式。首先,在分析食品企业和监管机构信息共享需求的基础上,将联邦学习融入分层区块链架构中,并结合中继思想,构建食品全程全息风险信息可信共享模型;其次,以风险信息特征和类别为不同侧重点,将模型联邦学习过程划分为横向和纵向联邦学习过程,并用两种联邦学习聚合算法实现对数据的聚合;再次,针对企业内、企业间、企业监管间共享风险信息数据的不同需求,利用同态加密算法和零知识证明思想,实现对不同敏感度风险信息的分级加密与定向可信共享;最后,以食品安全风险评估为仿真背景,基于食品风险信息公开数据集和开源平台对本模型进行仿真验证。结果表明,所构建的基于区块链和联邦学习的食品全程全息风险信息可信共享模型在满足企业与监管机构各方对风险信息数据不同共享需求的同时,能够实现对风险信息数据的充分利用和安全可信、高效精准的共享,从而增强食品企业与监管机构共享数据的决心,促进食品行业数据可信共享和食品安全数字化的发展。 展开更多

关键词 食品全程全息 区块链 联邦学习 同态加密 可信共享

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基于DEMATEL-ISM的粮油质量安全区块链优化 被引量：8

3

作者 许继平 张博洋 +3 位作者 张新 王小艺 李飞 赵燕东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期412-423,共12页

粮油质量安全直接关系人民生命健康和国家安全稳定。粮油供应链具有主体复杂、风险多、供应网络跨域、信息链难以打通等特点,以区块链为代表的新一代信息技术为食品质量安全保障和追溯提供了新的解决思路和应用模式,但同时也引入了新的... 粮油质量安全直接关系人民生命健康和国家安全稳定。粮油供应链具有主体复杂、风险多、供应网络跨域、信息链难以打通等特点,以区块链为代表的新一代信息技术为食品质量安全保障和追溯提供了新的解决思路和应用模式,但同时也引入了新的系统性风险,并且存在安全性方面的挑战。在解析粮油质量安全区块链风险和信息特征基础上,改进并优化现有完全非可信执行场景中通用型区块链结构,在网络层提出了一种适用于非完全可信执行场景中粮油质量安全专用型区块链网络结构,在共识层提出了一种基于PBFT改进拜占庭容错能力的符合粮油质量安全区块链特征的Kafka共识优化算法P-Kafka,分别从正确性、去中心化、安全性、可扩展性、共识效率及一致性6个角度与传统共识算法做了性能对比分析。通过分析比较,所提出的网络节点分区与子链划分一定程度上节省了区块链系统运行成本并提高了节点的隐私安全,改进的P-Kafka共识算法具有了拜占庭容错能力并继承了Kafka分区优化的高吞吐量特性,更加适应粮油质量安全应用场景。 展开更多

关键词 粮油质量安全 共识机制 风险分析 区块链 网络结构 DEMATEL-ISM

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基于高光谱图谱融合技术的英德红茶等级快速无损判别 被引量：6

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作者 刘翠玲 秦冬 +3 位作者 凌彩金 孙晓荣 郜礼阳 昝佳睿 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期402-410,共9页

茶叶等级评价是检测茶叶品质的一项重要技术指标。通过提取红茶高光谱成像技术下的图像特征和光谱特征,构建一种基于图谱融合方法、适用于英德红茶等级评价的快速无损判别模型。首先制备3种不同等级的红茶样本,采用t分布-随机近邻嵌入... 茶叶等级评价是检测茶叶品质的一项重要技术指标。通过提取红茶高光谱成像技术下的图像特征和光谱特征,构建一种基于图谱融合方法、适用于英德红茶等级评价的快速无损判别模型。首先制备3种不同等级的红茶样本,采用t分布-随机近邻嵌入和主成分分析对光谱数据进行降维可视化分析,然后从影响内在品质角度用连续投影法提取每种化学值的特征波长,通过多模型共识策略和竞争性自适应重加权算法-连续投影法筛选得出表征其内在品质的最佳特征波长组合,并建立基于遗传算法优化支持向量机的等级判别模型;其模型的训练集准确率为88%,预测集准确率为78.33%。为了融合外形纹理差异,先提取最佳特征波长组合对应的高光谱图像;采用图像掩膜消除背景的干扰和采用图像主成分分析消除多波长图像间的冗余信息,然后采用灰度共生矩阵和局部二值化算法提取主成分前三维主成分图像与特征光谱融合,并建立基于特征融合的遗传算法优化支持向量机等级判别模型,且基于第三主成分图像特征融合模型判别效果最佳,训练集准确率提升至98%,预测集准确率提升至96.67%。 展开更多

关键词 红茶等级 图谱特征融合 主成分分析 支持向量机 高光谱成像

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多维数据驱动粮食供应链危害物风险综合评价 被引量：6

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作者 王小艺 王珍妮 +3 位作者 孔建磊 金学波 苏婷立 张新 《食品科学技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期129-138,共10页

为科学合理评价重金属、真菌毒素、农药残留和微生物等危害物在粮食供应链各个环节中的综合风险,在分析全国26个省份粮食加工品抽检数据及其他多维度数据基础上,兼顾定量指标和定性指标优势,从统计特性、抽检特性和调研特性三种互补角... 为科学合理评价重金属、真菌毒素、农药残留和微生物等危害物在粮食供应链各个环节中的综合风险,在分析全国26个省份粮食加工品抽检数据及其他多维度数据基础上,兼顾定量指标和定性指标优势,从统计特性、抽检特性和调研特性三种互补角度构建多维层次风险指标体系,实现大量异构数据向量化风险指标转变;继而应用关联规则挖掘各指标间内在关系,实现各指标权重分配,构建风险综合评价方法,实现多维数据驱动的粮食供应链危害物风险评价和优先程度排序。希望为监管部门制定有针对性的抽检策略、确立优先监管领域和分配风险监管资源提供科学依据。 展开更多

关键词 粮食危害物 供应链安全 多维层次指标 关联规则挖掘 风险评价 多源异构数据

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基于可信区块链和可信标识的粮油食品全供应链信息追溯模型 被引量：5

6

作者 张新 彭祥贞 +3 位作者 李悦 王小艺 赵峙尧 许继平 《农业大数据学报》 2022年第1期35-48,共14页

粮油食品全供应链结构复杂、周转周期长、利益相关方众多,维护整个粮油食品供应链的安全具有挑战性,实现粮油食品全供应链信息安全可信溯源,有助于提高粮油食品质量安全,进而提升人民生活水平。本文以可信区块链和可信标识为驱动,构建... 粮油食品全供应链结构复杂、周转周期长、利益相关方众多,维护整个粮油食品供应链的安全具有挑战性,实现粮油食品全供应链信息安全可信溯源,有助于提高粮油食品质量安全,进而提升人民生活水平。本文以可信区块链和可信标识为驱动,构建粮油食品全供应链信息追溯模型,并进行合约化实现与实例验证。首先,在对粮油食品全供应链调研与分析的基础上,设计了适用于粮油食品的全供应链信息追溯模型框架。其次,分别设计了可信标识机制、多模存储机制和可信追溯机制。可信标识机制用于粮油食品全供应链的数据信息跟踪;多模存储机制用于解决粮油全供应链环节众多导致的信息繁多冗杂问题;可信追溯机制用于实现的粮油食品全供应链各环节信息采集、存储、传输的可信。最后,基于数据流转过程,进行了模型运行流程分析,并基于信息追溯模型,以超级账本Fabirc开源框架设计并研发了粮油食品可信追溯系统,通过案例对系统进行了实例验证。结果表明,本文构建的模型及系统解决了传统追溯机制及系统中存在的数据安全性低和共享性差的问题,实现了粮油食品供应链全生命周期多源异构信息的可信上链、存储、处理和追溯,提高了粮油食品追溯的细粒度和准确性,为粮食战略安全提供了一定的支撑。 展开更多

关键词 粮油食品全供应链 信息追溯模型 可信区块链 可信标识 超级账本 食品安全 区块链 农产品供应链

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基于深度置信网络-多类模糊支持向量机的粮食供应链危害物风险预警 被引量：12

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作者 王小艺 李柳生 +3 位作者 孔建磊 金学波 苏婷立 白玉廷 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期17-24,共8页

近些年粮食供应链安全问题频发,为减少食源性风险威胁,风险预警正逐渐成为强化粮食食品安全体系的有力保障。但现有风险预警方法在面对多源异构非结构化食品数据时,存在预警准确率低、人工成本高等局限问题。本文在分析全国26个省份的... 近些年粮食供应链安全问题频发,为减少食源性风险威胁,风险预警正逐渐成为强化粮食食品安全体系的有力保障。但现有风险预警方法在面对多源异构非结构化食品数据时,存在预警准确率低、人工成本高等局限问题。本文在分析全国26个省份的大量抽检数据及关联信息基础上,建立了基于深度置信网络(deep belief network,DBN)-多类模糊支持向量机(multiclass fuzzy support vector machine,MFSVM)的风险分级预警模型,先对海量粮食供应链抽检数据进行嵌入编码和归一化处理,获得结构化食品数据;将其输入到DBN模型进行高维度特征提取,自适应地挖掘供应链中各危害因素间风险变化及内在关联概率,最后将高维特征输入到优化的MFSVM进行训练,实现供应链中各主要危害物风险分级预警。对比实验结果表明,DBN-MFSVM模型在粮食抽检数据上具有更好鲁棒性和泛化性,其准确率达到98.44%,运行时间85 s,可快速识别出粮食供应链中危害物风险程度和优先次序,为监管部门制定有针对性的抽检策略、确立优先监管领域和分配风险监管资源提供科学依据。 展开更多

关键词 粮食供应链安全 风险预警 深度置信网络 多类模糊支持向量机

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区块链驱动的稻米供应链信息监管模型研究 被引量：25

8

作者 许继平 王健 +3 位作者 张新 王小艺 孔建磊 刘阳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期202-211,101,共11页

针对稻米供应链业务主体复杂、信息流转冗长、数据利用率低、监管覆盖性差等问题,构建了区块链驱动的稻米供应链信息监管模型,并进行系统化实现。首先,对稻米供应链信息流转特性进行分析,梳理并提炼供应链各业务环节主体及关键信息;然后... 针对稻米供应链业务主体复杂、信息流转冗长、数据利用率低、监管覆盖性差等问题,构建了区块链驱动的稻米供应链信息监管模型,并进行系统化实现。首先,对稻米供应链信息流转特性进行分析,梳理并提炼供应链各业务环节主体及关键信息;然后,以区块链驱动构建稻米供应链信息监管模型,设计隐私数据分级加密存储模式和定制化业务逻辑监管智能合约;最后,基于Hyperledger Fabric开源框架,构建并实现稻米供应链信息监管原型系统,并以湖南省常德市某粮油企业为例,进行了应用案例实证分析。结果表明,构建的稻米供应链信息监管模型及原型系统能够解决稻米供应链数据隐私加密、安全存储及权限管理等问题,实现供应链信息互联互通和有效监管。本研究可为粮油质量安全监管提供一种可行的应用方法。 展开更多

关键词 稻米供应链 信息监管 区块链 隐私加密 智能合约 超级账本

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花生油中黄曲霉毒素B1含量的荧光光谱表征 被引量：2

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作者 刘翠玲 殷莺倩 +3 位作者 张善哲 孙晓荣 李佳琮 吴静珠 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期389-396,430,共9页

花生油在生产过程中极易受到黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1, AFB1)的污染。针对AFB1的传统检测方法操作繁琐、时效性差等问题,利用荧光光谱技术快速检测花生油中AFB1含量。首先通过三维荧光光谱确定最佳激发波长,使用K-means和自组织映射(S... 花生油在生产过程中极易受到黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1, AFB1)的污染。针对AFB1的传统检测方法操作繁琐、时效性差等问题,利用荧光光谱技术快速检测花生油中AFB1含量。首先通过三维荧光光谱确定最佳激发波长,使用K-means和自组织映射(Self organizing map, SOM)聚类算法对花生油中AFB1含量进行超标与否的定性鉴别,准确率均达95%以上;其次使用2种预处理算法和2种降维算法,选出竞争自适应重加权采样(Competitive adaptive reweighted sampling, CARS)为最佳的波长选择方法;随后将回声状态网络(Echo state network, ESN)用于AFB1的定量建模,同时与其他模型作比较,结果显示CARS-ESN模型获得了最佳AFB1含量预测效果;最后将麻雀搜索算法(Sparrow search algorithm, SSA)用于对ESN参数进行寻优,最终预测集决定系数达0.984,均方根误差达2.13μg/kg。结果表明了荧光光谱技术结合ESN预测花生油中AFB1含量的可行性,为在线检测食用油中真菌毒素含量系统的开发提供理论依据。 展开更多

关键词 AFB1含量 三维荧光光谱 特征提取 回声状态网络 麻雀搜索算法

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基于内在品质参数的乌龙茶等级判别模型建立 被引量：1

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作者 刘翠玲 秦冬 +5 位作者 凌彩金 郜礼阳 周巧仪 孙晓荣 吴静珠 昝佳睿 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2023年第12期308-318,共11页

茶叶等级评价是检测茶叶品质的重要技术手段,科学建立茶叶等级评价模型具有重要意义。本文以102个乌龙茶为研究对象,采用多种特征值筛选方法结合支持向量机算法建立基于特征内在品质参数的乌龙茶等级评价模型。同时,采用高光谱技术结合... 茶叶等级评价是检测茶叶品质的重要技术手段,科学建立茶叶等级评价模型具有重要意义。本文以102个乌龙茶为研究对象,采用多种特征值筛选方法结合支持向量机算法建立基于特征内在品质参数的乌龙茶等级评价模型。同时,采用高光谱技术结合化学计量学,对特征品质参数建立基于特征波长的粒子群算法优化反向误差神经网络神经网络(PSO-BP)和麻雀搜索算法优化最小二乘支持向量机(SSA-LSSVM)的定量预测模型,最后对定量预测的化学值模型验证。结果表明,当参数组合酯型儿茶素、简单儿茶素、茶多酚、水浸出物、咖啡碱、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)六种化学值时的乌龙茶等级模型判别准确率最高,训练集的准确率为97.22%,预测集准确率为93.33%。基于特征波长的麻雀搜索算法优化最小二乘支持向量机(SSA-LSSVM)定量预测模型的预测精度更高且均方根误差更低,预测集的决定系数R^(2)均在0.93~0.99之间。随机抽取30个乌龙茶样本六种化学值的最佳预测值,其判别准确率达90%。综上所述,基于内在品质参数组合对不同等级的乌龙茶准确判别是可行的,且基于高光谱技术的预测模型可以快速精准的获得其化学值大小,预测的化学值也能准确的判别不同乌龙茶品质等级,同时为科学判别茶叶品质等级领域提供了新的分析思路和应用实例。 展开更多

关键词 乌龙茶品质参数 高光谱技术 特征提取 反向误差神经网络 最小二乘支持向量机

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基于区块链智能合约的稻米供应链动态监管模型 被引量：17

11

作者 张新 彭祥贞 +3 位作者 许继平 王小艺 李海生 赵峙尧 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期370-382,共13页

稻米供应链具有全生命周期冗长、主体环节参与角色复杂、危害物种类众多、信息多维多源异构等特点,实现稻米供应链动态监管,有助于稻米质量安全保障和溯源。以区块链智能合约为驱动,构建了适用于稻米供应链信息流转特性的动态模型并进... 稻米供应链具有全生命周期冗长、主体环节参与角色复杂、危害物种类众多、信息多维多源异构等特点,实现稻米供应链动态监管,有助于稻米质量安全保障和溯源。以区块链智能合约为驱动,构建了适用于稻米供应链信息流转特性的动态模型并进行合约化实现与原型验证。首先,在稻米供应链监管信息解析及分类的基础上,基于区块链智能合约构建稻米供应链动态监管模型框架。其次,在监管模型的逻辑框架下,定制化设计身份初始化、数据调用、模型验证、数据传输、贡献评估、信用评估等6种智能合约,并进行模型运行流畅分析。最后,依托动态监管模型及智能合约,设计并研发稻米供应链监管原型系统,并进行仿真分析和案例验证。结果表明,所构建的动态监管模型和原型系统能够解决稻米供应链业务信息、危害物信息及人员信息的全流程实时管理,在信息层面实现稻米供应链全生命周期动态可信监管。 展开更多

关键词 稻米供应链 动态监管 智能合约 区块链

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