适应农村地区农户需求的P2P冷库资源本地化共享平台

摘要

本发明属于区块链共享仓储技术领域，涉及一种适应农村地区农户需求的P2P冷库资源本地化共享平台。具体包括：设计一种部分去中心化的联盟区块链网络，保证了平台的匹配和交易效率；设计一种冷库资源供需匹配机制嵌入智能合约中，实现基于供需双方的信息和历史交易评价的自动化匹配；设计一种基于区块链的冷链仓储信息共享机制，保证冷链仓储全过程的完整性和标准化，实现仓储服务过程的透明性；设计一种基于智能合约的自动结算机制，保证结算过程有据可依。将之前冷库租赁双方依赖中介信息平台的共享模式转变为各利益相关方通过区块链网络共同协作的共享模式，可实现农产品产地冷藏保鲜库的低成本共享、高效的供需匹配以及交易全过程的信息化。

说明书

技术领域

本发明属于区块链共享仓储技术领域，涉及区块链技术，具体为一种适应农村地区农户需求的P2P冷库资源本地化共享平台。

背景技术

为了增加农产品的附加值，提高收入，越来越多的农户开始自建或租用冷藏保鲜库存储农产品，实现错峰上市。在实际需求和国家相关政策的驱动下，中国农村地区的家庭农场、农民合作社建设了大量的小型冷藏保鲜库。但是建设冷藏保鲜库需要较高的一次性投入，而中国农业仍然以小农经济为主，农产品仓储需求量相对较小且随机性强，而冷库仅在部分时间可以被有效充分的利用，集中在旺季，周年利用率低，导致日常运营难以为继、成本回收困难。此外，上述自建冷库零散地分布在农户中，并且仓储条件和等级、可用容量和可用时间段也不尽相同。因此，如何将冷藏保鲜仓储资源进行本地化的P2P共享、满足农户零散的农产品仓储保鲜需求，提高仓储的利用率和降低农产品存储成本，成为我国助农富农的关键问题之一。

当前，基于共享经济平台的仓储租赁模式主要包括云仓共享和仓储信息共享两种。前者通常是基于大型物流企业(如，京东、顺丰等)自身拥有的仓储和物流网络，利用大数据和云计算等技术手段整合全国闲散的仓库资源，租赁给有需求的中小型物流和商家企业；后者则以物联云仓为代表，平台仅为供需双方提供信息发布和交易的渠道，不提供仓储资源。虽然上述共享仓库模式可行性和价值已经在实践中得到了验证，但无法直接用于农产品产地冷藏保鲜库的P2P共享。这是因为，云仓共享虽然管理规范模式成熟，但是其租用价格、起租规模和租用时常对于农户来说过高过长，农民无法负担。而仓储信息共享平台虽然对于个人客户来说价格、规模和租期弹性更大，但是对交易过程缺乏监管，既无法保证冷藏保鲜仓储资质信息的真伪，又很难对农产品冷鲜仓储进行全流程追溯，用户间的信任和交易成本较高，且一旦出现断链，将会对农民收入和食品安全造成巨大影响。

区块链技术的发展给解决上述难题提供了契机。区块链透明、去中心化的特征，可以保证供需双方可以公平、透明地进行匹配和交易，而链上可信单据及其完整的数据验证机制可以帮助租户参与冷链物流和仓储的全过程，防止“断链”发生。区块数据不可篡改的特性可以保证冷链物流和仓储过程的单据记录真实可靠，数据的可追溯性为农产品保存过程中的非正常损耗责任认定提供依据。区块链通过数字签名和共识机制，保证交易的完整性和可靠性，降低了供需双方的信任成本。因此，利用区块链技术可以有效降低农村地区农产品冷藏保鲜库共享场景中用户间的信任成本，提高共享交易效率，实现运输和仓储的全程可追溯。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明基于区块链技术，设计了一个适应中国农村地区农产品仓储保鲜需求的P2P资源共享平台，将之前冷库租赁双方依赖中介信息平台的共享模式转变为各利益相关方通过区块链网络共同协作的共享模式，实现农产品产地冷藏保鲜库的低成本共享、高效的供需匹配以及交易全过程的信息化。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种适应农村地区农户需求的P2P冷库资源本地化共享平台，具体如下：

(1)市场监督局在申请参与共享的冷库供需双方、物流配送方以及保险公司进行资质审核、确认相关信息的真实性之后，允许合法合规的节点加入联盟区块链中，对节点的交易资质进行授权，初次使用的用户需要经过证书颁发机构的注册，并给用户发放注册证书；证书颁发机构由市场监督局担任，市场监督管理局通过Fabric CA的客户端对网络中的成员身份进行管理，负责他们证书的更新和撤销；用户在获得数字证书后，拥有自己的公钥和私钥，作为参与共享的凭证。

(2)在供需匹配阶段，冷库需求方在共享平台中提交仓储需求信息，平台通过智能合约机制自动匹配符合要求的冷库；在匹配完成后，冷库需求方和冷库供给方通过平台签订合同，购买保险，上述交易数据均上链存储；匹配步骤如下：

步骤2.1：由冷库供需双方向共享平台按照规定格式提交信息，平台根据表格信息生成智能合约，在区块链网络中根据条件(仓库类型、仓储温湿度、仓储面积、租赁起止时间、价格区间)将满足要求的供需双方进行初次筛选，对比供需双方登记的各项信息，若各项信息符合要求，则为双方赋予一个匹配编号，只有具有相同匹配编号的用户才能进行下一步交易，使相互符合需求的供需双方形成一个需要进行匹配的双边市场。

步骤2.2：每个冷库需求方可以向符合基本条件的运营管理评价分数最高的冷库供给方发出交易请求，此时所有冷库供给方存在三种情况：没有接受到交易请求、收到一份交易请求和收到多份交易请求；如果收到多份交易请求，系统则按照需求方的信誉分对需求方进行排序，选择信誉分最高的需求方提供给供给方，并拒绝其他的交易请求；第一轮匹配结束后，被拒绝的需求方可以向评分排序列表的下一位发出请求，步骤同上，直到所有的需求被满足或者再无可以达成的交易，匹配过程结束，达成匹配的用户进入交易阶段。

步骤2.3：在整个交易过程结束后，需求方需要对整个共享服务做出评价，同时检查农产品在整个过程中的损耗情况，根据评价、损耗率和诚信度更新冷库资源的评分；冷库供给方同样需要对冷库需求方在租赁期间的表现做出评价，更新需求方的信誉分。

(3)在仓库保管过程中，物流配送人员和冷库供给方利用物联网自动采集存储关键指标数据并上链存储，相关的货管记录、冷库需求方在租赁期存取货物的出入库单也上链存储，在租赁交易参与方中进行加密共享，所有手工录入的数据均需通过预先定义的信息验证机制；具体的信息验证流程如下：

步骤3.1：数据提交请求由冷库需求方用户从客户端发起，某一用户发出请求后，其他三个节点对数据进行检查，在三个节点都认可后，对该请求进行背书，并将结果和数字签名返还给冷库需求方。

步骤3.2：冷库需求方收到结果和签名后，验证签名是否正确，并将正式的更新申请发给排序节点，排序节点校验交易内容和数字签名，如无误则将信息打包生成区块，将区块分发到交易发生通道的所有节点上，各节点验证信息有效后，写入把新区块添加到各自的账本中，保证各节点的账本信息是一致的，并且区块一旦存入账本即不可更改，因此历史数据是不可篡改。

步骤3.3：所有数据在经过排序节点校验后，打包写入区块并根据共识协议存到各方账本中；在此之后，各方用户可以通过客户端调用链码，在系统里查询各项历史纪录、追溯温度信息、检查货物保管过程是否符合合同约定。

(4)在交易结算阶段，双方根据链上入库记录清点在库货物，若出货物品质完好、出入库数量差在自然损耗范围内，双方通过智能合约自动结算；若货物品质出现问题或出入库数量超出自然损耗范围，保险公司根据出入库凭证、保管记录等相关凭证单据进行责任认定，并根据责任划分采用智能合约实现损失自动赔偿，市场监督局对交易过程中出现违法违规的节点进行处罚和取消授权。

本发明的效果和益处：

本发明基于联盟链创建了一个基于区块链的农产品冷藏保鲜库P2P共享系统，通过建立有效的数据验证机制，保障数据的真实性和可追溯性，打破去中心化共享平台信任建立的局限性，实现了有效、公开、可追溯的农产品仓储记录和零散供需的高效匹配。可有效解决了农村地区冷库共享过程中“找库难，存储瞒，结算烦”的难题，为整合农村地区零散多样的冷库资源、实现安全可信的对点冷库共享平台提供了新途径。同时，本发明在整体框架中引入了政府的市场监督局，市场监督管理局参与冷链物流监督，不仅可以利用透明的信息帮助农户筛选掉虚假、存在问题的供应方，同时可以保证双方的合法权益不受侵犯，在处理问题时充当第三方仲裁的角色，也在一定程度上提高了农户对新技术的信任。

附图说明

图1是本发明的适应农村地区农户需求的P2P冷库资源本地化共享平台构架示意图。

图2是信息共享通道架构示意图。

图3是共享信息验证机制示意图。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明提供一种适应农村地区农户需求的P2P冷库资源本地化共享平台，冷库共享的各相关方可以通过平台参与共享，主要包括四部分内容：

第一，本发明设计一种部分去中心化的联盟区块链网络，保证了平台的匹配和交易效率。本发明基于Hyperledger Fabric框架建立的冷库资源共享平台框架如图1所示，包括五个参与方：冷库需求方、冷库供给方、物流运输人员、市场监管局和保险公司。对于本发明考虑的零散的农产品冷藏供需情景而言，物流运输通常是冷库需求方或者是供给方执行，而非专业的第三方物流，因此一般可以将物流运输的角色指派给供需中的任意一方。

相较于现有的租赁流程，本发明提出的基于区块链的仓库共享流程中引入了市场监督局，实现信息真实性背书和仓储过程监督。冷库作为特殊类型仓库，在建造时需要在当地市场监督局备案详细建造规格和运营指标等信息，将其与个人社会信用统一代码绑定，可以实现仓库备案信息的唯一化标识。因此，将市场监督局作为联盟链中的核心节点之一，负责根据备案信息，审核授权加入共享系统中节点，可以有效保障信息真实性，避免“改造库”的出现。此外，在基于区块链的共享流程中，仓库的供需匹配通过区块链智能合约基于双方提供的信息自动完成，可以有效提高匹配效率；存储温度、湿度等货物保管关键指标通过物联网采集自动上传至区块链中进行上链存储，可以有效防止保管记录数据造假篡改，降低损失追责难度。

第二，本发明设计一种冷库资源供需匹配机制嵌入智能合约中，基于供需双方的信息和历史交易评价的自动化匹配，淘汰不诚信用户并提高交易效率。本发明通过将冷库资源供需匹配机制嵌入智能合约来实现需求端和供给端的匹配，以减少需求方筛选信息的复杂度，同时保证供需两端信息的真实性及交易的公平性。对冷库需求方来说，评价农产品冷藏冷库资源的关键要素主要包括两类：一是冷库可支持的仓储温度和湿度能够满足农产品存储要求，二是冷库供给方具有满足冷库需求方要求的规范的仓储作业流程和完善的仓储管理机制。这是因为，农产品在常温常湿下存储易腐易损，且不同种类的农产品的最适存储温湿度不同，需要存储冷库支持满足农产品要求的温湿度存储；在仓储过程中存在冷库供给方为节约成本而未全程按照约定的温湿度存储或因作业不规范导致人为损耗，因此需要冷库供给方仓储作业流程规范、管理机制完善。

需求方的匹配目标是在满足农产品存储需求(仓库类型，仓储温湿度、仓储面积，租赁起止时间)的基础上，在其意愿价格区间内，尽可能地匹配运营管理水平更高的冷库资源。考虑不同需求方对于冷库租赁的出价意愿不同，在经过硬性条件(仓库类型，仓储温湿度、仓储面积，租赁起止时间)的初次筛选后，系统根据区块链网络中冷库租赁的价格为需求方提供一个价格区间，显示目前冷库资源的价格情况，需求方可以根据自身的出价意愿自由调整该区间，进一步缩小匹配范围。为了评价冷库的运营管理水平，

本发明提出一种主观和客观相结合的评价体系，用于生成运营管理评分O。客观指标由冷库的平均历史损耗率L以及存储违约率D组成，即根据受托记录中农产品储存的平均损耗率以及仓储记录中温湿度违约率作为标准，评价冷库供给方的仓储作业流程是否规范。主观指标由冷库需求方对服务的评分E以及冷库供给方诚信度F组成，即根据交易后冷库需求方对供给方服务的累积评分，以及历史交易纠纷中是否存在违反合同约定的行为，评价冷库供给方的管理机制是否完善。根据上述评价标准，系统基于交易记录根据交易进程动态地生成每个冷库资源主观和客观指标分数，最终运营管理评分由主客观分数除量纲后加权得来。同时，综合整个评价过程，在满足需求方硬性要求的条件下，选择评分最高的冷库资源提供给需求方。

运营管理评分的计算方式如下：

首先，平均历史损耗率

平均存储违约率

冷库需求方对服务的平均评分

此后，对各指标进行归一化处理，并进行加权求和，得到冷库供给方的运营管理水平评价分数O，其中w

对于冷库供给方来说，冷库供给方出租冷库的原因在于希望利用闲散的冷库资源换取报酬。但是，在冷库租赁的过程中，冷库需求方可能会出现不守信的情况。例如，没有按约定时间提交货物，结算货款等等，给冷库供给方造成不必要的损失。因此，冷库供给方匹配希望在获取合理收入的基础上，尽可能选择讲信用的合作者。本发明通过冷库供给方对需求方的事后评价分数来确定冷库需求者的信誉分数C。

在该机制下，服务质量差、不诚信的冷库供给方会逐渐被淘汰。通过匹配机制以及联盟区块链网络的准入机制，既保障了参与交易人员各方面信息的真实性，又可以让冷库需求方无需筛选即可以找到符合需求的、较为优质的冷库资源。

第三，本发明设计一种基于通道架构的参与方信息共享机制。在匹配结束后，货物进入仓储阶段，这一过程中需要在交易成员中对仓储记录进行共享。为解决传统冷库租赁保管过程中的信息不透明问题以及动态交易的数据的加密共享难题，本发明利用Hyperledger Fabric的通道架构，构建了基于交易的数据共享通道动态生成机制。参与交易的各方通过区块链网络进行信息共享，交易过程中产生的所有单据均在链上进行存储，使得单据能长期保存并对交易各方可见，而通道外的用户无法访问通道内部的账本数据。在共享过程中，交易请求，合同数据，出入库单据，货品损耗记录等关键仓储数据都需要过Hyperledger Fabric的信息验证机制上传到通道中，为结算以及责任认定提供依据。其中交易请求、合同数据以及出入库单据需要冷库需求方和供给方按照系统规定格式上传，保险合同由保险公司上传，温湿度记录则通过温度和湿度测量设备采集信息直接上传到系统中。

在供需双方达成交易后，市场监督局，冷库需求方，供给方和保险公司都会共同组成一个通道，四方通过通道共享信息，如图2所示。在通道中，Hyperledger fabric框架通过数据验证机制确保四方拥有的账本数据是一致的并且不可篡改，账本数据的每一次更新都需要通过预先定义的背书策略保证其合法性以及可靠性，一项更新只有完成背书后才能进入到排序节点被写入区块里。图3以交易请求为例，描述了整个信息验证机制。

第四，本发明设计了一种基于智能合约的自动结算机制。在交易结算阶段，利用智能合约满足条件即自动触发的特点，实现责任的在线认定以及交易的自动结算，从而解决租赁责任难认定难题问题。具体原理为，在每次交易达成时，根据合同内容自动生成智能合约的前置条件，在交易完成时，根据智能合约查询交易过程数据记录，检查前置条件是否被满足，并根据实际情况自动结算。

针对农产品仓储特点，智能合约中结算前置框架条件包括：1)实际货物出库数量不低于货物入库数量与合同约定的自然损耗量之差；2)仓储温湿度记录满足合同约定的温湿度要求；3)货物损耗记录与货物实际损耗量一致。基于上述框架，根据合同内容计算生成具体的条件数值。

在交易到期后，双方清点货物，若上述三个条件全部满足，则交易进入正常结算阶段，按照合同自动结算冷库需求方账款。否则，交易进入赔付阶段，赔付阶段同样由智能合约自动实现，市场监督管理局以及保险公司根据链上存储的历史数据判定责任。若属于冷库供给方责任，例如货品短缺，或未保持规定的温湿度，系统将根据违规记录，按照合同规定计算赔偿金额，通过智能合约自动扣除冷库供给方账款赔偿给冷库需求方。若属于保险理赔范围内的责任，则通过智能合约实施理赔。

在结算完成后，系统将整个结算过程发送给交易双方，冷库需求方需要对冷库仓储服务质量做出评价，系统根据冷库供给方表现对冷库质量评价做出更新，若冷库供给方出现违规记录，则将违规记录上传至其个人信息中，并下调信用评价分数；若无违规记录，根据货物损耗率情况调整客观评价分数。冷库供给方同样也需要对冷库需求方进行评价，上调或降低其信誉分，为之后的匹配提供依据。