[论文解读] SugarChain: Blockchain technology meets Agriculture -- The case study and analysis of the Indian sugarcane farming

Naresh Kshetri, Chandra Sekhar Bhusal+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 20, 2023

Blockchain Technology Applications and Security被引用 7

一句话总结

SugarChain 提出了一种基于区块链的供应链系统，通过消除中间商、自动化交易以及确保农民获得准确及时的补偿，来提升印度甘蔗种植业的透明度与公平性。该系统通过印度农民的实地数据验证，展示了在农业贸易中信任度提升、交易成本降低以及可追溯性增强的效果。

ABSTRACT

Not only in our country and Asia, but the agriculture sector is also lagging all over the world while using new technologies and innovations. Farmers are not getting the accurate price and compensation of their products because of several reasons. The intermediate persons or say middlemen are controlling the prices and product delivery on their own. Due to lack of education, technological advancement, market knowledge, post-harvesting processes, and middleman involvement, farmers are always deprived of their actual pay and efforts. The use of blockchain technology can help such farmers to automate the process with high trust. We have presented our case study and analysis for the Indian sugarcane farming with data collected from farmers. The system implementation, testing, and result analysis has been shown based on the case study. The overall purpose of our research is to emphasize and motivate the agricultural products and benefit the farmers with the use of blockchain technology.

研究动机与目标

• 解决印度甘蔗供应链中存在的系统性低效问题，即由于中间商存在和市场准入不足，导致农民获得不公平价格。
• 利用区块链技术构建一个透明、不可篡改且无需信任的系统，以追踪从农田到市场的甘蔗交易。
• 通过可验证的生产、质量与价格记录，赋予小农户更强的议价能力和更好的财务结果。
• 通过印度甘蔗种植的真实案例研究，证明区块链技术在农业供应链中应用的可行性与优势。
• 为数字素养较低且基础设施有限的发展中经济体提供可扩展的农业区块链应用模型。

提出的方法

• 设计一种专为农业供应链定制的许可型区块链架构，重点关注数据完整性和农民可访问性。
• 集成物联网和基于移动设备的数据录入方式，直接从农民处记录甘蔗产量、质量指标和收获数据。
• 将交易记录（包括价格、交付和付款）存储在区块链上，以确保不可篡改性和可审计性。
• 实施智能合约，以在交付和质量合规性经验证后自动触发付款，减少延迟和纠纷。
• 采用去中心化身份框架对农民和利益相关方进行身份认证，确保数据隐私和系统完整性。
• 在印度真实甘蔗种植农民中开展实地测试，以验证系统的可用性、性能以及对交易透明度的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 区块链技术在多大程度上可以提升印度甘蔗供应链的透明度并减少腐败？
• RQ2 基于区块链的系统在多大程度上可以减少中间商的影响，并确保农民获得公平补偿？
• RQ3 在数字素养有限的小农户中部署区块链系统面临哪些实际挑战？
• RQ4 移动数据采集与智能合约的集成如何提升农业交易中的信任度和效率？
• RQ5 使用 SugarChain 框架后，在可追溯性、交易速度和成本降低方面有哪些可衡量的改进？

主要发现

• SugarChain 系统通过区块链记录成功减少了对中间商的依赖，实现了农民与买家之间的直接、透明交易。
• 农民报告称，由于智能合约在验证交付后自动触发付款，对付款准确性和及时性的信心显著提高。
• 该系统提升了数据可追溯性，使所有利益相关方能够验证甘蔗在供应链每个阶段的来源、质量和价格。
• 实地测试表明，即使数字接入有限的农民也能有效使用基于移动的界面输入和检索数据，表明该系统在低基础设施环境下的可用性。
• 实施后，交易纠纷和延迟明显减少，利益相关方报告对系统公平性和可靠性的信任度显著提升。
• 研究证实，当与用户友好的移动界面和本地支持结构相结合时，基于区块链的系统可以适应数字素养较低的农业经济体。