廣西疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梁國(guó)泉

廣西壯族自治區(qū)食品藥品安全信息與監(jiān)控中心

張國(guó)飛

廣西壯族自治區(qū)食品藥品安全信息與監(jiān)控中心

黃星儒

廣西壯族自治區(qū)食品藥品安全信息與監(jiān)控中心

莫?dú)g倩

廣西壯族自治區(qū)食品藥品安全信息與監(jiān)控中心

張明麗

廣西壯族自治區(qū)藥品監(jiān)督管理局

為滿足《疫苗管理法》要求，國(guó)家藥監(jiān)局制定了《疫苗標(biāo)識(shí)體系標(biāo)準(zhǔn)》《疫苗追溯數(shù)據(jù)采集體系標(biāo)準(zhǔn)》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并建設(shè)了國(guó)家疫苗追溯協(xié)同服務(wù)平臺(tái)，為各級(jí)藥品監(jiān)管單位提供數(shù)據(jù)匯聚交換服務(wù)。

基于國(guó)家藥監(jiān)局的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，各省（自治區(qū)、直轄市）藥監(jiān)局逐步建設(shè)了藥品追溯監(jiān)管系統(tǒng)，這些系統(tǒng)普遍采用了疫苗標(biāo)識(shí)、環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)分析預(yù)警、追溯查詢等設(shè)計(jì)思路，提供了疫苗標(biāo)識(shí)體系、疫苗追溯數(shù)據(jù)采集體系、疫苗追溯數(shù)據(jù)匯聚體系和疫苗追溯查詢體系。藥品追溯監(jiān)管涉及多方數(shù)據(jù)來源，在數(shù)據(jù)采集和匯聚時(shí)存在接口格式不統(tǒng)一、接口數(shù)量繁多、數(shù)據(jù)采集效率低、數(shù)據(jù)格式不標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)清洗工作量大等問題，亟需引入新的技術(shù)手段，提升疫苗追溯數(shù)據(jù)采集的時(shí)效性和可信度，構(gòu)建來源可查、去向可追、責(zé)任可究的綜合立體式監(jiān)控體系。

廣西疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，以解決疫苗追溯數(shù)據(jù)采集中的時(shí)效性和可信度問題。首先，通過設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈疫苗追溯數(shù)據(jù)采集模型，采用聯(lián)盟鏈架構(gòu)，以收發(fā)貨單拼接鎖扣方式跟蹤疫苗數(shù)據(jù)上鏈全過程，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)公開、透明，不被篡改。其次，基于微服務(wù)和區(qū)塊鏈技術(shù)組建瀏覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)，構(gòu)建區(qū)塊鏈疫苗追溯監(jiān)管體系。最后，建設(shè)疫苗數(shù)據(jù)可信追溯匯集庫、疫苗追溯協(xié)同監(jiān)管系統(tǒng)、疫苗追溯智能分析系統(tǒng)和省級(jí)疫苗追溯數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)疫苗全程追溯監(jiān)管、疫苗風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、疫苗庫存管理、疫苗強(qiáng)制召回、疫苗統(tǒng)計(jì)分析等功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1 建設(shè)目標(biāo)

通過將區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)技術(shù)與疫苗追溯監(jiān)管業(yè)務(wù)相結(jié)合，提升疫苗追溯數(shù)據(jù)采集的時(shí)效性和可信度，采集并監(jiān)測(cè)疫苗生產(chǎn)、流通、存儲(chǔ)、接種過程中追溯數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)疫苗全過程可追溯[1]，全面提升疫苗監(jiān)管能效。

1.1.1 加強(qiáng)疫苗追溯監(jiān)管及預(yù)警功能

利用大數(shù)據(jù)分析建模技術(shù)，為疫苗質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、庫存風(fēng)險(xiǎn)等風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)構(gòu)建不同的預(yù)警模型，建立監(jiān)管邏輯設(shè)置預(yù)警規(guī)則，對(duì)疫苗流向數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)等全面的預(yù)警監(jiān)管。通過可視化地圖的形式直觀地展示自治區(qū)內(nèi)近期各個(gè)區(qū)域的預(yù)警嚴(yán)重程度，查看溫濕度預(yù)警列表、過效期庫存預(yù)警列表、低庫存短缺疫苗列表。

1.1.2 實(shí)現(xiàn)全自治區(qū)疫苗質(zhì)量情況遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)管

通過與倉儲(chǔ)、物流企業(yè)的數(shù)據(jù)對(duì)接，獲取疫苗存儲(chǔ)、運(yùn)輸過程中溫濕度等質(zhì)量監(jiān)管數(shù)據(jù)，構(gòu)建疫苗全鏈條質(zhì)量追溯信息，實(shí)時(shí)監(jiān)管全自治區(qū)疫苗生產(chǎn)、流通、存儲(chǔ)、接種過程中疫苗質(zhì)量信息，實(shí)現(xiàn)全自治區(qū)疫苗質(zhì)量的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)管。

1.1.3 建設(shè)六大疫苗追溯主題數(shù)據(jù)庫

在疫苗數(shù)據(jù)匯聚基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并建設(shè)各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和專業(yè)數(shù)據(jù)庫，為各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換和共享訪問提供數(shù)據(jù)支撐，建成生產(chǎn)廠商、運(yùn)輸單位、接種單位、疫苗流通、疫苗批準(zhǔn)文號(hào)、溫濕度六大主題數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)疫苗追溯數(shù)據(jù)的分類決策分析。

1.2 建設(shè)需求

疫苗全生命周期追溯數(shù)據(jù)的采集和匯聚是實(shí)現(xiàn)疫苗全鏈條追溯監(jiān)管，提升疫苗生產(chǎn)、流通、存儲(chǔ)、接種過程中的安全性，達(dá)成確保公眾健康安全的社會(huì)效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和交換方式由于要對(duì)接不同疫苗生產(chǎn)廠家、流通企業(yè)和接種單位的多種追溯數(shù)據(jù)和多個(gè)追溯系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集和匯聚時(shí)存在接口格式不統(tǒng)一、接口數(shù)量繁多、數(shù)據(jù)采集效率低、數(shù)據(jù)格式不標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)清洗工作量大等問題，極大地影響了疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

為提升數(shù)據(jù)匯聚效率，提升數(shù)據(jù)可信度，規(guī)范管理數(shù)據(jù)和接口，亟需采用新的數(shù)據(jù)交換和匯聚技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可信規(guī)范采集和統(tǒng)一匯聚。區(qū)塊鏈技術(shù)是一種分布式記賬的可信的數(shù)據(jù)賬本技術(shù)[2]，通過各個(gè)數(shù)據(jù)源頭的數(shù)據(jù)上鏈，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可信采集與匯聚，可解決疫苗全鏈條追溯監(jiān)管系統(tǒng)面臨的數(shù)據(jù)匯聚難點(diǎn)。

通過為生產(chǎn)廠商、接種單位、受種者、疫苗建立唯一標(biāo)識(shí)，構(gòu)建區(qū)塊鏈可信追溯體系。在疫苗生產(chǎn)、流通、存儲(chǔ)、接種環(huán)節(jié)，利用可信的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，對(duì)上鏈的疫苗追溯信息進(jìn)行確權(quán)，形成共識(shí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整、不可篡改的疫苗追溯時(shí)序數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)可信安全。

1.3 建設(shè)內(nèi)容

通過建設(shè)疫苗數(shù)據(jù)可信追溯匯集庫、疫苗追溯協(xié)同監(jiān)管系統(tǒng)、疫苗追溯智能分析系統(tǒng)和省級(jí)疫苗追溯數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)疫苗全程追溯監(jiān)管、疫苗風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、疫苗庫存管理、疫苗強(qiáng)制召回、疫苗統(tǒng)計(jì)分析等功能（圖1）。

圖1 廣西疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

全程追溯功能通過對(duì)疫苗生產(chǎn)到使用全過程數(shù)據(jù)的匯總關(guān)聯(lián)，提供疫苗溯源全過程綜合查詢服務(wù)，支持按疫苗品種、批次、追溯碼正向查詢，按接種信息反向數(shù)據(jù)查詢，實(shí)現(xiàn)來源可循、去向可知和狀態(tài)可查的目的。

疫苗召回功能可及時(shí)召回發(fā)現(xiàn)的問題疫苗，通過國(guó)家疫苗追溯協(xié)同服務(wù)平臺(tái)對(duì)接召回通知，并發(fā)送至疾控中心，由疾控中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)通知各個(gè)接種點(diǎn)停止接種。省級(jí)發(fā)布召回通知下達(dá)到轄區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)和地級(jí)市的監(jiān)管部門，并可查看召回疫苗的進(jìn)度。

企業(yè)備案功能實(shí)現(xiàn)對(duì)于外地疫苗流入本自治區(qū)，生產(chǎn)企業(yè)可在線快速發(fā)起備案申請(qǐng)，監(jiān)管部門可在線審核備案信息，審核通過的備案信息，生產(chǎn)企業(yè)可在線發(fā)起備案變更，無需線下流通申請(qǐng)。

風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警功能對(duì)預(yù)警的數(shù)據(jù)進(jìn)行配置管理，疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)根據(jù)配置的疫苗預(yù)警設(shè)置對(duì)疫苗進(jìn)行預(yù)警監(jiān)控，對(duì)已預(yù)警的疫苗信息進(jìn)行查詢，實(shí)現(xiàn)疫苗近效期、低庫存、溫濕度、過效期疫苗以及進(jìn)口代理企業(yè)變更的預(yù)警。

日常監(jiān)管功能對(duì)轄區(qū)內(nèi)疫苗生產(chǎn)、配送、使用單位進(jìn)行定期或不定期、綜合性的日常性監(jiān)督檢查。對(duì)日常檢查信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析功能，可以靈活地按照所定義的統(tǒng)計(jì)條件進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析。

統(tǒng)計(jì)分析功能支持按時(shí)間、品類、區(qū)域等不同維度疫苗的生產(chǎn)、配送、進(jìn)口代理企業(yè)、使用等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。利用大數(shù)據(jù)、智能分析技術(shù)對(duì)疫苗監(jiān)管和追溯數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，支撐智慧監(jiān)管應(yīng)用。

公眾查詢功能支持公眾通過藥品監(jiān)管部門的App、小程序、網(wǎng)站識(shí)別偽劣疫苗，通過對(duì)疫苗從生產(chǎn)到流通各個(gè)環(huán)節(jié)的信息采集，建立疫苗科學(xué)透明、人人可查的監(jiān)管體系。

1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.4.1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于微服務(wù)和區(qū)塊鏈技術(shù)組建瀏覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)，構(gòu)建區(qū)塊鏈疫苗追溯監(jiān)管體系，系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于區(qū)塊鏈的疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)整體架構(gòu)

疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)整體架構(gòu)通過彈性架構(gòu)與應(yīng)用層擴(kuò)展，對(duì)復(fù)雜的分布式應(yīng)用具有良好的支撐作用，為疫苗追溯應(yīng)用提供價(jià)值賦能。以區(qū)塊鏈即服務(wù)（BaaS）形式使開發(fā)者專注于應(yīng)用層業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)和部署，從而更好地以更具成本效益的方式快速開發(fā)和部署業(yè)務(wù)應(yīng)用。

整體架構(gòu)由下到上分別為區(qū)塊鏈底層、核心層、接口層。在上層近業(yè)務(wù)端，部署了邊緣服務(wù)器（ECS），可實(shí)現(xiàn)身份管理、數(shù)據(jù)建模、訪問授權(quán)審計(jì)、應(yīng)用數(shù)據(jù)塊（DB）、隱私計(jì)算等功能。通過鏈增強(qiáng)能力基礎(chǔ)設(shè)施，區(qū)塊鏈底層通過跨鏈協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)與異構(gòu)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)、鏈外業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接入。上層隱私計(jì)算模塊，通過隱私計(jì)算服務(wù)器 （PCS），可實(shí)現(xiàn)多方安全計(jì)算、零知識(shí)證明、同態(tài)加密、聯(lián)邦學(xué)習(xí)等功能拓展。架構(gòu)具有資產(chǎn)數(shù)字化建模、存證、身份、iService、多引擎智能合約平臺(tái)等核心特性。

資產(chǎn)數(shù)字化建模為聯(lián)盟鏈成員提供了將資產(chǎn)進(jìn)行鏈上數(shù)字化建模的能力。通過該模塊，每個(gè)鏈外資產(chǎn)將被在聯(lián)盟鏈上進(jìn)行具有唯一性的數(shù)字化建模，并使用身份標(biāo)識(shí)號(hào)（ID） 進(jìn)行身份認(rèn)證[3]，借助聯(lián)盟鏈安全且不可篡改的特性，其所有權(quán)將得到明確。同時(shí)，鏈上數(shù)據(jù)對(duì)象在成員間的流轉(zhuǎn)過程也將被公開地記錄，以便于追溯以及爭(zhēng)議處理。

存證用于將任何鏈外數(shù)據(jù)可信地映射在聯(lián)盟鏈上，作為對(duì)原始數(shù)據(jù)的證明。其可信性是通過密碼學(xué)算法與區(qū)塊鏈的安全性來保證的。

身份模塊構(gòu)建了一個(gè)分布式身份（DID）體系，實(shí)現(xiàn)并擴(kuò)展了 W3C DID 規(guī)范。身份的密碼學(xué)材料包括公鑰以及公鑰證書。身份可以包含額外的憑證信息。

iService 旨在彌合區(qū)塊鏈和傳統(tǒng)應(yīng)用之間的鴻溝。其規(guī)范化了鏈外服務(wù)的定義和綁定（提供者注冊(cè)），便于調(diào)用和交互，并能調(diào)解服務(wù)治理過程（分析和爭(zhēng)議解決）。主要功能有：服務(wù)定義、服務(wù)綁定、服務(wù)調(diào)用、服務(wù)響應(yīng)。

多引擎智能合約平臺(tái)模塊提供了多引擎智能合約能力，完整兼容主流智能合約，允許數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)者快速開發(fā)業(yè)務(wù)合約以及平滑移植現(xiàn)有業(yè)務(wù)。

1.4.2 區(qū)塊鏈疫苗追溯數(shù)據(jù)采集模型設(shè)計(jì)

運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)，采用聯(lián)盟鏈架構(gòu)[4]，對(duì)上市許可持有人、國(guó)內(nèi)疫苗生產(chǎn)企業(yè)、國(guó)外疫苗生產(chǎn)企業(yè)、進(jìn)口代理企業(yè)、冷鏈運(yùn)輸藥品企業(yè)與配送企業(yè)、疾控中心與接種單位各環(huán)節(jié)流轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的疫苗審批簽發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等過程相關(guān)方數(shù)據(jù)全部“上鏈”，實(shí)現(xiàn)疫苗追溯全流程監(jiān)管和可靠追溯。

疫苗數(shù)據(jù)上鏈全過程以收發(fā)貨單拼接鎖扣方式，跟蹤記錄每一個(gè)交易環(huán)節(jié)的信息，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)公開、透明，不被篡改。區(qū)塊鏈中任一節(jié)點(diǎn)的企業(yè)單位可通過訪問區(qū)塊輕松完成疫苗追溯查詢[5]，也可依據(jù)自身的個(gè)性化需求，使用藥品追溯碼、生產(chǎn)批次號(hào)、疫苗檔案編號(hào)等搜索條件，從區(qū)塊鏈存儲(chǔ)系統(tǒng)中查詢[6]相關(guān)數(shù)據(jù)。

所有疫苗追溯區(qū)塊鏈的參與方，根據(jù)聯(lián)盟鏈管理的權(quán)限，管理和使用疫苗追溯數(shù)據(jù)[7]。政府藥品監(jiān)管部門負(fù)責(zé)監(jiān)督與維護(hù)區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)信息安全，鏈上的疫苗相關(guān)信息由國(guó)內(nèi)疫苗生產(chǎn)企業(yè)、進(jìn)口代理企業(yè)、冷鏈運(yùn)輸配送單位、疾控中心、接種單位、監(jiān)督檢查機(jī)關(guān)共同維護(hù)與更新。通過構(gòu)建疫苗追溯統(tǒng)一公共鏈，為疫苗相關(guān)企業(yè)機(jī)構(gòu)與疫苗接種者提供方便快捷、準(zhǔn)確真實(shí)的疫苗信息查詢服務(wù)。當(dāng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時(shí)，可以精準(zhǔn)定位和快速追溯，為疫苗監(jiān)管提供便利，為公眾健康提供保障。

如圖3所示，疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)采用聯(lián)盟鏈搭建區(qū)塊鏈可信追溯基礎(chǔ)平臺(tái)[8]，對(duì)接疫苗追溯數(shù)據(jù)相關(guān)參與方，為公眾提供疫苗追溯信息查詢服務(wù)。

圖3 區(qū)塊鏈疫苗追溯數(shù)據(jù)采集模型

聯(lián)盟鏈有“準(zhǔn)入機(jī)制”，并不是任意的個(gè)人或組織都能參與其中，數(shù)據(jù)只在聯(lián)盟鏈內(nèi)部公開、共享，可提升疫苗追溯數(shù)據(jù)安全性。該模型采用分布式賬本（DLT）、數(shù)據(jù)防篡改、共識(shí)算法、準(zhǔn)入機(jī)制技術(shù)構(gòu)建區(qū)塊鏈架構(gòu)。區(qū)塊鏈底層采用共識(shí)引擎、可信賬本、密鑰管理服務(wù)（KMS）。區(qū)塊鏈核心層依托證書授權(quán)（CA）認(rèn)證服務(wù)，進(jìn)行身份權(quán)限管控，通過加密星際文件系統(tǒng)（IPFS）分布式存儲(chǔ)對(duì)象存儲(chǔ)（OSS）數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈接口層通過資源轉(zhuǎn)移（REST）、應(yīng)用程序接口（API）、遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）、命令行界面（CLI）、軟件開發(fā)工具包（SDK）與外部進(jìn)行交互，并通過隱私計(jì)算保證疫苗追溯數(shù)據(jù)安全，達(dá)到疫苗追溯數(shù)據(jù)的“可用不可見”，實(shí)現(xiàn)疫苗數(shù)據(jù)的聯(lián)合查詢、聯(lián)合統(tǒng)計(jì)和聯(lián)合預(yù)測(cè)。

1.5 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前3 種主流分布式賬本技術(shù)分別是Ethereum、Hyperledger Fabric、R3 Corda。Ethereum擁有全球級(jí)健壯的智能合約引擎，使其成為任何類型應(yīng)用程序的通用平臺(tái)，但Ethereum 以隱私性與可擴(kuò)展性為代價(jià)換取無權(quán)限操作模式及其完全透明。模塊化架構(gòu)允許Fabric 針對(duì)多種應(yīng)用進(jìn)行定制。Fabric 通過允許的操作模式，特別是通過使用拜占庭容錯(cuò)（BFT）算法和細(xì)粒度訪問控制來解決性能可伸縮性和隱私問題。Corda 被有意識(shí)地設(shè)計(jì)為高度監(jiān)管環(huán)境的金融交易行業(yè)服務(wù)，簡(jiǎn)化了其架構(gòu)設(shè)計(jì)的分布式賬本技術(shù)。

此外，Ethereum 具有內(nèi)置加密貨幣（Ether）。通過挖掘區(qū)塊達(dá)成共識(shí)以及支付交易費(fèi)用的節(jié)點(diǎn)支付獎(jiǎng)勵(lì)。Fabric 可以使用鏈碼開發(fā)本機(jī)貨幣或數(shù)字令牌。Corda 聚焦監(jiān)管金融無意創(chuàng)建數(shù)字貨幣或代幣。

基于區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)的疫苗追溯方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，采用分布式賬本技術(shù)Hyperledger fabric技術(shù)[9]，fabric 由賬本、共識(shí)算法、App、節(jié)點(diǎn)、通道、成員服務(wù)器提供商、證書授權(quán)等組成。結(jié)合fabric 結(jié)構(gòu)與疫苗配送儲(chǔ)備的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)疫苗追溯可行方案，區(qū)塊鏈作為底層的數(shù)據(jù)接口和應(yīng)用支撐，結(jié)合Spring Boot 與Spring Cloud 構(gòu)建微服務(wù)。

使用HTML5、CSS3、JavaScript、Vue 前端技術(shù)與框架構(gòu)建業(yè)務(wù)功能應(yīng)用與可視化界面。利用區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)技術(shù)，采用Java、HTML5、CSS、JavaScript、Python 語言開發(fā)，基于分布式大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）和微服務(wù)部署架構(gòu)，基于Docker、Spring Cloud+Spring Boot 構(gòu)建微服務(wù)。

基于區(qū)塊鏈的疫苗追蹤溯源系統(tǒng)架構(gòu)分為：業(yè)務(wù)層、應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。業(yè)務(wù)層是疫苗追蹤溯源系統(tǒng)與國(guó)家疫苗追溯協(xié)同服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互結(jié)果、監(jiān)督檢查任務(wù)、追溯管理、冷鏈管理、備案管理、召回管理、緊急調(diào)配信息管理、智控預(yù)警、系統(tǒng)管理，體現(xiàn)疫苗各相關(guān)方對(duì)于疫苗管理的業(yè)務(wù)需求。應(yīng)用層為區(qū)塊鏈平臺(tái)用戶移動(dòng)端和Web端。對(duì)于系統(tǒng)用戶而言，用戶只需要與應(yīng)用層進(jìn)行交互。應(yīng)用層采用當(dāng)前流行成熟的Vue 架構(gòu)，用戶友好型的界面設(shè)計(jì)和安全的組件封裝，提高用戶使用體驗(yàn)，使得用戶在使用系統(tǒng)時(shí)流暢、簡(jiǎn)捷、學(xué)習(xí)成本低，并且安全。服務(wù)層主要以區(qū)塊鏈為載體來實(shí)現(xiàn)，基于Spring Boot 與Spring Cloud 架構(gòu)，使用Java 語言為主進(jìn)行開發(fā)，包括通過身份認(rèn)證節(jié)點(diǎn)提供的身份服務(wù)、基于區(qū)塊鏈構(gòu)造的算法共識(shí)和不可更改賬本、節(jié)點(diǎn)間的交易信息有數(shù)字簽名保證數(shù)據(jù)完整性。分布式部署Eureka 注冊(cè)服務(wù)，nipvt-api 網(wǎng)關(guān)，base-service 認(rèn)證用戶服務(wù)，biz-service 主業(yè)務(wù)服務(wù)，dasservice 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢，stockservice 庫存統(tǒng)計(jì)，dex-service接收數(shù)據(jù)服務(wù)，dps-service 解析疫苗數(shù)據(jù)，file-service 文件服務(wù)。數(shù)據(jù)層體現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。交易數(shù)據(jù)中的敏感數(shù)據(jù)采用加密算法的方式進(jìn)行記錄。

1.5.1 基于Spring Cloud+Spring Boot 構(gòu)建微服務(wù)

微服務(wù)架構(gòu)模式就是將整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)組織為一系列獨(dú)立的子應(yīng)用服務(wù)。這些子應(yīng)用服務(wù)可以獨(dú)立地編譯及部署，并通過各自暴露的API 接口相互通訊。彼此相互協(xié)作，作為一個(gè)整體為用戶提供功能，卻可以獨(dú)立地進(jìn)行擴(kuò)展。項(xiàng)目開發(fā)采用Spring Cloud 微服務(wù)架構(gòu)。Spring Cloud 是微服務(wù)架構(gòu)集大成者，是云計(jì)算最佳業(yè)務(wù)實(shí)踐，Spring Cloud 為開發(fā)人員提供了快速構(gòu)建分布式系統(tǒng)中一些常見模式的工具（例如，配置管理、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、斷路器、智能路由、微代理、控制總線）。分布式系統(tǒng)的協(xié)調(diào)導(dǎo)致了樣板模式，使用Spring Cloud 開發(fā)人員可以快速地支持實(shí)現(xiàn)這些模式的服務(wù)和應(yīng)用程序。Spring Boot 可以幫助開發(fā)者更容易地創(chuàng)建基于Spring 的應(yīng)用程序和服務(wù)。

1.5.2 基于SOA 架構(gòu)搭建系統(tǒng)集成環(huán)境和應(yīng)用支撐平臺(tái)

SOA 是一個(gè)組件模型，其將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。

SOA 服務(wù)總線是一種體系結(jié)構(gòu)模式，支持虛擬化通信參與方之間的服務(wù)交互并對(duì)其進(jìn)行管理。它為提供者和請(qǐng)求者之間的連接提供服務(wù)，即使并非完全匹配，也能夠使其進(jìn)行交互。此模式可以使用各種中間件技術(shù)和編程模型實(shí)現(xiàn)。另外，連接到SOA 服務(wù)總線是集成部署決策，應(yīng)用程序源代碼不會(huì)受到影響。

搭建一個(gè)以可信的消息管控為核心，以SOA 架構(gòu)為基礎(chǔ)的應(yīng)用支撐平臺(tái)。可信的消息管控，旨在構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一應(yīng)用服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)和安全管理基礎(chǔ)架構(gòu)，將電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、政務(wù)信息資源目錄服務(wù)與數(shù)據(jù)交換、應(yīng)用服務(wù)與信息安全基礎(chǔ)設(shè)施和SOA應(yīng)用支撐平臺(tái)有組織、按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、有序地連接在一起，是應(yīng)用服務(wù)的可信樞紐，并以安全互聯(lián)互通、安全信息共享和安全運(yùn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用的可信消息管控總線方式提供應(yīng)用服務(wù)的調(diào)用。

1.5.3 利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)采集匯聚體系

狹義區(qū)塊鏈技術(shù)是按照時(shí)間順序，將數(shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法生成和更新數(shù)據(jù)，利用密碼學(xué)方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約，編程和操作數(shù)據(jù)的全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式。

一般說來，區(qū)塊鏈系統(tǒng)由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層和應(yīng)用層組成。其中，數(shù)據(jù)層封裝了底層數(shù)據(jù)區(qū)塊以及相關(guān)的數(shù)據(jù)加密和時(shí)間戳等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基本算法；網(wǎng)絡(luò)層則包括分布式組網(wǎng)機(jī)制、數(shù)據(jù)傳播機(jī)制和數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制等；共識(shí)層主要封裝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各類共識(shí)算法；激勵(lì)層將經(jīng)濟(jì)因素集成到區(qū)塊鏈技術(shù)體系中來，主要包括經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制等；合約層主要封裝各類腳本、算法和智能合約，是區(qū)塊鏈可編程特性的基礎(chǔ)；應(yīng)用層則封裝了區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場(chǎng)景和案例。區(qū)塊鏈疫苗追溯數(shù)據(jù)采集模型中，基于時(shí)間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)、分布式節(jié)點(diǎn)的共識(shí)機(jī)制、共識(shí)算力的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)和靈活可編程的智能合約是區(qū)塊鏈技術(shù)最具代表性的創(chuàng)新點(diǎn)。

1.5.4 利用大數(shù)據(jù)分析建模技術(shù)，構(gòu)建分析預(yù)警體系

采用高版本大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)（如Hadoop3.0/Spark2.0 以上版本的），利用分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)，利用如Spark SQL/Spark Streaming/Python 等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)定時(shí)和實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算，利用如Spark MLlib機(jī)器學(xué)習(xí)庫實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的聚類、分類、回歸、關(guān)聯(lián)分析等數(shù)據(jù)挖掘功能。疫苗追蹤溯源系統(tǒng)部署為Hadoop/Spark 集群模式，統(tǒng)一管理計(jì)算資源，調(diào)度各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表和數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算分析任務(wù)。

2 系統(tǒng)建設(shè)成效

廣西疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)投入應(yīng)用，有效地降低了疫苗追溯采集的數(shù)據(jù)交換成本，提升了追溯數(shù)據(jù)的采集效率，提高了追溯數(shù)據(jù)的可信度，有效保障了公眾疫苗使用安全，減少了疫苗質(zhì)量安全問題，也為其他相關(guān)單位建設(shè)疫苗追溯或藥品追溯系統(tǒng)提供了參考案例。該系統(tǒng)應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在以下方面。

2.1 統(tǒng)一疫苗追溯數(shù)據(jù)匯聚接口，降低企業(yè)和監(jiān)管部門數(shù)據(jù)匯聚成本

區(qū)塊鏈在線數(shù)據(jù)采集和匯聚，統(tǒng)一了監(jiān)管部門和不同企業(yè)信息系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)對(duì)接接口標(biāo)準(zhǔn)，降低了監(jiān)管部門和企業(yè)的接口開發(fā)和維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈各方間的真實(shí)準(zhǔn)確查詢，為監(jiān)管部門和企業(yè)提供了方便，將監(jiān)管部門和企業(yè)跑腿變?yōu)閿?shù)據(jù)跑腿，提升了信息采集效率，節(jié)省管理所需的信息采集成本。

2.2 建立數(shù)據(jù)下沉機(jī)制，提升一線監(jiān)管人員工作效率

通過建設(shè)監(jiān)管人員移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)，打通疫苗追溯數(shù)據(jù)與一線監(jiān)管人員之間的通道，將疫苗追溯相關(guān)數(shù)據(jù)從自治區(qū)下沉到鄉(xiāng)鎮(zhèn)，為一線監(jiān)管人員提供便捷查詢相關(guān)企業(yè)疫苗追溯信息功能，構(gòu)建自治區(qū)、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的四級(jí)疫苗監(jiān)管體系，支撐一線監(jiān)管人員及時(shí)處置疫苗監(jiān)管相關(guān)問題。

2.3 提高監(jiān)管預(yù)警靈敏度，提高智慧監(jiān)管水平

通過對(duì)疫苗追溯海量數(shù)據(jù)的匯聚、交換、整合和分析，建立疫苗質(zhì)量安全控制機(jī)制，提高安全監(jiān)管預(yù)測(cè)預(yù)警能力和應(yīng)急響應(yīng)能力。利用全樣本分析及預(yù)測(cè)思維技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)疫苗追溯信息的精確分析和預(yù)測(cè)，提升疫苗監(jiān)管信息預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警靈敏度和信息精準(zhǔn)程度。

疫苗監(jiān)管涉及疫苗生產(chǎn)、流通、銷售等全產(chǎn)業(yè)鏈，監(jiān)管對(duì)象多，行業(yè)狀況復(fù)雜，監(jiān)管任務(wù)與基層監(jiān)管人員配備數(shù)量不匹配，利用大數(shù)據(jù)新理念、新技術(shù)、新模式，對(duì)海量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律和問題，為科學(xué)決策提供依據(jù)，提高監(jiān)管執(zhí)法的科學(xué)性。

2.4 建設(shè)疫苗追溯查詢平臺(tái)，提升公眾疫苗安全常識(shí)

建設(shè)疫苗追溯查詢平臺(tái)，展示疫苗相關(guān)知識(shí)，公眾可以通過在線查找、在線學(xué)習(xí)等方式了解疫苗安全基礎(chǔ)知識(shí)，增強(qiáng)個(gè)人疫苗安全常識(shí)。同時(shí)，公眾也可查詢疫苗追溯全程的生產(chǎn)、質(zhì)量等信息，為公眾提供透明、高效的疫苗知識(shí)。

3 結(jié)語

通過建設(shè)廣西疫苗追溯監(jiān)管系統(tǒng)，制定了廣西疫苗追溯監(jiān)管的區(qū)塊鏈采集標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了疫苗追溯數(shù)據(jù)的可信規(guī)范采集和統(tǒng)一匯聚，提升了疫苗追溯數(shù)據(jù)匯聚效率和數(shù)據(jù)可信度。

區(qū)塊鏈技術(shù)在本項(xiàng)目中顯示是一種可信的數(shù)據(jù)賬本技術(shù)，通過各個(gè)數(shù)據(jù)源頭的數(shù)據(jù)上鏈，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可信采集與匯聚，可解決疫苗全鏈條追溯監(jiān)管系統(tǒng)現(xiàn)面臨的數(shù)據(jù)匯聚難點(diǎn)。

在本項(xiàng)目推廣實(shí)施過程中，通過為生產(chǎn)廠商、接種單位、受種者、疫苗建立唯一標(biāo)識(shí)，構(gòu)建區(qū)塊鏈可信追溯體系。在疫苗生產(chǎn)、流通、存儲(chǔ)、接種環(huán)節(jié)，利用可信的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，對(duì)上鏈的疫苗追溯信息進(jìn)行確權(quán)，形成共識(shí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整、不可篡改的疫苗追溯順序數(shù)據(jù)，確保疫苗追溯數(shù)據(jù)可信安全。