基于區(qū)塊鏈的?；纷匪莨芾硐到y(tǒng)

馮琳琳，司博章，許亨哲

1 概述

危險(xiǎn)化學(xué)品是指化學(xué)品中具有易燃、易爆、有毒、有害及有放射性、腐蝕性，會(huì)對(duì)人員、設(shè)備、環(huán)境造成傷害或損傷的化學(xué)品。這些危險(xiǎn)化學(xué)品在其生產(chǎn)、儲(chǔ)存、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸、使用、廢棄處置過程中，若處理不當(dāng)疏于管理，會(huì)對(duì)人類和環(huán)境造成危害。隨著城市化進(jìn)程加快和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，危險(xiǎn)化學(xué)品在工業(yè)生產(chǎn)和市民日常生活中的地位越發(fā)凸顯，隨之而來的是，我國(guó)危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、儲(chǔ)存和流通等環(huán)節(jié)的安全問題日顯突出，諸如浙江溫嶺油罐車爆炸事件、南六環(huán)成品油泄漏事故、“金鳳呈祥”蛋糕店瓶裝液化氣爆燃事故等都暴露出危險(xiǎn)化學(xué)品安全監(jiān)管方面仍存在待完善的空間，這都要求我們對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)行更加嚴(yán)格的管理，以創(chuàng)新的管理模式整合相關(guān)監(jiān)管部門的職能并形成合力，提升企業(yè)和城市安全管理水平。

安全生產(chǎn)是關(guān)系人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的大事，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)健康發(fā)展的標(biāo)志，是黨和政府對(duì)人民利益高度負(fù)責(zé)的要求。黨中央、國(guó)務(wù)院歷來高度重視安全生產(chǎn)工作，2020年2月26日，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于全面加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)工作的意見》，提出研究建立危險(xiǎn)化學(xué)品全生命周期信息監(jiān)管系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、使用、經(jīng)營(yíng)、廢棄處置等各環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程信息化管理和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品來源可循、去向可溯、狀態(tài)可控，做到企業(yè)、監(jiān)管部門、執(zhí)法部門及應(yīng)急救援部門之間互聯(lián)互通。2018年1月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)城市安全發(fā)展的意見》，提出要促進(jìn)建立以安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)的綜合性、全方位、系統(tǒng)化的城市安全發(fā)展體系，全面提高城市安全保障水平，有效防范和堅(jiān)決遏制重特大安全事故發(fā)生。

危化品監(jiān)管面臨面廣量大、涉及行業(yè)眾多，易發(fā)生重特大事件風(fēng)險(xiǎn)高；監(jiān)管部門多，沒有實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)到廢棄全流程監(jiān)管，不可控因素多，管控難度大；監(jiān)管體系復(fù)雜、部門間信息交流不暢，數(shù)據(jù)共享程度低。區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種大規(guī)模協(xié)作工具，對(duì)?；飞a(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用、廢棄處置進(jìn)行全過程、全鏈條的信息管理，打破不同部門、不同層級(jí)、不同區(qū)域內(nèi)的信息壁壘；有利于監(jiān)管部門查擺?；妨鬓D(zhuǎn)過程安全漏洞，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)狀況的監(jiān)督管理；同時(shí)各監(jiān)督部門監(jiān)管信息上鏈，有效實(shí)現(xiàn)縱向智能部門、橫向部門間政務(wù)信息共享，形成互相協(xié)作；當(dāng)發(fā)生生產(chǎn)安全事故時(shí)，能夠向上追溯、快速查找?；妨鬓D(zhuǎn)和監(jiān)管過程中存在的問題，便于事故查處、界定追蹤責(zé)任，提升全市危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理水平，保障城市安全穩(wěn)定。

2 區(qū)塊鏈

2.1 定義

區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。基于區(qū)塊鏈技術(shù)可以構(gòu)建一個(gè)高效可靠的價(jià)值傳遞系統(tǒng)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)成為構(gòu)建社會(huì)信任的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)價(jià)值的有效傳遞。區(qū)塊鏈技術(shù)不是一個(gè)單項(xiàng)的技術(shù)，而是一個(gè)集成了多方面研究成果基礎(chǔ)之上的綜合性技術(shù)系統(tǒng)。該技術(shù)具備泛中心化、開放互信、不可篡改、高可靠等特征。

2.2 區(qū)塊鏈特性

2.2.1 泛中心化

基于分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用加密算法來建立分布式節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系，從而形成去中心化的、高信任的分布式系統(tǒng)。在該體系中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不再需要中心化的硬件或者第三方平臺(tái)，任意節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)利和義務(wù)都是均等的，且少數(shù)節(jié)點(diǎn)的損壞或者作惡都不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，因此區(qū)塊鏈系統(tǒng)具有極好的健壯性。

2.2.2 開放互信

區(qū)塊鏈系統(tǒng)是開放的，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)則必須是公開透明的，參與系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換是無須互相信任的，除了交易各方的私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)對(duì)所有人公開，任何人都可以通過公開的接口查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)和開發(fā)相關(guān)應(yīng)用，因此整個(gè)系統(tǒng)信息高度透明，在系統(tǒng)指定的規(guī)則范圍和時(shí)間范圍內(nèi)，節(jié)點(diǎn)之間是不能也無法欺騙其他節(jié)點(diǎn)的。

2.2.3 不可篡改

基于“區(qū)塊+鏈”（block+chain）的獨(dú)特賬本，存有交易的區(qū)塊按照時(shí)間順序持續(xù)加到鏈的尾部。要修改一個(gè)區(qū)塊中的數(shù)據(jù)，就需要重新生成它之后的所有區(qū)塊。同時(shí)，共識(shí)機(jī)制使得修改大量區(qū)塊的成本極高，幾乎是不可能的。以采用工作量證明的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)（比如比特幣、以太坊）為例，只有擁有51%以上的算力才可能重新生成所有區(qū)塊以篡改數(shù)據(jù)，這種設(shè)計(jì)機(jī)制增強(qiáng)了區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)可靠性。

2.2.4 高可靠性

區(qū)塊鏈技術(shù)通過共識(shí)算法保持各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的高度一致，每一個(gè)全節(jié)點(diǎn)都會(huì)維護(hù)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)副本，整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)不依賴個(gè)別節(jié)點(diǎn)。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)遇到網(wǎng)絡(luò)問題、硬件故障、軟件錯(cuò)誤或者被黑客控制，則均不會(huì)影響系統(tǒng)以及其他參與節(jié)點(diǎn)。問題節(jié)點(diǎn)在排除故障并完成數(shù)據(jù)同步之后，便可以隨時(shí)再加入系統(tǒng)中繼續(xù)工作。

區(qū)塊鏈提供了一種新型的社會(huì)信任機(jī)制，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了新基石，“區(qū)塊鏈+”應(yīng)用創(chuàng)新，昭示著產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和公共服務(wù)的新方向?，F(xiàn)階段，區(qū)塊鏈技術(shù)在金融保險(xiǎn)、供應(yīng)鏈、食品安全、醫(yī)療健康、政務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域己經(jīng)開展了深入的應(yīng)用探索，其價(jià)值得到了廣泛認(rèn)可。

3 基于區(qū)塊鏈?；纷匪莨芾砜尚行苑治?/h2>

我國(guó)?；繁O(jiān)管面臨面廣量大、涉及行業(yè)眾多，易發(fā)生重特大事件風(fēng)險(xiǎn)高；監(jiān)管部門多，沒有實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)到廢棄全流程監(jiān)管，不可控因素多，管控難度大；監(jiān)管體系復(fù)雜、部門間信息交流不暢，數(shù)據(jù)共享程度低。

區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種大規(guī)模協(xié)作工具，對(duì)?；飞a(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用、廢棄處置進(jìn)行全過程、全鏈條的信息管理，打破不同部門、不同層級(jí)、不同區(qū)域內(nèi)的信息壁壘；有利于監(jiān)管部門查擺危化品流轉(zhuǎn)過程安全漏洞，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)狀況的監(jiān)督管理；同時(shí)各監(jiān)督部門監(jiān)管信息上鏈，有效實(shí)現(xiàn)縱向智能部門、橫向部門間政務(wù)信息共享，形成互相協(xié)作；當(dāng)發(fā)生生產(chǎn)安全事故時(shí)，能夠向上追溯、快速查找?；妨鬓D(zhuǎn)和監(jiān)管過程中存在的問題，便于事故查處、界定追蹤責(zé)任。

建設(shè)基于區(qū)塊鏈的?；纷匪莨芾硐到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品相關(guān)信息整合，有效串聯(lián)起各部門的監(jiān)管職能和信息資源，推進(jìn)管理部門之間業(yè)務(wù)銜接和協(xié)調(diào)配合，提升危險(xiǎn)化學(xué)品管理效率；運(yùn)用電子標(biāo)簽，構(gòu)建“一物一碼”的危險(xiǎn)化學(xué)品唯一標(biāo)識(shí)的追溯碼，面向全市危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、儲(chǔ)存、使用等相關(guān)監(jiān)管鏈條單位進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接和采集，結(jié)合交管局的電子運(yùn)單系統(tǒng)數(shù)據(jù)、市監(jiān)局的氣瓶監(jiān)管系統(tǒng)、環(huán)保局的廢棄處置企業(yè)管理系統(tǒng)等，搭建危險(xiǎn)化學(xué)品全生命周期管理體系，打造從審批、資質(zhì)管理、行政處罰等監(jiān)管的“全鏈條”，事后應(yīng)急轉(zhuǎn)向事前預(yù)防，事后處置轉(zhuǎn)向監(jiān)管防范，簡(jiǎn)單粗暴轉(zhuǎn)向精耕細(xì)作，單純被動(dòng)監(jiān)管轉(zhuǎn)向監(jiān)管、服務(wù)和主動(dòng)申報(bào)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品全環(huán)節(jié)、全過程?；穭?dòng)態(tài)監(jiān)管、全流程追溯，維護(hù)城市穩(wěn)定安全。

4 基于區(qū)塊鏈?；纷匪莨芾硐到y(tǒng)

4.1 工作原理

利用區(qū)塊鏈不可篡改、開放互信等特性，對(duì)?；飞婕暗纳a(chǎn)、儲(chǔ)存、經(jīng)營(yíng)、使用、廢棄等各環(huán)節(jié)涉及的企業(yè)、委辦局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行上鏈，實(shí)現(xiàn)?；啡h(huán)節(jié)、全流程信息上鏈和監(jiān)管，打通危化品監(jiān)管相關(guān)委辦局的數(shù)據(jù)，能夠建立各部門間的信任和共識(shí)，夯實(shí)各協(xié)作部門的信任基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)在確保數(shù)據(jù)安全的同時(shí)促進(jìn)各部門數(shù)據(jù)的授權(quán)共享與業(yè)務(wù)協(xié)同。將所有的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)使用記錄留存于鏈上，當(dāng)發(fā)生問題時(shí)，定位問題發(fā)生的環(huán)節(jié)和責(zé)任方，同時(shí)參與方也可以通過溯源數(shù)據(jù)自證清白。

4.2 模式和數(shù)據(jù)上鏈

根據(jù)?；啡鞒瘫O(jiān)管涉及環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，本次系統(tǒng)采取聯(lián)盟鏈的方式，如圖1為?；飞湘湹氖疽鈭D，可實(shí)現(xiàn)?；啡^程的信息跟蹤。

圖1 ?；飞湘?zhǔn)疽鈭D

危化品通過“一物一碼”標(biāo)識(shí)，將生產(chǎn)、儲(chǔ)存、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸、使用到廢棄全流程環(huán)節(jié)信息寫入?yún)^(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈上信息不可篡改?；趨^(qū)塊鏈的危化品追溯管理平臺(tái)由各個(gè)委辦局及相關(guān)企業(yè)（生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸、銷售、廢棄處置）和使用單位環(huán)節(jié)的節(jié)點(diǎn)群共同維護(hù)，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式、去中心化等特征，監(jiān)管方、企業(yè)方和使用方即可獲取?；穪碓?、去向等追溯數(shù)據(jù)，更便捷的獲取所購(gòu)危化品安全和產(chǎn)品追溯信息。

4.3 上鏈數(shù)據(jù)采集（工業(yè)氣體為試點(diǎn)）

基于區(qū)塊鏈的危化品追溯管理系統(tǒng)，通過RFID標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)對(duì)危化品涉及生產(chǎn)、儲(chǔ)存、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸、管理、廢棄環(huán)節(jié)，通過這些環(huán)節(jié)的信息上鏈，搭建人、組織、物、空間、車在業(yè)務(wù)系統(tǒng)和監(jiān)管單位數(shù)據(jù)管理單元，通過?；纷匪菸ㄒ蛔R(shí)別碼可以實(shí)現(xiàn)全流程追溯。

以工業(yè)氣體為例，涉及到建檔、充裝、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、經(jīng)營(yíng)、使用和回收環(huán)節(jié)，采集的數(shù)據(jù)信息如上:

建檔:所屬區(qū)域、區(qū)監(jiān)察機(jī)構(gòu)、氣瓶充裝單位、充裝單位充裝許可證號(hào)、溯源標(biāo)識(shí)一維條碼編碼、追溯標(biāo)識(shí)二維碼編碼、氣瓶狀態(tài)、產(chǎn)權(quán)狀態(tài)等。

充裝/回收:追溯標(biāo)識(shí)、充裝單位、檢察員、從業(yè)資格、檢查時(shí)間、結(jié)論、充裝介質(zhì)等。

檢驗(yàn):追溯標(biāo)識(shí)、送檢單位、末次檢驗(yàn)、上次檢驗(yàn)、檢驗(yàn)單位等。

運(yùn)輸:托運(yùn)單位、運(yùn)輸單位、電子運(yùn)單、發(fā)貨地址、收貨地址等。

經(jīng)營(yíng):交易時(shí)間、充裝介質(zhì)、采購(gòu)單位、銷售單位等。

使用:追溯編碼、收貨單位、交付單位、交付時(shí)間、簽收人等。

4.4 全流程追溯管理系統(tǒng)（工業(yè)氣體為試點(diǎn)）

全流程追溯管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)氣體流通情況分析，通過相關(guān)數(shù)據(jù)匹配，可對(duì)上上游信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，明確上上游從業(yè)單位身份，落實(shí)主體責(zé)任等方式，形成多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)閉環(huán)管理和精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品全流程可追溯化管理，提高危險(xiǎn)化學(xué)品源頭管控和動(dòng)態(tài)監(jiān)控能力。

4.4.1 氣瓶追溯整體流程

氣瓶追溯包括充裝、檢驗(yàn)、經(jīng)營(yíng)、使用、回收五個(gè)環(huán)節(jié)，而氣瓶追溯的企業(yè)類型中充裝和回收通常是一家單位，其中充裝、回收和檢驗(yàn)率屬于市場(chǎng)監(jiān)督管理局監(jiān)管，經(jīng)營(yíng)和使用率屬于應(yīng)急局監(jiān)管，針對(duì)市監(jiān)局監(jiān)管我們主要是接入相關(guān)監(jiān)管數(shù)據(jù)和企業(yè)數(shù)據(jù)，使用和經(jīng)營(yíng)監(jiān)管由企業(yè)自己填報(bào)數(shù)據(jù)；區(qū)塊鏈在追溯管理中將線上的實(shí)體對(duì)象（?；?、車輛、庫位、人員、企業(yè)等），以及基于實(shí)體對(duì)象如車輛相關(guān)的定位、軌跡等數(shù)據(jù)映射到鏈上數(shù)字世界，將區(qū)塊鏈不可篡改的特性拓展到線上場(chǎng)景，建立線上和鏈上之間的橋梁。

4.4.2 追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)接

圖2 氣瓶追溯全流程

氣體（工業(yè)氣體）管理中經(jīng)營(yíng)和使用環(huán)節(jié)是由應(yīng)急局直接監(jiān)管，通過規(guī)定經(jīng)營(yíng)和使用企業(yè)相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)接標(biāo)準(zhǔn)，使用終端采取實(shí)名制方式，真正實(shí)現(xiàn)從建檔到使用全流程的數(shù)據(jù)接入和管控，同時(shí)可為相關(guān)委辦局提供數(shù)據(jù)支撐。

4.4.3 氣體追溯時(shí)空關(guān)聯(lián)分析

針對(duì)工業(yè)氣體場(chǎng)景，接入充裝、檢驗(yàn)、回收三個(gè)環(huán)節(jié)的市監(jiān)督管理局氣瓶追溯系統(tǒng)、交管局、運(yùn)輸局的數(shù)據(jù)和企業(yè)自建的工業(yè)氣體追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)；針對(duì)經(jīng)營(yíng)和使用環(huán)節(jié)，通過掃描危化品貨物二維碼、手持機(jī)掃描入庫單、出庫單等相關(guān)信息或者是OCR識(shí)別技術(shù)，將與?；方?jīng)營(yíng)和使用相關(guān)的人、車、危化品、倉(cāng)庫、軌跡等線上數(shù)據(jù)映射到鏈上，并進(jìn)行身份綁定關(guān)聯(lián)和存證，形成數(shù)據(jù)鏈，佐證危化品的交易；同時(shí)基于時(shí)空關(guān)聯(lián)分析，建立基于圖數(shù)據(jù)庫的個(gè)人、組織、?；贰④囕v等關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，基于存證數(shù)據(jù)和圖數(shù)據(jù)的聚合，完成多時(shí)空關(guān)聯(lián)查詢。

5 結(jié)束語

基于區(qū)塊鏈的?；纷匪莨芾硐到y(tǒng)有利于推動(dòng)危險(xiǎn)化學(xué)品的精細(xì)化、無縫隙化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品信息的實(shí)時(shí)精確掌握、全過程周期動(dòng)態(tài)監(jiān)管及重點(diǎn)追溯監(jiān)管，提升危險(xiǎn)化學(xué)品可追溯、動(dòng)態(tài)監(jiān)管水平，可有效推動(dòng)危險(xiǎn)化學(xué)品安全監(jiān)管模式創(chuàng)新，進(jìn)一步健全危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)的安全管理機(jī)制，提升危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理水平，保障從生產(chǎn)到最終廢棄全生命周期的安全穩(wěn)定。

通過區(qū)塊鏈技術(shù)分布式存儲(chǔ)及安全共享技術(shù)，有助于各部門數(shù)據(jù)共享，有助于監(jiān)管部門有效掌握危險(xiǎn)化學(xué)品存量、分布和流向等信息，為實(shí)時(shí)掌握危險(xiǎn)化學(xué)品安全態(tài)勢(shì)提供數(shù)據(jù)支撐；有利于推進(jìn)相關(guān)單位之間業(yè)務(wù)銜接和協(xié)調(diào)配合，提升危險(xiǎn)化學(xué)品監(jiān)管效率，為執(zhí)法檢查、事故應(yīng)急、宏觀決策提供依據(jù)，為企業(yè)自身設(shè)立了安全發(fā)展的準(zhǔn)繩，促進(jìn)企業(yè)安全生產(chǎn)主體責(zé)任的落實(shí)，提升本質(zhì)安全。