區(qū)塊鏈技術(shù)賦能下的煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察變革

孫林輝，賈元瑞，吳升林，趙天亮

(1.西安科技大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710054；2.陜煤集團(tuán) 神木紅柳林礦業(yè)有限公司，陜西 榆林 719300；3.華能慶陽煤電有限責(zé)任公司 核桃峪煤礦，甘肅 慶陽 745306)

我國是煤炭生產(chǎn)大國，也是煤炭消費(fèi)大國，盡管我國一直在推進(jìn)低碳清潔能源發(fā)展，但煤炭在未來一段時(shí)間內(nèi)依然是我國的主體能源[1]，關(guān)于煤礦安全生產(chǎn)問題仍不可掉以輕心。隨著監(jiān)管監(jiān)察模式的完善，近年來我國煤礦安全生產(chǎn)形勢整體穩(wěn)定好轉(zhuǎn)，然而所暴露出的監(jiān)管重復(fù)、信息不對稱等問題仍亟待解決。為解決這些問題，有些學(xué)者從機(jī)構(gòu)設(shè)置、法制體系、人員素質(zhì)等方面的改善來尋找煤炭安全生產(chǎn)的途徑[2-6]。但如何去推動(dòng)實(shí)行這些政策與建議的研究相對較少。2019年11月，黃玉治主持召開國家煤礦安監(jiān)局黨組會(huì)議，強(qiáng)調(diào)要提前布局發(fā)展，探索以大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈為代表的先進(jìn)技術(shù)與煤炭行業(yè)的深度融合，推動(dòng)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察創(chuàng)新發(fā)展[7]。利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，逐步消除煤炭生產(chǎn)過程中帶來的安全負(fù)效應(yīng)是保障我國煤礦安全生產(chǎn)的重要手段。

最近受人們廣泛關(guān)注的區(qū)塊鏈技術(shù)被認(rèn)為是目前最有可能引領(lǐng)第五輪科技革命的關(guān)鍵技術(shù)[8]，已被應(yīng)用于供應(yīng)鏈、物聯(lián)網(wǎng)、金融、產(chǎn)品溯源等領(lǐng)域，將其應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察，有利于整治煤礦安全監(jiān)管頑疾，促進(jìn)煤礦安全發(fā)展?；诖耍狙芯繉^(qū)塊鏈與煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察結(jié)合起來，探討區(qū)塊鏈技術(shù)在煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察變革中的作用，并探索“區(qū)塊鏈+煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察”的實(shí)現(xiàn)路徑。

1 煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察中存在的問題

1.1 煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察體系各主體存在的問題

1)監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)存在的問題。執(zhí)法重復(fù)、職責(zé)不清。目前我國煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察實(shí)施的是“垂直管理+屬地管理”原則。由煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)和地方煤礦安全監(jiān)管部門共同對煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)督管理，實(shí)現(xiàn)“國家監(jiān)察，地方監(jiān)管，企業(yè)負(fù)責(zé)”[9]，如圖1所示。在此監(jiān)管模式下，雙方都可以對煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)管，這就導(dǎo)致煤礦企業(yè)需要同時(shí)面對多個(gè)部門的監(jiān)督管理，在造成行政資源浪費(fèi)的同時(shí)，也大大增加了煤礦企業(yè)的經(jīng)營負(fù)擔(dān)。

圖1 我國煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察模式

2)煤礦企業(yè)存在的問題。礦井中各種機(jī)器設(shè)備、傳感器發(fā)生故障不能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)處理；井下環(huán)境數(shù)據(jù)異常不能及時(shí)報(bào)警做出有效應(yīng)對措施；煤礦工人的違章行為不能做到有效管控；安全管理存在的缺陷不能及時(shí)完善等都是引起煤礦事故的導(dǎo)火索[10]。此外，大部分煤礦工人學(xué)歷程度比較低，缺乏安全意識和維權(quán)意識，從而使煤礦企業(yè)降低了對安全管理的要求，對安全問題產(chǎn)生輕視[11]。

3)外部主體參與問題?，F(xiàn)有的煤礦安全監(jiān)管格局缺少社會(huì)力量的參與。我國目前實(shí)行的是政府一元強(qiáng)制服從監(jiān)管模式，只有政府部門作為監(jiān)管主體，煤礦企業(yè)和煤礦工人只能無條件服從指令，公眾媒體及相關(guān)社會(huì)組織也無法傳達(dá)自己的意見，形成“政府在監(jiān)管，企業(yè)在抵觸，工人在旁觀[12]”的格局。顯然這種監(jiān)管模式不能充分發(fā)揮社會(huì)資源力量，多主體安全監(jiān)管機(jī)制能夠擴(kuò)大煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察體系的覆蓋面，提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)的安全程度。

1.2 煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察信息管理存在的問題

1)信息孤島。各地區(qū)、各煤礦企業(yè)在進(jìn)行信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)缺少統(tǒng)籌規(guī)劃，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各種信息系統(tǒng)的建設(shè)廠家、建設(shè)時(shí)間、使用的技術(shù)與方法等都有很大差異，導(dǎo)致不同系統(tǒng)間的功能不能關(guān)聯(lián)互助、應(yīng)用不兼容、數(shù)據(jù)無法有效集成。使得有關(guān)監(jiān)測信息無法傳送到各級監(jiān)督管理人員手中，數(shù)據(jù)不能得到有效利用。

2)聯(lián)網(wǎng)信息較少。很多煤礦企業(yè)沒有將井下重大設(shè)備運(yùn)行信息、環(huán)境數(shù)據(jù)、人員信息以及重點(diǎn)區(qū)域的監(jiān)控視頻信息連接到監(jiān)管信息平臺，導(dǎo)致無法對井下的安全情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與評估。

3)信息不對稱。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通常建設(shè)在煤礦企業(yè)，且日常維護(hù)由煤礦企業(yè)負(fù)責(zé)。礦方對操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)庫擁有最高控制權(quán)限，這給煤礦企業(yè)篡改、刪除數(shù)據(jù)有了可乘之機(jī)[13]。他們對煤礦存在的一些風(fēng)險(xiǎn)隱患以及違規(guī)行為有較多了解，而監(jiān)管部門則處于信息劣勢[14]。這樣煤礦企業(yè)便可利用信息的不對稱來欺騙監(jiān)管機(jī)構(gòu)，在來檢查前對一些數(shù)據(jù)加以修改，使監(jiān)管機(jī)構(gòu)無法了解煤礦真實(shí)存在的安全隱患，進(jìn)而使自己免受監(jiān)管處罰。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)在煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察中的作用

區(qū)塊鏈作為比特幣的底層核心技術(shù)，源于中本聰在2008年發(fā)布的比特幣白皮書[15]。它是一種按照時(shí)間順序，將數(shù)據(jù)區(qū)塊以鏈條的方式組合成特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證數(shù)據(jù)不可篡改和不可偽造的去中心化共享總賬[16]，也被稱為分布式賬本技術(shù)。其最基本的特征為去中心化，即數(shù)據(jù)將不再集中存儲于中心化的數(shù)據(jù)庫中，而是存儲于鏈上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，而且數(shù)據(jù)一旦錄入，將無法再進(jìn)行修改和撤銷。再加上其公開透明、可追溯等特征，區(qū)塊鏈已被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。隨著數(shù)字化、智能化礦山的推進(jìn)，越來越多的煤礦企業(yè)開始引入大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等技術(shù)，煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察將隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生變革。未來的煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察將從孤立、片面的監(jiān)管，轉(zhuǎn)型為多元協(xié)同監(jiān)管、精確數(shù)據(jù)采集與分析的最優(yōu)決策和執(zhí)行平臺。區(qū)塊鏈技術(shù)將促使煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察向高信任度的多元治理轉(zhuǎn)變。

1)確保信息真實(shí)，提高社會(huì)信任。由于區(qū)塊鏈的不可偽造和不可篡改性，當(dāng)采集到的信息通過驗(yàn)證上鏈保存后，便將無法更改與刪除，如果想要更改區(qū)塊鏈里面的數(shù)據(jù)信息，那么需要攻擊系統(tǒng)中至少51%的節(jié)點(diǎn)，這將付出極大的代價(jià)，幾乎是不會(huì)發(fā)生的。這些特性能夠避免煤礦企業(yè)篡改、刪除數(shù)據(jù)，提高社會(huì)信任。

2)數(shù)據(jù)公開透明，擴(kuò)大監(jiān)管主體。將區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)用于煤礦安全監(jiān)管，能實(shí)現(xiàn)監(jiān)管信息的共享與開放，打破煤礦企業(yè)對相關(guān)信息的壟斷，緩解信息孤島問題。而且數(shù)據(jù)的透明、開放、流通擴(kuò)大了監(jiān)管主體，從而能夠?qū)崿F(xiàn)多主體協(xié)同參與煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察，彌補(bǔ)政府一元監(jiān)管的不足。

3)智慧監(jiān)管，防范風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性與完整性，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析，兩者的融合使煤礦安全監(jiān)管實(shí)現(xiàn)智慧化，在提高效率的同時(shí)降低監(jiān)管成本。目前很多地方總是在發(fā)生煤礦事故之后才開始反思，追查責(zé)任，加強(qiáng)監(jiān)管，過了一段時(shí)間，又開始放松監(jiān)管，然后又發(fā)生事故，就這樣陷入了一種怪圈。通過區(qū)塊鏈技術(shù)對煤礦安全進(jìn)行智慧化監(jiān)管，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新同步，并通過數(shù)據(jù)分析和智能合約發(fā)布預(yù)警通知與應(yīng)對措施，讓監(jiān)管跑在風(fēng)險(xiǎn)前面。

4)信息溯源，精準(zhǔn)追責(zé)。區(qū)塊鏈按照時(shí)間順序，將數(shù)據(jù)的采集、整理、分析等每一個(gè)環(huán)節(jié)都記錄在鏈上，并且不能修改，在確保了數(shù)據(jù)真實(shí)安全的同時(shí)，當(dāng)發(fā)生煤礦事故后，還能通過數(shù)據(jù)查詢與追溯快速找到事故發(fā)生的原因，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)調(diào)查時(shí)數(shù)據(jù)缺失、故意隱瞞、推卸責(zé)任等問題。在進(jìn)行事后追責(zé)時(shí)，也可利用溯源系統(tǒng)查找疏漏環(huán)節(jié)，有助于責(zé)任的判定。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)下多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管模式

與以往政府的一元強(qiáng)制服從監(jiān)管模式不同，利用區(qū)塊鏈技術(shù)將監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)、煤礦企業(yè)、煤礦工人以及社會(huì)組織有效連接起來，形成多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管模式，如圖2所示。在此模式下，鏈上的任意節(jié)點(diǎn)之間可以直接進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的信息交互，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管多主體間的信息共享、協(xié)同共治[17]，如圖3所示。通過智能合約技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)安全管理智能化、政府監(jiān)管監(jiān)察智能化、煤礦工人及社會(huì)組織協(xié)同參與智能化，構(gòu)建一個(gè)互信共贏的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)管監(jiān)察體系。

圖2 多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管模式框架

圖3 區(qū)塊鏈技術(shù)下的點(diǎn)對點(diǎn)信息交互

3.1 多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管模式參與主體

1)監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)。各監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)共享，如：機(jī)構(gòu)職能、管轄范圍、職責(zé)分工、辦事程序、煤礦安全監(jiān)管的相關(guān)法律、政策等數(shù)據(jù)信息，避免重復(fù)檢查、推卸責(zé)任。分層次、分步驟對煤礦企業(yè)進(jìn)行檢查，并根據(jù)不同的檢查目標(biāo)、檢查方法和檢查內(nèi)容安排相應(yīng)的檢查人員[18]。監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)擁有對所管轄煤礦企業(yè)特定信息的查閱權(quán)限，能夠?qū)γ旱V進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)安全監(jiān)管，并且通過智能合約將監(jiān)管條例寫入?yún)^(qū)塊鏈代碼，對煤礦企業(yè)的信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管。

2)煤礦企業(yè)。煤礦企業(yè)本身也有推動(dòng)安全生產(chǎn)的需求，只不過在缺乏外部機(jī)制的制約下，容易將安全成本外部化，轉(zhuǎn)而投向?qū)ψ约焊欣纳a(chǎn)效率。政府部門要充分利用煤礦企業(yè)這一需求，通過與其簽訂安全目標(biāo)、對煤礦工人及管理者進(jìn)行安全教育培訓(xùn)等，促使煤礦企業(yè)加大安全投入，提高安全管理水平。煤礦企業(yè)內(nèi)部安全管理主要從煤礦工人、機(jī)器設(shè)備、礦井環(huán)境三方面來考慮。

煤礦工人方面，通過數(shù)字化工作票增強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)治理能力：利用身份認(rèn)證、生物識別、區(qū)塊鏈等先進(jìn)技術(shù)，將工人的作業(yè)時(shí)間、作業(yè)地點(diǎn)、作業(yè)內(nèi)容等作業(yè)信息與他們的個(gè)人信息匹配起來，整個(gè)作業(yè)過程通過區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行存證，從源頭上提升安全工作的治理能力。通過對工人進(jìn)行綜合能力評價(jià)，提升煤礦企業(yè)安全防范與風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對能力：將煤礦工人的工作票數(shù)據(jù)上鏈存證，將每個(gè)工人的違章次數(shù)、安全事故次數(shù)、事故類型等形成一個(gè)安全檔案，通過大數(shù)據(jù)分析，得出其綜合能力評分。評分只對煤礦工人本人和管理人員開放，一方面當(dāng)發(fā)生煤礦安全事故時(shí)，管理層能做出高效的分工決策，另一方面也有助于煤礦工人意識到自己的不足，提升自己的安全意識與作業(yè)技能。

機(jī)器設(shè)備方面，大多數(shù)煤礦企業(yè)缺乏相關(guān)的故障預(yù)警機(jī)制，對一些較為復(fù)雜的大型設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，忽略了設(shè)備生產(chǎn)商及專家各方的意見，從而使得設(shè)備維護(hù)不當(dāng)，產(chǎn)生諸多問題。基于區(qū)塊鏈技術(shù)，對大型機(jī)電設(shè)備的使用、維護(hù)全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)管，建立設(shè)備工控可信鑒別機(jī)制，并將核心參數(shù)共享到設(shè)備生產(chǎn)商、企業(yè)相關(guān)部門、監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)，對其進(jìn)行故障預(yù)警和綜合評價(jià)，測算設(shè)備的使用壽命。

礦井環(huán)境方面，通過對礦井中瓦斯?jié)舛?、其他有害氣體、粉塵、溫度、壓力、水分等影響工人安全健康以及安全生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)數(shù)據(jù)超過事先規(guī)定的值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)智能合約發(fā)出警告通知。由于數(shù)據(jù)都是保存在區(qū)塊鏈上的，管理人員不能篡改相關(guān)數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

3)煤礦工人。煤礦工人處在煤炭開采的第一線，最能了解井下安全作業(yè)情況，且煤礦安全關(guān)系到他們自身的生命和健康，是加強(qiáng)安全監(jiān)管的第一利益相關(guān)者，因此將他們納入煤礦安全監(jiān)管體系，會(huì)在很大程度上對煤礦企業(yè)和監(jiān)管主體產(chǎn)生監(jiān)督和約束作用。通過開展煤礦工人專項(xiàng)培訓(xùn)活動(dòng)，提高他們的安全和維權(quán)意識，通過舉報(bào)和投訴及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤礦安全隱患，減少政府監(jiān)管資源，實(shí)現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)督的目的。

4)社會(huì)組織。煤礦安全監(jiān)管不能僅僅依靠政府部門，因?yàn)檎谋O(jiān)管力量是有限的，并且成本比較高昂，因此需要社會(huì)相關(guān)組織的資源整合，將煤礦安全的治理權(quán)力和治理責(zé)任分配到多元主體身上，包括保險(xiǎn)公司、工會(huì)、媒體、科研機(jī)構(gòu)等。如保險(xiǎn)公司根據(jù)煤礦企業(yè)的實(shí)際情況制定不同的保險(xiǎn)機(jī)制，從而采取不同的監(jiān)管力度，使煤礦企業(yè)提高安全意識，加大安全投入；通過工會(huì)的參與，強(qiáng)化對煤礦企業(yè)的監(jiān)督力度，更好保障煤礦工人的合法權(quán)益；通過媒體的報(bào)道，使群眾有更多的知情權(quán)，提高監(jiān)管信息透明度與信任度；通過科研機(jī)構(gòu)對煤礦安全監(jiān)管提出理論與技術(shù)方面的建議。

3.2 基于區(qū)塊鏈的多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管信息平臺構(gòu)建

3.2.1 區(qū)塊鏈類型選擇

區(qū)塊鏈可分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈三種類型。公有鏈?zhǔn)峭耆_放的區(qū)塊鏈，不受任何人控制，任何人都可以隨時(shí)進(jìn)入，成為節(jié)點(diǎn)并參與記賬，獲取鏈上信息，但其速度較慢，效率低，需要有激勵(lì)機(jī)制才能確保節(jié)點(diǎn)正常運(yùn)行。聯(lián)盟鏈也叫做許可鏈，就是具有準(zhǔn)入許可的區(qū)塊鏈，意味著如果想要成為新的節(jié)點(diǎn)，需要已在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的認(rèn)可，節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限，一般為多個(gè)組織或企業(yè)共同管理。私有鏈與公有鏈相反，所有數(shù)據(jù)的寫入與訪問掌握在某個(gè)人或某個(gè)組織中，只有內(nèi)部群體才能夠進(jìn)行交易。區(qū)塊鏈類型特點(diǎn)見表1。

表1 區(qū)塊鏈類型特點(diǎn)

多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管模式涉及多個(gè)監(jiān)管主體，是典型的聯(lián)盟鏈，但煤礦工人眾多，且流動(dòng)性大，不宜采用聯(lián)盟鏈?；诖?，提出采用公有鏈和聯(lián)盟鏈的混合鏈架構(gòu)，使信息能夠跨鏈傳輸與確認(rèn)，以此彌補(bǔ)公有鏈和聯(lián)盟鏈的不足。鏈上主要數(shù)據(jù)在聯(lián)盟鏈上完成，核心節(jié)點(diǎn)由監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)、煤礦企業(yè)與社會(huì)組織組成，邊緣節(jié)點(diǎn)由煤礦工人組成。

3.2.2 安全監(jiān)管信息平臺概念模型

目前，很多地方部門建立了自己的煤礦安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，但由于各種信息系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)間、采用的技術(shù)與方法等都有很大差異，導(dǎo)致監(jiān)管信息系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)有效集成，加上監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)、企業(yè)管理層、企業(yè)基層工作人員幾個(gè)層次信息不暢、片面信息決策等，形成信息孤島?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)搭建的多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管信息平臺，采用數(shù)據(jù)分布式存儲，信息公開透明且無法篡改，對煤礦監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)、煤礦企業(yè)、煤礦工人以及社會(huì)組織開通不同權(quán)限，使之能動(dòng)態(tài)地獲取各自應(yīng)掌握的信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)安全監(jiān)管、煤礦企業(yè)安全管理、煤礦工人及社會(huì)組織安全監(jiān)督為一體的智能化監(jiān)管決策。多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管信息平臺概念模型如圖4所示。

圖4 基于區(qū)塊鏈的多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管信息平臺概念模型

3.2.3 安全監(jiān)管信息平臺技術(shù)架構(gòu)

為滿足多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管模式的功能及需求，實(shí)現(xiàn)信息真實(shí)、多方參與、智慧監(jiān)管、精準(zhǔn)追責(zé)，該信息平臺的構(gòu)建如圖5所示。利用鏈?zhǔn)酱鎯ΡＷC收集到的數(shù)據(jù)不能被篡改和刪除，從而保證信息的真實(shí)性；通過區(qū)塊鏈混合架構(gòu)、認(rèn)證智能合約、節(jié)點(diǎn)認(rèn)證及管理確保多個(gè)監(jiān)管主體間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)共享；通過大數(shù)據(jù)分析及監(jiān)管智能合約實(shí)現(xiàn)智慧監(jiān)管；通過追溯生成及基本信息管理，能夠在事故發(fā)生后，迅速找出原因并追查相關(guān)人員責(zé)任。

圖5 安全監(jiān)管信息平臺技術(shù)功能

安全監(jiān)管信息平臺技術(shù)架構(gòu)主要包括感知層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、處理層、合約層、應(yīng)用層，如圖6所示。感知層：主要由各種傳感器以及數(shù)據(jù)傳輸接口組成，對井下的各種環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并上傳到計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)層：對由感知層采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包形成數(shù)據(jù)區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊都保存上一個(gè)區(qū)塊的哈希值，由此形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，然后對信息進(jìn)行加密并蓋上時(shí)間戳，進(jìn)行不可篡改的分布式存儲。網(wǎng)絡(luò)層：實(shí)際上是一個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的傳輸，使各節(jié)點(diǎn)之間可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行共享交流，并對新出現(xiàn)的數(shù)據(jù)區(qū)塊進(jìn)行驗(yàn)證。共識層：與混合架構(gòu)相適應(yīng)，本研究采用了工作量證明(Proof of Work，PoW)與實(shí)用拜占庭容錯(cuò)(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)算法相結(jié)合的混合共識機(jī)制?；旌瞎沧R即將兩種及以上共識機(jī)制應(yīng)用到同一區(qū)塊鏈架構(gòu)中，以此來減少或消除單一共識的缺點(diǎn)與不足。PoW共識機(jī)制可以使像煤礦工人等信息需求者隨時(shí)進(jìn)入，并對聯(lián)盟鏈上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)督；PBFT算法并不像PoW那樣需要大量的算力實(shí)現(xiàn)共識，兩者的混合可以提高區(qū)塊運(yùn)行的效率與公平。處理層：利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)數(shù)據(jù)挖掘與分析，進(jìn)行危險(xiǎn)源特征的提取。合約層：智能合約事先將代碼嵌入到區(qū)塊鏈架構(gòu)中，當(dāng)滿足設(shè)定的條件時(shí)，無需人工干預(yù)，自動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行。應(yīng)用層：最終的界面展現(xiàn)即為可視化的多元協(xié)同安全監(jiān)管信息平臺，各監(jiān)管主體可登錄自己賬號查詢到自己所應(yīng)了解到的信息。

圖6 安全監(jiān)管信息平臺技術(shù)架構(gòu)

4 區(qū)塊鏈應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察面臨的挑戰(zhàn)

4.1 行為改變

雖然基于區(qū)塊鏈的多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管模式及信息平臺能夠消除政府一元強(qiáng)制服從監(jiān)管的弊端，使得數(shù)據(jù)公開透明、消除信息孤島現(xiàn)象、增強(qiáng)社會(huì)信任，但由于各主體對區(qū)塊鏈技術(shù)的接受程度還需要經(jīng)過時(shí)間的沉淀，且由于各方利益不同，煤礦企業(yè)很難配合將自己煤礦的所有安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)共享給政府、工人以及社會(huì)組織，這就需要相關(guān)政府部門來推進(jìn)落實(shí)，制定相關(guān)政策，確定所需共享的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

4.2 技術(shù)與人才的制約

區(qū)塊鏈目前還屬于新生事物，技術(shù)開發(fā)還處于早期階段，相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，區(qū)塊鏈采用的是分布式賬本技術(shù)，所需存儲的信息將會(huì)很大，而目前的區(qū)塊鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)難以存儲大容量的信息，特別是一些多媒體等文件。人才方面，雖然區(qū)塊鏈概念如火如荼地傳播著，但區(qū)塊鏈技術(shù)還比較冷門，該領(lǐng)域的人才培養(yǎng)體系才剛剛起步，無論是人才規(guī)模還是質(zhì)量都無法滿足快速發(fā)展的行業(yè)需求，我國真正具備區(qū)塊鏈開發(fā)知識的人才僅占需求總量的7%左右。

4.3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國對區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)的研究尚停留在譬如術(shù)語、參考框架等較為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)上，而對共識算法、基礎(chǔ)協(xié)議、操作過程等的標(biāo)準(zhǔn)研究還沒有展開，由不同區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)的平臺并不能進(jìn)行信息交互，這在很大程度上影響了區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[19，20]。將區(qū)塊鏈應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)管，可能會(huì)給原有的監(jiān)管體系帶來一定程度上的沖擊，現(xiàn)行的一些煤礦監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)可能不再適用。

5 結(jié) 語

隨著煤礦智能化的不斷推進(jìn)，對各監(jiān)管主體以及數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性提出了更高要求，現(xiàn)有監(jiān)管模式的弊端逐漸顯露出來，將區(qū)塊鏈技術(shù)引用到煤礦安全監(jiān)管，監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)、煤礦企業(yè)、煤礦工人及社會(huì)組織通過安全監(jiān)管信息平臺進(jìn)行協(xié)同共治，形成監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)安全監(jiān)管、煤礦企業(yè)安全管理、煤礦工人及社會(huì)組織安全監(jiān)督為一體的監(jiān)管體系，構(gòu)建多元協(xié)同煤礦安全監(jiān)管模式，這將極大提高煤礦安全監(jiān)管水平，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)。但將區(qū)塊鏈用于煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察仍面臨著許多挑戰(zhàn)，這就需要加強(qiáng)我國區(qū)塊鏈基礎(chǔ)性研究，大力培養(yǎng)相關(guān)人才，完善相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。