區(qū)塊鏈落地燃?xì)庑袠I(yè)場景應(yīng)用探討

韓金麗

習(xí)近平總書記提出，要推動區(qū)塊鏈底層技術(shù)服務(wù)和新型智慧城市建設(shè)相結(jié)合，探索在信息基礎(chǔ)設(shè)施、智慧交通、能源電力等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，提升城市管理的智能化、精準(zhǔn)化水平。近年來，區(qū)塊鏈技術(shù)越來越多地引起人們的關(guān)注，各行業(yè)都在探索如何將該技術(shù)結(jié)合自身產(chǎn)業(yè)，找到相應(yīng)的應(yīng)用場景，解決痛點(diǎn)難點(diǎn)問題。

近期，北京燃?xì)饧瘓F(tuán)嘗試將困擾城市燃?xì)庑袠I(yè)多年的燃?xì)怆[患治理問題，采用區(qū)塊鏈技術(shù)加以解決，將加密技術(shù)、分布式數(shù)字賬簿、不可篡改三項技術(shù)嵌入到燃?xì)怆[患的治理業(yè)務(wù)中，形成了去中心化全生命周期可追蹤不可篡改的隱患數(shù)據(jù)賬簿和可信的企業(yè)、政府、用戶等關(guān)聯(lián)方的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。由此，更準(zhǔn)確、及時、高效可驗證地實(shí)現(xiàn)多方共同治理的效果，做到過程透明、結(jié)果透明、責(zé)任清晰，初步形成了可復(fù)制的行業(yè)聯(lián)盟“燃?xì)怄湣彪r形。

一、區(qū)塊鏈技術(shù)背景

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時間順序，將數(shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成鏈?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賬簿。通俗的解釋就是與任何個體、團(tuán)體建立起可信任的可追溯不能造假的合約關(guān)系或交易。

區(qū)塊鏈的最初應(yīng)用場景是比特幣，但它的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)超比特幣，能解決很多原來解決不了的問題。未來，“整個城市是一個機(jī)器人，人工智能是它的大腦，物聯(lián)網(wǎng)是它的感觀——眼耳鼻舌等，區(qū)塊鏈?zhǔn)撬纳窠?jīng)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通過區(qū)塊鏈的方式在整個社會中傳遞?！痹诘谒拇ヂ?lián)網(wǎng)中，區(qū)塊鏈將扮演核心角色，同時也將成為數(shù)字基礎(chǔ)底層的基礎(chǔ)設(shè)施。

區(qū)塊鏈分為公鏈、私鏈和聯(lián)盟鏈。比如公路，最開始的路大家都可以參與修建，也都可以走，就相當(dāng)于區(qū)塊鏈里面的公鏈（Public blockchain），比特幣這些數(shù)字加密貨幣就是公鏈；而各家集資建的自己的路，就相當(dāng)于區(qū)塊鏈里面的私鏈（Private blockchain）；讓哪些人參與和使用這些路是管理者自己決定的，就是私有鏈。區(qū)塊鏈里面的聯(lián)盟鏈，也叫作共同體區(qū)塊鏈（Consortium blockchain），哪些節(jié)點(diǎn)在一個聯(lián)盟里可以參與共識，是可以選擇的。

近幾年，我國將區(qū)塊鏈底層技術(shù)服務(wù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合納入國家戰(zhàn)略規(guī)劃，并出臺多份區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展指導(dǎo)文件。

2016年，《“十三五”國家信息化規(guī)劃》中正式將區(qū)塊鏈納入現(xiàn)代信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，要求加強(qiáng)區(qū)塊鏈、量子通信、基因編輯等新技術(shù)基礎(chǔ)研發(fā)和前沿布局，構(gòu)筑新賽場先發(fā)主導(dǎo)優(yōu)勢，后續(xù)國家層面相關(guān)政策陸續(xù)出臺。

2017年，《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》中指出，要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)支撐，促進(jìn)邊緣計算、人工智能、區(qū)塊鏈等新興前沿技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究與探索。

2020年，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021—2023年）》中表明，支持領(lǐng)先企業(yè)加快網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識、平臺與安全的關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)，推動邊緣計算、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合技術(shù)研究，加強(qiáng)融合產(chǎn)品及其解決方案的測試驗證和商業(yè)化推廣。

2021年，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提出，培育壯大人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算、網(wǎng)絡(luò)安全等新興數(shù)字產(chǎn)業(yè)。

在技術(shù)發(fā)展指導(dǎo)方面，2016年工業(yè)和信息化部指導(dǎo)編寫的《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書（2016）》中，首次提出我國區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，總結(jié)了國內(nèi)外區(qū)塊鏈發(fā)展現(xiàn)狀和典型應(yīng)用場景，介紹了我國區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展路線圖以及未來區(qū)塊鏈技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化方向和進(jìn)程。2019年國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》，明確了區(qū)塊鏈信息服務(wù)提供者的信息安全管理責(zé)任，規(guī)范和促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)及相關(guān)服務(wù)健康發(fā)展，規(guī)避區(qū)塊鏈信息服務(wù)安全風(fēng)險，為相關(guān)服務(wù)的提供、使用、管理等提供有效的法律依據(jù)，也為相關(guān)服務(wù)管理提供了技術(shù)方向。

二、燃?xì)怆[患治理的工作背景

隨著燃?xì)庑袠I(yè)的快速發(fā)展，城市燃?xì)鈶魞?nèi)安全管理越來越受到重視。燃?xì)夤咀鳛槿細(xì)庠O(shè)施的建設(shè)、經(jīng)營管理主體，因其專業(yè)性，被賦予較多的安全管理責(zé)任。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)夤芾項l例》，燃?xì)夤緫?yīng)建立健全安全管理制度，對燃?xì)庠O(shè)施依法按時巡檢、安檢，向燃?xì)庥脩羝占叭細(xì)庠O(shè)備使用知識，提高社會安全防范意識，防止燃?xì)獍踩鹿实陌l(fā)生，保障公民的生命財產(chǎn)安全，從而促進(jìn)燃?xì)庑袠I(yè)的健康、穩(wěn)定和快速發(fā)展。

目前，北京市燃?xì)庥脩艄灿?50余萬戶，燃?xì)獍踩[患排查業(yè)務(wù)量大。當(dāng)前，燃?xì)怆[患治理工作業(yè)務(wù)流程中，用戶安全隱患數(shù)據(jù)主要通過電子郵件、紙質(zhì)材料等方式，由燃?xì)馄髽I(yè)向市、區(qū)燃?xì)庵鞴懿块T及街道報送，街道對臺賬的查詢、統(tǒng)計、比對等主要依靠人工。整體上，管理及時性、流轉(zhuǎn)便捷性、處理效率較差，隱患數(shù)據(jù)涉及用戶安全隱私，風(fēng)險程度極高。

三、研究方法

擬以燃?xì)獍踩[患排查工作為切入點(diǎn)，研究區(qū)塊鏈在燃?xì)庑袠I(yè)的應(yīng)用場景，探討區(qū)塊鏈在解決燃?xì)獍踩[患數(shù)據(jù)可信采集、全鏈條可追溯等痛點(diǎn)、難點(diǎn)問題的應(yīng)用模式，建立城市燃?xì)忸I(lǐng)域數(shù)據(jù)智能精細(xì)管理和燃?xì)獍踩喾絽f(xié)同友好互動新業(yè)務(wù)模式。

（一）研究內(nèi)容及方法

一是設(shè)計和驗證自主可控的軟硬一體區(qū)塊鏈體系、區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)在城市燃?xì)怆[患安全管理、數(shù)據(jù)可信存證和共享、多方參與協(xié)作等方面的落地方案。

結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，從自主可控、性能指標(biāo)、開源共享、生態(tài)環(huán)境等角度完成區(qū)塊鏈技術(shù)平臺選型；從部署架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)等角度完成平臺設(shè)計方案。

二是搭建“區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合的燃?xì)庑袠I(yè)能源服務(wù)平臺”，建立城市燃?xì)忸I(lǐng)域關(guān)鍵數(shù)據(jù)智能、精細(xì)管理和燃?xì)獍踩喾絽f(xié)同、友好互動新模式。

三是形成可復(fù)制、可持續(xù)發(fā)展的城市燃?xì)忸I(lǐng)域區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用的經(jīng)驗、模式和標(biāo)準(zhǔn)，為城市燃?xì)庑袠I(yè)落實(shí)“區(qū)塊鏈+能源”創(chuàng)新應(yīng)用提供參考方案（圖1）。

圖1 研究內(nèi)容及研究方法

（二）業(yè)務(wù)實(shí)施方案

搭建基于區(qū)塊鏈的安全隱患治理業(yè)務(wù)平臺，通過共識算法、加密技術(shù)、P2P網(wǎng)絡(luò)、智能合約、時間戳等，提供去中心化、不可篡改的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)可信存證、追溯服務(wù)、業(yè)務(wù)協(xié)同能力，確保鏈上數(shù)據(jù)多方共識、安全可信流轉(zhuǎn)、可追溯不可篡改，實(shí)現(xiàn)安全隱患治理數(shù)據(jù)從報告、入賬，到督促整改、銷賬全生命周期的可信閉環(huán)管理和業(yè)務(wù)的高效協(xié)同。同時，為燃?xì)獍踩鹿守?zé)任界定提供有效的法律證據(jù)，為隱患治理資金投入和監(jiān)管提供基礎(chǔ)支撐。

通過安全隱患治理業(yè)務(wù)平臺，為民眾提供清晰透明的燃?xì)獍踩挪閿?shù)據(jù)，提升居民獲得感；為工作人員提供權(quán)責(zé)清晰的管理體系，規(guī)范工作人員安全作業(yè)；為燃?xì)夤局厮馨踩[患管理機(jī)制，提高安全隱患管理的透明度。通過接口/區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的方式，為政府監(jiān)管提供安全可信、全流程的安全隱患排查數(shù)據(jù)，方便政府部門監(jiān)管和提供投資決策依據(jù)。通過區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的方式，為行業(yè)創(chuàng)新燃?xì)庑袠I(yè)安全治理模式，為行業(yè)資產(chǎn)確權(quán)服務(wù)、交易服務(wù)和數(shù)據(jù)共享交換等可信服務(wù)和應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐能力。

（三）技術(shù)實(shí)施方案

技術(shù)方面，搭建基于區(qū)塊鏈的安全隱患治理業(yè)務(wù)平臺，探索區(qū)塊鏈技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的燃?xì)庑袠I(yè)數(shù)據(jù)智能精細(xì)管理、燃?xì)獍踩喾絽f(xié)同友好互動新業(yè)務(wù)模式。具體擬從以下幾個角度展開實(shí)施。

一是技術(shù)架構(gòu)。

如圖2所示，平臺自下而上由以下層級構(gòu)成。

圖2 技術(shù)架構(gòu)圖

——平臺技術(shù)層。從內(nèi)容上，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施、存儲資源和基礎(chǔ)組件三部分內(nèi)容，是整個平臺運(yùn)行的基礎(chǔ)?；A(chǔ)設(shè)施：公有云、私有云，包括虛擬機(jī)、物理機(jī)等，為平臺提供基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境；存儲資源：為平臺的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)存儲功能，包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、分布式文件存儲服務(wù)和緩存服務(wù)等內(nèi)容；基礎(chǔ)組件：平臺通用基礎(chǔ)組件包括API網(wǎng)關(guān)、服務(wù)注冊發(fā)現(xiàn)、配置中心、負(fù)責(zé)均衡、熔斷器、消息隊列、服務(wù)監(jiān)控、任務(wù)調(diào)度、流程引擎和服務(wù)網(wǎng)格等內(nèi)容。

——長安鏈層。在長安鏈的基礎(chǔ)上搭建區(qū)塊鏈即服務(wù)（BaaS）平臺，功能包括區(qū)塊鏈平臺共識算法、合約引擎、跨鏈技術(shù)等核心模塊，核心模塊均采用可插拔設(shè)計，為可裝配區(qū)塊鏈奠定基礎(chǔ)。

——應(yīng)用層。以高內(nèi)聚低耦合的方式搭建燃?xì)鈶魞?nèi)安全隱患數(shù)據(jù)上報系統(tǒng)，底層依托分布式文件存儲服務(wù)、數(shù)據(jù)庫資源、長安鏈BaaS平臺等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和共享，向上以REST API的形式通過API網(wǎng)關(guān)和負(fù)載均衡等微服務(wù)基礎(chǔ)組件對外部提供服務(wù)。

二是應(yīng)用架構(gòu)。

在基礎(chǔ)技術(shù)、BaaS層的基礎(chǔ)上構(gòu)建安全隱患業(yè)務(wù)治理平臺，規(guī)劃業(yè)務(wù)模塊，實(shí)現(xiàn)不同角色用戶有效協(xié)同，數(shù)據(jù)可信、安全共享（圖3）。

圖3 應(yīng)用架構(gòu)圖

——燃?xì)馄髽I(yè)用戶，規(guī)劃隱患導(dǎo)入、隱患刪除、隱患查看、數(shù)據(jù)對比、隱患回訪、詳情查看等功能。

——燃?xì)庥脩?，?guī)劃未銷項查看、隱患查看、歷史查詢等功能。

——街道用戶，規(guī)劃隱患確認(rèn)、歷史查詢、詳情查看等功能。

——區(qū)管委用戶，規(guī)劃隱患下發(fā)、歷史查詢、詳情查看等功能。

三是部署架構(gòu)。

如圖4所示，應(yīng)用服務(wù)計劃部署4類節(jié)點(diǎn)，分別是：

圖4 部署架構(gòu)圖

——燃?xì)馄髽I(yè)節(jié)點(diǎn)。燃?xì)馄髽I(yè)員工依據(jù)巡檢計劃開展戶內(nèi)隱患巡查，通過試點(diǎn)應(yīng)用客戶端將巡檢記錄、隱患數(shù)據(jù)、燃?xì)庥脩粜畔⑸蠄蟮綉魞?nèi)隱患數(shù)據(jù)上報系統(tǒng)，最終被上傳到長安鏈，從長安鏈上獲取來自監(jiān)管部門的審批信息。

——燃?xì)庥脩艄?jié)點(diǎn)。燃?xì)庥脩敉ㄟ^戶內(nèi)隱患數(shù)據(jù)系統(tǒng)，查看自己關(guān)聯(lián)的隱患數(shù)據(jù)信息及來自街道的隱患消除提示信息，并可以對隱患信息予以確認(rèn)。

——街道監(jiān)管節(jié)點(diǎn)。街道用戶依托戶內(nèi)隱患數(shù)據(jù)系統(tǒng)，查看區(qū)內(nèi)的隱患數(shù)據(jù)及其整改情況，對區(qū)內(nèi)隱患數(shù)據(jù)開展整改督辦工作。

——區(qū)/城管委監(jiān)管節(jié)點(diǎn)。區(qū)/城管委用戶依托戶內(nèi)隱患數(shù)據(jù)系統(tǒng)，查看系統(tǒng)內(nèi)的隱患數(shù)據(jù)及其整改情況，并對個別整改延期情況下發(fā)協(xié)同整改信息，督促隱患消除工作。

四、示范效果與驗證

目前，區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合的燃?xì)庑袠I(yè)能源服務(wù)平臺已經(jīng)完成建設(shè)，并基于平臺統(tǒng)籌落實(shí)燃?xì)獍踩挪檎喂ぷ鳎苿与[患排查治理取得重大進(jìn)展和積極成效。2022年，全年累計治理占壓隱患4070項，治理完成率超過90%；累計治理管網(wǎng)設(shè)施隱患708項，治理液化天然氣（LNG）/壓縮天然氣（CNG）供應(yīng)站安全隱患351項，有效降低運(yùn)行安全風(fēng)險；居民用戶消除隱患20.7萬項，實(shí)現(xiàn)非居民用戶一級隱患動態(tài)清零。戶內(nèi)外安全風(fēng)險得到有效控制，為首都城市燃?xì)夤?yīng)提供堅實(shí)的安全保障。

五、未來的應(yīng)用推廣和研究方向

（一）燃?xì)鈽I(yè)務(wù)友好互動保障城市供應(yīng)

應(yīng)對城市燃?xì)夤?yīng)中的巨大峰谷差、突發(fā)事件影響等一系列保供問題，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，將多氣源供給、LNG接收站應(yīng)急調(diào)峰能力、城市燃?xì)夤茌斈芰?、用氣需求安全可信進(jìn)行高效對接，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈽I(yè)務(wù)友好互動，更好地保障城市燃?xì)夤?yīng)，在城市燃?xì)夤?yīng)中構(gòu)建互相透明、互相信任的源網(wǎng)儲用高效、智能協(xié)同體系，形成基于區(qū)塊鏈技術(shù)的多場景源網(wǎng)儲用友好互動應(yīng)用。

（二）碳中和精準(zhǔn)用能預(yù)測、管理

燃?xì)庥脩舻哪芎臄?shù)據(jù)主要來源于現(xiàn)場的燃?xì)庥嬃吭O(shè)備采集，采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性和安全性，直接影響上層能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測、統(tǒng)計分析和預(yù)測結(jié)果。目前，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)庥嬃繑?shù)據(jù)采集主要受限于移動通信技術(shù)發(fā)展，燃?xì)馄髽I(yè)在不同時期建設(shè)了基于2G、4G、窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）等技術(shù)的數(shù)據(jù)采集平臺，實(shí)現(xiàn)了燃?xì)庥嬃繑?shù)據(jù)實(shí)時采集和上傳功能，滿足了當(dāng)期的數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)需求，但是缺少對燃?xì)庥嬃繑?shù)據(jù)真實(shí)性、機(jī)密性、完整性和不可否認(rèn)性的考慮。碳中和時代對燃?xì)庥嬃繑?shù)據(jù)的精準(zhǔn)性提出了更高要求，應(yīng)用區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的方式，可以解決目前存在的數(shù)據(jù)安全共享和信任問題。

（三）政府監(jiān)管的全透明抓手

作為未來數(shù)字城市發(fā)展的方向，區(qū)塊鏈技術(shù)恰好能夠在碳排放監(jiān)管、監(jiān)測體系等方面發(fā)揮重要作用。燃?xì)馄髽I(yè)能夠通過用戶用能監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用區(qū)塊鏈技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，從燃?xì)庥脩粲媚軘?shù)據(jù)中挖掘影響碳排放量的關(guān)鍵因素，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)中基礎(chǔ)算法，完成燃?xì)庥脩籼寂欧帕康臏?zhǔn)確計算，自動生成燃?xì)夥矫娴奶寂欧艌蟾妗＿@樣，基于區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)，就能實(shí)現(xiàn)燃?xì)庥脩舻娜細(xì)馓寂欧艛?shù)據(jù)的可信存證，可控共享；另外，通過跨鏈技術(shù)將數(shù)據(jù)實(shí)時同步至碳排放監(jiān)管平臺，幫助政府、企業(yè)、公眾和社會各界更及時、準(zhǔn)確地監(jiān)測企業(yè)燃?xì)庥媚艿奶寂欧徘闆r。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：張秋辰）