基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備數(shù)字化管理研究

祝志秋

（廣州市微生物研究所集團(tuán)股份有限公司，廣東省 廣州市 510700）

引言

隨著科技的進(jìn)步，儀器設(shè)備作為科學(xué)研究的重要工具，在重現(xiàn)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和現(xiàn)象方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。尤其是在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)代精密儀器的廣泛應(yīng)用不僅為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了高科技手段，生態(tài)還進(jìn)一步推動(dòng)了生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理工作。這些高水平的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和儀器設(shè)備在科學(xué)監(jiān)測(cè)、環(huán)境治理和科研中扮演著關(guān)鍵角色。然而，隨著環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷提升，儀器設(shè)備的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)量的增加也對(duì)其管理提出了更高的要求。因此，有效的數(shù)字化管理變得尤為重要。

1 環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備管理的意義

保障生態(tài)平衡和提升人類生活質(zhì)量，除了經(jīng)濟(jì)方面的保障，環(huán)境保護(hù)也不可或缺。然而，隨著工業(yè)生產(chǎn)的多樣性，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，廢水、廢氣等污染物的排放威脅人類健康。為更準(zhǔn)確了解環(huán)境狀況，我國(guó)積極加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，為環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù)，保障管理工作的科學(xué)性和可行性[1]。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)踐中，專業(yè)儀器設(shè)備是獲取準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，確保監(jiān)測(cè)信息準(zhǔn)確有效。然而，新型科技儀器的廣泛應(yīng)用也使得環(huán)境監(jiān)測(cè)更加依賴于儀器設(shè)備，一旦設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和有效性將受到影響。因此，重視生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備管理，采取規(guī)范措施，保證設(shè)備有效運(yùn)作，對(duì)于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。

2 區(qū)塊鏈的基本特征

區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化特性，核心在于分布式記賬，與傳統(tǒng)中心記賬不同。數(shù)據(jù)不再依賴中央節(jié)點(diǎn)處理，而是分布式記錄在各節(jié)點(diǎn)上。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中擁有平等權(quán)利和義務(wù)，數(shù)據(jù)保存與節(jié)點(diǎn)聯(lián)系緊密，不再有單一中心節(jié)點(diǎn)或管理機(jī)構(gòu)。分布式記賬是基于密碼算法，與個(gè)人信用無(wú)關(guān)，系統(tǒng)不易受單一節(jié)點(diǎn)損壞影響。區(qū)塊鏈中，攻擊者必須控制51%以上節(jié)點(diǎn)才能實(shí)施控制，保證了系統(tǒng)的安全性。區(qū)塊鏈的透明性高，節(jié)點(diǎn)可查詢相關(guān)信息，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的透明性和準(zhǔn)確性。區(qū)塊鏈系統(tǒng)的限制要求新區(qū)塊必須通過(guò)51%驗(yàn)證，確保信息準(zhǔn)確存儲(chǔ)[2]。

區(qū)塊鏈采用數(shù)字加密簽名機(jī)制，包括非對(duì)稱性加密算法、公鑰和私鑰。非對(duì)稱性加密算法通過(guò)哈希散列函數(shù)實(shí)現(xiàn)，其安全性經(jīng)受時(shí)間考驗(yàn)，不可逆且不易受攻擊。哈希算法轉(zhuǎn)換輸入內(nèi)容，產(chǎn)生數(shù)字和字母的混合輸出，前導(dǎo)量越大，計(jì)算難度越大，保證了數(shù)據(jù)的安全性。分布式共識(shí)機(jī)制是驗(yàn)證數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，利用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信任，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，有效地防止數(shù)據(jù)篡改，維護(hù)了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

3 環(huán)境監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題

3.1 電子數(shù)據(jù)采信困難

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)逐漸引入信息化技術(shù)，但也帶來(lái)了一系列信任問(wèn)題。盡管電子監(jiān)測(cè)設(shè)備能解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)滯后和數(shù)據(jù)交互問(wèn)題，卻容易遭受數(shù)據(jù)篡改、損壞和滅失風(fēng)險(xiǎn)，挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)可信性。電子證據(jù)生成依賴監(jiān)測(cè)設(shè)備，但其易損壞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺乏時(shí)效性，且缺乏第三方機(jī)構(gòu)監(jiān)管[3]。污染企業(yè)可能篡改數(shù)據(jù)，影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如將監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)置在有利位置，掩蓋污染情況，或在污染產(chǎn)生地不設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，損害監(jiān)測(cè)可信度。

3.2 日常巡檢不到位

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，日常巡檢對(duì)于保障設(shè)備的正常運(yùn)行和監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。然而，當(dāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器安裝在室外時(shí)，由于各種原因，日常巡檢往往存在一系列問(wèn)題，這可能對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作產(chǎn)生人為干擾的負(fù)面影響。首先，人手不足和人員安排不合理是導(dǎo)致巡檢不到位的主要原因之一。現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器通常分布在不同的地點(diǎn)，覆蓋范圍廣泛，需要有足夠的人員對(duì)其進(jìn)行定期巡檢和維護(hù)。其次，一些使用單位并未制定明確的巡檢計(jì)劃，或者缺乏巡檢記錄的建立與管理。巡檢計(jì)劃的缺失意味著巡檢工作無(wú)法有序進(jìn)行，可能會(huì)導(dǎo)致一些監(jiān)測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間未受到檢查。

在室外環(huán)境中，監(jiān)測(cè)儀器容易受到外界環(huán)境的影響，從而影響設(shè)備的性能和準(zhǔn)確性。惡劣的天氣條件，如強(qiáng)風(fēng)、暴雨、極端溫度等，可能對(duì)設(shè)備造成損壞或影響數(shù)據(jù)采集的精確性[4]。這對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)尤為關(guān)鍵，因?yàn)榧词馆p微的設(shè)備故障或誤差也可能導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

此外，長(zhǎng)期沒(méi)有進(jìn)行巡檢和維護(hù)，環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器可能會(huì)逐漸出現(xiàn)性能下降的情況，從而影響數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

3.3 維護(hù)保養(yǎng)不專業(yè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備在現(xiàn)代環(huán)境管理中起著關(guān)鍵作用，其高度的技術(shù)性和復(fù)雜性要求維護(hù)保養(yǎng)工作必須由專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。然而，實(shí)際情況中存在著許多單位在維護(hù)保養(yǎng)方面不專業(yè)的問(wèn)題，這可能對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。

首先，由于環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的技術(shù)性強(qiáng)，需要具備專業(yè)的知識(shí)和技能才能進(jìn)行有效的維護(hù)保養(yǎng)。其次，針對(duì)室外設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)問(wèn)題尤為突出。室外環(huán)境通常復(fù)雜多變，設(shè)備容易受到惡劣的天氣條件和外界環(huán)境的影響。在軟件方面，不及時(shí)的升級(jí)也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)差錯(cuò)或無(wú)法正常監(jiān)測(cè)。隨著技術(shù)的不斷更新，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的軟件也需要定期升級(jí)，以適應(yīng)新的環(huán)境監(jiān)測(cè)需求和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

維護(hù)保養(yǎng)不專業(yè)還可能導(dǎo)致設(shè)備的故障難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除。環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備是環(huán)境管理工作的重要工具，一旦出現(xiàn)故障，可能會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的缺失，影響環(huán)境問(wèn)題的及時(shí)處理。如果維護(hù)保養(yǎng)不專業(yè)，可能無(wú)法在早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在問(wèn)題，進(jìn)而延誤了設(shè)備的維修時(shí)間。

3.4 環(huán)境整治協(xié)同治理效率低

當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測(cè)工作在信息處理和協(xié)同治理方面仍存在一系列挑戰(zhàn)，導(dǎo)致整體治理效率相對(duì)較低。雖然環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要性不容忽視，但采用了傳統(tǒng)的中心化數(shù)據(jù)處理方式，這在一定程度上制約了協(xié)同治理的深度和廣度，限制了環(huán)境問(wèn)題整治的最大效果。

首先，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域仍然面臨著信息孤島的問(wèn)題，不同部門、領(lǐng)域和地域的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，往往處于獨(dú)立的信息系統(tǒng)中，缺乏互通和共享。其次，中心化數(shù)據(jù)處理方式限制了跨平臺(tái)協(xié)同的能力。

區(qū)塊鏈技術(shù)的引入為解決這一問(wèn)題提供了新的思路。區(qū)塊鏈的分布式特性和不可篡改性，使得數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)安全、透明、可追溯的共享。通過(guò)在區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，不同部門和地區(qū)可以共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更高效的信息整合。同時(shí)，區(qū)塊鏈的智能合約功能，還可以幫助實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理和跨平臺(tái)的協(xié)同工作，進(jìn)一步提升環(huán)境治理效率。

4 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備數(shù)字化管理措施

4.1 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅能夠提高監(jiān)測(cè)設(shè)備的可靠性和使用壽命，還能夠確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度。有效的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃可以有效降低設(shè)備事故的風(fēng)險(xiǎn)，提高監(jiān)測(cè)工作的穩(wěn)定性和效率。

首先，制定合理的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃是至關(guān)重要的一步。其次，維護(hù)保養(yǎng)工作必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。在軟件方面，設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行同樣離不開(kāi)定期的升級(jí)和維護(hù)。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備往往需要使用相關(guān)軟件來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，因此，軟件的穩(wěn)定性直接影響著監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[5]。定期進(jìn)行軟件的升級(jí)和維護(hù)，能夠修復(fù)已知的漏洞和問(wèn)題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可信度。

此外，為了保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還需要定期委托儀器計(jì)量單位針對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)或檢定；委托權(quán)威的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)針對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境進(jìn)行比對(duì)性檢測(cè)。

4.2 加大設(shè)備巡檢力度

設(shè)備巡檢是確保環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，它能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決隱患，從而保障監(jiān)測(cè)工作的持續(xù)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的可靠性。加大設(shè)備巡檢力度，需要從巡檢人員的安排、巡檢頻率的確定以及巡檢內(nèi)容的細(xì)致考慮來(lái)進(jìn)行。首先，設(shè)備巡檢需要有專人負(fù)責(zé)。指派專人負(fù)責(zé)設(shè)備巡檢能夠保證巡檢工作的專業(yè)性和連續(xù)性。同時(shí)，專人負(fù)責(zé)還能夠提高巡檢工作的效率和準(zhǔn)確性，確保每一臺(tái)設(shè)備都得到充分的關(guān)注和檢查。其次，巡檢頻率的確定至關(guān)重要。巡檢頻率應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)和使用情況來(lái)進(jìn)行合理的安排。

在巡檢過(guò)程中，需要仔細(xì)檢查各個(gè)方面的情況。首先，要檢查設(shè)備的擺放位置是否合適，是否受到外界干擾。其次，要檢查連接線路是否完好，有無(wú)松動(dòng)或腐蝕現(xiàn)象。機(jī)械部件也需要做好檢查，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有異常聲響。同時(shí)，要注意檢查設(shè)備的潤(rùn)滑情況和油位，保證設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)因?yàn)闈?rùn)滑不足而損壞。一旦在巡檢中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須要及時(shí)處理或上報(bào)。如果問(wèn)題較小，巡檢人員可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)和修復(fù)。如果問(wèn)題較大或需要專業(yè)人員來(lái)處理，應(yīng)當(dāng)及時(shí)上報(bào)，并采取緊急措施來(lái)保障監(jiān)測(cè)工作的正常進(jìn)行。最后，巡檢記錄的做好也至關(guān)重要。巡檢記錄包括發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題、處理的情況、巡檢時(shí)間等信息，能夠?yàn)楹罄m(xù)的維護(hù)保養(yǎng)工作提供有力的參考。

4.3 加強(qiáng)設(shè)備的采購(gòu)與驗(yàn)收管理

設(shè)備的采購(gòu)和驗(yàn)收是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中的重要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。首先，選擇適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備是關(guān)鍵。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃和需求，應(yīng)當(dāng)明確所需設(shè)備的類型、規(guī)格和功能。不同的監(jiān)測(cè)任務(wù)需要不同類型的設(shè)備，因此在采購(gòu)前要充分了解實(shí)際需求，避免購(gòu)買不必要的設(shè)備或漏掉必要的功能。同時(shí)，要根據(jù)設(shè)備的性能指標(biāo)、質(zhì)量、售后服務(wù)等因素，從多個(gè)供應(yīng)商中選擇合適的合作伙伴。

供應(yīng)商評(píng)價(jià)是確保設(shè)備質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。評(píng)價(jià)供應(yīng)商的信譽(yù)度、技術(shù)實(shí)力、服務(wù)水平等，可以從之前的業(yè)績(jī)、客戶評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行綜合考量。保留供應(yīng)商評(píng)價(jià)記錄有助于未來(lái)合作的決策和參考，也能夠?yàn)槠渌鼏挝惶峁┯袃r(jià)值的信息。

在進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照技術(shù)文件的要求進(jìn)行采購(gòu)申請(qǐng)。申請(qǐng)中應(yīng)包括設(shè)備的詳細(xì)信息、規(guī)格、性能要求等，以確保供應(yīng)商了解采購(gòu)需求并提供符合要求的設(shè)備。同時(shí)，采購(gòu)申請(qǐng)的審批流程也需要合理設(shè)置，確保采購(gòu)決策的透明和科學(xué)性。

設(shè)備的驗(yàn)收過(guò)程至關(guān)重要。驗(yàn)收旨在核實(shí)所采購(gòu)設(shè)備是否符合規(guī)格和性能要求。驗(yàn)收記錄要詳細(xì)、準(zhǔn)確，包括驗(yàn)收人員、驗(yàn)收時(shí)間、驗(yàn)收結(jié)果等信息，有助于評(píng)估設(shè)備的質(zhì)量和性能。

設(shè)備驗(yàn)收合格，就需要將設(shè)備移交給管理人員進(jìn)行后續(xù)管理。這涉及到設(shè)備的入庫(kù)、分類、編碼等工作，以便后續(xù)的維護(hù)保養(yǎng)和使用。同時(shí)，對(duì)于未合格的設(shè)備或驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，需要及時(shí)與供應(yīng)商進(jìn)行溝通和協(xié)商，采取合適的解決方案，以確保設(shè)備問(wèn)題得到妥善處理。

4.4 設(shè)備信息管理

設(shè)備信息管理是環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它涵蓋了設(shè)備的基本信息和生命周期信息，為保障設(shè)備運(yùn)行的透明性、可追溯性和數(shù)據(jù)的完整性提供了有效手段。區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種去中心化、不可篡改的分布式賬本技術(shù)，為設(shè)備信息管理提供了創(chuàng)新的解決方案。

每個(gè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備都有其獨(dú)特的基本信息，包括設(shè)備名稱、型號(hào)、生產(chǎn)商、出廠日期等。這些信息對(duì)于設(shè)備的識(shí)別和管理至關(guān)重要。借助區(qū)塊鏈技術(shù)，可以將每個(gè)設(shè)備的基本信息記錄在一個(gè)獨(dú)立的區(qū)塊中，這些區(qū)塊構(gòu)成了一個(gè)不斷增長(zhǎng)的區(qū)塊鏈。這樣的設(shè)計(jì)可以確保設(shè)備基本信息的透明度，相關(guān)人員都可以在區(qū)塊鏈上查看設(shè)備的基本屬性，減少了信息不對(duì)稱和誤解的可能性。

設(shè)備的生命周期信息，包括設(shè)備的購(gòu)置、調(diào)配、檢修、維護(hù)和報(bào)廢等不同階段。這些信息在設(shè)備的運(yùn)行和管理中都起著重要作用。在傳統(tǒng)的管理方式下，這些信息可能會(huì)分散在不同的部門和系統(tǒng)中，導(dǎo)致信息孤島和數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題。而借助區(qū)塊鏈技術(shù)，每當(dāng)設(shè)備發(fā)生變更時(shí)，都可以將變更記錄寫(xiě)入一個(gè)新的區(qū)塊，并將該區(qū)塊鏈接到之前的區(qū)塊鏈中，形成一個(gè)連續(xù)的、不可篡改的變更歷史。這樣的記錄方式，確保了生命周期信息的完整性和可追溯性，任何設(shè)備的變更都無(wú)法被篡改或刪除，從而提高了信息的可信度。

區(qū)塊鏈技術(shù)在設(shè)備信息管理中還具有防篡改的特點(diǎn)。每個(gè)區(qū)塊都包含了前一個(gè)區(qū)塊的哈希值（散列函數(shù)），這種鏈接機(jī)制使得一旦有人試圖篡改一個(gè)區(qū)塊的信息，就會(huì)導(dǎo)致所有后續(xù)區(qū)塊的哈希值發(fā)生變化，從而被立即發(fā)現(xiàn)。這種防篡改的特性確保了設(shè)備信息的安全性和完整性。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)深入分析目前環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備管理所存在的問(wèn)題，探討區(qū)塊鏈技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備數(shù)字化管理中的應(yīng)用前景。驗(yàn)證結(jié)果表明，采用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備與數(shù)字化管理方案，在實(shí)際環(huán)境監(jiān)測(cè)中表現(xiàn)出的可行性和實(shí)際效果，顯著提升了設(shè)備管理的準(zhǔn)確性與效率，推動(dòng)了環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的科學(xué)化和規(guī)范化進(jìn)程。在未來(lái)，我們有必要進(jìn)一步完善這一基于區(qū)塊鏈技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備數(shù)字化管理方案，為環(huán)境監(jiān)測(cè)工作注入新的活力。