区块链技术在化工企业环境污染治理上的应用研究

姚红梅(安徽六国化工股份有限公司，安徽 铜陵 244023)

0 引言

《中国制造2025》是实施制造强国的战略文件，是我国实施制造强国战略的行动纲领。加强化工企业的工业信息改造，通过发展工业互联网，完成化工企业的新技术改造。化工企业是一个高能耗，高污染企业，通过技术改造，结合信息技术，优化产业结构，提高企业核心竞争力。最近刚刚兴起的区块链技术也将会工业互联网采用，区块链技术在化工企业如何得到应用是个值得研究的课题。本文从区块链的概念、特点、本质谈起，结合化工企业环保治理现状等实际情况来探讨下区块链技术在化工企业环境保护治理上的应用。

1 区块链的简单介绍

1.1 区块链起源及概念

区块链是通过P2P技术构建网络，利用机密技术，通过时间戳来决定信息先后等技术。区块链是通过广播形式，最终建立完全互联网络。只有基于51%的以上用户协商一致后，才能作为信息存储下来。最早的区块链应用是比特币，先建立网络，然后存储单元存放信息，任何操作所有区块都存储，这种去中心化的思想，增加了攻击难度，各个区块之间通过随机散列(哈希算法，Hash算法)实现链接，后一个区块包含前一个区块的哈希值，随着信息交流的扩大，一个区块与一个区块相继接续，形成的结果叫区块链。区块链本质还是一个数据库，只是以往数据库一般是中心化的，而区块链是去中心化，通过工时机制，Hash散列等技术的一种新型应用。

1.2 区块链的特征

区块链是国家发展核心技术、自主创新的重要突破口，具有如下性质。

第一，去中心化。区块链技术设计是考虑到以往数据库中心化，只要对中心数据库篡改，就会对整个信息改变，造成错误信息。因此，去中心化就是没有中心区块，通过分布式存储，各区块实行信息自我验证，自我管理、自我传递。

第二，开放性。区块链中数据是对所有人开放，可以通过公开接口查询信息，使信息高度透明，只对私有信息加密。

第三，独立性。通过协商，达成一致规范和协议、区块能够自身进行安全地验证、交换数据，自动完成，无需干预。

第四，安全性。区块链是通过协商来进行数据库更新的，因此，只有达到半数以上同意才能进行数据更新，因此，一个或几个被篡改(低于50%区块)，将会被别的区块把数据修正正确。现在，大部分应用都是基于区块链的安全性来进行的。

第五，匿名性。区块链上的区块地址均是匿名的，区块之间均不能知道对方私密信息。

2 应用背景

区块链技术已经越来越成熟，许多行业已经开始研究区块链技术的应用。对于化工行业来说，区块链技术的应用也将成为可能，尤其是针对化工企业的环保问题来说，区块链技术的应用可能会给环境治理问题的解决带来意想不到的好处。

众所周知，我国在经济发展取得巨大成效，环境问题也出现很大问题。我们现在要注意环保问题，国家已经作为一种国策。化工企业是制造业的重要一部分，不断为国家发展做出贡献，但也产生了一些问题：高排放、高污染和高能耗。多数化工企业在建成多年，在当时条件时，无法达到现在环境保护要求，因此，环境治理方必须加快发展，立即建立行之有效的解决方案。

现在化工企业要么淘汰，要么紧随时代潮流，运用先进技术来为企业生产经营服务。新兴的区块链技术在各行各业的应用已经成为趋势，解决企业环境污染治理也可以利用纳入企业信息化建设，利用区块链技术来设计应用系统，为企业环境污染治理服务。

3 在化工企业环境污染治理中应用的主要区块链技术

3.1 利用区块链的去中心化存储结构进行监测并收集环境数据

区块链是去中心化的存储结构，多个区块组成端到端的网络，每个区块的地位都是对等的，个别区块的故障不会影响到整个系统。在化工企业，可以把从事生产活动的各个环节设成个网络区块，各个区块进行监测收集环境数据，建立污染记录数据，实现环境污染预警的智能化。可以利用区块链的防篡改、可追溯特性，对环境质量状况进行完整的记录；在对以往环境污染问题总结的基础上，进行数据的关联融合、分析，找出环境潜在污染；将预警规则以合约条款的形式写入计算机程序当中。

区块链是创造信任的网络，区块之间是按规则操作，实现对整个体系的信任，区块链中的数据记录和规则都是透明的。任何人都可用公用接口来查询数据，人为无法对数据进行更改。可以说区块链应用到企业环境治理中打破了信任避垒，促进环境污染治理的高效开展。打造多元环境污染治理格局。

3.2 实现信息价值共享

环境保护治理不单是政府、某个企业、某个部门自己的事。因此信息数据沟通与信息价值的共享显的十分重要。通过区块链“去中心化”的特性可以改变当前环境污染治理数据壁垒和数据孤岛现象。可综合多部门的信息数据，加快信息流通，在环保治理方面建立起更加紧凑、更加扁平的组织结构，打破信任壁垒，实现信息价值共享，提升环境污染治理能力。

4 化工企业环境污染治理体系构建

广义区块链系统可由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。在化工企业可以构建基于区块链的用于化工企业环境污染治理的私有区块链体系，可简单设计为如下三层：硬件基础设施层、数据支撑与服务层、应用系统开发层。具体如图1。

图1 化工企业环境污染治理体系示意图

4.1 硬件基础设施层

可利用化工企业原有的信息网基础硬件设施进行扩充与拓展，满足系统的存储设备、处理器、网络设备、外部接口的需求。利用分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制构建化工企业环境污染治理体系区块链的网络层。

4.2 数据支撑与服务层

该层为区块链系统数据处理层，本层封装底层数据，并附上相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法。其中主要是各类工时算法、脚本等智能合约、收据传递和打包、哈希存储等。收集到并传递到系统中的数据在进行初步处理的基础上结合个关数学模型进行深度发掘和分析找出潜在污染建立污染记录数据库，把握环境污染发生规律预测发展趋势，定好预警规则进行自动预警。

4.3 应用系统开发层

该层封装了区块链的各种应用场景和案例，并可进行灵活编程开发，建立环境污染防控系统、环境数据档案系统等等的应用系统。

该化工企业环境污染治理体系模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式区块的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。

5 区块链技术在化工企业环境污染治理上应用的影响

区块链技术在化工企业环境污染治理上的应用可以建立基层的化工企业私有环境污染治理区化链体系，改变传统的以政府监督机制下的环境污染治理体系，通过广泛的监督机制，让政府、相关各方能够通过区块链来管理环境污染治理，从而提升整个社会的环境污染治理能力并促进环境污染治理的科学决策。这样有利于于环境污染治理主体从政府向多元化转变。区块链通过P2P技术和共识机制，可在各个主体之间形成一个去中心化的“自组织”，使不同的区块达成信任。这样也具有权威性，减少公众质疑，加快问题解决时间。

区块链技术应用到化工企业的环境污染治理中，不仅有利于环境污染治理的智能化和高效化；同时区块链的智能合约技术使环境污染治理现有流程自动化处理，将智能合约内置于体系中进行自动执行，可防止人工误操作也节约了人力资源促进环境污染治理的智能化、高效化。

6 结语

区块链由于其数据公开透明、分布广泛，并且不可篡改和伪造的特点，可以有效消除环境污染治理中的欺诈、造假等行为。区块链技术应当尽早应用到国家的环境污染治理中。化工企业应当建设属于自己的私有区块链系统，同时政府环境保护部门要首先建设政府环保治理区块链系统，以此来适应新形式下的环境污染治理的特点与要求。政府与化工企业都要及时培养相关人才，创新管理模式，构建基于区块链的环境污染治理体系，提升环境污染治理能力，改善化工企业的环保现状，为国家的环境保护工作做出贡献。