区块链技术在煤矿安全投入中的应用探讨*

吴增彤，姜福川，卢国斌，周 师，张书豪，张雪芳

(辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院，辽宁 葫芦岛 125000)

0 引言

安全投入作为安全生产的“五要素”之一[1]，是煤矿生产安全的重要保障。煤矿安全投入与煤矿事故的发生具有高度关联性[2]，这表明煤矿安全投入是保障矿工生命安全、降低企业损失以及促进社会发展的关键因素。因此，继续深入完善煤矿安全投入研究对于保障煤矿生产安全具有重要意义。

众多学者在安全投入领域取得大量成果：在安全投入结构方面，李树刚等[3]从人、科学技术、管理方面构建多个煤矿安全投入指标；任海芝等[4]通过分析安全投入与产出的关系，探讨煤矿安全投入项目的最优结构。在安全投入决策方面，程启智等[5]通过比较收入效应与替代效应的3类情况，探究安全投入与事故死亡人数规律，提出企业安全投入最佳决策模型；Ma等[6]从机会成本的视角，建立企业与政府的安全投入模型，分析影响中国安全投入决策的因素。在安全投入与事故关联性方面，孔留安等[7]通过将安全投入与煤矿主要事故指标的关联性进行量化，得出河南省煤炭企业安全投入的合理水平；Jiang等[8]基于安全系统工程思想，结合灰色预测理论，建立安全投入与事故控制模型。上述研究为企业安全投入方案设计和决策提供理论参考。在安全投入的核算与监督方面，王书明等[9]参照传统会计理论基础，提出安全会计的定位、职能范围、目的以及重要性；Tappura等[10]针对安全投入后难以计量的安全效益提出相应的计量方法；刘超捷[11]通过对比我国煤矿现行的监管条例，指出我国在安全投入的监管存在职能划分不清晰、投入标准不一致、违法成本低等问题。已有的研究成果，多是基于煤矿企业公开披露的安全投入数据进行研究，但是安全投入决策的局限性、资金的动态化调整以及监管部门难监管的问题是现有研究普遍忽略部分。因此，探寻1种可解决煤矿安全投入决策局限性、资金投入动态化以及监管难的方法，成为煤矿安全投入研究1个亟待解决的问题。

区块链的概念在2008年由Nakamoto[12]提出，随着区块链首个应用比特币的普及与发展，2015年区块链成为新兴的研究热点[13]。区块链作为底层应用技术可以为企业提供真实、透明、可靠、安全的信息数据，因此近几年区块链在选举投票、数据储存、金融、审计等多个领域得到大量的研究和技术开发[14]。在煤矿安全领域不断与物联网、云计算、大数据等新兴技术结合的背景下[15]，区块链作为1个具有显著特点的新兴技术，其在煤矿安全投入领域的研究与探讨却是十分匮乏。

本文拟通过分析煤矿安全投入存在的问题，结合区块链的技术特点，探讨煤矿安全投入与区块链之间的适用性与关联性，提出区块链技术在煤矿安全投入的应用，并基于现有法规和区块链技术发展状况，分析区块链技术应用至煤矿安全投入时将会面临的挑战，旨在提出1种可解决煤矿安全投入决策局限性、资金调整不及时、监管部门难监管等问题的方法，为煤矿安全投入中存在的问题提供解决思路和参考。

1 煤矿安全投入存在的问题

安全生产是企业生产运营的基本前提，企业需要进行合理的安全投入来保障生产安全，以避免事故的发生。理论上，安全投入越多，安全度越高，但是由于科学技术水平和资金的限制，安全投入不是越多越好，而是应结合企业实际情况，在确保安全投入水平满足企业需求的同时，保障企业安全效益最大化[16]。

安全投入有多种划分形式[17]，本文依据《企业安全生产费用提取和使用管理办法》(下称《管理办法》)对煤矿企业安全投入体系划分，如图1所示。

图1 煤矿安全投入体系

由图1可知，煤矿安全投入并非简单的资金投入与分配问题，安全投入涉及范围广、事项杂，与企业内多个部门存在职能交叉，因此煤矿安全投入存在以下难点：

1)决策者认知水平要求高。企业安全投入决策由安全管理部门主导，但安全管理部门进行安全投入资金预算申请时，往往取决于更高层决策者对于安全的认知水平。由于安全投入存在滞后性和长期性等特点，很多企业高层决策者仅仅局限于满足企业的法律合规性，因此安全投入资金十分有限，难以在各个方面提供可满足最佳安全效益的资金。

2)安全投入动态化。企业的安全投入会受到内部影响和外部影响。内部影响主要包含企业规模、效益、安全文化以及决策者等因素，如中小型或亏损严重的煤矿企业很难保障安全投入规模，而企业安全文化和决策者会影响到安全投入比例的增减。外部影响主要包含社会经济水平、科技发展水平等因素，人民生活质量提高的同时，职工对于安全的需求越来越高，推动煤矿企业对应调整安全投入比例。因此进行科学合理的安全投入绝非易事，而是要结合煤矿受到的内外影响，进行综合分析后不断调整安全投入规模。

3)安全投入审查难。安全投入事项冗杂，由于机会成本存在，企业可能会将某些不应属于安全投入范围的费用列入其中[9]。安全投入资金的使用还会涉及到企业会计报表，当某些安全投入项目难以计量时，则需要依靠会计人员采取主观判断的方法进行计量。除此之外，在煤矿企业安全会计披露方面，还存在避重就轻、披露信息不规范、披露信息不完整以及缺乏安全效益说明等情况[18]。上述原因均会提高安全投入的审查难度。

2 区块链技术与应用

区块链可以被认为是以密码学为基础，结合时间戳与链式数据结构组成的去中心化分布式账本。区块链创新的数据存储方式和独特的架构模型赋予其去中心化、数据安全可溯源的特点，革命性的共识机制为区块链的发展奠定坚实的基础。区块链技术在多个领域得到发展和应用，但在煤矿安全投入的研究和探讨处于空白，本文援引具有一定研究基础和成果的应用，探讨区块链技术在煤矿安全投入的应用。

1)去中心化。中心化节点与去中心化节点如图2所示，区块链网络采用的是对等网络技术(Peer to Peer，P2P)，如图2(b)。与依靠中心化节点运行的网络不同，区块链网络中各个节点可以直接进行信息传递与交流，每个节点均可参与数据的记录和验证，网络由多个节点共同维护，即提供1个平等开放式的多节点共治平台。

图2 中心化节点与去中心化节点

在去中心化的环境中，整个系统由全网各个节点共同治理与维护，形成去中心化组织治理(Decentralized Autonomous Organization，DAO)。目前，这种治理方式在比特币、以太坊的社区中得到充分应用，并成功解决项目发展过程中面临的多个危机[19]。现有学者尝试将去中心化组织治理与传统街道社区治理结合，助力形成集体参与和维护的社会治理系统，以期望提升决策的科学性，形成优势互补[20]。

2)共识机制。传统的管理制度依靠权利的中心化很容易达到共识，但是会存在一些独断专行的情况。在去中心化的背景下，由于决策权利的分散，为达成社区治理的一致性，衍生出众多的共识机制，如工作量证明(Proof of Work，POW)、权益证明(Proof of Stake，POS)等机制[21]。共识机制确保区块链网络能在去中心化的情况下仍具有高度一致性和有效性。在共识机制的基础上，某个节点的提案需要经过网络内众多节点验证后才能得到正式执行。

以比特币为例，其采用的POW共识机制通过节点算力的比较来对网络中的提案进行表决，当获得全网超过半数的算力支持后即为通过，以此来达成社区共识。近年来，区块链的共识机制被尝试应用于生产生活中的其他领域，如借鉴POW共识机制提出对能源互联网自治方案[22]。共识机制在保证系统可靠性的同时，还解决了节点之间的信任问题，因此还被应用至俄罗斯2018年的总统选举投票中[23]。

3)数据安全可溯源。区块链的链式结构如图3所示，每个区块上的时间戳用于数据存在性证明，并且区块中都包含上1个区块的信息，因此区块链网络中的数据拥有良好的追溯性。区块链网络中的数据由众多节点共同维护，当某个节点数据损毁时，区块链网络依然可以正常运作，并且还可从周围节点获取被损毁的数据[14]。因此，区块链中的数据安全可靠，非常适用于数据的审查与监督。

图3 区块链的链式结构

良好的数据追溯性和安全性使得区块链技术在金融和商品供应链领域得到大量推广和应用，我国目前试点发行的数字人民币(DCEP)就是1个示范性应用，数字人民币的发行有助于提升反洗钱和大额资金的实时监管[24]。此外，阿里巴巴集团开发的蚂蚁链溯源成功应用于商品信息追踪、电子票据、物流等方面。

3 煤矿安全投入与区块链技术

煤矿安全投入决策需要结合行业的安全需求、企业状况、政策法规等多个方面，决策落实过程中还需要对资金进行动态化调整，跟进资金使用情况，以获得最佳的安全效益。区块链的去中心化、共识机制以及数据安全可溯源等优势均为煤矿安全投入各个环节提供解决方案，区块链技术与煤矿安全投入的关联性见表1。

表1 区块链技术与煤矿安全投入

以煤矿企业安全投入决策和资金动态化调整为背景，分析区块链技术在此背景下的应用模式，该模式下的安全投入决策与资金调整如图4所示。在制定安全投入方案时，各部门人员以节点身份参与，各节点基于部门职能角度向安全部门提供建议，如法务部门提出法律合规性建议，财务部门指出企业目前的效益与资金情况，生产部门协助分析方案落实到生产中的可行性，矿长从全局统筹的角度给出建议。安全部门结合相关建议编制1个兼顾企业经济现状、合规性、可行性的安全投入方案，并且公布至各个节点。在安全投入方案执行过程中，需要对投入资金进行动态化调整时，各节点共同商议调整方案，以保障生产系统稳定。如在煤炭市场行情大好的外部影响下，矿长要求加大煤炭产出量，生产部门评估增产可行性后，安全部门要求增加安全投入，财务部门根据企业的资金情况进行再次分配，若矿长因安全认知水平不足，认为原有安全投入即可满足安全需求，法务部门可指出矿长的法律风险。同时，各个节点意见同步广播至其他节点。基于共识机制，各个节点收到不少于3条增加安全投入的意见，则否决矿长的意见，执行增加安全投入的决策，实现安全投入动态化调整，否定不利于安全生产的提案。

图4 安全投入决策与资金调整

根据《管理办法》规定，安全投入方案实施后，每年度相关部门会对安全投入进行审查监督。为降低监管部门安全投入审查难度，督促企业规范使用安全投入资金，提出资金数据追溯模型框架，如图5所示。

图5 资金数据追溯模型框架

煤矿企业各部门人员注册成为区块链网络节点，负责安全投入相关数据的存储与验证。同时，要求在每个区块中写入安全投入资金的申请、使用以及验收等信息，记录每笔资金的申请人、接收人、验收人、验收结果等内容。监管部门可通过提取链上数据对企业安全投入进行审查，查验每笔资金的使用和落实情况，并且当时进行验证的节点亦可追溯，实现资金有源可查、去向可追，大幅提升资金透明度和违规成本，降低审查难度。

区块链技术作为底层技术难以直接应用于煤矿安全投入，因此可利用智能合约作为执行工具来实现两者的结合[25]，目前主流智能合约是以“IF-THEN”的类型响应各类设定条件，即“如果达到某个条件，则执行某条命令”。因此，智能合约与安全投入的应用流程，如图6所示。

图6 智能合约与安全投入应用流程

1)决策。将安全投入方案和共识机制编入智能合约条款，明确安全投入资金的使用条件和安全投入动态调整的决策机制，为提升安全投入的资金申请、使用以及调整效率奠定基础。由于智能合约的规范性对于智能合约的执行十分关键，因此企业制定的智能合约内容必须规范。智能合约规范化的过程有助于推动企业明确各项安全投入计量标准，使得安全会计中的计量问题得到解决。

2)执行。规范化的智能合约成功发布后，智能合约会对符合触发条件的各项请求进行验证，验证通过后自动执行预先设定的响应行为。如企业安全投入资金数据同步至区块链后，智能合约根据制定的合约条款将资金转入对应项目，当申请项目满足智能合约中设定的条款要求后，智能合约自动将资金发放至项目上。

3)数据上链。当企业用于安全投入的资金通过智能合约分配和转移到各个项目后，各项资金数据同步写入到相应的区块中，资金使用的相关信息实现自动记录。

基于区块链技术，将煤矿安全投入决策、资金调整与分发、资金审查与智能合约相结合，在解决安全投入问题的同时，还为促成煤矿安全投入向信息化转变提供更多可能性。

4 面临挑战

1)安全投入信息披露的法规不完善。我国大多数煤矿上市公司仅公示强制性披露的内容，煤矿企业出于利益原因不希望向社会公布安全投入的详细会计报表，所以在缺乏法规支持的情况下，推动煤矿企业主动将区块链技术应用于安全投入存在一定的难度。

2)企业管理方式变革难度大。在区块链网络中，每1项适用于整个网络的提案需要得到节点共识后才可执行，虽然解决了决策者认知有限、安全投入动态化的问题，但是让企业高层将自己的决策权下放至其他职能部门，与传统的管理方式相悖，因此企业管理改革存在一定的困难。

3)区块链技术有待完善和提高。区块链技术是目前学术界以及商业应用研究的热点，但是区块链技术至今仅有10余年的发展历史，还未达到大规模商用的水平，因此将区块链技术真正应用至煤矿安全投入还存在一定差距。

综上，若要将区块链技术顺利应用煤矿安全投入领域，在提高区块链技术研究的同时，还需要在法规、传统管理方式等方面进行革新与完善，这是新技术推广应用必将经历的过程，但这些过程势必推动社会向下个新阶段发展。

5 结论

1)区块链技术能使安全投入决策更合理、资金调整更及时、资金更透明，可为现有煤矿安全投入存在的问题提供解决方案。

2)区块链技术应用于煤矿安全投入时，可通过智能合约作为执行工具将区块链技术与煤矿安全投入相结合。

3)区块链技术与煤矿安全投入结合应用仍然会面临一些挑战，想真正实现两者结合还需要完善和发展相关法规和技术。