区块链技术在可变信息标志发布中的应用＊

尤冬海 董炳辉 朱骏飞

（1.公安部交通管理科学研究所，江苏 无锡 214151；2.贵州省公安厅交通管理局，贵州 贵阳 550002；3.公安部交通管理科学研究所，江苏 无锡 214151）

一、背景现状

可变信息标志是道路交通标志的一种，控制人员可根据道路交通态势通过可变信息标志及时反映出来，告知和警示驾驶员采取相应安全、合理的行车措施[1]。目前可变信息标志的管理已经逐渐通过联网化、远程发布等方式实现了智能化管理。然而针对信息发布的传输过程中，如何保证发布内容的可用性和不可篡改性，防止发布出恶意信息从而导致不必要的社会影响，就很有必要引入新技术来提高可变信息标志管理的安全性。随着信息技术的发展，区块链技术凭借其去中心化、不可篡改、全程留痕[2]、智能合约等信任建立机制，成为新兴技术和交通管理深度融合的重要方向，尤其对探索可变信息标志的安全、及时发布有重要意义。

二、“区块链+可变信息标志”的应用价值

1.不可篡改，不可伪造

可变信息标志的发布关系到出行的安全和畅通，虚假的信息可能会严重地危害人民群众的生命财产安全。同时可变信息标志作为一个信息发布平台，篡改或伪造的信息一旦被发布就会造成较大的社会影响。区块链技术采用哈希算法、共识机制算法、非对称密码学等原理对数据进行加密，抵御外部攻击，保证基于区块链发布的信息不可篡改和不可伪造。

2.数据溯源

可变信息标志发布的信息由谁提供，数据由谁加工，原始信息从何而来；这些就涉及数据的溯源问题。区块链技术采用带有时间戳的链式区块结构存储数据，从而为数据增加了时间维度，具有极强的可验证性和可追溯性。可变信息标志一般会涉及城市或公路的交通路况的发布，通过数据溯源我们可以跟踪到路况数据的发布方、处理方、收集方以及路面交通流信息采集器，为路况数据的分析和路况预测提供全流程保障。

3.智能合约

基于区块链的智能合约技术可以使可变信息标志在无监督的情况下自动发布信息。当前应用环境中需要在可变信息标志上发布信息时通常需要层层审核并得到有关部门领导的批准，对于事故、突发事件、异常拥堵等情况难以做到及时响应。区块链技术以自动化脚本代码的方式，支持用户创建智能合约。使用区块链的智能合约技术，将交通警情事件发生时的应急发布规则与发布内容写入合约，可以实现应急信息发布的及时性。

三、“区块链+可变信息标”志面临的挑战和应对

1.协议标准不统一

目前我国的可变信息标志的相关标准多为推荐性标准，在实际设备生产和使用中以制造商实际生产的可变信息标志设备和集成商实际开发的系统集成软件为准，没有统一的国家标准或行业标准作为指导。这会导致不同设备、不同控制系统之间不能相互传递信息，不能相互调用功能，违背了区块链信息互通、资源共享的原则。

应对策略：虽然可变信息标志的事实标准各不相同，但是由于其基本功能一致，不同的标准实现的也是类似的功能，故不同的协议之间可以通过程序适配相互转换。针对协议标准不统一的问题可以以发布的推荐性标准为基础，做好对市场主流企业产品和软件的协议转换的适配，并为其他厂商提供符合标准的开发和测试工具，为设备生产和软件开发的标准化提供便利。最终形成符合国家或行业标准的协议和规范，使得各个节点的能够通过协议统一而实现数据上链。

2.发布内容多样化带来的复杂性

可变信息标志屏幕形态各异，包括只能显示文字信息的文字屏、只有路况部分可以变换颜色的光带屏、可播放多种图像的点阵屏等。同时可变信息标志发布的内容包括但不限于城市交通路况、道路施工或重大活动绕行信息、停车泊位信息、交通安全警示标语、违法警示图片、禁限行信息等。可变信息标志发布形式包括光带、数字、文字、图像和视频。相比于同样采用区块链技术的比特币应用，可变信息标志应用的复杂性远超比特币承载的数据范围。

应对策略：针对这个问题，提出三点对策，一是按专用设备和通用设备进行分类管理，如停车诱导屏、光带屏等设备可认为是专用设备，在合约中为这类专用设备提供专属入口，消除其复杂性。二是针对具有多种表现形式的通用设备采用逐层递进的方法进行构建：第一层完成硬件控制相关的内容，如开启关闭、亮度调节等；第二层完成表现形式相关的内容，如文字渲染方式、图片渲染方式等；第三层完成业务相关的内容，如道路通行状态展示、违法信息警示等。三是模板化的方法，对于复杂业务可以根据业务分支预设多个模板，模板可以预先审核，在发生突发事件时自动使用对应模板并使用实际的信息对模板进行渲染，保证对突发事件的及时响应。

3.数据来源的可靠性

路基下的线圈检测设备、路侧的超声检测设备、路口的电子相机、道路上通行车辆的GPS信息都是道路通行状态来源的一部分。而这些数据形态各异，很难通过统一的方式检查数据来源是否可靠，而如果增加发布对数据来源的审核环节，又很难保证数据发布的及时性。

应对策略：对于设备的运行状况可以通过建立完善的设备安装、备案、报修、报废的全生命周期监控来完成。通过将设备管理数据上链，可以对每个设备的运行状态进行监测。对于设备数据情况可采用历史分析法和对比分析法，一是对比设备在不同时间数据，观察是否在时间上有重复性和趋势性；二是对比不同的设备在同一时间的数据，观察是否有相关性。通过及时的维护和调试保证数据来源的可靠性。

四、“区块链+可变信息标志”的典型应用

我们通过路况信息、交通应急信息两个场景来讨论区块链技术在可变信息标志发布中的典型应用。

1.路况信息发布

利用物联网技术对交通态势进行监测，获取道路上车辆的当前速度、路口车辆的排队长度、旅行时间等路况数据，应用区块链技术打通数据集成商、设备生产商以及交通管理部门之间的信息通道，实现数据生产、数据使用、数据分析的全记录的同时防止数据内容和数据的使用记录被篡改。此外，利用区块链数据检测能更好地实现对数据源头的监管。

2.交通应急信息发布

对道路突发事件进行监测，基于道路监控视频使用人工智能技术分析是否出现交通事故、异常拥堵和突发恶劣天气等影响道路交通运行的异常应急事件。如图1所示，应用区块链技术打通设备生产商、人工智能企业、监管部门之间的通道，对采集的事件信息深度分析，以区块链的智能合约建立与优化应急信息识别模型，及时报告识别的应急信息并进行发布。

图1 交通应急信息发布应用流程

五、结语

得益于中央的大力推动，近年来我国的区块链技术发展迅猛。为进一步探索区块链技术在交通管理行业中的应用，针对“区块链+可变信息标志”的应用和发展前景进行专项研究。因为区块链有不可篡改、数据溯源、智能合约的特性，对可变信息标志发布的可靠性、数据源分析、自动及时发布等方面有着积极的作用。然而其也面临着十分巨大的挑战，虽然对统一标准、复杂性研究等问题上提出了应对策略，但是在实践方面依然有很多工作要做。这部分还需要继续探索，从而实现“区块链+交通管理”的智能性应用。