区块链技术在质量签点数据防造假方面的应用探索

文｜叶驰川 杨建方

基于国家能源局、生态环境部68号文件对核电工程建设质量文件的管理要求，建立多方质量文件互通互认的信用体系，本文从区块链和区块链技术的概念、特点，从数据防造假管理、历史记录可追溯、保证数据真实性等业务需求入手，提出区块链质量控制管理模型总体框架，初步探索基于区块链技术在工程项目质量文件管理模式，为业务管理、工程监理、施工单位等部门对项目参与者的实时监督和事后追责提供技术和业务支持。

一、引言

针对当前影响核电工程建设质量的突出问题， 2020年国家能源局和生态环境部《关于加强核电工程建设质量管理的通知》中明确强调，严厉打击“造数据、补记录、假报告”等违规行为，要求各参建单位强化质量和过程控制，加强关键环节和因素管理，保证合理的人员记录及资源投入，探索区块链等技术在质量管理中的应用，切实做到质量记录文件全面、及时、准确、有效和真实。

三澳核电是浙江省首个采用我国完全自主知识产权"华龙一号"三代核电技术的核电项目，也是智慧核电的示范项目。目前正处在工程建设高峰期，期间会产生大量关键施工工艺过程质量文件，包括覆盖施工、管理、监理等用户，人员身份认证、工序过程的质量照片、影像记录、试验/检验报告等数据。目前该质量文件主要以传统的方式存储在单一数据源中，一方面：单一数据源容易遭到非法破坏，如：易丢失，易修改，难追溯等问题，另外一方面数据源只受控于业务管理方，没有多方（承包商、监理、监管等单位）同时认可的第三方作为信用背书，难免对过程数据的真实性存在信任危机，为解决这种传统质量文件面临的数据安全和相互不信任等业务痛点，进一步提升质量管理水平和满足监管要求。本文结合区块链技术特点，提出区块链质量控制管理模型总体框架，探索基于区块链技术在核电施工过程中其质量签点数据的安全真实保障和互通互认的管理模式。

运用区块链技术采用非中心化的分布式数据存储规则，在采集现场关键数据的基础上，保障数据存储的安全性，同时不会因为单点数据源等原因，而容易造成管理数据被篡改、删除和丢失，保障质量签点数据的真实、完整和责任溯源。

基于智能合约技术的数据上链信任环境，让所有参建单位可以实时采集和采信真实管理行为和管理数据，从而能够为工程建设质量安全监督管理和信用考核评价提供客观真实数据支撑。

二、区块链是如何防数据篡改和可追溯

（一）区块链的组成

区块链的链式结构及新区块产生示意图如图1。

图1 区块链的链式结构及新区块产生过程

（二） 区块数据防篡改原理

链式结构决定其篡改成本将无限大：区块的链接是由每一块区块的“父区块hash”链接上的，父区块hash值是由整个父区块的区块头计算而来，因此，当改变链中某区块的交易信息，那么当前区块头的hash值就会发生变化，其子区块将无法链接到本区块。那如果子区块配合父区块进行修改呢？那么子区块的子区块也要修改，与此同时，新的区块还在不断产生，篡改成本将无限大。

智能合约决定了交易进行时规则是由代码控制而不是人为控制，因此在公平和信任层面的能力大大提升。

即使在新区块产生时进行篡改也是行不通的，归结于其共识算法：A节点进行对账本数据进行篡改，将小甲的账户余额从2000改成20000，假定A节点修改的区块恰好是最后一个区块，从A节点看小甲的余额确实变了，但是当客户端进行对小甲的账户进行转账操作时，A节点操作后余额和B、C、D节点不符合，因此A节点因不合法，也就是不能与其他几个节点达成共识，A节点的篡改也会被修正。

（三）可追溯原理

因为每一个节点都存储全量数据，且区块链的链式结构决定了其可以从最新区块追溯到创世区块，也就是所有的交易信息都可以看到，且因为智能合约，产生数据的过程也是由程序或者规则本身完成的，非人为修改，也就自然实现了“可信溯源”。

三、区块链-质量签点服务平台技术框架

区块链是分布式数据存储、P2P传输、共识机制、加密算法等一系列计算机技术组合，采用哈希加密算法计算数据的散列值，使数据在存储和交互过程中不能被篡改。

在区块链平台中，各个节点是地位相同，凭借智能合约、共识算法进行相互信任，基于区块链技术的质量签点可视化平台，凭借智能合约，将质量签点数据实时上传到链，数据一旦上链，将无法更改。

1.2.1 传承艺术文化。中国古典园林艺术是古人与大自然和谐共处的智慧产物，大家可以总结出古典园林设计的特点和方法，为己所用。

四、区块链质量签点服务平台实现

（一）传统系统的数据弊端

质量签点过程数据（签点时间、电子签名、人脸、照片、地理位置、验收内容、QC1/QC2/QC3/QC4等）存在源系统Nice内，存在如下弊端。

图2 基于区块链质量签点服务平台的业务流程图

将签点过程数据存在传统数据库中，人为可对数据进行修改，数据真实性无法保证；

所有数据都在单源系统中，如受到外力或不安全网络影响，可能失去所有数据；

施工部门无法及时获取数据进行质量签点，监管部门无法第一时间进行监督和发现问题，出现问题时无从问责和进行追溯。

（二）基于区块链的质量签点可视化平台的搭建

区块链是由P2P网络中所有存在的节点在无任何背书的情况下，通过共识算法和加密技术构建的一个可信任平台，具体实现方式如下。

将发点人，签点人签点过程中的关键环节业务数据（如：签点时间、签名、人脸识别、照片、地理位置等业务数据）实时上传到区块链进行上链存证；

施工单位、业主单位、监管单位可实时通过质量签点可视化平台对过程和结果进行监管，有效降低风险和干预处理；

3.将签点记录过程数据进行上链，数据公开透明，一旦事故发生后可利用区块链进行问题排查和过程追溯。

(三) 基于区块链质量签点可视化平台的价值体现

1.共同信任环境

利用区块链信息防篡改、可追溯的特点，签点过程中的真实可靠，可随时从区块链服务平台进行查证取证，各责任方对数据认可，建立了多方的信任环境。

2. 签点过程自治

区块链质量签点可视化平台数据公开透明，实时更新，所有签点过程，验收问题，整改等关键业务数据即时上链，实现工程管理单位、业主单位、监管单位全过程的监督以及管控，责任分明。

3. 数据安全性高

数据在区块链平台采用多节点存储数据和互备互验，避免了传统的数据库并发访问瓶颈，提高了系统稳定和可靠性。

4.质量数据管理提升

区块链技术溯源性、不可篡改性能够解决工程项目质量控制对事前、事中、事后三个阶段把关不严、数据容易被篡改的问题，实现了施工质量工序记录溯源，项目责任明确，多方主体信息交互，项目溯源追责、实时监督等管理提升。

五、平台预期应用效果

基于区块链质量签点可视化平台将关键业务数据实时上链存证，减少了签点过程数据传递时间以及监督管理成本，提升了执行效率。

全过程保存签点记录，若发生质量事件，能从平台进行签点数据追溯和责任排查。

六、结束语

随着区块链应用领域不断纵深，逐步成为技术创新和模式创新的爆发点。本文论证的基于区块链质量签点可视化平台，利用了区块链非中心化、防篡改、可追溯的等特点，构建了质量签点过程中的信任环境，落实责任范围，解决了业务过程中数据碎片化困境，实时共享关键数据，加快工程质量管理过程的信息流动速度和执行效率，有效保证工程项目质量，减少质量安全事故，实现监管部门对项目参与者的实时监督和事后追责，同时对于打造建设绿色可持续的工程建设创新应用方案有较为积极的借鉴价值。