关于区块链技术在燃料管理信息化项目中的应用

罗少卿

（湖南大唐先一科技有限公司，湖南 长沙 410000）

我国是一个以煤炭为主体的能源消费大国，长期以来，煤炭一直是我国的主体能源，在火电行业占成本的70%以上。由于各火电企业来煤结构、运输方式、煤场设置差异很大，供应商掺杂使假手段不断翻新，原系统相关技术已无法辨别，对企业的安全生产、经营成本产生了较大影响，造成大量国有资产流失，也给企业的燃料人员带来了一定的廉政风险。针对燃料管理系统计划、采购、调运、验收、结算方面精细化、系统化管理，实现对相关环节进行过程化管控，闭环管理，提升燃料管控水平，最大限度的降低生产成本。虽然很多电厂在网络节点、服务器控制方面增加了安全防护，并在数据库增加了审计程序，对数据的异动进行报警及统计。但从数据报警及时性、报警方式、数据源头控制及数据追溯等方面还存在不足，数据预警机制滞后，一旦数据在源头被造假，后续环节的数据应用及分析则毫无意义。引入应用区块链技术，利用其去中心化、不可篡改、全程可追溯等特性，对燃煤流程管理方面具有重要的里程碑意义。

1 燃料环节数据影响分析

燃料管理重点数据涉及多个环节，这些环节数据的变动、异动都会影响燃料管理有关管理以及决策与分析，如基础信息、采样、计量、化验、合同、结算等，燃料数据方面管理对企业的生产安全、经济效益、廉政管理带来巨大挑战与风险。

（1）基础信息。车辆信息，如车型、核载重、皮重、车辆长宽、拉筋位置，影响汽车入厂时车辆定位、采样方案生成，以及计量数据判断，同时也影响入厂环节安全生产。供应商信息，企业名称、税号、联系人、银行账号等，影响对供应商服务评价，数据统合统计分析，供应商财务付款。（2）采样信息。采样方案，如采样点数、采样点区位、采样点坐标，这些信息会影响对煤样采样均匀性，采煤样不具代表性，也是弄虚作假、掺杂使假的重要环节。（3）煤量信息。毛重、皮重的误差关系来煤净重，是结算重量来源。煤量数据变化间接影响结算成本。（4）化验信息。化验信息包括各具体化验指标项，是结算质量来源。化验数据变化间接影响结算成本。（5）合同信息。合同包括具体计价条款、考核条款等方面，是煤款结算的重要依据。合同信息变化影响煤款结算单。（6）结算信息。结算信息的变化直接影响结算成本。

2 区块链在燃料应用前景

区块链，就是一个又一个区块组成的链条，每个区块中利用块链式数据结构验证与存储数据，数据区块以时间顺序相连的方式组合成的链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。这个链条被保存在系统的服务器集群中，只要系统的服务器集群中有一台服务器可以工作，整条区块链就是安全的。这些服务器在区块链系统中被称为节点，它们为整个区块链系统提供存储空间和算力支持。如果要修改区块链中的信息，必须征得半数以上节点的同意并修改所有节点中的信息，而这些节点通常掌握在不同的主体手中，篡改信息的成本远超于数据本身价值。因此篡改区块链中的信息是一件极其难以付诸、且性价比极低的冒险行动。综上所述，区块链信息难以篡改、去中心化特点对现有燃料管理系统有着非常大的启发，通过企业网络中部署多个节点（服务器集群），节点之间互联互通。在节点上安装区块链管理平台，利用其区块链相关核心技术解决燃料实际应用中的问题。同时，需要对现有燃料系统进行一定改造，对系统关键业务环节进行调整，对业务数据存储并行为业务、数链两个通道并增加事务处理机制。即业务通道实现业务数据库存储，数链通道实现对数据上传区块链节点。系统调整后，每个关键业务环节产生的数据同时，一方面调用业务通道，另一方面调用数链通道。业务数据在上传数链通道后，通过区块链管理平台自身特性，其他节点也会进行数据同步存储，数据传输与存储采用特殊加密，以确保数据的唯一性、一致性。

2.1 分布式账本

账本是指节点上交易记录台账，每个节点分别维护。分布式账本指由分布在不同地方的各节点共同组成，每个节点记录是一个完整的账目，互为备份。区块链管理平台负责对节点协调管理，动态分配资源，实现节点间数据同步。因此，节点之间都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。每个关键业务环节产生数据时，除保存在业务数据库外，数据会同步至各节点中。

2.2 非对称加密

存储在区块链节点上的交易记录信息是公开的，但是账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。

2.3 共识机制

共识机制就是所有记账节点之间达成共识方式，从而去认定一个记录的有效性，它是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡。根据燃料业务特点，采用基于No-op（无须共识）或者PBFT 共识具有最终性，一旦达成共识就不可逆转，更符合当前实际场景需求。

2.4 监管体系

针对燃料业务场景下的监管需求，基于PKI 证书体系，可以实现交易的追踪、认责、不可抵赖、数据授权访问、监管和审计等特性。BTC 或ETH 等公有链数据全公开、完全匿名且无监管并不可控。

2.5 灵活部署

根据用户场景以及业务需求，可灵活配置按分级组织机构、按同级组织、按业务系统部署、按内部网络部署（同机构内部）等多种部署方式。大多数火电企业可采用分级组织机构来部署，即在集团公司、二级分公司、三级火电企业上的服务器上分别部署节点，并形成星形网络节点集群。

3 区块链在燃料管理领域应用场景

3.1 入厂车辆基本信息

3.1.1 系统改造要点

（1）对燃料系统的车辆基础信息的新增、修改功能逻辑进行改造，实现对车辆信息的变更记录在区块链管理平台上留痕。针对系统中的历史数据采取技术手段一次循环调用，确保所有电厂的车辆基本信息存储在区块链技术平台上。签名信息由“机构编码+车牌号码”组成，确保签名信息在全网平台上的唯一性。加密内容包括车辆长、宽、高、底板高、车皮重量等关键数据，采用特殊“-”进行连接。（2）在系统巡检服务程序中，增加车辆信息对比逻辑。

3.1.2 系统应用效果

（1）区块链管理平台上密文存储了所有电厂所有车辆的基本信息。车辆信息的修改记录在各节点上留痕存证。（2）系统后台巡检服务根据区块链管理平台中签名数据（最后一次存储）进行解密，对存储在业务数据库中的车辆信息进行巡检，对数据异常进行报警推送。（3）在数据监控/报警信息模块中对数据异常情况进行展示，包括车辆信息更改前后对比情况、历次更改轨迹，与同车型车辆信息对比分析。

3.2 采样机信息

3.2.1 系统改造要点

（1）对燃料系统的采样方案生成逻辑进行改造，实现对生成的原始采样方案数据在区块链管理平台上留痕，确保所有电厂所有车辆采样方案加密存储在区块链管理平台上。签名信息由“机构编码+车牌号码+CY+流水号”组成，确保签名信息在全网平台上的唯一性。加密内容包括采样区域、采样坐标点等关键数据，采用特殊“-”进行连接。（2）在系统后台巡检服务程序中，增加采样方案对比逻辑。

3.2.2 系统应用效果

（1）区块链管理平台上密文存储了所有电厂所有车辆的采样方案信息。（2）系统后台巡检服务根据区块链管理平台中签名数据进行解密，对存储在业务数据库的采样方案信息、实际采样结果进行巡检，对数据异常进行报警推送。（3）在数据监控/报警信息模块中对数据异常情况进行展示，包括采样方案更改前后对比情况、指定日期时间段内指定供应商不同车辆采样方案分布情况、指定日期时间段内采样方案区位分析。

3.3 衡器信息

3.3.1 系统改造要点

（1）对燃料系统的过重、过轻生成逻辑进行改造，在过重、过轻数据生成上传燃料系统后，同时在区块链管理平台上留痕，确保所有电厂所有车辆的过重、过轻数据加密存储在区块链管理平台上。签名信息由“机构编码+车牌号码+GZ+流水号”组成，确保签名信息在全网平台上的唯一性。加密内容包括过衡位、过衡重量等关键数据，采用特殊“-”进行连接。（2）在系统后台巡检服务程序中增加过重、过轻数据对比逻辑。

3.3.2 系统应用效果

（1）区块链管理平台上密文存储了所有电厂所有车辆的过重信息、过轻信息。（2）系统后台巡检服务根据区块链管理平台中签名数据进行解密，对存储在业务数据库中的过重信息、过轻信息进行巡检，对数据异常进行报警推送。（3）在数据监控/报警信息模块中对数据异常情况进行展示，包括车辆过重、过轻数据更改前后对比情况，指定时间段内指定车辆不同运次下得过重、过轻情况，指定车辆指定日期时间段内过重、过轻情况分析。

3.4 煤质化验

3.4.1 系统改造要点

（1）对燃料系统的化验报告生成逻辑进行改造，实现对生成的原始化验报告指标在区块链管理平台上留痕，确保所有电厂的化验报告数据加密存储在区块链技术平台上。签名信息由“机构编码+入厂批次+制样批次”组成，确保签名信息在全网平台上唯一性。（2）在系统后台巡检服务程序中，增加化验数据对比逻辑。

3.4.2 应用效果

（1）区块链管理平台上密文存储了所有电厂所有入厂批次的化验报告信息。（2）系统后台巡检服务根据区块链管理平台中签名数据进行解密，对存储在业务数据库中的化验报告信息进行巡检，对数据异常进行报警推送。（3）在数据监控/报警信息模块中，对数据异常情况进行展示，包括化验报告更改前后的情况，指定供应商指定日期时间段内的化验情况分析。

3.5 燃料结算

3.5.1 系统改造要点

（1）对燃料系统结算单逻辑进行改造，实现燃料结算数据在区块链管理平台上留痕，确保所有电厂的所有结算单主要指标数据加密存储在区块链管理平台上。签名信息由“机构编码+结算单编号”组成，确保签名信息在全网平台上的唯一性。加密内容包括煤量、煤价、煤款等指标数据，采用特殊“-”进行连接。（2）在系统后台巡检服务程序中，增加燃料结算单指标对比逻辑。

3.5.2 系统应用效果

（1）区块链管理平台上密文存储了所有电厂所有结算单信息。（2）系统后台巡检服务根据区块链管理平台中签名数据进行解密，对存储在业务数据库中的结算单指标数据进行巡检，对数据异常进行报警推送。（3）在数据监控/报警信息模块中对数据异常情况进行展示，包括结算单更改前后的情况。

3.6 燃料月报

3.6.1 系统改造要点

（1）对燃料系统月报处理逻辑进行改造，实现燃料月报数据在区块链管理平台上留痕，确保所有电厂的所有月报主要指标数据加密存储在区块链管理平台上。签名信息由“机构编码+月份”组成，确保签名信息在全网平台上的唯一性。加密内容包括煤量、煤价、运费、总煤款等指标数据，采用特殊“-”进行连接。（2）在系统后台巡检服务程序中，增加月报指标对比逻辑。

3.6.2 系统改造效果

（1）区块链管理平台上密文存储了所有电厂所有月份的月报信息。（2）系统后台巡检服务根据区块链管理平台中签名数据进行解密，对存储在数据库中的月报指标数据进行巡检，对数据异常进行报警推送。（3）在数据监控/报警信息模块中，对数据异常情况进行展示，包括月报更改前后的情况、指定时间段指定单位的月报情况分析。

4 结语

时代在不断进步，技术在不断迭代更新，企业的管理手段与方法也要与时俱进行。本文以火电企业燃料管理中相关难点痛点为出发点，从源头上发现根源所在，通过技术创新引入并融合当前前沿主流技术，以最小的代价实现完成系统改造升级，从而推动管理手段不断完善。目前该成果在中国XX 集团大规模化实践应用已初显成效，保障管理各环节安全生产，提高数据安全性与数据透明度，为企业安全生产、经营成本、廉政方面管理发挥重要作用。