执法记录仪区块链存证系统

摘 要：针对当前执法记录仪所面临的数据唯一性难以保证和检索不便等问题，利用自主研发的智能化执法记录仪前端硬件，并结合以太坊智能合约技术，设计并实现了一套执法记录仪区块链存证系统。区块链具有不可篡改、去中心化、公开透明等特性，能够有效确保链上存储数据的唯一性。该系统通过将执法视频文件指纹数据上链，成功解决了传统存证系统存在的视频易被篡改、操作繁琐等问题。同时，云端管理系统还提供了便捷的交互界面，保证了执法证据的真实性、完整性和统一性。

关键词：执法记录仪；区块链；智能合约；存证系统；云平台；可视化

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2025）05-00-04

0 引 言

执法记录仪作为一种固定执法现场证据、记录执法人员行为的单人设备，对于规范执法行为、完善执法程序、改进执法方式以及尊重并维护当事人与执法人员的合法权益有着重要作用。近年来，采用先进信息和电子技术的智能执法记录仪已在多个行业内得到了广泛应用。文献[1]探讨了执法记录仪在交警执勤执法中的应用现状以及存在的问题，并对产品形态的优化和智能算法的引入提出了设想。文献[2]将执法记录仪引入海事督查领域，通过将执法仪前端采集的数据与云端大数据信息平台进行整合，显著提升了海事执法的信息化和智能化水平，实现了执法资源的可视化与电子证据的全流程记录。文献[3]针对执法记录仪应用于消防执法领域时存在的不足，提出运用过程规范机制。文献[4]从公安指挥调度系统业务出发，提出了执法记录仪的功能需求，展望了执法记录仪技术的发展趋势。

现有执法记录仪存证系统存在诸多缺陷[5]，如视频易被篡改、证据效力存疑、检索困难、操作繁琐等。这些问题不仅影响了数据的质量和真实性，还因相关法律法规的不完善而进一步削弱了执法记录仪所存数据的法律效力。因此，必须借助技术手段来加强存证的安全性，确保数据的可用性、完整性与可靠性。

区块链技术的出现成功解决了传统数据存储系统存在的中心化、不公开、不透明的问题。区块链底层采用分布式数据存储、点对点传输、共识机制和加密算法等先进技术[6]，使得链上数据具有不可篡改、公开透明和永久保存的特性。这些数据分布在各个节点中，不会因为某一节点故障而导致数据丢失，实现了安全可靠的数据存取。文献[7]利用Hyperledger fabric 智能合约将多维农业物联网数据进行链上存储，设计了一种农产品可信溯源系统。文献[8]依据蜂蜜溯源标准构建了生产链、加工链、运输链和销售链系统，同时使用分层存储策略，有效解决了信息上链及溯源效率较低的问题。文献[9]研究了基于联盟体链的数字文凭共享方案的隐私保护和认证问题，构建了一种安全的数字文凭共享方案。

针对当前执法记录仪在数据唯一性和检索便捷性方面存在的问题，本文采用以太坊智能合约技术，设计了一种去中心化、安全可信且可维护的执法记录仪区块链信息存证系统，同时还实现了云端管理系统，为链上视频等电子证据提供了可视化和便捷的管理功能。

1 系统总体设计

本文设计的执法记录仪及存证系统的总体框架如图1所示。

执法记录仪硬件系统采用树莓派（Raspberry Pi）4B作为主控模块，搭建了集双目SH200摄像头模块、带触屏功能的7英寸LCD液晶屏、MicroSD储存卡、GPS和5G于一体的硬件平台。

主控模块通过USB与双目SH200摄像头相连接，并将视频文件压缩后存储到MicroSD卡内。GPS和5G模块用于获得视频拍摄的时间和GPS经纬度定位信息，用于完善视频采集的时空背景信息，同时该模块还能与OneNET物联网平台无线连接，可以将视频文件的GPS信息上传到物联网平台，并在物联网平台上进行定位。

主控模块还会对视频文件数据和辅助数据进行Hash值计算，以获得视频数据的最终指纹信息。物联网Web端管理系统和基于以太坊的区块链系统将文件指纹信息的Hash值进行上链存储。对于视频文件的原始数据，系统则根据实际需求选择实时或延后上传，以减轻现场通信带宽的压力。

2 软件系统总体设计

执法记录仪软件系统总体设计框架如图2所示。

软件系统包含硬件模块控制、无线通信、区块链智能合约、网页交互等方面，涵盖了执法记录仪视频生成、证据校验、区块链存储、后台管理的全面应用场景，通过三个子系统的紧密协作，实现了功能的完整性与高效性。

执法记录仪区块链软件系统由物联网视频记录系统、区块链云端存证系统、网站云端管理系统组成。其中，区块链云端存证系统作为核心功能模块，与前端记录系统、后端管理系统实现双线交互、实时合作、相互调度。物联网视频记录系统将执法仪录制的视频数据及附加时空信息后的视频文件指纹信息通过无线模块传输至物联网平台；区块链云端存证系统是整个系统的安全保障核心，将物联网平台的视频指纹信息通过云端的智能合约存储到区块链上，确保执法仪视频数据的法律效力；网站云端管理系统是可视化的交互管理平台，在提供视频数据的浏览、检索功能的同时，还进一步支持用户进行认证与授权等管理操作。

执法记录仪软件系统功能架构如图3所示。本系统通过“视频上链—链上存证—证据浏览”的业务流程，构建了真实可靠的层级信任关系，提供了有效可信的完整证据链条[10]。执法机构可根据实际情况，以基层所队等为单位，配置区块链全节点。执法记录仪在取证后立即将视频指纹发送至对应全节点，由该节点将数据发布至整个区块链网络，并通过共识算法确认上链。云端管理系统则负责对执法仪的合法身份进行认证，并提供图形化界面，用于链上数据的统计、信息展示以及数据下载等服务。

2.1 区块链存证系统

区块链存证系统依托于云端部署的以太坊联盟链。联盟链针对特定节点、特定成员，通过指定多个预选节点作为记账人，来决定每个区块的生成，而非依赖全网决定，这一机制有效减少了计算资源的无谓消耗[11]。

以太坊是一个具有智能合约功能的公共区块链平台，是本存证系统的基石。本文建立由云端服务器组成的分布式网络，并利用Docker容器运行以太坊网络节点，作为区块链存证系统的底层架构。使用Docker Swarm集群可以快速部署大量的运行Geth以太坊客户端的虚拟容器节点，不仅简化了繁琐的架构工程并降低了成本损耗，还提供了高可用性和便捷的迁移能力。借助以太坊的联盟链，存证系统实现了“部分去中心化”，使得区块链仅由部分值得信任的参与者所操作，适应了本系统使用对象的特定性，避免了来自未知对象的攻击行为。

智能合约是位于以太坊区块链特定地址下的一系列代码和数据，其可以根据规则将视频文件的指纹信息数据添加至区块链。本系统使用Solidity语言编写智能合约，提供专门的接口，用于将视频文件指纹信息安全地存储在区块链上，从而构建一个防篡改的安全机制。指纹生成主要代码如下：

2.2 网站云端管理系统

网站云端管理系统用于浏览、检索区块链上的视频存证数据，并集成了用户认证与授权的管理功能。网页的前端设计采用Vue语言的element-ui库。Vue是一个使用 JavaScript 构建用户界面的渐进式框架，具有高效原生渲染的能力。element-ui是Vue的反应式和可组合的视图组件库，能够通过精美的界面样式和流畅的交互动态效果，为用户带来简洁直观的操作体验。云端管理系统首页如图4所示。

网站的后台使用基于Python语言的Django Web框架。Django遵循MVC架构，即“模型—视图—控制器”设计模式，具有开发高效、部署便捷、可重用性高及维护成本低等优点。

Vue与Django的组合非常适合实时应用程序，具有高度的可拓展性，相较于传统的Web服务，更加适应移动端的生态体系。基于类的视图和强大的ORM，可以方便地对数据库需求进行建模，能够快速进行网页数据库和区块链的交互，完成区块链数据读取的操作。

在视频管理方面，用户可以自由浏览区块链上的视频文件指纹信息。系统通过Python的Web3库与智能合约建立连接，读取以太坊区块链中的视频文件指纹信息，并将这些信息写入网页后台的SQLite数据库，实现单向同步。本质上，用户在网站云端管理系统中看到的仅是区块链数据库的视图展示，无法对区块链数据进行修改或删除。云端管理系统视频管理页面如图5所示。

3 结 语

本文设计并实现了一套执法仪区块链存证系统。该系统利用以太坊区块链确保证据的安全和可信，通过智能合约实现执法视频数据的指纹生成和实时自动上链。在视频数据上传方面，系统充分利用空闲通信带宽，将视频数据上传至云端。此外，本文还开发了一个网站云端管理系统，以增强系统交互的简洁性和便捷性，提升存证系统的智能化水平。下一步将对视频传输流程和对应接口进一步优化，以提高系统的效率和流畅度。

注：本文通讯作者为高谷刚。

参考文献

[1]张伟.执法记录仪在交警执勤执法中的实战应用分析[J].道路交通管理，2023（10）：52-55.

[2]杨芝龙，孔祥昆，胡翔，等.执法记录仪在深圳海事督查中的应用研究[J].中国海事，2022（10）：55-57.

[3]陈力.消防执法规范化语境下的执法记录仪运用[J].今日消防，2021，6（11）：71-73.

[4]张炜，张江涛，杨丽君.智能执法记录仪在移动可视化指挥调度业务中的应用[J].警察技术，2021（6）：80-83.

[5]危雪婷.公安执法记录仪信息公开问题研究[D].北京：中国人民公安大学，2021.

[6]沈传年.区块链安全问题研究综述[J].计算机工程与科学，2024，46（1）：46-62.

[7]陈锦雯，罗得寸，唐呈俊，等.基于区块链的农业物联网可信溯源体系[J].信息安全学报，2022，7（2）：139-149.

[8]杨万龙，陈琳.区块链架构下蜂蜜供应链可信监管溯源模型[J/OL].计算机应用研究，1-6 [2024-03-23]. https：//doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2023.07.0292.

[9]马海峰，高永福，薛庆水，等.基于区块链的数字文凭认证及共享方案[J].计算机工程与设计，2024，45（2）：376-382.

[10]叶舒洁. 基于区块链云端存证系统中的电子数据证据效力研究[D].上海：华东政法大学，2021.

[11]冷基栋，吕学强，姜阳，等.联盟链共识机制研究综述[J].数据分析与知识发现，2021，5（1）：56-65.