一种基于区块链智能合约的工程安全监督溯源系统及方法与流程

本发明涉及区块链在工程领域的应用，尤其涉及一种基于区块链智能合约的工程安全监督溯源系统及方法。

背景技术：

区块链是一种共享账簿技术，其作为底层架构，具备分布式、公开透明性、不可篡改性、集体维护和隐私保护的特点。区块链技术采用带有时间戳的链式结构存储数据，增加了时间维度，使数据具有极强的可验证性和可追溯性。区块链中各个区块依次环环相接，形成从最开始的区块到当前区块的一条最长主链，从而记录了区块数据的完整信息，能够提供区块链数据的溯源功能，任意数据都可以通过此链式结构追本溯源。

智能合约，区块链上的智能合约是指由solidity、lll等语言编写和编译并运行与区块链上的一串二进制代码，通过智能合约可以实现在区块链上的数据存储、读写以及一些逻辑操作，目前大部分的区块链应用都是基于智能合约来运行的。智能合约使用的solidity语言是图灵完备的，可以实现应用业务逻辑的所有操作。

随着我国逐渐进入现代化和脱贫攻坚时期，大大小小的城市甚至是农村地区都在搞建设，在建设中由于操作不规范、技术不到位等原因，造成施工安全的问题变得越来越严重。施工安全是各个行业工程建设中所遇到的安全问题，施工安全涵盖了在作业过程中所有的安全问题并且涉及管理、财务及后勤保障等相关内容。由于建筑工程是事故风险较高的行业，所以政府对建筑安全问题极为重视，并制定了“预防为主、安全第一、综合治理”的安全工作方针，建设部、安全生产监督管理总局对建筑工程的管理力度加大并要求所有建筑工程从建设单位到分包单位配备安全员，并要求对施工作业人员实行三级安全教育（厂级教育、车间教育、班组教育）；特殊工种和高危岗位的工作人员要通过国家相关部门的考试后持证上岗。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，本发明提供一种基于区块链智能合约的工程安全监督溯源系统及方法。本发明能够有效在工程安全中进行安全监督，并在出现问题后立即定位到相关责任人。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于区块链智能合约的工程安全监督溯源系统，该系统包括用户管理模块、培训管理模块、安全监督模块、验收管理模块、责任溯源模块和区块链网络；

所述用户管理模块用于管理用户信息和生成用户的公钥、私钥；

所述用户包括施工部门、验收部门、监理方；

所述施工部门包括培训人、施工人员；

所述监理方为监督人；

所述验收部门为验收人；

所述区块链网络由施工部门节点、验收部门节点、监理方节点组成；

所述培训管理模块用于将施工部门的培训档案和分工档案上传至区块链网络；所述培训档案包括培训人公钥标识、培训时间、培训内容；所述分工档案包含施工人员公钥标识和工作内容；

所述安全监督模块用于将监理方的安全监督档案上传至区块链网络；所述安全监督档案包括监督时间、监督地点、监督人公钥标识、施工时间、施工人员公钥标识、施工作业是否符合施工安全条例的规定及不符合时违反的规定；

所述验收管理模块用于将验收部门的验收档案上传至区块链网络；所述验收档案包括验收报告、验收时间、验收人公钥标识；

所述责任溯源模块用于发生事故时，根据事故发生相关人员公钥标识提取区块链网络中存储的相关档案，并按照时间顺序排列展示，用于倒查事故原因和确定责任人；

所述根据事故发生相关人员公钥标识提取区块链网络中存储的档案，包括以下步骤：

（1）向区块链网络发出请求，请求内容包括经过请求人签名的事故发生相关人员的公钥标识；

（2）智能合约接收到请求后，首先验证请求内容中的签名是否正确，若正确则解析请求内容中的事故发生相关人员的公钥标识，签名不正确则驳回请求；

（3）智能合约获取区块链网络最新的区块地址；

（4）根据步骤（3）得到的区块地址获取最新产生的区块，根据事故发生相关人员的公钥标识判断此区块是否存在相关档案，若存在则取出该相关档案，并根据当前区块的前一区块hash值获取上一区块中存在的相关档案，重复执行直到追溯至创世区块。

进一步地，所述施工安全条例为《建设工程安全生产管理条例》。

进一步地，所述相关档案为包含事故发生相关人员的公钥标识的培训档案、分工档案、安全监督档案和验收档案。

进一步地，所述用户还包括国家政府；所述区块链网络还包括国家政府节点；增设所述国家政府节点用于防止施工部门、验收部门、监理方联合篡改数据记录。

本发明还提供了一种基于上述工程安全监督溯源系统的方法，包括以下步骤：

（a）部署由监理方节点、施工部门节点、验收部门节点组成的p2p区块链网络；

（b）用户使用所述用户管理模块注册用户，并获得唯一标识身份的公私钥；

（c）对施工人员进行施工安全教育培训并分工，通过所述培训管理模块上传培训档案和分工档案至区块链网络；

（d）监理方负责监督每天的施工作业，并通过所述安全监督模块上传安全监督档案至区块链网络；

验收部门对各个施工阶段完成情况进行工程验收，并通过所述验收管理模块上传验收档案至区块链网络；

当有事故发生时，收集事故相关人员的公钥标识后通过所述责任溯源模块向区块链网络发出溯源请求，提取区块链网络中存储的相关档案，用于倒查事故原因和确定责任人。

本发明的有益效果是：本发明系统基于区块链建立，保证数据的不可篡改、持久有效，在发生事故后进行倒查事故原因及责任时，可以准确地确定事故原因，事故负责人，事故原因，避免事故的原因不确定，责任人推卸责任等问题；本发明采去中心化的架构下，为管理人员提供作业的动态信息，比如培训工作，操作是否合规，通过记录施工的全过程，减少因管理不完善的原因导致事故的发生。

附图说明

图1是本系统的简单示意图；

图2是本系统的基本架构图。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明基于区块链智能合约的工程安全监督溯源系统中，施工部门、验收部门、监理方和国家政府这四个参与方组成一个p2p的区块链网络，分别部署区块链节点。其中施工部门、验收部门和监理部门直接参与工程建设，国家政府节点的存在防止其他三方联合起来篡改数据记录。在区块链上部署智能合约，每个参与方可以部署一个或者若干个节点，组成系统的区块链底层架构。在任一参与方的区块链节点生成一个创世区块，创世区块作为其它区块的根区块，在所有节点启动前必须载入正确的区块信息，且不能任意修改。此后产生的所有区块跟在创世区块后边。所有参与方共同参与到区块链网络中的治理中，每个参与方都有一份完整的分布式账本，防止任意一方篡改。每一个参与方都有唯一公钥、私钥和地址，私钥由随机数和椭圆曲线生成，具体地，私钥是由随机数随机生成的64位的16进制字符串，私钥自行保存，不得外泄，把私钥输入到椭圆曲线中可以得到公钥，将公钥压缩映射处理就可以得到地址。

首先，施工部门、验收部门、监理方都需要在施工的具体阶段，向区块链网络的任意节点提交数据，区块链节点根据接收数据的时间顺序打包成一个个目标区块；所述目标区块主要包括区块头和区块体两个部分，其中，区块头中主要记录了当前目标区块的hash值、时间戳、前一区块的hash值；第一个区块的前一区块的hash值为创世区块的hash值。然后把目标区块的前一区块的hash值设置为目标区块的hash值，其它区块链节点通过共识协议同步最新的区块，保证区块链网络所有节点的区块总是最新的。接着验证发起当前请求的身份和消息是否正确，若正确则区块链网络调用已经写好的智能合约进行分析处理；若不正确，则驳回请求。

该系统包括用户管理模块、培训管理模块、安全监督模块、验收管理模块、责任溯源模块和区块链网络，各模块的具体实现方法如下。

（1）用户管理模块：此模块用来管理用户信息和生成用户唯一标识。用户可以使用此模块填写个人信息，并输入随机数，然后把随机数带入椭圆曲线生成私钥，并由私钥推导出公钥，公钥可以展示在系统内，私钥由用户个人保管，不得外泄。

（2）培训管理模块：所有参与到建设工程的员工按照国家有关制度要求参加安全教育，并将施工部门的相关施工人员每个人参加安全教育情况的培训信息和施工分配情况的分工信息形成培训档案和分工档案，上传至区块链网络；所述培训档案包括培训人公钥标识、培训时间、培训内容；所述分工档案包含施工人员的公钥标识和工作内容。

（3）安全监督模块：监理方的相关人员根据《建设工程安全生产管理条例》进行监督，确定无违反条例中安全要求，形成安全监督档案，签名并提交到区块链网络归档，如果在监督过程中发现不符合条例中的安全要求，立即停止相关人员的生产工作，待危险解除后，方可恢复施工人员的生产活动；所述安全监督档案包括监督时间、监督地点、监督人公钥标识、施工时间、施工人员公钥标识、施工作业是否符合施工安全条例的规定及不符合时违反的规定和违反的原因。

（4）验收管理模块：验收部门对各个阶段的完成情况，完成质量进行客观的分析，将在现场得出来的验收报告生成验收档案，签名并提交至区块链网络，进行归档处理；所述验收档案包括验收报告、验收时间、验收人的公钥标识。

以上各模块产生的各种档案，档案修改，都会被记录到区块链上，真实有效，为责任溯源模块提供可信的数据。

（5）责任溯源模块：在施工中或者是施工后出现安全、质量等问题，将使用此模块利用其它模块上传至区块链节点的数据进行追责，具体为：监理方提供事故发生相关人员的公钥标识，调用责任溯源模块进行倒查事故原因、确定责任人，该模块使用的数据来源自其它模块上传至区块链网络上的数据。该模块由区块链的最新产生的区块开始向创世区块进行溯源，将与之相关的施工人员的培训、工作分工、监督人员、验收人员等信息按照时间顺序形成一条链条展示出来，然后再根据具体信息进行追责并找出事故原因，具体的步骤为：

（5.1）链下收集事故发生相关人员的公钥标识，然后向区块链网络发出溯源请求，请求内容包括经过请求人签名后的事故发生相关人员的公钥标识。所述事故发生相关人员包括培训人、施工人员、监督人、验收人；

（5.2）智能合约接收到请求后，首先验证请求签名是否正确，若正确解析请求内容中的公钥标识，签名不正确则驳回请求；

（5.3）智能合约获取区块链网络最新的区块地址；

（5.4）根据区块地址获取最新产生的区块，检查此区块是否存在与事故发生相关人员的公钥标识相关的档案，若存在则取出该档案，然后取出此区块的前区块的hash值，根据该hash值得到上一区块，检查上一区块是否存在与事故发生人员的公钥标识相关的档案，若存在则取出该档案，以此类推，直到检查到创世区块，溯源完毕；

（5.5）按照时间顺序依次展示在溯源过程中取出的档案，因为区块是按照时间顺序生成的，所以倒序展示在溯源过程中取出的档案。线下根据溯源得到的可信档案数据，去追责相关责任人。

本发明基于上述系统的工程安全监督溯源方法，包括以下步骤：

（a）部署区块链网络，分别在监理方、施工部门、验收部门和国家政府部署区块链节点；

（b）用户使用所述用户管理模块注册用户，并获得唯一标识身份的公私钥；

（c）施工人员进行施工安全教育，施工部门的相关人员通过所述培训管理模块把每个员工参加安全教育的培训信息上传至区块链网络；

（d）监督模块收集信息，监督部门负责监督每天的生产作业，并通过监督模块上传至区块链网络；

（e）验收部门上传信息，验收部门对各个阶段完成的质量情况进行客观分析，生成验收档案，并上传至区块链网络；

（f）当有事故发生时，由有关部门的人员收集事故相关人员的公钥标识，然后向区块链网络发出溯源请求，得出溯源结果。

以上即为本系统的具体实现方式，本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。