基于區塊鏈的危化品追溯管理系統

馮琳琳，司博章，許亨哲

1 概述

危險化學品是指化學品中具有易燃、易爆、有毒、有害及有放射性、腐蝕性，會對人員、設備、環境造成傷害或損傷的化學品。這些危險化學品在其生產、儲存、經營、運輸、使用、廢棄處置過程中，若處理不當疏于管理，會對人類和環境造成危害。隨著城市化進程加快和國民經濟的快速發展，危險化學品在工業生產和市民日常生活中的地位越發凸顯，隨之而來的是，我國危險化學品生產、儲存和流通等環節的安全問題日顯突出，諸如浙江溫嶺油罐車爆炸事件、南六環成品油泄漏事故、“金鳳呈祥”蛋糕店瓶裝液化氣爆燃事故等都暴露出危險化學品安全監管方面仍存在待完善的空間，這都要求我們對危險化學品進行更加嚴格的管理，以創新的管理模式整合相關監管部門的職能并形成合力，提升企業和城市安全管理水平。

安全生產是關系人民群眾生命財產安全的大事，是經濟社會協調健康發展的標志，是黨和政府對人民利益高度負責的要求。黨中央、國務院歷來高度重視安全生產工作，2020年2月26日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于全面加強危險化學品安全生產工作的意見》，提出研究建立危險化學品全生命周期信息監管系統，對生產、貯存、運輸、使用、經營、廢棄處置等各環節進行全過程信息化管理和監控，實現危險化學品來源可循、去向可溯、狀態可控，做到企業、監管部門、執法部門及應急救援部門之間互聯互通。2018年1月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于推進城市安全發展的意見》，提出要促進建立以安全生產為基礎的綜合性、全方位、系統化的城市安全發展體系，全面提高城市安全保障水平，有效防范和堅決遏制重特大安全事故發生。

危化品監管面臨面廣量大、涉及行業眾多，易發生重特大事件風險高；監管部門多，沒有實現從生產到廢棄全流程監管，不可控因素多，管控難度大；監管體系復雜、部門間信息交流不暢，數據共享程度低。區塊鏈技術作為一種大規模協作工具，對危化品生產、經營、運輸、儲存、使用、廢棄處置進行全過程、全鏈條的信息管理，打破不同部門、不同層級、不同區域內的信息壁壘；有利于監管部門查擺危化品流轉過程安全漏洞，實現對企業安全生產狀況的監督管理；同時各監督部門監管信息上鏈，有效實現縱向智能部門、橫向部門間政務信息共享，形成互相協作；當發生生產安全事故時，能夠向上追溯、快速查找危化品流轉和監管過程中存在的問題，便于事故查處、界定追蹤責任，提升全市危險化學品安全管理水平，保障城市安全穩定。

2 區塊鏈

2.1 定義

區塊鏈是分布式數據存儲、點對點運輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。基于區塊鏈技術可以構建一個高效可靠的價值傳遞系統，推動互聯網成為構建社會信任的網絡基礎設施，實現價值的有效傳遞。區塊鏈技術不是一個單項的技術，而是一個集成了多方面研究成果基礎之上的綜合性技術系統。該技術具備泛中心化、開放互信、不可篡改、高可靠等特征。

2.2 區塊鏈特性

2.2.1 泛中心化

基于分布式系統結構，采用加密算法來建立分布式節點間的信任關系，從而形成去中心化的、高信任的分布式系統。在該體系中，整個網絡不再需要中心化的硬件或者第三方平臺，任意節點之間的權利和義務都是均等的，且少數節點的損壞或者作惡都不會影響整個系統的運作，因此區塊鏈系統具有極好的健壯性。

2.2.2 開放互信

區塊鏈系統是開放的，整個系統的運行規則必須是公開透明的，參與系統的每個節點之間進行數據交換是無須互相信任的，除了交易各方的私有信息被加密外，區塊鏈的數據對所有人公開，任何人都可以通過公開的接口查詢區塊鏈數據和開發相關應用，因此整個系統信息高度透明，在系統指定的規則范圍和時間范圍內，節點之間是不能也無法欺騙其他節點的。

2.2.3 不可篡改

基于“區塊+鏈”（block+chain）的獨特賬本，存有交易的區塊按照時間順序持續加到鏈的尾部。要修改一個區塊中的數據，就需要重新生成它之后的所有區塊。同時，共識機制使得修改大量區塊的成本極高，幾乎是不可能的。以采用工作量證明的區塊鏈網絡（比如比特幣、以太坊）為例，只有擁有51%以上的算力才可能重新生成所有區塊以篡改數據，這種設計機制增強了區塊鏈的數據可靠性。

2.2.4 高可靠性

區塊鏈技術通過共識算法保持各節點數據的高度一致，每一個全節點都會維護一個完整的數據副本，整個系統的正常運轉不依賴個別節點。如果某個節點遇到網絡問題、硬件故障、軟件錯誤或者被黑客控制，則均不會影響系統以及其他參與節點。問題節點在排除故障并完成數據同步之后，便可以隨時再加入系統中繼續工作。

區塊鏈提供了一種新型的社會信任機制，為數字經濟的發展奠定了新基石，“區塊鏈+”應用創新，昭示著產業創新和公共服務的新方向。現階段，區塊鏈技術在金融保險、供應鏈、食品安全、醫療健康、政務等多個領域己經開展了深入的應用探索，其價值得到了廣泛認可。

3 基于區塊鏈危化品追溯管理可行性分析

我國危化品監管面臨面廣量大、涉及行業眾多，易發生重特大事件風險高；監管部門多，沒有實現從生產到廢棄全流程監管，不可控因素多，管控難度大；監管體系復雜、部門間信息交流不暢，數據共享程度低。

區塊鏈技術作為一種大規模協作工具，對危化品生產、經營、運輸、儲存、使用、廢棄處置進行全過程、全鏈條的信息管理，打破不同部門、不同層級、不同區域內的信息壁壘；有利于監管部門查擺危化品流轉過程安全漏洞，實現對企業安全生產狀況的監督管理；同時各監督部門監管信息上鏈，有效實現縱向智能部門、橫向部門間政務信息共享，形成互相協作；當發生生產安全事故時，能夠向上追溯、快速查找危化品流轉和監管過程中存在的問題，便于事故查處、界定追蹤責任。

建設基于區塊鏈的危化品追溯管理系統實現危險化學品相關信息整合，有效串聯起各部門的監管職能和信息資源，推進管理部門之間業務銜接和協調配合，提升危險化學品管理效率；運用電子標簽，構建“一物一碼”的危險化學品唯一標識的追溯碼，面向全市危險化學品生產、經營、儲存、使用等相關監管鏈條單位進行數據對接和采集，結合交管局的電子運單系統數據、市監局的氣瓶監管系統、環保局的廢棄處置企業管理系統等，搭建危險化學品全生命周期管理體系，打造從審批、資質管理、行政處罰等監管的“全鏈條”，事后應急轉向事前預防，事后處置轉向監管防范，簡單粗暴轉向精耕細作，單純被動監管轉向監管、服務和主動申報，實現危險化學品全環節、全過程危化品動態監管、全流程追溯，維護城市穩定安全。

4 基于區塊鏈危化品追溯管理系統

4.1 工作原理

利用區塊鏈不可篡改、開放互信等特性，對危化品涉及的生產、儲存、經營、使用、廢棄等各環節涉及的企業、委辦局數據進行上鏈，實現危化品全環節、全流程信息上鏈和監管，打通危化品監管相關委辦局的數據，能夠建立各部門間的信任和共識，夯實各協作部門的信任基礎，實現在確保數據安全的同時促進各部門數據的授權共享與業務協同。將所有的數據流轉使用記錄留存于鏈上，當發生問題時，定位問題發生的環節和責任方，同時參與方也可以通過溯源數據自證清白。

4.2 模式和數據上鏈

根據危化品全流程監管涉及環節數據，本次系統采取聯盟鏈的方式，如圖1為危化品上鏈的示意圖，可實現危化品全過程的信息跟蹤。

圖1 危化品上鏈示意圖

危化品通過“一物一碼”標識，將生產、儲存、經營、運輸、使用到廢棄全流程環節信息寫入區塊鏈，區塊鏈上信息不可篡改。基于區塊鏈的危化品追溯管理平臺由各個委辦局及相關企業（生產、經營、運輸、銷售、廢棄處置）和使用單位環節的節點群共同維護，基于區塊鏈技術的分布式、去中心化等特征，監管方、企業方和使用方即可獲取危化品來源、去向等追溯數據，更便捷的獲取所購危化品安全和產品追溯信息。

4.3 上鏈數據采集（工業氣體為試點）

基于區塊鏈的危化品追溯管理系統，通過RFID標簽實現對危化品涉及生產、儲存、經營、運輸、管理、廢棄環節，通過這些環節的信息上鏈，搭建人、組織、物、空間、車在業務系統和監管單位數據管理單元，通過危化品追溯唯一識別碼可以實現全流程追溯。

以工業氣體為例，涉及到建檔、充裝、檢驗、運輸、經營、使用和回收環節，采集的數據信息如上:

建檔:所屬區域、區監察機構、氣瓶充裝單位、充裝單位充裝許可證號、溯源標識一維條碼編碼、追溯標識二維碼編碼、氣瓶狀態、產權狀態等。

充裝/回收:追溯標識、充裝單位、檢察員、從業資格、檢查時間、結論、充裝介質等。

檢驗:追溯標識、送檢單位、末次檢驗、上次檢驗、檢驗單位等。

運輸:托運單位、運輸單位、電子運單、發貨地址、收貨地址等。

經營:交易時間、充裝介質、采購單位、銷售單位等。

使用:追溯編碼、收貨單位、交付單位、交付時間、簽收人等。

4.4 全流程追溯管理系統（工業氣體為試點）

全流程追溯管理系統可以實現工業氣體流通情況分析，通過相關數據匹配，可對上上游信息進行關聯，明確上上游從業單位身份，落實主體責任等方式，形成多系統聯動閉環管理和精細化管理，實現危險化學品全流程可追溯化管理，提高危險化學品源頭管控和動態監控能力。

4.4.1 氣瓶追溯整體流程

氣瓶追溯包括充裝、檢驗、經營、使用、回收五個環節，而氣瓶追溯的企業類型中充裝和回收通常是一家單位，其中充裝、回收和檢驗率屬于市場監督管理局監管，經營和使用率屬于應急局監管，針對市監局監管我們主要是接入相關監管數據和企業數據，使用和經營監管由企業自己填報數據；區塊鏈在追溯管理中將線上的實體對象（危化品、車輛、庫位、人員、企業等），以及基于實體對象如車輛相關的定位、軌跡等數據映射到鏈上數字世界，將區塊鏈不可篡改的特性拓展到線上場景，建立線上和鏈上之間的橋梁。

4.4.2 追溯系統數據對接

圖2 氣瓶追溯全流程

氣體（工業氣體）管理中經營和使用環節是由應急局直接監管，通過規定經營和使用企業相關建設標準和對接標準，使用終端采取實名制方式，真正實現從建檔到使用全流程的數據接入和管控，同時可為相關委辦局提供數據支撐。

4.4.3 氣體追溯時空關聯分析

針對工業氣體場景，接入充裝、檢驗、回收三個環節的市監督管理局氣瓶追溯系統、交管局、運輸局的數據和企業自建的工業氣體追溯系統數據；針對經營和使用環節，通過掃描危化品貨物二維碼、手持機掃描入庫單、出庫單等相關信息或者是OCR識別技術，將與危化品經營和使用相關的人、車、危化品、倉庫、軌跡等線上數據映射到鏈上，并進行身份綁定關聯和存證，形成數據鏈，佐證危化品的交易；同時基于時空關聯分析，建立基于圖數據庫的個人、組織、危化品、車輛等關系網絡，基于存證數據和圖數據的聚合，完成多時空關聯查詢。

5 結束語

基于區塊鏈的危化品追溯管理系統有利于推動危險化學品的精細化、無縫隙化管理，實現對危險化學品信息的實時精確掌握、全過程周期動態監管及重點追溯監管，提升危險化學品可追溯、動態監管水平，可有效推動危險化學品安全監管模式創新，進一步健全危險化學品行業的安全管理機制，提升危險化學品安全管理水平，保障從生產到最終廢棄全生命周期的安全穩定。

通過區塊鏈技術分布式存儲及安全共享技術，有助于各部門數據共享，有助于監管部門有效掌握危險化學品存量、分布和流向等信息，為實時掌握危險化學品安全態勢提供數據支撐；有利于推進相關單位之間業務銜接和協調配合，提升危險化學品監管效率，為執法檢查、事故應急、宏觀決策提供依據，為企業自身設立了安全發展的準繩，促進企業安全生產主體責任的落實，提升本質安全。