區(qū)塊鏈在危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸中的應(yīng)用探索

鄭鳳飛，黃 濤，劉春芽

（蘭州朗青交通科技有限公司，甘肅 蘭州 730030）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸?shù)男枨笤鲩L迅速，危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸因潛在的高風(fēng)險(xiǎn)性也成為各級管理部門的監(jiān)管重點(diǎn)。區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘褂妹艽a學(xué)保證傳訪問和傳輸安全，由不同各方共同維護(hù)，具有難以篡改、防止抵賴、公開透明等特征的信息技術(shù)。基于這些特征，憑借區(qū)塊鏈獨(dú)有的信任機(jī)制，區(qū)塊鏈在未來發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)中具有廣闊的應(yīng)用空間。

目前，全國約有30 個(gè)省市發(fā)布了區(qū)塊鏈相關(guān)政策文件，用于指導(dǎo)區(qū)塊鏈發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈布局[1]。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用場景從電子存證、產(chǎn)品溯源、存證防偽、政務(wù)民生等領(lǐng)域不斷深入，但各類應(yīng)用的模式仍在演進(jìn)，區(qū)塊鏈的應(yīng)用仍處在較初級階段，仍需不斷探索[2]。

本文以前沿技術(shù)區(qū)塊鏈為驅(qū)動，針對在危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸場景中，貨物從交付到運(yùn)輸?shù)逆湕l存在中間環(huán)節(jié)信息不透明的情況，當(dāng)發(fā)生重大安全問題時(shí)，應(yīng)急處置的信息未實(shí)現(xiàn)跨部門共享，協(xié)同處置困難等問題，開展區(qū)塊鏈在危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸中的應(yīng)用研究，對于探索區(qū)塊鏈新技術(shù)與交通行業(yè)的深度融合，保障危險(xiǎn)貨物安全運(yùn)輸具有深刻意義。

1 危貨運(yùn)輸現(xiàn)狀分析

道路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸因潛在的高風(fēng)險(xiǎn)性是政府部門監(jiān)管的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也受到全社會高度關(guān)注，國家行業(yè)監(jiān)管部門高度重視利用信息化手段提升危險(xiǎn)貨物安全監(jiān)管水平。2019 年11 月，交通運(yùn)輸部、工業(yè)和信息化部、公安部、生態(tài)環(huán)境部、應(yīng)急管理部、國家市場監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布《危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸安全管理辦法》用于加強(qiáng)危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸安全管理，預(yù)防危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸事故。目前，多地已建設(shè)危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸安全監(jiān)管系統(tǒng)，有效解決了危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸行業(yè)監(jiān)管手段落后、專業(yè)化程度低等問題，但還存在如下問題：①信息化孤島問題。由于道路運(yùn)輸所涉及的數(shù)據(jù)分布在各個(gè)不同的行業(yè)廳局，交通運(yùn)輸行業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部匯聚，但工信、公安、生態(tài)環(huán)境、監(jiān)管等其他部門的相關(guān)信息無法實(shí)現(xiàn)可信共享，有些仍需手工錄入，數(shù)據(jù)真實(shí)性、規(guī)范性、及時(shí)性都無法有效保證。②信息安全問題。無法保障運(yùn)輸數(shù)據(jù)存儲安全，傳統(tǒng)的道路運(yùn)輸平臺的后臺只有一個(gè)中心化數(shù)據(jù)庫存儲道路運(yùn)輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，存在遭受攻擊后恢復(fù)困難的問題，且違規(guī)錄入也不會留痕，數(shù)據(jù)安全難以有效保障。③信息共享問題。跨部門的信息共享存在瓶頸，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)共享手段在數(shù)據(jù)真實(shí)性、可靠性、及時(shí)性保障方面也存在不足。④協(xié)同監(jiān)管信息問題。跨部門協(xié)同監(jiān)管信息的抄告（黑名單等）依靠傳統(tǒng)的文件傳遞方式，效率低下，時(shí)效性很難保證，轉(zhuǎn)錄也存在困難。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)

2.1 區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)

雖然不同區(qū)塊鏈在具體實(shí)現(xiàn)上互不相同，但是架構(gòu)存在一定的共性，區(qū)塊鏈系統(tǒng)可以劃分為基礎(chǔ)設(shè)施、核心功能、操作運(yùn)維、系統(tǒng)管理、應(yīng)用管理等幾個(gè)部分[3]。其中，底層的基礎(chǔ)設(shè)施層為上層提供算力、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源，是區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)保障層；基礎(chǔ)組件層主要提供數(shù)據(jù)庫、密碼庫和通信機(jī)制；賬本層負(fù)責(zé)交易的合法性驗(yàn)證及收集和打包；共識層主要用于保證各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的一致性；智能合約層主要用于將業(yè)務(wù)邏輯以代碼的形式實(shí)現(xiàn)，幫助用戶與區(qū)塊鏈進(jìn)行交互；接口層主要負(fù)責(zé)完成功能模塊的封裝，為上層應(yīng)用提供簡潔的調(diào)用接口；操作運(yùn)維層負(fù)責(zé)日常運(yùn)維工作；系統(tǒng)管理層主要負(fù)責(zé)對體系結(jié)構(gòu)中其他部分進(jìn)行管理，區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 區(qū)塊鏈服務(wù)BaaS 的總體架構(gòu)

區(qū)塊鏈服務(wù)BaaS（Blockchain as a Service）是一種能夠幫助用戶創(chuàng)建區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)并管理和維護(hù)的技術(shù)服務(wù)平臺，具有方便易用、快速部署等特點(diǎn)，能夠降低開發(fā)成本，減少用戶的使用難度。區(qū)塊鏈BaaS 服務(wù)的總體架構(gòu)如圖2 所示，包括服務(wù)管理平臺和服務(wù)運(yùn)行態(tài)，管理平臺主要有資源管理、區(qū)塊鏈管理和平臺管理，區(qū)塊鏈服務(wù)運(yùn)行態(tài)主要包括應(yīng)用層、業(yè)務(wù)層、區(qū)塊鏈基礎(chǔ)層和資源層。

圖2 區(qū)塊鏈服務(wù)BaaS 的總體架構(gòu)圖

3 危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸中區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景

針對危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸監(jiān)管信息化系統(tǒng)存在的問題，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)高度安全、不可篡改、透明共享的特點(diǎn)，分析危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸中區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景，在BaaS 平臺上測試創(chuàng)建聯(lián)盟鏈，再在聯(lián)盟鏈上生成交通運(yùn)輸、公安、工業(yè)和信息化、應(yīng)急管理、生態(tài)環(huán)境、市場監(jiān)管等節(jié)點(diǎn)，在交通運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)上傳測試數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)共享。應(yīng)用區(qū)塊鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)的加密與防篡改處理，形成數(shù)據(jù)的匯聚中心，其他節(jié)點(diǎn)通過平臺獲取權(quán)威的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的同步同源，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享共用。

3.1 運(yùn)單信息入鏈存證

運(yùn)單信息是運(yùn)輸過程中重要的憑證和信息，建立基于運(yùn)單信息存證“聯(lián)盟鏈”的可信基礎(chǔ)信息庫，將詳細(xì)記錄運(yùn)輸途中危險(xiǎn)貨物品種、數(shù)量、危害等信息的電子運(yùn)單信息上鏈實(shí)現(xiàn)運(yùn)單信息查詢、運(yùn)單驗(yàn)證功能。運(yùn)單入鏈存證能夠有助于運(yùn)輸企業(yè)和各級監(jiān)管部門按照貨物危險(xiǎn)等級進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，防止運(yùn)單信息被偽造和篡改，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)管資源的有效配置，避免重特大事故發(fā)生；其次電子運(yùn)單可以為應(yīng)急處置各參與方提供詳實(shí)、準(zhǔn)確的貨物信息，能夠保證在事故發(fā)生后及時(shí)采取合理的措施，最大限度降低事故損失和災(zāi)害影響程度。運(yùn)單信息入鏈存證示意圖如圖3 所示。

圖3 運(yùn)單信息入鏈存證示意圖

3.2 車輛運(yùn)輸管理

應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，對運(yùn)輸過程中貨物、車輛、人員等信息進(jìn)行加密處理，并存儲在區(qū)塊鏈上，方便對后期數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。裝貨發(fā)車前將承運(yùn)人、托運(yùn)人、裝貨人、收貨人、始發(fā)地、目的地、編號、品名、包裝及規(guī)格、數(shù)量等信息存儲在區(qū)塊鏈上，為后期監(jiān)管核查提供基礎(chǔ)保障。運(yùn)輸過程中針對運(yùn)輸車輛安全、車速、車輛定位等信息，使用區(qū)塊鏈進(jìn)行實(shí)時(shí)加密處理，防止篡改。收貨前，進(jìn)行貨物盤點(diǎn)檢查，通過與區(qū)塊鏈上保存的裝車數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警處理。

3.3 車輛定位管理

應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，對車輛動態(tài)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)塊鏈加密處理，使得數(shù)據(jù)安全可靠、不可篡改。車輛定位數(shù)據(jù)包括行駛速度信息、車輛安全信息，車輛位置信息，將車輛定位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至存證平臺，并與預(yù)設(shè)車速進(jìn)行比對，實(shí)時(shí)監(jiān)測車速，并根據(jù)預(yù)設(shè)預(yù)警值進(jìn)行動態(tài)監(jiān)管，出現(xiàn)異常可以及時(shí)預(yù)警，并反饋給相應(yīng)單位，如車輛超速將反饋公安，車輛安全預(yù)警將反 饋給應(yīng)急部門。

3.4 數(shù)據(jù)共享

通過區(qū)塊鏈平臺實(shí)現(xiàn)與公安、工業(yè)和信息化、生態(tài)環(huán)境、市場監(jiān)管、應(yīng)急管理等部門的數(shù)據(jù)共享交互，應(yīng)用區(qū)塊鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)的加密與防篡改處理，形成數(shù)據(jù)的匯聚中心，各部門通過平臺獲取權(quán)威的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的同步同源，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享共用。可查詢的數(shù)據(jù)包括企業(yè)基本信息查詢、從業(yè)人員基本信息查詢、罐車罐體基本信息查詢及罐式集裝箱基本信息查詢。

3.5 證件監(jiān)管

將各類證件進(jìn)行電子化，實(shí)現(xiàn)證件信息的鏈上管理和查詢，并通過區(qū)塊鏈的可追溯性使得電子證件使用的每一步記錄都被留存，確保一切操作都有跡可循，提高可信度和真實(shí)性，同時(shí)對各類證件的有效日期、是否合格等進(jìn)行篩查，在證件有效期到期前進(jìn)行提示。日常的運(yùn)輸證件包括交通部門核發(fā)的運(yùn)輸許可證、公安機(jī)關(guān)核發(fā)的劇毒化學(xué)品道路運(yùn)輸通行證、民用爆炸物品運(yùn)輸許可證、煙花爆竹道路運(yùn)輸許可證、放射性物品道路運(yùn)輸許可證或者文件等。

3.6 危貨運(yùn)輸數(shù)據(jù)可視化展示

面向行業(yè)管理部門，實(shí)現(xiàn)對危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸行業(yè)狀況的監(jiān)測，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)分析展示本省危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸分布情況，輸出可視化圖表，支持?jǐn)?shù)據(jù)可視化及數(shù)據(jù)穿透功能（上鉆、下鉆）。主要功能應(yīng)包括運(yùn)輸企業(yè)統(tǒng)計(jì)分析、從業(yè)人員統(tǒng)計(jì)分析、專用車輛統(tǒng)計(jì)分析、罐車罐體統(tǒng)計(jì)分析、罐式集裝箱統(tǒng)計(jì)分析及主要運(yùn)輸線路統(tǒng)計(jì)分析。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)的危貨運(yùn)輸系統(tǒng)是中心化的系統(tǒng)，運(yùn)營過程復(fù)雜、成本高、效率低、安全隱患大，本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)、技術(shù)架構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域，分析了區(qū)塊鏈在危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸中運(yùn)單信息入鏈存證、車輛運(yùn)輸管理、車輛定位管理、數(shù)據(jù)共享及證件監(jiān)管的應(yīng)用場景。從理論角度，區(qū)塊鏈技術(shù)在危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸中應(yīng)用對于保障危險(xiǎn)貨物安全高效運(yùn)輸具有重要意義，且具有以下優(yōu)點(diǎn)：①區(qū)塊鏈多方共建，危險(xiǎn)貨物運(yùn)單等信息將通過多方記錄確認(rèn)核實(shí)，不可篡改，所有數(shù)據(jù)都可進(jìn)行安全的訪問和存儲；②數(shù)據(jù)真實(shí)透明，可實(shí)時(shí)更新，可完整追溯；③通過區(qū)塊鏈底層技術(shù)的連通，能夠?qū)崿F(xiàn)多方對整個(gè)運(yùn)輸過程的協(xié)同監(jiān)管；④區(qū)塊鏈上的全流程交易歷史記錄均可被審計(jì)，滿足政策和監(jiān)管的要求；⑤真實(shí)、高效的跨部門信息溝通，為協(xié)同監(jiān)管、應(yīng)急處置提供完善的信息支撐。但是，區(qū)塊鏈建設(shè)需要投入較大成本，且目前交通行業(yè)對區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識，缺乏行業(yè)性的頂層設(shè)計(jì)和推進(jìn)路線，所以在短期內(nèi)無法形成大規(guī)模的應(yīng)用態(tài)勢。