關于區塊鏈技術在燃料管理信息化項目中的應用

羅少卿

（湖南大唐先一科技有限公司，湖南 長沙 410000）

我國是一個以煤炭為主體的能源消費大國，長期以來，煤炭一直是我國的主體能源，在火電行業占成本的70%以上。由于各火電企業來煤結構、運輸方式、煤場設置差異很大，供應商摻雜使假手段不斷翻新，原系統相關技術已無法辨別，對企業的安全生產、經營成本產生了較大影響，造成大量國有資產流失，也給企業的燃料人員帶來了一定的廉政風險。針對燃料管理系統計劃、采購、調運、驗收、結算方面精細化、系統化管理，實現對相關環節進行過程化管控，閉環管理，提升燃料管控水平，最大限度的降低生產成本。雖然很多電廠在網絡節點、服務器控制方面增加了安全防護，并在數據庫增加了審計程序，對數據的異動進行報警及統計。但從數據報警及時性、報警方式、數據源頭控制及數據追溯等方面還存在不足，數據預警機制滯后，一旦數據在源頭被造假，后續環節的數據應用及分析則毫無意義。引入應用區塊鏈技術，利用其去中心化、不可篡改、全程可追溯等特性，對燃煤流程管理方面具有重要的里程碑意義。

1 燃料環節數據影響分析

燃料管理重點數據涉及多個環節，這些環節數據的變動、異動都會影響燃料管理有關管理以及決策與分析，如基礎信息、采樣、計量、化驗、合同、結算等，燃料數據方面管理對企業的生產安全、經濟效益、廉政管理帶來巨大挑戰與風險。

（1）基礎信息。車輛信息，如車型、核載重、皮重、車輛長寬、拉筋位置，影響汽車入廠時車輛定位、采樣方案生成，以及計量數據判斷，同時也影響入廠環節安全生產。供應商信息，企業名稱、稅號、聯系人、銀行賬號等，影響對供應商服務評價，數據統合統計分析，供應商財務付款。（2）采樣信息。采樣方案，如采樣點數、采樣點區位、采樣點坐標，這些信息會影響對煤樣采樣均勻性，采煤樣不具代表性，也是弄虛作假、摻雜使假的重要環節。（3）煤量信息。毛重、皮重的誤差關系來煤凈重，是結算重量來源。煤量數據變化間接影響結算成本。（4）化驗信息?；炐畔ǜ骶唧w化驗指標項，是結算質量來源?；灁祿兓g接影響結算成本。（5）合同信息。合同包括具體計價條款、考核條款等方面，是煤款結算的重要依據。合同信息變化影響煤款結算單。（6）結算信息。結算信息的變化直接影響結算成本。

2 區塊鏈在燃料應用前景

區塊鏈，就是一個又一個區塊組成的鏈條，每個區塊中利用塊鏈式數據結構驗證與存儲數據，數據區塊以時間順序相連的方式組合成的鏈式數據結構，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。這個鏈條被保存在系統的服務器集群中，只要系統的服務器集群中有一臺服務器可以工作，整條區塊鏈就是安全的。這些服務器在區塊鏈系統中被稱為節點，它們為整個區塊鏈系統提供存儲空間和算力支持。如果要修改區塊鏈中的信息，必須征得半數以上節點的同意并修改所有節點中的信息，而這些節點通常掌握在不同的主體手中，篡改信息的成本遠超于數據本身價值。因此篡改區塊鏈中的信息是一件極其難以付諸、且性價比極低的冒險行動。綜上所述，區塊鏈信息難以篡改、去中心化特點對現有燃料管理系統有著非常大的啟發，通過企業網絡中部署多個節點（服務器集群），節點之間互聯互通。在節點上安裝區塊鏈管理平臺，利用其區塊鏈相關核心技術解決燃料實際應用中的問題。同時，需要對現有燃料系統進行一定改造，對系統關鍵業務環節進行調整，對業務數據存儲并行為業務、數鏈兩個通道并增加事務處理機制。即業務通道實現業務數據庫存儲，數鏈通道實現對數據上傳區塊鏈節點。系統調整后，每個關鍵業務環節產生的數據同時，一方面調用業務通道，另一方面調用數鏈通道。業務數據在上傳數鏈通道后，通過區塊鏈管理平臺自身特性，其他節點也會進行數據同步存儲，數據傳輸與存儲采用特殊加密，以確保數據的唯一性、一致性。

2.1 分布式賬本

賬本是指節點上交易記錄臺賬，每個節點分別維護。分布式賬本指由分布在不同地方的各節點共同組成，每個節點記錄是一個完整的賬目，互為備份。區塊鏈管理平臺負責對節點協調管理，動態分配資源，實現節點間數據同步。因此，節點之間都可以參與監督交易合法性，同時也可以共同為其作證。每個關鍵業務環節產生數據時，除保存在業務數據庫外，數據會同步至各節點中。

2.2 非對稱加密

存儲在區塊鏈節點上的交易記錄信息是公開的，但是賬戶身份信息是高度加密的，只有在數據擁有者授權的情況下才能訪問到，從而保證了數據的安全和個人的隱私。

2.3 共識機制

共識機制就是所有記賬節點之間達成共識方式，從而去認定一個記錄的有效性，它是認定的手段，也是防止篡改的手段。區塊鏈提出了四種不同的共識機制，適用于不同的應用場景，在效率和安全性之間取得平衡。根據燃料業務特點，采用基于No-op（無須共識）或者PBFT 共識具有最終性，一旦達成共識就不可逆轉，更符合當前實際場景需求。

2.4 監管體系

針對燃料業務場景下的監管需求，基于PKI 證書體系，可以實現交易的追蹤、認責、不可抵賴、數據授權訪問、監管和審計等特性。BTC 或ETH 等公有鏈數據全公開、完全匿名且無監管并不可控。

2.5 靈活部署

根據用戶場景以及業務需求，可靈活配置按分級組織機構、按同級組織、按業務系統部署、按內部網絡部署（同機構內部）等多種部署方式。大多數火電企業可采用分級組織機構來部署，即在集團公司、二級分公司、三級火電企業上的服務器上分別部署節點，并形成星形網絡節點集群。

3 區塊鏈在燃料管理領域應用場景

3.1 入廠車輛基本信息

3.1.1 系統改造要點

（1）對燃料系統的車輛基礎信息的新增、修改功能邏輯進行改造，實現對車輛信息的變更記錄在區塊鏈管理平臺上留痕。針對系統中的歷史數據采取技術手段一次循環調用，確保所有電廠的車輛基本信息存儲在區塊鏈技術平臺上。簽名信息由“機構編碼+車牌號碼”組成，確保簽名信息在全網平臺上的唯一性。加密內容包括車輛長、寬、高、底板高、車皮重量等關鍵數據，采用特殊“-”進行連接。（2）在系統巡檢服務程序中，增加車輛信息對比邏輯。

3.1.2 系統應用效果

（1）區塊鏈管理平臺上密文存儲了所有電廠所有車輛的基本信息。車輛信息的修改記錄在各節點上留痕存證。（2）系統后臺巡檢服務根據區塊鏈管理平臺中簽名數據（最后一次存儲）進行解密，對存儲在業務數據庫中的車輛信息進行巡檢，對數據異常進行報警推送。（3）在數據監控/報警信息模塊中對數據異常情況進行展示，包括車輛信息更改前后對比情況、歷次更改軌跡，與同車型車輛信息對比分析。

3.2 采樣機信息

3.2.1 系統改造要點

（1）對燃料系統的采樣方案生成邏輯進行改造，實現對生成的原始采樣方案數據在區塊鏈管理平臺上留痕，確保所有電廠所有車輛采樣方案加密存儲在區塊鏈管理平臺上。簽名信息由“機構編碼+車牌號碼+CY+流水號”組成，確保簽名信息在全網平臺上的唯一性。加密內容包括采樣區域、采樣坐標點等關鍵數據，采用特殊“-”進行連接。（2）在系統后臺巡檢服務程序中，增加采樣方案對比邏輯。

3.2.2 系統應用效果

（1）區塊鏈管理平臺上密文存儲了所有電廠所有車輛的采樣方案信息。（2）系統后臺巡檢服務根據區塊鏈管理平臺中簽名數據進行解密，對存儲在業務數據庫的采樣方案信息、實際采樣結果進行巡檢，對數據異常進行報警推送。（3）在數據監控/報警信息模塊中對數據異常情況進行展示，包括采樣方案更改前后對比情況、指定日期時間段內指定供應商不同車輛采樣方案分布情況、指定日期時間段內采樣方案區位分析。

3.3 衡器信息

3.3.1 系統改造要點

（1）對燃料系統的過重、過輕生成邏輯進行改造，在過重、過輕數據生成上傳燃料系統后，同時在區塊鏈管理平臺上留痕，確保所有電廠所有車輛的過重、過輕數據加密存儲在區塊鏈管理平臺上。簽名信息由“機構編碼+車牌號碼+GZ+流水號”組成，確保簽名信息在全網平臺上的唯一性。加密內容包括過衡位、過衡重量等關鍵數據，采用特殊“-”進行連接。（2）在系統后臺巡檢服務程序中增加過重、過輕數據對比邏輯。

3.3.2 系統應用效果

（1）區塊鏈管理平臺上密文存儲了所有電廠所有車輛的過重信息、過輕信息。（2）系統后臺巡檢服務根據區塊鏈管理平臺中簽名數據進行解密，對存儲在業務數據庫中的過重信息、過輕信息進行巡檢，對數據異常進行報警推送。（3）在數據監控/報警信息模塊中對數據異常情況進行展示，包括車輛過重、過輕數據更改前后對比情況，指定時間段內指定車輛不同運次下得過重、過輕情況，指定車輛指定日期時間段內過重、過輕情況分析。

3.4 煤質化驗

3.4.1 系統改造要點

（1）對燃料系統的化驗報告生成邏輯進行改造，實現對生成的原始化驗報告指標在區塊鏈管理平臺上留痕，確保所有電廠的化驗報告數據加密存儲在區塊鏈技術平臺上。簽名信息由“機構編碼+入廠批次+制樣批次”組成，確保簽名信息在全網平臺上唯一性。（2）在系統后臺巡檢服務程序中，增加化驗數據對比邏輯。

3.4.2 應用效果

（1）區塊鏈管理平臺上密文存儲了所有電廠所有入廠批次的化驗報告信息。（2）系統后臺巡檢服務根據區塊鏈管理平臺中簽名數據進行解密，對存儲在業務數據庫中的化驗報告信息進行巡檢，對數據異常進行報警推送。（3）在數據監控/報警信息模塊中，對數據異常情況進行展示，包括化驗報告更改前后的情況，指定供應商指定日期時間段內的化驗情況分析。

3.5 燃料結算

3.5.1 系統改造要點

（1）對燃料系統結算單邏輯進行改造，實現燃料結算數據在區塊鏈管理平臺上留痕，確保所有電廠的所有結算單主要指標數據加密存儲在區塊鏈管理平臺上。簽名信息由“機構編碼+結算單編號”組成，確保簽名信息在全網平臺上的唯一性。加密內容包括煤量、煤價、煤款等指標數據，采用特殊“-”進行連接。（2）在系統后臺巡檢服務程序中，增加燃料結算單指標對比邏輯。

3.5.2 系統應用效果

（1）區塊鏈管理平臺上密文存儲了所有電廠所有結算單信息。（2）系統后臺巡檢服務根據區塊鏈管理平臺中簽名數據進行解密，對存儲在業務數據庫中的結算單指標數據進行巡檢，對數據異常進行報警推送。（3）在數據監控/報警信息模塊中對數據異常情況進行展示，包括結算單更改前后的情況。

3.6 燃料月報

3.6.1 系統改造要點

（1）對燃料系統月報處理邏輯進行改造，實現燃料月報數據在區塊鏈管理平臺上留痕，確保所有電廠的所有月報主要指標數據加密存儲在區塊鏈管理平臺上。簽名信息由“機構編碼+月份”組成，確保簽名信息在全網平臺上的唯一性。加密內容包括煤量、煤價、運費、總煤款等指標數據，采用特殊“-”進行連接。（2）在系統后臺巡檢服務程序中，增加月報指標對比邏輯。

3.6.2 系統改造效果

（1）區塊鏈管理平臺上密文存儲了所有電廠所有月份的月報信息。（2）系統后臺巡檢服務根據區塊鏈管理平臺中簽名數據進行解密，對存儲在數據庫中的月報指標數據進行巡檢，對數據異常進行報警推送。（3）在數據監控/報警信息模塊中，對數據異常情況進行展示，包括月報更改前后的情況、指定時間段指定單位的月報情況分析。

4 結語

時代在不斷進步，技術在不斷迭代更新，企業的管理手段與方法也要與時俱進行。本文以火電企業燃料管理中相關難點痛點為出發點，從源頭上發現根源所在，通過技術創新引入并融合當前前沿主流技術，以最小的代價實現完成系統改造升級，從而推動管理手段不斷完善。目前該成果在中國XX 集團大規?；瘜嵺`應用已初顯成效，保障管理各環節安全生產，提高數據安全性與數據透明度，為企業安全生產、經營成本、廉政方面管理發揮重要作用。