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            1. 基于區塊鏈的高支模實時監控系統的研究與實踐


              發布于2022-01-27

                作者:王志強 黃平 溫喜廉 黃文峰 張超洋

              0 引言
                    近年來在主管部門、行業協會、IT服務商的推動下,建筑行業的信息化與數字化步入發展快車道。而隨著區塊鏈技術的應用價值逐漸被發現,探索區塊鏈在建筑行業的應用領域、探索如何打造一個“建筑業+互聯網+區塊鏈”的創新性平臺,也已成為又一具有重大意義、深遠影響的議題。

                運用互聯網、物聯網、區塊鏈技術為建筑行業賦能的一個重要方向便是安全。如今作為社會經濟發展的一個重要表現形式,建筑工程的規模越來越大,越來越多的工程在建設過程中需要采用高支模。而高支模的高度從幾米到十幾米,有的甚至高達幾十米,具有高空間、大跨度等特點,因此易發生高處墜落,更嚴重的是在施工過程中若發生支模坍塌,會造成其上作業人員的群死群傷,危害巨大。且由于支模坍塌事故的突發性,隱患往往來不及排查、事故即告發生。

                因此施工單位在高支模作業前,必須編制相應的專項施工方案,施工過程中也必須指派專人按照專項方案進行監督和監測。隨著技術的發展,如今高支模的自動監測技術已在全國范圍內積極推廣,并帶來了便捷、節省資源等積極意義,但監測數據仍存在被篡改或丟失的風險,監測數據的獲取、處理、整改等關鍵過程也無法進行真實性追溯。

                本系統著眼于高支模的高危害性,在人為監測、傳統自動化監測的基礎上,致力于通過軟硬件結合,形成高支模監測的數據采集、異常預警、異常處理、整改確認的完整業務閉環,并通過區塊鏈技術實現分布式存證及鏈上歷史數據查詢,實現對高支模監測數據的去中心化存儲和管理。

              1 研究背景
                    高大模板支撐系統是指建設工程施工現場混凝土構件模板支撐高度超過8m,或搭設跨度超過18m,或施工總荷載大于15kN/㎡,或集中線荷載大于20kN/m的模板支撐系統。[]主要用于電力系統、民用建筑、市區高架橋橋墩、橋梁等建設。

                根據住建部統計數據,模板坍塌事故已成為較大建筑生產安全事故之首:由于高空間、大跨度,高支模安全事故發生的原因主要是由于荷載作用,導致了過大的變形或荷載的產生,誘發體系內構件失效、直至局部或整體失去穩定,從而發生高支模局部坍塌或整體傾覆,造成作業人員傷亡。高支模事故具有不穩定性、隨機性、突發性等安全生產事故發生的顯著特征。

                區塊鏈是利用現有的計算機技術,組合而成的新技術,是繼移動互聯網之后,最具有潛力的技術之一。相較于AI,IOT等技術,區塊鏈可以在現有的業務場景上進行組合,拓展,其本質是分布式的數據儲存,p2p共識,分布式哈希表,共識機制,加密算法等技術的集合。區塊鏈主要解決的是在信息大爆炸時代,數據失真、不安全、沒有價值的問題,通過PoW等共識算法,使得發布數據要進行一次共識,這樣確保了數據的真實性,又通過鏈式結構存儲,點對點網絡備份,在去中心化的前提下保證了數據的安全可靠,不存在中心機構作惡篡改的可能。

                區塊鏈利用分布式存儲的賬本技術,通過點對點網絡,區塊鏈式數據結構來驗證與存儲。向區塊鏈中寫入或者修改任何數據,都需要該網絡半數以上的節點同意,才能成功,否則是不可能進行數據修改和更改的。利用密碼中的非對稱加密,對稱加密,以及哈希算法等技術,有效的保證了數據的訪問安全和傳輸的安全。所以本文通過區塊鏈的技術,實現了對高支模實時監測系統數據的加密存儲,保證了高支模中各項數據無法篡改,真實有效。

              2 基于區塊鏈的高支模實時監控系統技術架構
                     區塊鏈由raft共識算法、點對點通信網絡、非關系型數據庫、可信代碼、RAS對稱加密、橢圓曲線加密等技術組成;趨^塊鏈的高支模實時檢測系統,運行在區塊鏈的可信代碼中及智能合約,將垂直位移,壓力等感器的數據上傳至鏈上。本系統設計進行了分層,用戶只會接觸的應用層簡單易用,只需要通過相應的服務,即可與區塊鏈進行數據交互,而區塊鏈底層在應用層之下提供服務。將高支模垂直位移數據,壓力等數據上鏈,數據異常時通知現場施工人員或者負責人員進行勘察整改,將整改結果上鏈記錄。本系統還提供歷史數據查詢功能,查詢整改歷史。圖1為基于區塊鏈的高支模實時檢測系統的技術架構圖。