李少榮

摘要 高速公路建設是評估一個國家或地區(qū)經濟發(fā)展的重要指標，對人民的出行成本和安全有著重要的影響，而監(jiān)管水平直接關系到高速公路建設的質量。高速公路的建設是一個需要多方參與的復雜過程，需要做好對人、財、物的監(jiān)管，監(jiān)管過程中存在佐證難、溯源難、監(jiān)管難等問題。針對這一現狀，文章基于區(qū)塊鏈對高速公路建設監(jiān)管平臺進行研究，利用區(qū)塊鏈技術的分布式共享、去中心化、不可篡改、可溯源的技術特性，實現了對高速公路建設全過程的監(jiān)督管理，確保數據的安全性和可信性。

關鍵詞 區(qū)塊鏈；高速公路建設；監(jiān)管系統；去中心化

中圖分類號 TP311.13文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0180-03

0 引言

高速公路是現代化標志，對人民的幸福生活有著決定性的影響，是一個國家綜合國力的體現。高速公路的建設是一個需要多方參與的復雜過程，需要做好對人、財、物的監(jiān)管。傳統的高速公路監(jiān)管數據分散在多個系統中，以傳統的數據庫進行存儲，在監(jiān)管過程中存在佐證難、溯源難、監(jiān)管難等問題。

傳統監(jiān)管方式中，監(jiān)管數據通常分散在不同的系統和數據庫中，由不同的機構和部門進行管理。這導致了數據一致性和準確性的挑戰(zhàn)，因為不同系統之間的數據可能存在不一致或沖突。整合和核實這些數據變得復雜和耗時，導致監(jiān)管效率低下。傳統數據庫通常由一個中央實體或組織進行管理和控制，這使得數據的控制權和決策權集中在少數人手中。這種中心化的管理結構容易導致數據被濫用、篡改或操縱的風險，同時也增加了數據的單點故障和風險。

針對這一現狀，該文提出將區(qū)塊鏈技術引入高速公路建設的監(jiān)督管理中，構建一套統一的區(qū)塊鏈數據基礎平臺，將高速公路建設過程中的關鍵數據上鏈至區(qū)塊鏈平臺，以滿足數據的防篡改、數據透明、數據共享、隱私保護等需求，利用區(qū)塊鏈技術還能大大提高作業(yè)效率。

1 相關技術

區(qū)塊鏈由中本聰在白皮書《比特幣：一種點對點的電子現金系統》中首次引入[1]，因其具有去中心化、分布式存儲、不可篡改性、透明性、安全性等特點而得到快速的發(fā)展和廣泛的應用。區(qū)塊鏈的發(fā)展可以概括為三個階段：區(qū)塊鏈1.0階段，以數字貨幣為代表，主要用于解決交易中心化問題；區(qū)塊鏈2.0階段，以以太坊為代表，在加入智能合約后，用戶可以根據自己的具體需要開發(fā)應用；區(qū)塊鏈3.0階段，作為底層技術與各行各業(yè)結合，解決各行各業(yè)存在的信任問題[2]。

區(qū)塊鏈的核心技術包括分布式存儲技術、密碼學技術、共識機制、智能合約[3]。分布式存儲技術是指將數據分散存儲在網絡中多個節(jié)點上的一種存儲方式，它具有去中心化、數據冗余、安全性等特點；密碼學技術，如哈希算法、Merkle樹、非對稱加密算法，保證了數據不可逆、不可篡改和可溯源；區(qū)塊鏈中的節(jié)點地位是平等的，需要一套高效合作的算法和機制，當前主流區(qū)塊鏈平臺采用的公式機制有POW、POS、DPOS和PBFT；智能合約的執(zhí)行是由區(qū)塊鏈網絡中的節(jié)點共同驗證和執(zhí)行的，一旦合約被部署到區(qū)塊鏈上，它的執(zhí)行過程是不可更改的，確保了合約執(zhí)行的可信度。

根據節(jié)點加入網絡是否需要許可將區(qū)塊鏈劃分為公有鏈和私有鏈兩類。公有鏈是對公共開放的，可自由加入或退出，無需身份審核，其優(yōu)點在于完全去中心化，即具有較高的安全性，缺點則是達成共識速度慢、網絡交易效率低。私有鏈需要結果組織授權才能加入區(qū)塊鏈，其特點與公有鏈相反，具有較快交易速度的優(yōu)點和不完全去中心化的缺陷，通常用于企業(yè)內部[4]。

2 研究現狀

在發(fā)達國家中，高速公路建設監(jiān)管已經非常成熟，相比之下國內對此方面的研究起步較晚，在高速公路建設監(jiān)管過程中還存在很多問題。黃自良對現代管理思想和管理技術在高速公路建設質量管理中的應用進行探討，并提出合理的對策建議[5]。劉永等在研究高速公路在整個路網體系中發(fā)揮的作用和弊端之后，總結出對于整個公路網絡進行安全監(jiān)督管理的基本手段[6]。

隨著互聯網的發(fā)展，產生了區(qū)塊鏈技術，由于其具有布式共享、去中心化、不可篡改、可溯源的技術特性，被廣泛的用于各行業(yè)的監(jiān)管中。2021年劉晉等人將區(qū)塊鏈應用于醫(yī)療廢物監(jiān)管領域[7]，2022年傅一旋將區(qū)塊鏈應用于海關監(jiān)管[8]，2023年紀蓉等人將區(qū)塊鏈應用于危險化學品的監(jiān)管[9]。

近些年來，區(qū)塊鏈技術也被大量應用于高速公路建設的各個方面。2021年王若華等人提出了一種能記錄和共享高速公路通行數據的區(qū)塊鏈，為高速公路的稽查管理提供了新思路[10]；2022年杜漸等人針對取消省界收費站后高速公路清分結算系統可能面臨的問題，提出一種基于區(qū)塊鏈的全新的解決方案[11]；2023年李政等人基于區(qū)塊鏈對公路原材料產品全鏈條質量管控進行研究，解決原材料產品運輸配送和檢驗工作中的一些“不信任”問題[12]。

3 基于區(qū)塊鏈的高速公路建設監(jiān)管平臺架構

3.1 高速公路建設監(jiān)管平臺主體

高速公路建設監(jiān)管平臺的主體有三個：第一個是建設單位。第二個是行業(yè)監(jiān)管單位。第三個是紀檢監(jiān)察單位。

建設單位對監(jiān)管環(huán)節(jié)的數據進行填報、自審，將自審自查數據上報監(jiān)管平臺，并將數據上鏈，做到可溯源、可信任和不可更改。對于鏈上數據進行自我風險監(jiān)控、風險申訴及核銷，并根據收到的上級督辦通知進行整改回復，以期將數據填報、上鏈、風險整改、回復進行閉環(huán)。

行業(yè)監(jiān)管單位進行數據審核、數據補充填報，同時對各建設項目申報、上鏈的數據進行風險監(jiān)控、風險申述及核銷。通過平臺對發(fā)現風險問題的建設項目進行監(jiān)督檢查，緊盯未經審批、核準或者備案的高速公路工程建設項目進行建設的問題，緊盯審批或者核準違反有關規(guī)定的高速公路工程建設項目，緊盯違反技術標準和有關規(guī)定規(guī)劃設計項目方案的問題，下發(fā)督辦通知，對上級督辦事項整改進行回復、對下級整改進行復查。

紀檢監(jiān)察單位對各建設項目進行風險監(jiān)控、風險申述及核銷，以平臺作為監(jiān)督監(jiān)管手段，對異常原因進行鏈上溯源和研判分析，監(jiān)督監(jiān)管環(huán)節(jié)各項指標，落實監(jiān)督檢查的責任、對風險問題項目下發(fā)督辦通知，并對下級整改結果進行復查。

3.2 高速公路建設監(jiān)管平臺總體架構

為解決高速公路建設監(jiān)管過程中佐證難、溯源難、監(jiān)管難等問題，提出了一個基于區(qū)塊鏈的高速公路建設監(jiān)管平臺，平臺總體架構如圖1所示。

高速公路建設監(jiān)管平臺由三部分組成，即高速公路建設監(jiān)管系統、區(qū)塊鏈和傳統數據庫。區(qū)塊鏈模塊提供數據上鏈接口和數據查詢接口，供高速公路建設監(jiān)管系統調用，以實現數據上鏈和數據溯源功能；高速公路建設監(jiān)管系統負責項目監(jiān)管的主要業(yè)務服務；傳統數據庫對一些非監(jiān)管關鍵數據進行存儲。在監(jiān)管過程還需要財務數據、招投標數據、信用數據，分別從交通財務綜合管理系統、公共資源交易中心、公路建設市場信用系統中獲取。

由于區(qū)塊鏈在性能、數據檢索等方面都不如傳統數據庫，如果所有數據都保存到區(qū)塊鏈上，會對區(qū)塊鏈平臺造成過大的存儲負擔。故采用“區(qū)塊鏈+數據庫”的方式存儲數據，只將關鍵的、需要追溯的數據存儲到區(qū)塊鏈平臺上，其余數據則存儲在傳統數據中。

圖1 高速公路建設監(jiān)管平臺架構圖

3.3 高速公路建設監(jiān)管平臺技術架構

高速公路建設監(jiān)管平臺采用主流成熟的技術、分層解耦的體系結構來構建。整體技術架構可分為基礎層、適配層、服務層、展示層四個層次，如圖2所示。

基礎層包括區(qū)塊鏈和Jakarta EE，支撐高速公路建設監(jiān)管平臺的整體架構。Jakarta EE（原名Java EE）是一個用于構建企業(yè)級Java應用程序的平臺和規(guī)范集合。它提供了一組標準的API和服務，用于開發(fā)和部署分布式、可擴展和可靠的企業(yè)應用程序。適配層包括區(qū)塊鏈接口、區(qū)塊鏈智能合約、數據加密服務、數據集成服務等基礎支撐服務。服務層是平臺的主要業(yè)務服務功能，具體包括三塊服務：業(yè)務服務、區(qū)塊鏈服務、通用服務。為增加技術棧的靈活性、程序的可擴展性，平臺采用前后端分離的B/S架構，展示層即通過瀏覽器供用戶進行交互。

3.4 高速公路建設監(jiān)管平臺功能架構

根據3.1節(jié)對平臺主體職責和需求的描述，高速公路建設監(jiān)管平臺有兩部分核心功能：一是區(qū)塊鏈平臺提供的數據上鏈、數據溯源功能。二是面對三類主體的業(yè)務功能，包括數據填報、數據上報及審核、風險管控、督辦通知、數據可視化五個核心功能。

數據上鏈功能：數據上鏈的過程包括創(chuàng)建交易、簽名交易、廣播交易、驗證交易、打包交易進區(qū)塊，最終將區(qū)塊添加到鏈上，并在網絡中復制和存儲數據。這個過程確保了數據的安全性、不可篡改性和去中心化特性，使得區(qū)塊鏈成為一種可信賴的分布式數據庫。

數據溯源：數據溯源過程涉及記錄數據源、時間戳、數字簽名、不可篡改的哈希值、智能合約審計。記錄數據源，確保每個數據條目都附帶了相關的數據源信息，以標識數據的來源；時間戳，每個數據記錄都應包含時間戳，以標識數據創(chuàng)建或修改的時間；數字簽名，用戶使用私鑰對交易和數據進行數字簽名，以驗證其真實性和完整性；不可篡改的哈希值，對每個數據記錄計算哈希值，將哈希值存儲在區(qū)塊鏈上。智能合約審計，利用智能合約來實現數據溯源規(guī)則，智能合約可以確保數據只能按照特定規(guī)則進行更新和修改，同時記錄數據的歷史。

數據填報功能：該功能提供監(jiān)管環(huán)節(jié)數據的新增、導入、編輯、刪除功能，供建設單位對監(jiān)管環(huán)節(jié)的數據進行填報和自我審查。

數據上報及審核功能：數據上報及審核功能包括數據確認、提交申報、數據撤回、數據審核四個子功能。數據確認，建設單位在進行相關數據新增編輯后，在提交申報前可對數據進行二次檢查確認，來確保提交申報的數據的準確性。提交申報，在對相關數據進行確認后，可以提交申報，進入數據審核階段。數據撤回，對審核流程中的數據，提供申報人可進行數據撤回的功能。存在已提交到審核流程但發(fā)現需要修改部分內容的數據時，申報人可進行撤回修改后再申報，但不能撤回審批已結束的數據。數據審核，為確保各單位填報數據的準確性和完整性，需對所填報的數據進行相關審核，包括建設單位自審、行業(yè)監(jiān)管部門及紀檢監(jiān)察部門的審核等。審核完成的數據將進行上鏈存證，用于作為上級單位監(jiān)管及廉潔風險識別的依據。最終目的是通過數據審核來確保溯源數據的可靠性。

風險管控功能：建設單位可對風險進行掃描、監(jiān)控、認定、忽略、撤銷忽略等操作；通過風險掃描結果可生成風險報告，實現報告在線瀏覽、下載等功能。

督辦通知功能：督辦通知板塊中，各建設單位部門可對各項目下發(fā)督辦通知，并對下級單位的回復進行復查，即督辦通知功能包括督辦信息、督辦整改、督辦復查三個子功能

數據可視化：鏈上數據的綜合信息情況、工程項目整體情況匯總、信用賬戶評價總覽信息。鏈上數據的綜合信息情況包含區(qū)塊高度、上鏈交易總量、當日出塊數、當日上鏈交易量；工程項目整體情況匯總包含項目總數、項目階段統計、項目支付情況匯總、項目執(zhí)行狀態(tài)分析；信用賬戶評價總覽信息，不同類型企業(yè)的信用等級匯總數據、高風險企業(yè)預警。

4 結束語

高速公路建設監(jiān)管是高速公路建設工作中不可缺少的一環(huán)，該文通過對傳統監(jiān)管存在的問題、區(qū)塊鏈的技術特性和相關研究現狀進行分析后，提出了基于區(qū)塊鏈的高速公路建設監(jiān)管平臺。該平臺可以幫助高速公路監(jiān)管單位匯聚監(jiān)管關鍵數據、提升數據安全水平、保證數據不被篡改，有效推動了高速公路建設監(jiān)管工作的實施。

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