高 強 林 松 韓海騰 魏恬恬 陳曉東

基于區(qū)塊鏈技術的數(shù)字化運檢班組體系研究

高 強1林 松1韓海騰2魏恬恬2陳曉東2

（1. 國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，南京 211100； 2. 河海大學，南京 211100）

針對當前輸電運檢班組生產管理日益復雜、現(xiàn)場安全準入程序繁瑣、班組績效考核缺乏透明度的問題，本文開展基于區(qū)塊鏈技術的數(shù)字化運檢班組體系研究。建立基于區(qū)塊鏈技術的輸電運檢生產管理、安全準入、績效考核管理模型，優(yōu)化運檢班組生產、安全、績效管理流程。

輸電；智能運檢；班組建設；區(qū)塊鏈

0 引言

近年來，輸電運檢專業(yè)不斷推進發(fā)展方式變革，開展立體巡檢、移動作業(yè)、綜合在線監(jiān)測、人工智能圖像識別、智能運檢大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等技術的研究和應用，極大提升了輸電運檢技術管理精益化水平[1-2]。輸電運檢設備可視化、智能化建設的同時，也給運檢班組帶來了很多困難和挑戰(zhàn)：

1）班組生產管理日益復雜。輸電線路狀態(tài)監(jiān)測、智能巡檢等設備供應商之間存在數(shù)據(jù)壁壘，設備維護也只負責各自的部分，涉及需要交叉配合的情況（如數(shù)據(jù)共享分析、聯(lián)合消缺等）時，難以有效協(xié)作，增加了班組生產管理難度。

2）現(xiàn)場安全準入要求繁瑣。設備量的增加必然導致外包施工單位人戶的增加及來源的復雜化，施工人員作業(yè)需要進行身份認證及作業(yè)管控，目前身份認證程序繁瑣，且可能存在系統(tǒng)出錯、資料丟失、認證過期等情況，不利于現(xiàn)場生產的順利進行。

3）班組績效考核困難增加。班組人員工作量核定主要依靠工作印象及人工統(tǒng)計，存在考核指標不明確、數(shù)據(jù)記錄不完善、數(shù)據(jù)保存不完整等問題，在生產管理、績效考核、評優(yōu)評先方面存在爭議。

區(qū)塊鏈技術[3-6]的發(fā)展為解決上述問題提供了新的思路。區(qū)塊鏈是一種由任意多的節(jié)點通過密碼學方式，以去中心化、去信任化的方式，來集體維護一個可靠數(shù)據(jù)庫的技術方案。它是一種具有普適性的底層技術框架，可以為管理、能源等領域帶來深刻變革。

因此，亟需開展基于區(qū)塊鏈技術的數(shù)字化運檢班組體系研究，以優(yōu)化運檢班組生產、安全、績效管理流程，提升運檢班組管理水平，提高輸電運營經濟效益，提升企業(yè)社會公信力。

1 區(qū)塊鏈技術

區(qū)塊鏈本質上是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的融合與創(chuàng)新。區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結構主要分為兩個部分[7-8]：①區(qū)塊頭，主要包含上一個區(qū)塊的哈希散列值，用來連接前一區(qū)塊，保證區(qū)塊鏈的完整性；②區(qū)塊主體，包含本區(qū)塊的主要信息（例如交易信息），這些信息和上一個區(qū)塊的哈希散列值及隨機數(shù)共同構成本區(qū)塊的哈希散列值。區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結構使鏈上每個區(qū)塊的信息都可以由前驅節(jié)點追溯，并影響后繼節(jié)點的信息構成，利用密碼學方法保證惡意攻擊無法篡改信息，確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性[9-10]。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結構如圖1所示。

圖1 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結構

區(qū)塊鏈可以根據(jù)參與者的不同，按照訪問管理權限劃分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。任何參與者或者參與節(jié)點可以自由進出公有鏈網絡；聯(lián)盟鏈與公有鏈的區(qū)別在于聯(lián)盟鏈的網絡節(jié)點需要嚴格的認證和審核才能加入或退出，與公有鏈相比，網絡節(jié)點數(shù)量較少，且節(jié)點間有相對程度的信任；私有鏈一般為私有機構自己組建，適用的場景一般不考慮存在作惡節(jié)點的情況。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)流在輸電監(jiān)測的查詢和訪問，一般是輸電運檢中心及各班組、智能管控中心或監(jiān)測后臺廠家進行數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通，這些機構接受檢修公司監(jiān)督與管理，具有嚴格的驗證和審查程序。根據(jù)上述特點，建設基于聯(lián)盟鏈的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理，參與節(jié)點布置在輸電中心、管控中心機房及各班組。

2 基于區(qū)塊鏈技術的生產管理

2.1 生產管理數(shù)據(jù)分類

1）缺陷數(shù)據(jù)

缺陷數(shù)據(jù)包括：缺陷時間、缺陷類型、缺陷照片編號、現(xiàn)場溫度、氣象條件、桿塔傾斜情況、線路晃動情況、設備廠家、出廠日期、投運日期等。

2）檢修數(shù)據(jù)

檢修數(shù)據(jù)包括：施工/廠家單位、工作負責人、工作班成員、工作票號、工作監(jiān)管人、監(jiān)管任務單編號、檢修設備、檢修消缺時間、檢修消缺每日記錄、檢修后設備情況、備品耗材消耗情況等。

2.2 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結構設計

建立基于區(qū)塊鏈技術的生產管理數(shù)據(jù)鏈，主要包括區(qū)塊頭和區(qū)塊主體。區(qū)塊頭包括：上一個區(qū)塊ID、公鑰、數(shù)字簽名、默克爾樹根哈希值、時間戳、加密的運檢數(shù)據(jù)單（個數(shù)或內容）、運檢數(shù)據(jù)單ID。區(qū)塊主體包含缺陷數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行哈希運算并形成默克爾樹根哈希值?？紤]區(qū)塊鏈的運行效率，采用鏈上存儲照片、視頻、圖譜數(shù)據(jù)編號，鏈下存儲具體照片、視頻、圖譜數(shù)據(jù)的方式。

對數(shù)據(jù)進行加密與驗證采用SHA256哈希算法，數(shù)字簽名采用RSA數(shù)字簽名算法，節(jié)點對傳輸?shù)倪\檢監(jiān)測數(shù)據(jù)進行驗證，具體實現(xiàn)方式為：首先A節(jié)點用私鑰對其監(jiān)測數(shù)據(jù)的哈希值進行簽名，與監(jiān)測數(shù)據(jù)一起傳送給接收者B節(jié)點，B節(jié)點用公鑰對簽名解密，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行哈希運算，比較兩次數(shù)據(jù)是否相同，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互過程中防篡改問題，A對信息進行了簽名，同時也是無法否認的。

索引模塊記錄該數(shù)據(jù)單ID、區(qū)塊哈希值、數(shù)據(jù)類型、不同分類數(shù)據(jù)單的索引、時間戳、數(shù)字簽名和公鑰，生成一張映射表，以提高數(shù)據(jù)訪問速度。區(qū)塊鏈通過分布式架構建立點對點的非集中架構的信任存儲模式，并通過賬本結構的形式實現(xiàn)公開透明性和數(shù)據(jù)不可篡改性，最終實現(xiàn)從中央存儲方式到分布式存儲方式的轉換。在存儲過程中，每個區(qū)塊的數(shù)據(jù)都會序列成字節(jié)碼的形式寫入dat文件中，在寫入數(shù)據(jù)的過程中，通過索引模塊生成區(qū)塊和交易相關的元數(shù)據(jù)、數(shù)字簽名、公鑰、時間戳等信息，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。生產管理區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結構如圖2所示。

2.3 基于區(qū)塊鏈技術的生產管理流程

基于區(qū)塊鏈技術的生產管理流程如圖3所示，具體如下：

1）設備達到檢修周期或出現(xiàn)缺陷、故障時，缺陷現(xiàn)場數(shù)據(jù)、缺陷時間、設備廠家數(shù)據(jù)寫入智能運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈。

圖2 生產管理區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結構

圖3 基于區(qū)塊鏈技術的生產管理流程

2）聯(lián)系設備廠家、維保單位協(xié)同判斷缺陷情況，初步制定檢修消缺策略。各單位根據(jù)運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈上的運行數(shù)據(jù)，制定消缺方案及處理意見、討論時間，并寫入智能運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈。

3）制定并上報檢修及消缺計劃。

4）制定消缺方案、檢修“三措”，聯(lián)系相關廠家及施工單位到場。

5）辦理安全準入手續(xù)，辦理工作票，持外包單位監(jiān)管任務單。

6）現(xiàn)場檢修、消缺，工作驗收。

7）若完成檢修任務或消缺工作，則終結工作票，工作結束，檢修數(shù)據(jù)寫入智能運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈；若未解決缺陷問題，則轉入流程8）。

8）查詢智能運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈鏈上數(shù)據(jù)，重新梳理消缺任務，考核消缺責任方，并將考核結果寫入數(shù)據(jù)鏈，轉入流程3）。

3 基于區(qū)塊鏈技術的安全管理

3.1 安全管理數(shù)據(jù)分類

1）外包單位安全準入數(shù)據(jù)

（1）企業(yè)資質、人員清單、人員資質、安全工器具清單等材料。

（2）法人代表、項目經理、安全管理人員完成相應安全準入考試。

在滿足上述條件后，外包單位按照表1所列清單將相關材料提交審核，審核通過后，發(fā)放“外包單位安全準入合格證”，視為外包單位準入完成。

表1 外包單位準入資料清單

2）外包人員安全準入要求

（1）所在單位完成安全準入。

（2）學歷、特種作業(yè)資格證書、申請健康情況等滿足要求。

（3）符合“四準入”條件，即經安全培訓考試后準入、憑工作票準入、持工作證準入、簽承諾書準入。

3.2 安全準入智能合約

區(qū)塊鏈作為分布式賬本，在節(jié)點認證方面有天然的優(yōu)勢。設計安全數(shù)據(jù)管理智能合約[11-12]，預先編寫安全準入智能合約，狀態(tài)機包括認證規(guī)則、認證數(shù)據(jù)匹配等。安全準入信息認證達到預設準入門檻后，觸發(fā)智能合約將認證數(shù)據(jù)寫入區(qū)塊鏈進行標記，同時準入證書以令牌的形式頒發(fā)給外包施工單位并記錄在區(qū)塊鏈中，有據(jù)可查并且不可篡改。安全準入智能合約模型如圖4所示。

圖4 安全準入智能合約模型

3.3 基于區(qū)塊鏈技術的安全管理流程

基于區(qū)塊鏈技術的安全管理流程如圖5所示，具體如下：

圖5 基于區(qū)塊鏈技術的安全管理流程

1）外包單位提供“外包單位安全準入合格證”，提供學歷、特種作業(yè)資格證書、申請健康情況等，由班組審核。

2）施工人員參加安全培訓考試，考試合格后，考試成績及人員認證姓名自動寫入安全準入區(qū)塊鏈，并頒發(fā)安全準入證書。

3）工作證辦理。班組安全員查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)或檢查安全準入證書，即可制作外包作業(yè)人員二維碼工作證。

4）簽訂承諾書。

5）班組安全員將外包單位作業(yè)人員信息表寫入安全準入區(qū)塊鏈。

6）PMS專職、安全專職查詢區(qū)塊鏈安全準入證書及認證內容，授予外包單位PMS、i國網賬號。

4 基于區(qū)塊鏈技術的績效管理

4.1 績效管理數(shù)據(jù)分類

1）現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)

現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)主要包括：第一種工作票數(shù)量、第一種工作票編號、帶電作業(yè)票數(shù)量、帶電作業(yè)票編號、工作內容、工作時間、外包施工單位監(jiān)管單數(shù)量、外包施工單位監(jiān)管單數(shù)量編號、監(jiān)管時間、消缺數(shù)量、備品備件管理、特種裝備維護、檔案資料整理、事故搶修、隱患排查、專業(yè)管理、項目管理等。

2）正、負面清單數(shù)據(jù)

正面清單主要包括：新聞宣傳、科技創(chuàng)新、個人榮譽等加分項。負面清單主要包括：違反政治紀律、履職情況、工作紀律等減分項。

4.2 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結構設計

建立績效管理數(shù)據(jù)鏈，主要包括區(qū)塊頭和區(qū)塊主體。區(qū)塊頭包括：上一個區(qū)塊哈希值、公鑰、數(shù)字簽名、默克爾樹根哈希值、時間戳。區(qū)塊主體包含現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)和正負面清單數(shù)據(jù)，具體為：工作票數(shù)據(jù)、消缺數(shù)量、工作時間、考勤情況、論文專利數(shù)據(jù)、競賽QC數(shù)據(jù)、新聞宣傳數(shù)據(jù)、處分情況等。對數(shù)據(jù)進行哈希運算并形成默克爾樹根哈希值，通過加密運算進行發(fā)布。通過存儲前一個區(qū)塊的ID實現(xiàn)區(qū)塊與區(qū)塊的關聯(lián)，提高數(shù)據(jù)的安全性?？冃Ч芾韰^(qū)塊鏈數(shù)據(jù)模型如圖6所示。

4.3 基于區(qū)塊鏈技術的績效管理流程

基于區(qū)塊鏈技術的績效管理流程[13]如圖7所示，具體如下：

圖6 績效管理區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)模型

圖7 基于區(qū)塊鏈技術的績效管理流程

1）績效計劃制定。每年初，中心結合上級下達的業(yè)績考核目標和年度工作會確定的重點工作任務，分解班組的考核目標任務和評價標準?？己四繕巳蝿蘸驮u價標準寫入績效管理區(qū)塊鏈，公開、透明、不可篡改。

2）績效計劃實施。班組員工查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)確認考評標準，并根據(jù)考評標準設定自身工作目標。日常工作的工作數(shù)據(jù)、正面清單和負面清單數(shù)據(jù)由班組考評員按時寫入績效管理區(qū)塊鏈。

3）績效考核評價。根據(jù)績效管理區(qū)塊鏈考評標準及績效數(shù)據(jù)，計算考評積分，考評結果數(shù)據(jù)寫入績效管理區(qū)塊鏈，進行公開且不可篡改。

4）績效反饋和改進提升?？冃Ч芾砣烁鶕?jù)區(qū)塊鏈考評數(shù)據(jù)對班組員工進行督促。若有申訴，員工可調閱績效管理區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)，整理成報告進行申訴?？冃Ч芾砣舜_認該員工的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，進行仲裁。申訴時間及申訴結果同樣寫入績效管理區(qū)塊鏈。

將區(qū)塊鏈技術引入班組績效管理有利于提高班組業(yè)務管理效率及透明度，激發(fā)班組成員在安全生產等方面的工作積極性，有利于提升班組管理水平及凝聚力，有利于提升公司服務水平，提升電網公司品牌形象。

5 結論

基于區(qū)塊鏈技術的數(shù)字化運檢班組體系研究為優(yōu)化運檢班組生產、安全、績效管理水平提供了可行思路。通過分析研究，得出如下結論：

1）通過對生產業(yè)務流程的再梳理，建立了基于區(qū)塊鏈技術的生產管理流程，提升了運檢班組生產管理水平。

2）建立的安全管理區(qū)塊鏈及安全認證智能合約模型，推進了安全準入數(shù)字化、智能化轉型，提高了安全準入效率和數(shù)據(jù)安全同步。通過對安全準入流程的再梳理，建立了基于區(qū)塊鏈技術的安全管理流程，提升了運檢班組安全管理水平。

3）建立的績效管理區(qū)塊鏈模型實現(xiàn)了績效管理全過程數(shù)據(jù)安全記錄，提升了績效管理的透明度。通過對績效管理流程的再梳理，建立了基于區(qū)塊鏈技術的績效管理流程，提升了運檢班組績效管理水平。

4）通過深入探索區(qū)塊鏈技術，從數(shù)據(jù)及技術的共享角度出發(fā)，結合輸電中心自身特點，優(yōu)化輸電運檢管理體系基礎架構，提升輸電運檢班組生產、安全、績效管理水平，推動數(shù)字化班組體系建設，提升輸電班組管理水平、凝聚力及社會形象，具有良好的推廣應用前景。

5）基于區(qū)塊鏈技術的數(shù)字化運檢班組管理應用在以下方面仍需要進一步研究：①對照片、視頻、圖譜等非結構化數(shù)據(jù)的存儲方式；②對區(qū)塊鏈參與節(jié)點的配置優(yōu)化；③對智能合約在工作票許可等生產環(huán)節(jié)的應用設計等。

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Research on digital operation inspection team system based on blockchain technology

GAO Qiang1LIN Song1HAN Haiteng2WEI Tiantian2CHEN Xiaodong2

(1. State Grid Jiangsu Electric Power Limited Company Maintenance Branch Company, Nanjing 211100; 2. Hohai University, Nanjing 211100)

In response to the increasing complexity of the current production management transmission operation inspection team, the increasing requirements for on-site safety control and the increasing difficulty of team performance appraisal, the research on the digital operation inspection team system based on blockchain technology is carried out. A blockchain technology-based management model of transmission operation inspection production, safety access and performance appraisal is established to optimize the production, safety and performance management processes of the operation inspection team.

power transmission; intelligent operation inspection; team construction; blockchain

中央高校基本科研業(yè)務項目（B200201016）

江蘇省博士后科研資助計劃（2021K622C）

2021-09-06

2021-10-15

高 強（1976—），男，江蘇省南京市人，碩士，高級工程師，主要從事超特高壓輸電運檢管理工作。