北京众享比特科技有限公司 0 北京众享比特科技有限公司 1 目录 第一章 区块链技术发展现状 . 3 1.1 区块链介绍 . 3 1.2 区块链特点 . 3 1.3 区块链主要技术 . 4 1.3.1 P2P 网络协议 . 4 1.3.2 共识机制 . 5 1.3.3 加密算法 . 5 1.3.4 智能合约 . 5 1.4 国内外区块链发展情况 . 6 1.4.1 国外区块链现状 . 6 1.4.2 国内区块链现状及政策 . 7 1.5 区块链发展趋势 . 8 第二章 安全生产监管行业现状 . 9 2.1 安全生产监管背景 . 9 2.2 安全生产监管面临的挑战 . 10 2.3 区块链对安全生产监管带来的新机遇 . 11 第三章 区块链在安全生产监管的应用 . 12 3.1 区块链在安全生产监管领域的三种应用模式 . 13 3.2 区块链安全生产监管应用模型方案 . 15 3.2.1 搭建生产运营的联 盟链 . 15 3.2.2 全周期执行过程上链存储 . 16 第四章 区块链安全生产监管技术实现方案 . 18 4.1 方案实现原则 . 18 4.2 方案整体概况 . 19 4.3 系统架构 . 20 北京众享比特科技有限公司 2 4.4 方案技术实现 . 21 4.4.1 ChainSQL 区块链平台介绍 . 21 4.4.2 PDFS 分布式文件存储介绍 . 25 4.4.3 ChainSQL+PDFS . 26 第五章 应用案例 . 28 5.1 徐州文广旅安全生产监管平台 . 28 5.1.1 平台介绍 . 28 5.1.2 角色介绍 . 29 5.1.3 主要功能 . 30 5.1.4 平台优势 . 41 5.1.5 平台价值 . 42 第六章 总结 . 43 北京众享比特科技有限公司 3 第一章 区块链技术发展现状 1.1 区块链介绍 区块链是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更 新数据、利用密码学的技术保证数据传输和访问控制的安全、利用有自动化脚本代码组成的 智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构和计算范式。目前，区块链被很多 大型机构称为彻底改变业务乃至机构运作模式的重大突破性技术。在金融、物联网、公益慈 善、医疗健康、供应链等领域，越来越多的企业机构开始探索区块链在行业中的应用前景， 规划基于区块链技术的业务发展路线。 区块链根据应用场景和设计不同，主要分为公有链、联盟链和私有链： 1 公有链： 交易信息 向大众公开，所有人均可参与竞争记账权，不需要经过许可的区块 链。 2 联 盟链： 是指有若干个机构共同参与管理的区块链，每个机构管理一个或多个节点， 其数据只允许系统内的机构进行读写和发送。联盟链是一种公司与公司、组织与组织之间达 成联盟的模式。各个节点通常代表实体组织机构或个人，通常需要 经 过授权后加入或退出网 络。由于各机构间通常存在相关利益，因此需要各方共同参与和维护。 3 私有链： 指在某些应用场景下，数据信息不对外公开，其读写权限通常集中在一个组 织中 ,只有被许可的人才可以参与记账成为节点并且查看数据的私有区块链，私有链一 般适用 于特定机构的内部数据管理与审计，各个节点的进入和退出权限均由内部控制。 1.2 区块链特点 区块链有以下四大特点： 1 去中心化： 无需第三方介入，实现点对点的交易、协调和协作。在区块链系统中，没 有任何一个机构或个人可以实现对全局数据的控制。而任一节点停止工作都不会影响系统整 体运作，这种去中心化的网络将极大地提升数据安全性。 2 不可篡改性： 区块链利用加密技术来验证与存储数据，利用分布式共识算法来新增和 更新数据。区块链需要各节点参与验证交易和出块，修改任意数据需要变更所有后续记录， 北京众享比特科技有限公司 4 仅修改单节点数据不会影响到区 块链网络的最终数据。 3 公开透明与可溯源性： 每个节点都会独立记录区块内容，各节点都拥有最新的完整数 据库拷贝且所有的记录信息都是公开的，任何人通过公开的接口都可查询区块数据。区块链 中的每一笔交易存储在链式结构的区块数据中。同时通过密码学算法对所有区块的所有交易 记录进行叠加式 HASH 摘要处理，可追溯到任意一笔历史交易。 4 集体维护性： 区块链去中心化的特征决定了它的集体维护性。传统中心化机构通常需 要身兼三职： 数据存储者、数据管理者和数据分析者。区块链则以对等的方式由各参与方共 同维护，各方权责明确，无需向第三方机构让渡权限，实现共同协作。 1.3 区块链主要技术 区块链是一系列现有成熟技术的有机组合，它对账本进行分布式的有效记录，并且提供 完善的脚本以支持不同的业务逻辑。区块链涉及的关键技术主要包括 P2P 网络协议、共识机 制、加密算法、智能合约 4 个部分的内容。 1.3.1 P2P 网络协议 区块链网络采用 P2P 协议，确保同一网络中的每台计算机彼此对等，各个节点共同提供 网络服务，不存在任何“特殊”节点。不同的区块链系统会根据需要制定独自的 P2P 网络协 议。 P2P 网络技术是区块链系统连接各对等节点的组网技术，学术界将其翻译为对等网络， 在多数媒体上则被称为“点对点”或“端对端”网络，是建构在互联网上的一种连接网络。 不同于中心化网络模式， P2P 网络中各节点的计算机地位平等，每个节点有相同的网络 权力，不存在中心化的服务器。所有节点间通过特定的软件协议共享部分计算资源、软件或 者信息内容。在比特币出现 之前， P2P 网络计算技术已被广泛用于开发各种应用，如即时通 讯软件、文件共享和下载软件、网络视频播放软件、计算资源共享软件等。 P2P 网络技术是 构成区块链技术架构的核心技术之一。 北京众享比特科技有限公司 5 1.3.2 共识机制 所谓共识，是指多方参与的节点在预设规则下，通过多个节点交互对某些数据、行为或 流程达成一致的过程。共识机制是指定义共识过程的算法、协议和规则。 区块链的共识机制具备“少数服从多数”以及“人人平等”的特点，其中“少数服从多 数”并不完全指节点个数，也可以是计算能力、股权数或者其他的计算机可以比较的特征量。 “人人平等” 是当节点满足条件时，所有节点都有权优先提出共识结果、直接被其他节点认 同后并最后有可能成为最终共识结果。 常用的共识机制主要有 PoW、 PoS、 DPoS、 PBFT 等。 1.3.3 加密算法 密码学是研究编制密码和破译密码、保证信息数据安全的技术科学。 密码学是区块链的基石，区块链网络中信息的存储和传播通过加密技术实现互信。区块 链不可篡改、不可抵赖、数据确权、去中介、身份可信等特性均与加密算法有关。 哈希算法、非对称加密、对称加密算法在区块链中有广泛应用。 1.3.4 智能合约 智能合约是一种以信息化方式传播 、验证和执行的计算机协议。区块链上的智能合约可 视作一段部署在链上、满足条件即可自动运行的程序。 智能合约概念的提出早于区块链技术的概念提出，智能合约的工作理论迟迟没有实现， 一个重要原因是因为缺乏能够支持可编程合约的数字系统和技术。区块链技术的出现解决了 该问题，不仅可以支持可编程合约，而且具有去中心化、不可篡改、过程透明可追踪等优点， 天然适合于智能合约。 智能合约可以说是区块链的价值基础。智能合约的存在，是区块链赋能产业 +区块链发展 的必要条件。将智能合约以数字化的形式写入区块链中，由区块链技术的特性保障存储、 读 取、执行整个过程透明可追踪、不可篡改。智能合约的应用场景非常广泛，例如支付、保险、 金融、供应链、政务等诸多领域。 智能合约本质上是一段程序，存在出错的可能性，甚至会引发严重问题或连锁反应。需 要做好充分的容错机制，通过系统化的手段，结合运行环境隔离，确保合约在有限时间内按 北京众享比特科技有限公司 6 预期执行，因此，智能合约需要运行在虚拟机上。虚拟机实际上不是物理计算机，而是一个 用来模仿物理计算机的软件环境，但虚拟机可以像物理计算机一样运行程序，可以保证智能 合约的正常运行。 1.4 国内外区块链发展情况 目前区块链已经由技术演变为产业 ，引起了多国重视。全球领先的市场研究机构 Markets and Markets 日前发布区块链市场研究报告称， 2020 年全球区块链市场规模预计将达到 30 亿 美元，到 2025 年这一数据将迅速增长至 297 亿美元，期间年复合增长率高达 67.3%。据 CB lnsights 预测，到 2023 年，区块链解决方案方面上的支出有望达到 160 亿美元，该技术在 58 个行业中具有无限潜力。产业区块链被列入 Gartner 2020 年十大战略技术趋势， Gartner 预计，到 2030 年，区块链将创造 3.1 万亿美元业务价值。 1.4.1 国外区块链现状 欧盟： 区块链发展推动较为积极， 2018 年 2 月已成立欧洲区块链观察论坛，主要职责包 括：政策确定，产学研联动，跨国境 BaaS ( Blockchain as a Service)服务构建，标准开 源制定等，并且在 Horizon 2020 投入 500 万欧元作为区块链研发基金 (在 2018 年 12月 19日 前 )，预计三年内 (2018-2020) 区块链方面投资将达到 3.4 亿欧元。 2019 年 4 月已正式推出 国际可信区块链应用协会（ INATBA）。 美国： 美国的产业界早已认识到区块链技术能够带来的巨大价值和颠覆性影 响，传统的 互联网巨头以及新兴的区块链企业从技术、底层平台到行业应用进行了深入探索。在政府应 用层面上，美国食品和药物管理局（ FDA）、美国商品期货交易委员会（ CFTC）、美国卫生与公 众服务部、美国国家航空航天局等均开始探索、应用了区块链技术来提供政府管理水平、解 决服务工作中的痛点。 中东地区： 以迪拜为首在引领区块链的潮流，由政府牵头，企业配合以探索区块链的新 技术应用。 其他： 全球多国政府对区块链重视程度加深，基于国情不同，区块链产业在各国发展阶 段和发展特色各有不同，从而在“鼓励技术”与“政策监管”方面各有侧重 。 北京众享比特科技有限公司 7 1.4.2 国内区块链现状及政策 近年来，我国区块链技术应用走在世界前列，已延伸到数字金融、物联网、智能制造、 供应链管理、数字资产交易等多个领域，并在政务、民生、产权、版权、法律、海关、法院、 食品安全、电信、文娱社交、能源、军工等非金融行业落地。我国政府积极鼓励区块链技术 的产业化应用，先后出台了一系列区块链发展和监管政策。 2016 年 12 月，区块链首次被列入国务院印发的“十三五”国家信息化规划。 2017 年 10 月，在国务院办公厅发布的关于积极推进供应链创新与应用的指导意见 中明确指出，加强供应链信用和监管服务体系建设，研究利用区块链、人工智能等新兴技术， 建立基于供应链信用评价机制。 2018 年 3 月，工信部发布 2018 中国区块链产业白皮书。 2018 年 5 月 28 日，在中国科学院第十九次院士大会中国工程院第十四次院士大会上， 习近平总书记首提“区块链” ： 指出“以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链 为代表的新一代信息技术加速突破应用”。 2018 年 6 月，工信部印发工业互联网发展行动计划（ 2018-2020 年），鼓励推进边 缘计算、深度学习、区块链等新兴前沿技术在工业互联网的应用研究。 2019 年两会期间，代表所提有关 “区块链” 的提案、观点已达 34 条，较 2018 年数 量同比上涨了 61.9%。 2019 年 2 月，商务部等 12 部门发布关于推进商品交易市场发展平台经济的指导意见， 鼓励商品市场立足平台经济发展，依法合规创新大数据、云计算、物联网、区块链等信息技 术应用 , 加大对商品市场开展互联网、物联网、大数据、云计算和区块链等信息技术研究与 应用支持，引导符合条件的商品市场向高新技术企业转型。 2019 年 2 月 15 日，国家互联网信息办公室发布了区块链信息服务管理规定实施以 来的第一批境内区块链备案的企业名单。 2019 年 6 月，工信部印发工业互联网专项工作组 2019 年工作计划，计划提出，加 强军工工业互联网发展顶层设计，促进大数据、物联网、区块链等新一代信息技术在军工领 域应用。 2019 年 8 月，国家互联网信息办公室发布区块链信息服务管理规定，国家互联网信 息办公室未指定或授权任何单位和机构开展区块链安全技术检测和安全评估。 北京众享比特科技有限公司 8 2019 年 10 月 24 日，中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集 体学 习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产 业变革中起着重要作用。我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，加快推动区 块链技术和产业创新发展。 2020 年 4 月 20 日，国家发展改革委首次明确新基建覆盖范围，将“区块链”纳入新基 建范围之中。新型基础设施是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础， 面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。国家发 展改革委将新基建划分为三个领域：一是信息基础设施，二是融合基础设施，三是创新基础 设施。其中信息基础设施主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施，如以 5G、物联 网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、 区块链 等 为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。 1.5 区块链发展趋势 面对区块链技术带来的机遇与挑战 ,全球各行各业都在积极参与并引领技术 发展 ,目前看 来区块链的发展趋势主要在以下两个方面 : 1 技术融合 4 月 20 日，国家发展改革委首次明确新基建覆盖范围，将“区块链”纳入信息基础设施 之中。强调新型基础设施是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础， 面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。 在新基建当中，数据的重要性会显得越来越大，在数据的共享、安全、可信构造过程中， 区块链会发挥比较重要的作用，为其它基础设施进行赋能。 但区块链本身不是单一的技术，而是一个有着特定结构的技术体系。现在以人工智能、 云计算、大数据、物联网为代表的新一代信息技术已经渗透各行各业，在与更多 业务场景匹 配的过程中，区块链也必然要与其他技术相融合，综合利用多种技术的功能组合满足不同业 务场景的发展需要。将区块链的发展以技术融合为切入点 ,共同解决单一技术的不足，充分释 放新一代信息技术的巨大价值，促进产业升级，才会使区块链获得更加广阔的应用空间。 北京众享比特科技有限公司 9 因此，进一步搭建核心技术与多种类技术融合的应用创新平台，研究区块链与新一代信 息技术的协作关系，通过技术组合效应，形成综合性解决方案和技术支持体系是后续发展的 重中之重。 2 标准规范 当下企业是区块链应用体现的主场 ,联盟链将成为主流方向。截止 2020 年初，美国、中 国、欧盟、日本等国家或地区已成立多个区块链联盟，一类致力于技术推进，如 R3、 Hyperledger 等；另一类为主要聚焦于行业应用，如区块链运输联盟、金链盟、版权区块链联盟等。面对 不断变化的区块链技术 ,不断成立的新联盟，需要考虑相应的技术标准和法律规则 ,增加区块 链的可信程度 ,建立区块链的应用标准 ,加强监管防范风险。 目前，国内外标准化组织、联盟协会、研究机构等都在积极研究区块链标准化的相关工 作 ,组织开展标准预研、标准制定等一系列工作，并取得了一定进展。 根据 2020 新兴产业政策法规白皮书数据显示，就国内而 言，现有 1 项区块链国家标 准， 16 项区块链团体标准， 13 项区块链行业标准被提出。其中，半数标准属于业务和应用标 准； 25%属于基础标准，包括 ISO 的术语和概念、参考架构、中国电子技术标准化研究 院的区块链和分布式账本技术参考架构等； 16%属于信息安全标准，如 CCSA 的区块链 平台安全技术要求、区块链数字资产存储与交互防护技术规范、中国区块链技术和产业发 展论坛的区块链隐私保护规范等。 2019 年 11 月 20 日，国家标准委成立一批全国专业标准化技术委员会。同时，围绕区 块链技术、共享经济、 婴童用品等社会关注的热点领域，国家标准委也加快推动标准化技术 组织建设工作，启动区块链和分布式记账技术等一批技术委员会筹建工作。 第二章 安全生产监管行业现状 2.1 安全生产监管背景 “十二五”期间，党中央、国务院高度重视、大力加强和改进安全生产工作，推动经济 社会科学发展、安全发展。党的十八大以来，习近平总书记作出一系列重要指示，深刻阐述 北京众享比特科技有限公司 10 了安全生产的重要意义、思想理念、方针政策和工作要求，强调必须坚守发展决不能以牺牲 安全为代价这条不可逾越的红线，明确要求“党政同责、一岗双责、齐抓共管、失职追责”。 李克强总理多次作出重要批示，强调要以对人民群众生命高度负责的态度，坚持预防为主、 标本兼治，以更有效的举措和更完善的制度，切实落实和强化安全生产责任，筑牢安全防线。 习近平总书记和李克强总理的重要指示批示，为我国安全生产工作提供了新的理论指导和行 动指南。各地区、各有关部门和单位坚决贯彻落实党中央、国务院决策部署，进一步健全安 全生产法律法规和政策措施，严 格落实安全生产责任，全面加强安全生产监督管理，不断强 化安全生产隐患排查治理和重点行业领域专项整治，深入开展安全生产大检查，严肃查处各 类生产安全事故，大力推进依法治安和科技强安，加快安全生产基础保障能力建设，推动了 安全生产形势持续稳定好转，全面完成了安全生产“十二五”规划目标任务。 “十三五”时期，安全生产工作面临许多有利条件和发展机遇。一是党中央、国务院高 度重视安全生产工作，作出了一系列重大决策部署，深入推进安全生产领域改革发展，为安 全生产提供了强大政策支持；地方各级党委政府加强领导、强化监管，狠抓安全生产 责任落 实，为安全生产工作提供了有力的组织保障。二是随着“四个全面”战略布局持续推进，五 大发展理念深入人心，社会治理能力不断提高，全社会文明素质、安全意识和法治观念加快 提升，安全发展的社会环境进一步优化。三是经济社会发展提质增效、产业结构优化升级、 科技创新快速发展，将加快淘汰落后工艺、技术、装备和产能，有利于降低安全风险，提高 本质安全水平。四是人民群众日益增长的安全需求，以及全社会对安全生产工作的高度关注， 为推动安全生产工作提供了巨大动力和能量。 2.2 安全生产监管面临的挑战 我国仍处于新型工业化、城镇化 持续推进的过程中，安全生产工作面临许多挑战。一是 经济社会发展、城乡和区域发展不平衡，安全监管体制机制不完善，全社会安全意识、法治 意识不强等深层次问题没有得到根本解决。二是生产经营规模不断扩大，高危行业比重大， 落后工艺、技术、装备和产能大量存在，各类事故隐患和安全风险交织叠加，安全生产基础 依然薄弱。三是城市规模日益扩大，结构日趋复杂，城市建设、日常交通、安全设备以及人 员密集场所等安全风险突出，城市安全管理难度增大。四是传统和新型生产经营方式并存， 北京众享比特科技有限公司 11 新工艺、新装备、新材料、新技术广泛应用，新业态大量涌现，增加了事 故成因的数量，复 合型事故有所增多，重特大事故由传统高危行业领域向其他行业领域蔓延。五是安全监管监 察能力与经济社会发展不相适应，企业主体责任不落实、监管环节有漏洞、法律法规不健全、 执法监督不到位等问题依然突出，安全监管执法的规范化、权威性亟待增强。 2.3 区块链对安全生产监管带来的新机遇 区块链独特的可追溯、防篡改技术优势可实现对安全 生产 的穿透式管理，从源头上提升 安全生产治理能力。在安全生产管理中，区块链最为突出的创新是实现了安全作业的事中存 证和事后溯源，严格的存证监督，在很大程度上规范了作业人员开展合规的安全作业。 1 监管数字化上链，多维度增强安全生产治理能力 基于区块链的安全生产管理系统，结合区块链、身份认证、生物识别等先进科技，实现 了安全作业全过程穿透式监督，从源头上提升了安全工作的治理能力。利用区块链节点自动 同步机制，可将不同检查和被检查主体安全监管内容同步，同时检查人员在安全作业过程中 安全检查全流程和相关设备的信息等数据上链存储， 有效堵塞管理漏洞，多维度复核安全检 查质量，从而降低了事故风险。 2 事中存证监督，实现安全生产和安全检查流程标准化 在安全作业过程中，作业人员操作不规范、安全穿戴不合规、错误操作等人为风险偶有 发生。基于区块链的安全生产管理系统，通过将作业地点、相关设备、作业时间、任务内容、 操作记录等关键信息与操作人员信息紧密关联，在作业过程中，借助区块链技术对安全作业 全过程进行存证，能有效实现对安全作业人员清晰精准地穿透式监督和管控。 同时 将 安全监管实施检查的过程也同步上链，包括检查内容、检查时间、检查人员、问 题属性、整改意 见等等。配合生产环节的各项信息，可以更准确的定位问题，让安全监管机 构实施检查时更加有的放矢。 3 事后信息溯源，全方位审计安全监管各节点，实现高效规范化作业 北京众享比特科技有限公司 12 此外，区块链防篡改可追溯的技术优势，降低了“事后管理”中安全事故回溯查证成本， 提升了自动化的安全监督管理水平同时，通过对风险事故原因的取证分析也有助于帮助安 全生产进一步提升风险防范和管理水平。在安全检查过程中，将场所的自查结果和检查员的 检查结果等关键数据都上传至区块链，结合区块链不可篡改的特性，保证关键数据真实可信， 防止日后与被检查场所说辞相左，也可以 事后追溯，有据可循。通过区块链 +数据分析，达到 以真实可溯的监管数据倒逼相关场所进行彻底安全整改的效果。 4 利用智能合约实现智能预警、智能决策和智能分工，提升风险应对及防范能力 智能预警：安全生产重在预防，系统可以通过区块链智能合约将各生产条线的相关安全 生产关键性指标存放在链上，同时结合物联网技术检测指标波动，当生产要素出现非正常范 围内数值时，智能合约自动预警，为后续智能决策提供依据。 智能决策：当出现风险事故时，根据安全生产相关数据模型，结合区块链智能合约，智 能执行提前设置的标准化应急方案。可以尽快解决风险事故的关键节点，给后续人工处理提 供时间和空间。 智能分工：在安全生产应急管理中，当发生风险事故时，选派相适配的安全作业员应对 风险将最大程度减少事故带来的不利影响。在极短的时间内，做出最优的分工决策是化解突 发风险的关键。基于区块链的安全生产管理系统，实现了对每一位安全作业员业务技能和应 对风险事故能力的智能分析，为管理层在做决策分工时提供了科学且具备高可行性的参考依 据。 第三章 区块链在安 全生产监管的应用 安全生产监管，即安全生产监督管理，包括对于生产型企业、服务型企业的安全生产活 动进行监督管理，是各单位各个公司各级安全生产监督管理部门的职责。安全生产监督管理 的“三个必须”实施意见就是“管行业必须管安全、管业务必须管安全、管生产经营单位必 须管安全”。可以看出从生产经营的安全角度来说，安全生产是安全管理工作的第一要务， 同时也是保障一个个体、企业等能够正常有效运转的必要保障。 在政策、技术、市场的多重推动下，区块链技术正在加速与各个产业融合，助力高质量 北京众享比特科技有限公司 13 发展，保障安全生产监管状态下的稳定发展，对我 国探索共享经济新模式、建设数字经济产 业生态、提升政府治理和公共服务水平具有重要意义。区块链作为点对点网络、密码学、共 识机制、智能合约等多种技术的集成创新，提供了一种在不可信网络中进行信息与价值传递 交换的可信通道。在“十三五”时期，党中央、国务院高度重视安全生产工作，作出了一系 列重大决策部署，深入推进安全生产领域改革发展，为安全生产监管提供了强大政策支持， 结合上述大背景环境，区块链的应用探索也一直在加速推进，其中在安全生产监管领域的应 用研究尤其热门。 3.1 区块链在安全生产监管领域的三种应用模式 区块链管 理模式可以实现发生过的记录都不可篡改，只能添加记录；去中心化、分布式， 无需集中的控制而能达成共识；通过密码学的机制来确保记录无法抵赖和破坏，并尽量保护 用户信息和记录的隐私性。根据以上特性，区块链安全度得到极大的提升，也因此在安全生 产监管领域得到广泛的使用研究。通过监管数字化上链，增强安全生产治理能力，通过存证 监督体系，实现高效规范化作业，通过智能化分工管理，提升风险应对及防范能力。结合各 个场景演化成多种形式的安全生产监管实现可概括为三种应用模式，即安全生产监管的同步 模式、互信模式、溯源模式。 图 3.1 区块链安全生产监管应用的三种基础模式 北京众享比特科技有限公司 14 安全监管同步模式 指利用区块链技术实现各节点达成共识，依据去中心化存储快速同步 账本，实现安全监管场景下数据的快速同步与共享，通用场景中被监管的生产或运营环节节 点所做的任何动作都将上链存储，共识后同步到相应的全节点和监管单位节点，同时除上述 执行动作等动态维度外，各个被监管单位节点的初始关键状态也将同步到监管单位节点，不 需要监管单位主动提出监察需求后等待被监察单位准备材料，相关多维度数据快速同步到监 管节点的模式可以支持实时调取进行监管。在区块链系统中，这种分布式快速同步的模式保 障了任一节点停止工作都不会影响系统整体运作，也不会导 致被监管数据的丢失，极大地提 升数据安全性。在安全监管场景下采用区块链同步机制能够保障穿透式监管执行的高效可靠。 安全监管互信模式 旨在利用区块链技术来建立各个监管和被监管节点的互信关系，在此 基础上来进行数据的安全共享，区块链利用加密技术来验证与存储数据，利用分布式共识算 法来新增数据 ,私自修改任意数据记录变的不可实现，且仅修改单节点数据不会影响到区块链 网络中监管全节点的最终数据，进一步提高了上链数据和交易的互信水平。在上述安全互信 的模式下，各个生产和运营的单位节点可以通过区块链的智能合约来将多种安全事故场景的 应 急处理方式和逻辑方法进行实现，通过条件到达触发智能合约执行的方式大大的提高处理 效率，优化了各项操作流程，同时对于监管侧的流程可以在互信条件下安全高效进行。 安全监管溯源模式 利用了区块链技术自身数据结构特点，区块链技术的“时间戳”能够 记录区块链整个时间周期内的交易记录和“交易值”。在区块链系统中，每一个新区块生成 时，都会被打上时间戳，最终依照区块生成时间的先后顺序相连成区块链，每个独立节点又 通过分布式网络建立联系，这样就为信息数据的记录形成了一个去中心化的分布式时间戳体 系。也就是说各个被监管节点的状态和执行的 动作在被不可篡改的记录，同时加上了时间维 度属性。对于监管体系来说，便于通过区块链网络来追溯安全事故和违规操作具体情况的发 生时间和对应的发生动作，对于监管单位进行违规和事故单位的依据追责具有直接的应用意 义。 综合以上区块链技术的模式特点，我们从通用场景维度总结出两套区块链技术在安全生 产监管领域的可定制模型方案。 北京众享比特科技有限公司 15 3.2 区块链安全生产监管应用模型方案 在安全监管领域，区块链技术的高效赋能应用十分热门。从生产运营执行态和监督管理 态两个方面输出两套通用模型方案来进行阐述。 方案一，生产运营执行态安全监管 。从生产 制造、实体运营的角度进行覆盖，重点在于 通过区块链技术来进行产业安全监管能力赋能，对于生产运营进行中的各个状态过程进行安 全监管。例如对于政务监管涉及的行业单位的运营状态安全监管，从前期的规划计划、项目 策划、经营计划等审批，中期的经营管理、项目执行、活动落地，后期的经营分析、计划优 化调整等全周期进行安全监控。又例如对于工业生产制造流程中涉及的前期的原材料选品和 供应，中期的设备制造和装配，后期的质量检测和物流仓储等进行安全监管。从而保障生产 运营执行的安全稳定，通过区块链技术来保障全周期生产执行的安全监管。 方案二 ，生产运营监管态安全监管。 这一维度是从监察治理和整治管理角度进行覆盖。 对于行业监察和治理管理的安全监管，重点在于监察工作的按期执行和真实有效，保障治理 工作的安全及时和质量到位。从监察启动到治理反馈，从管理流程启动到按时间节点的管理 动作执行实现全周期安全监管。 综合以上通用场景的区块链安全监管的方案实现的研究分析，我们总结出两套可结合具 体场景定制化的全周期安全监管模型方案。应用可大到行业监管，小到某公司或单位的业务 管理。下述针对通用模型方案进行例举介绍。 3.2.1 搭建生产运营的联盟链 通过搭建联盟链来整 合计划进行安全监管覆盖的生产运营相关的所有单位和机构，以及 产业各上下游相关成员。联盟成员之间达成安全监管模式下的互信关系，所有数据操作执行 可溯源，同时能够及时的进行快速的各个节点数据同步，特别是监管机构单位全节点的同步 实现。通过联盟链联合各方生产关系成员共同推动行业内相关单位各个生产运营环节的安全 监管。 1 若对政务监管涉及的行业单位生产运营状态进行安全监管，从前期的规划计划、项目 策划、经营计划等审批，中期的经营管理、项目执行、活动落地，后期的经营分析、计划优 化调整等全周期生产运营进行安全监控。则联盟链关系成员模式图如下： 北京众享比特科技有限公司 16 图 3.2.1-1 政务监管行业联盟成员关系 2 若对工业生产制造流程中涉及的前期的原材料选品和供应，中期的设备制造和装配， 后期的质量检测和物流仓储等过程进行安全监管。则联盟关系成员图如下： 图 3.2.1-2 工业生产制造流程安全监管联盟成员关系 3.2.2 全周期执行过程上链存储 联盟成员内被监管覆盖单位的生产运营以及监督治理相关的所有执行动作进行上链存储， 全部信息上链，便于在监督监察过程中发现存在的问题，可以直接在区块链上追溯到源头， 更有针对性的进行治理和管控。上链数据通过共识后及时同步，不可篡改可溯源。同时在互 北京众享比特科技有限公司 17 信的模式下可以通过智能合约来实现安全预警和事故紧急处理方式的触发执行。 通过智能合约实现的企业安全监管预警机制能有效的辨识和提取违规操作流程和事故信 息，进行预测警报，通知相关问题节点和监管节点，场景上能够保障现场管理人员乃至公司 及时、有针对性的采取预防措施，降低事故发生，同 时对于监管部门，能够通过预警机制来 提醒加强对于相关生产执行节点的指导管控，同时能够及时的对可能发生的问题提前的分析 预防。 通过智能合约可以部署应急处理的逻辑实现，有效做好安全生产的保障工作，确保有一 个安全稳定的生产运营状态，在发生违规操作、紧急事故等情况的时候，执行相关智能合约 的应急处理内容，迅速、便捷、有序地处置突发事件，把影响和损失减少和控制在最小范围 内。 下面对于安全监管上链管理的场景进行举例介绍。 1 对于实现政务监管行业的生产运营状态安全监管，从生产运营执行态安全监管到生产 运营监管态的安全监管全流程 上链，全周期覆盖，重点强调后期的监管部门监察治理工作的 安全监管。可以通过智能合约来约束被监管的违规单位整改治理和整改上报的时间节点。 图 3.2.2-1 政务监管行业安全监管流程链 2 实现工业生产制造流程从生产运营执行态安全监管到生产运营监管态的安全监管全 流程上链，全周期覆盖。重点强调前期和中期的生产流程执行的安全监管。过程中可以通过 智能合约来实现对于从生产制造、装配安装到物流运输、仓储存放、施工执行全过程的安全 预警提示和违规操作追溯。 北京众享比特科技有限公司 18 图 3.2.2-2 生产制造行业安全监管流程链 对于安全监管的具体实现，我们可以支持结合具体需求场景和我们两套通用模型方案（生 产运营执行态、生产运营监管态）进行全选、摘选、截选，实现灵活的定制化区块链安全监 管实现。 通过基于区块链技术同步、互信、溯源三种模式输出两套通用的应用模型方案，区块链 在安全生产监管行业的应用前景将十分广阔，通过去中心化提升安全性，不可篡改性提升可 信度，公开透明与可溯源性提升追溯保障，集体维护性提高运维效率和整体安全。综上，可 以预见区块链技术的产业赋能将推动整个安全生产监管行业的转型及新型模式的发展。 第四章 区块链安全生产监管技 术实现方案 4.1 方案实现原则 提供区块链基础技术平台，基于面向服务的基础设计原则，设计上应当以简单易用、成 熟可扩展、安全可靠、可视化运维等为主要方向，为用户快速、低成本地搭建安全、高效、 可靠、灵活的企业级区块链解决方案和应用。 1 简单易用 需要帮助企业实现自动化配置、部署区块链应用，并提供区块链全生命周期管理，让用 户客户能够容易地使用区块链系统，专注于上层应用的创新和开发。同时提供的系统设计应 面向最终用户，必须保证易操作、易理解、易控制；系统所出现的问题能够及时预报并迅速 北京众享比特科技有限公司 19 解决。系统提供在线帮助便于用户操作和学习。 2 灵活扩展 设计应采用抽象架构和可插拔模块，面向接口设计软件，将网络构建、加密、共识、资 源管理、用户管理、运维管理、系统模块等功能模块分开设计实现，并可将网络构建、共识 等区块链底层技术打包，作为一个插件来进行实现。系统应提供计算资源、存储资源、网络 资源的无缝扩展。 3 安全可靠 应具有有效的防篡改机制、清晰的崩溃容错安全边界、安全的数据管理和隔离机制，支 持核心技术如多类型共识算法、国密算法等，支持高速网络连接和海量存储，提供完善的用 户管理、秘钥管理、权限管理、隔离处理、 可靠的网络安全基础能力、分类分级故障恢复能 力和运营安全。 4 可视运维 提供故障分类分级报警体系和运维方法，提供必要的运维接口和运维授权的能力，为链 代码和链上应用提供全天候的可视化资源监控能力，为链上信息、节点状态进行实时可视化 监控、系统数据以报表的形式进行实时统计监控。 5 维护方便 提供的系统应具有简单、直观、方便的维护和管理手段，尽量减少维护和管理环节。区 块链系统的升级和突发紧急情况下保证链上数据完整性和安全性。 6 高性能 支持较高并发事务，区块链层支持每秒千次的信息传递与相关事务。通过多联盟链与链 下事务处理技 术实现高并发。 4.2 方案整体概况 联盟链是有一定信任基础的机构之间搭建的区块链网络，联盟链的组织机构中，去中心 更多的指的是多方共同维护数据，并不影响监管等类型的机构在业务系统中正常履行其职能。 本方案建设一个安全生产监管区块链应用平台，在各级监管单位间搭建联盟链，每个监 管单位均为联盟链系统中的一个联盟成员。通过不同单位间搭建联盟链作为业务平台底层支 北京众享比特科技有限公司 20 撑，利用原生业务 +区块链 +线上线下结合模式，实现安全生产行业的有效监管。 通过将监管环节中的检查流转情况实时登记上报，链上留存，保证了监管环节信息的有 效性、 安全性与不可篡改。同时每个参与者都能查看对应权限的所有数据，可随时进行实时 监督，各个节点信息录入者的造假成本大大提升，公共约束力大大增强。 系统采用分布式存储 +区块链的方式解决大规模数据及非结构化数据上链的问题。将源数 据存于分布式系统中，并将源文件的 Hash 地址及操作指纹信息（时间戳、电子证书、 Hash、 用户身份）存储于区块链网络永久保存，用户经授权后可以通过区块链上文件的地址信息随 时去获取这些数据源文。同时为了保障分布式存储数据不被轻易篡改，必须将数据加密后一 并存入区块链，这样用户可以将得到的链上数据进行验证，以确定数据的完整性与可靠性。 系统采用众享比特自主研发的区块链架构 ChainSQL 和分布式文件存储 PDFS（ PeerSafe Distributed File System）作为底层技术服务。 4.3 系统架构 图 4.3 系统架构 系 统架构由存储层、区块链层、接口层、应用层、安全层和运维层组成。 1 存储层 北京众享比特科技有限公司 21 存储层分为结构化数据层（兼容支持传统数据库和国产数据库）、非结构化数据