鐘天杰，孫 劍，葉建新，曹書(shū)兵，鄺婧雯，張啟超

（1.廣州市住房城鄉(xiāng)建設(shè)行業(yè)監(jiān)測(cè)與研究中心，廣東 廣州 510000；2 廣州粵建三和軟件股份有限公司，廣東 廣州 510000；3 廣州廣檢建設(shè)工程檢測(cè)中心有限公司，廣東 廣州 510000；4.廣州市建設(shè)科技中心，廣東 廣州 510000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)城市高層、超高層建筑物的數(shù)量隨城市化的發(fā)展快速增長(zhǎng)，在影響其安全的眾多因素之中，最為重要的當(dāng)屬基坑工程［1］。同時(shí)，如何結(jié)合新興區(qū)塊鏈技術(shù)，助力建筑行業(yè)信息化和數(shù)字化發(fā)展，打造一個(gè)“基坑監(jiān)測(cè)+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈”的創(chuàng)新性平臺(tái)，已經(jīng)勢(shì)在必行。傳統(tǒng)的人工基坑監(jiān)測(cè)工作量大、數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算不及時(shí)可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果。將自動(dòng)化智能監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際深基坑工程監(jiān)測(cè)中，可減少人工操作，達(dá)到降低成本、實(shí)時(shí)預(yù)警、數(shù)據(jù)溯源等多項(xiàng)功能，具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)的深基坑監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，容易造成數(shù)據(jù)被篡改或丟失，無(wú)法保證數(shù)據(jù)的安全；且深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳的過(guò)程中可能會(huì)存在數(shù)據(jù)不真實(shí)、溯源性差等情況。本文在自動(dòng)化智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分布式存證管理及鏈上歷史數(shù)據(jù)查詢，從而確保自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，便于溯源?；趨^(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將自動(dòng)化智能監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程中，可減少人工操作和數(shù)據(jù)的人為干預(yù)，達(dá)到實(shí)時(shí)預(yù)警，而去中心化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。

1 研究背景

自然災(zāi)害和施工管理不善而引發(fā)的工程事件屢見(jiàn)不鮮，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作為勞動(dòng)密集型，由人工監(jiān)測(cè)完成，存在數(shù)據(jù)采集不規(guī)范、不及時(shí)，有人為誤差，人員投入多，監(jiān)測(cè)成本高以及安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和處理的時(shí)效性以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息共享越來(lái)越不適應(yīng)信息化時(shí)代的要求，轉(zhuǎn)型是必然趨勢(shì)［2］。

區(qū)塊鏈被認(rèn)為在互聯(lián)網(wǎng)之后最具有顛覆性的技術(shù)之一，互聯(lián)網(wǎng)解決了信息傳播的問(wèn)題，加快了信息化、數(shù)字化的進(jìn)程。由于互聯(lián)網(wǎng)的誕生，信息大爆炸，僅 2010 年的 youtube，每分鐘上傳的視頻時(shí)長(zhǎng)就高達(dá) 35 h。由于互聯(lián)網(wǎng)缺乏信息鑒別能力，上傳的信息是否具有價(jià)值無(wú)法保證。區(qū)塊鏈的誕生解決了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息沒(méi)有價(jià)值的問(wèn)題，通過(guò)去中心化、共識(shí)機(jī)制、不可篡改、可追溯等特性讓信息產(chǎn)生了價(jià)值。區(qū)塊鏈通過(guò)運(yùn)行安全可靠的智能合約，無(wú)法篡改，無(wú)需中心擔(dān)保，達(dá)成共識(shí)即可傳遞價(jià)值。其本質(zhì)是通過(guò) P2P 通信的去中心化賬本，數(shù)據(jù)需通過(guò)全體節(jié)點(diǎn)共識(shí)后才可寫(xiě)入，有效保證信息的安全和可靠。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在區(qū)塊鏈、人工智能、5G 等技術(shù)推動(dòng)下高速發(fā)展，在建筑基坑安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域解決了諸多棘手問(wèn)題。借助區(qū)塊鏈技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，與傳統(tǒng)基坑監(jiān)測(cè)方法結(jié)合，開(kāi)發(fā)出“基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)智能分析處理、建筑基坑變形情況實(shí)時(shí)展示以及實(shí)時(shí)預(yù)警、數(shù)據(jù)溯源等功能，能夠降低基坑監(jiān)測(cè)成本、降低工作強(qiáng)度，具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

本項(xiàng)目引入?yún)^(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)構(gòu)建一種新型的深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)資源與技術(shù)整合，解決監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)性、預(yù)警及時(shí)性、工作規(guī)范化等突出問(wèn)題。系統(tǒng)同時(shí)具備人工和自動(dòng)化兩種監(jiān)測(cè)模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳和在線解析、報(bào)告自動(dòng)生成以及綜合預(yù)報(bào)警等多項(xiàng)功能。同時(shí)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的防篡改、可追溯、去中心優(yōu)化等特點(diǎn)，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的安全性，并基于鏈上可信數(shù)據(jù)做多方處理確認(rèn)審批，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程記錄和管理，保障深基坑監(jiān)測(cè)工作的真實(shí)有效、安全高效。

2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

區(qū)塊鏈由共識(shí)算法、P2P 通信網(wǎng)絡(luò)、NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)、智能合約、哈希函數(shù)、PKI 證書(shū)等技術(shù)組成。基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由建設(shè)單位、監(jiān)測(cè)單位、平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商等作為節(jié)點(diǎn)組成聯(lián)盟鏈，通過(guò)在區(qū)塊鏈上運(yùn)行的智能合約，將深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至鏈上。每個(gè)節(jié)點(diǎn)均配有獨(dú)立服務(wù)器或主機(jī)存儲(chǔ)全量數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)安全可靠，并通過(guò) RAFT 共識(shí)算法保證節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)一致性。

系統(tǒng)分為區(qū)塊鏈底層和應(yīng)用層，通過(guò)應(yīng)用層服務(wù)與區(qū)塊鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上鏈、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在線分析，并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)發(fā)起預(yù)警通知，記錄處理結(jié)果?；趨^(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)圖

為滿足系統(tǒng)性能要求，減少區(qū)塊交易上鏈延遲，關(guān)鍵是提高區(qū)塊鏈平臺(tái)吞吐性能。項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)有聯(lián)盟鏈型區(qū)塊鏈平臺(tái)的源碼進(jìn)行分析改造，通過(guò)加入緩存機(jī)制、細(xì)化節(jié)點(diǎn)類型、改進(jìn)共識(shí)算法等方法升級(jí)改造區(qū)塊鏈底層技術(shù)，將區(qū)塊鏈平臺(tái)的吞吐量提高至 10 000 TPS 以上，交易上鏈延時(shí)縮短至 1 s 以下。

在信息安全及數(shù)據(jù)隱私方面，采用基于信息隱藏和聯(lián)邦學(xué)習(xí)框架，定制區(qū)塊鏈平臺(tái)上特定交易信息的隱私保護(hù)方案，并結(jié)合同態(tài)加密、混幣機(jī)制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息加密訪問(wèn)；使用國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)的加密算法，替換通用的 ECDSA、RSA 等加密算法，實(shí)現(xiàn)加密可控的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟鏈。深入研究私自挖掘、日蝕攻擊、雙花攻擊等常見(jiàn)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)攻擊方式原理，分別歸納出馬爾可夫決策模型，再采取如增加額外的安全礦工節(jié)點(diǎn)等方案，增強(qiáng)區(qū)塊鏈平臺(tái)的抗攻擊能力。基于區(qū)塊鏈系統(tǒng)管理維護(hù)中可獲知的有限信息，應(yīng)用 Q-learning、DQN 等強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，動(dòng)態(tài)調(diào)整投入的防御成本，提升的區(qū)塊鏈系統(tǒng)綜合收益。

3 基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括前端數(shù)據(jù)采集部分、深基坑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及區(qū)塊鏈平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集上鏈、統(tǒng)計(jì)分析、多方協(xié)作等，提高數(shù)據(jù)可信度，解決數(shù)據(jù)應(yīng)用低效、碎片化且智能化程度低的問(wèn)題?；趨^(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖2 所示。

利用區(qū)塊鏈技術(shù)，將建筑工程深基坑傳感器所采集的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、預(yù)警及處理信息、方案設(shè)計(jì)表等數(shù)據(jù)進(jìn)行上鏈存證，保證相關(guān)數(shù)據(jù)不可篡改、不易丟失、便于溯源。

3.1 基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊、區(qū)塊鏈平臺(tái)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析及預(yù)報(bào)警模塊、人工巡檢管理模塊、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及監(jiān)測(cè)報(bào)告幾個(gè)部分構(gòu)成，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖3 所示。

圖3 基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

3.1.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊

1）通過(guò)采集儀獲取傳感器以及監(jiān)測(cè)設(shè)備（如水準(zhǔn)儀、測(cè)斜儀、全站儀等）采集到的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)無(wú)線發(fā)送模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

2）接收端接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)不同格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將處理后的原始數(shù)據(jù)通過(guò)基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)給到區(qū)塊鏈平臺(tái)（見(jiàn)圖2）。

圖2 基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

3.1.2 區(qū)塊鏈平臺(tái)

在區(qū)塊鏈平臺(tái)上對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理及存證保存，處理完成后返回結(jié)果數(shù)據(jù)，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)方案判斷是否符合預(yù)警條件。

3.1.3 數(shù)據(jù)分析及預(yù)報(bào)警模塊

如果系統(tǒng)判斷數(shù)據(jù)滿足預(yù)報(bào)警條件，首先會(huì)觸發(fā)給相關(guān)負(fù)責(zé)人員發(fā)送預(yù)報(bào)警提醒短信；其次，會(huì)將預(yù)報(bào)警信息發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，觸發(fā)深基坑現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員。最后，系統(tǒng)會(huì)將預(yù)報(bào)警信息、用戶處理數(shù)據(jù)及多方確認(rèn)結(jié)果給到區(qū)塊鏈平臺(tái)。

3.1.4 人工巡檢管理模塊

監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡檢，將施工過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題通過(guò)移動(dòng)端進(jìn)行記錄，人工巡檢模塊主要具備以下功能。

1）及時(shí)記錄基坑現(xiàn)場(chǎng)巡視及人工監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，如果發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警記錄提醒相關(guān)單位。

2）實(shí)現(xiàn)巡檢項(xiàng)目電子化，制定任務(wù)計(jì)劃，規(guī)范巡檢并自動(dòng)上傳巡檢信息［6，7］。

3）規(guī)范的巡檢記錄為自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告提供素材。

3.1.5 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及監(jiān)測(cè)報(bào)告

系統(tǒng)根據(jù)配置的模板，結(jié)合深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及巡檢記錄能夠自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告；從不同維度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，方便從整體上，或者從不同維度去了解深基坑情況。

3.2 深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)

3.2.1 智能化監(jiān)測(cè)

1）通過(guò)傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備定時(shí)自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)周邊管線水平位移、水位等相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，有效降低人工監(jiān)測(cè)成本和失誤，使數(shù)據(jù)采集過(guò)程自動(dòng)化、智能化。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)區(qū)塊鏈平臺(tái)上鏈存證，利用數(shù)字簽名確認(rèn)身份，保證數(shù)據(jù)來(lái)源真實(shí)可靠，不可抵賴。且區(qū)塊鏈鏈上信息受司法認(rèn)可，便于有效追責(zé)，提高查證驗(yàn)證的效率，降低成本。

2）系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)智能合約和 SDK 事先設(shè)置的規(guī)則，自動(dòng)對(duì)傳感器傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，避免人為介入操作。數(shù)據(jù)處理過(guò)程智能化，保證了規(guī)則一致性和處理結(jié)果的真實(shí)性。

智能判斷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否滿足預(yù)警條件，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)通過(guò)短信等方式自動(dòng)通知相關(guān)人員。預(yù)警信息及處理結(jié)果上鏈存證，基于區(qū)塊鏈技術(shù)保證數(shù)據(jù)真實(shí)記錄，監(jiān)控過(guò)程更簡(jiǎn)單直觀，有效提高了監(jiān)控效率，降低監(jiān)控成本。

3.2.2 深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法篡改

深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、深基坑異常及處理數(shù)據(jù)、處理確認(rèn)數(shù)據(jù)通過(guò)聯(lián)盟鏈智能合約自動(dòng)處理，經(jīng)哈希值運(yùn)算后在鏈上存證。由于區(qū)塊鏈?zhǔn)侨ブ行幕植际酱鎯?chǔ)，上鏈的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將同步到各聯(lián)盟節(jié)點(diǎn)存證，即多方擁有相同賬本，不由單一機(jī)構(gòu)保存和維護(hù)。因此，通過(guò)修改單一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并不能影響整個(gè)區(qū)塊鏈平臺(tái)上的數(shù)據(jù)。并且基于區(qū)塊鏈機(jī)制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)連入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)自動(dòng)驗(yàn)證本地賬本與其他節(jié)點(diǎn)賬本的一致性，一旦發(fā)現(xiàn)異?；蛉笔В瑢⒆詣?dòng)同步覆蓋，從而保證數(shù)據(jù)無(wú)法篡改和偽造，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可信度。

而實(shí)際上修改區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)本身也是幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。首先區(qū)塊鏈?zhǔn)菈K鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，且本身并不提供修改和刪除操作，只能通過(guò)暴力破解的方式修改數(shù)據(jù)。其次因鏈上數(shù)據(jù)區(qū)塊的區(qū)塊頭會(huì)記錄上一區(qū)塊的哈希信息，而該哈希信息是通過(guò)區(qū)塊內(nèi)信息通過(guò)一系列計(jì)算的結(jié)果，修改任一信息都將導(dǎo)致該結(jié)果的變化，從而逐一影響后續(xù)每一個(gè)區(qū)塊。修改數(shù)據(jù)這一操作需要足夠的計(jì)算能力才能實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有計(jì)算機(jī)性能需要上萬(wàn)年的時(shí)間才能完成。結(jié)合上面的賬本同步覆蓋原理，即使成功篡改了本地?cái)?shù)據(jù)也會(huì)被同步覆蓋。所以可以說(shuō)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一旦上鏈將無(wú)法篡改。

3.2.3 深基坑監(jiān)測(cè)信息完整可追溯

深基坑監(jiān)測(cè)關(guān)鍵信息均上鏈存證，由區(qū)塊鏈平臺(tái)提供的可信數(shù)據(jù)，為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的異常原因排查與歸責(zé)提供依據(jù)。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可刪除，所有上鏈數(shù)據(jù)將被永久保存，保證數(shù)據(jù)的完整性。當(dāng)需要查詢歷史數(shù)據(jù)或查驗(yàn)?zāi)硞€(gè)數(shù)據(jù)整個(gè)生命變化軌跡，只需通過(guò) ID 即可從鏈上查詢出所有關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，并基于可信時(shí)間戳提供有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間。

3.2.4 去中心化安全穩(wěn)定

依托區(qū)塊鏈高度去中心化的存證服務(wù)，搭建開(kāi)放的合作生態(tài)技術(shù)平臺(tái)，保證了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性，傳感器的自身出錯(cuò)和真實(shí)異常變化均同時(shí)被記錄，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析其合理性，在處理過(guò)程中要加以甄別，通過(guò)這些甄別方法來(lái)提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，防止誤報(bào)警的出現(xiàn)。

3.2.5 分布式存儲(chǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)采用分布式存儲(chǔ)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一份完整的數(shù)據(jù)備份，單個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題也不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄產(chǎn)生嚴(yán)重影響；所以只要有節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)就能保證全天 24 h 運(yùn)行，單一節(jié)點(diǎn)因故停機(jī)并不會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。監(jiān)測(cè)及相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式存儲(chǔ)并完成容災(zāi)備份，在數(shù)據(jù)被破壞或刪除時(shí)，可以自動(dòng)恢復(fù)，保障數(shù)據(jù)安全。

3.2.6 系統(tǒng)維護(hù)管理簡(jiǎn)單

區(qū)塊鏈具有高可用性，通過(guò)共識(shí)算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移。當(dāng)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或掉線，將自動(dòng)切換可用節(jié)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)作，保證系統(tǒng)不宕機(jī)。具備動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)入機(jī)制，允許在系統(tǒng)不停機(jī)情況下，添加新組織或節(jié)點(diǎn)到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，并自動(dòng)運(yùn)行及同步賬本。即保證了系統(tǒng)的高可用性，同時(shí)增加了網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)性。

4 系統(tǒng)應(yīng)用效果

基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目前系統(tǒng)已開(kāi)始試運(yùn)行。系統(tǒng)頁(yè)面如圖4、圖5 所示。

圖4 基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)鏈上數(shù)據(jù)查詢頁(yè)面

圖5 基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)區(qū)塊鏈瀏覽器頁(yè)面

系統(tǒng)包括鏈上數(shù)據(jù)、處理信息、處理歸檔等菜單功能?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)：將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的同時(shí)，同步上鏈到區(qū)塊鏈平臺(tái)，保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的安全性和完整性；系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)值處理，形成預(yù)報(bào)警數(shù)據(jù)后，進(jìn)行處理和歸檔并同步上鏈到區(qū)塊鏈平臺(tái)。基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用區(qū)塊鏈去中心化的特點(diǎn)，讓預(yù)報(bào)警數(shù)據(jù)能夠被多家單位進(jìn)行多方處理和互認(rèn)，并進(jìn)行歸檔，期間所有的處理過(guò)程數(shù)據(jù)，亦都會(huì)存在該區(qū)塊鏈服務(wù)器上，通過(guò)本系統(tǒng)進(jìn)行展示和監(jiān)控。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)，系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)以下功能效果。

4.1 高可用部署，防止系統(tǒng)宕機(jī)及數(shù)據(jù)丟失

基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是由監(jiān)測(cè)單位等 3 個(gè)節(jié)點(diǎn)所組成的聯(lián)盟鏈。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存有一份完整的數(shù)據(jù)，即使有一個(gè)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)仍不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在宕機(jī)、掉線或故障節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后，基于區(qū)塊鏈機(jī)制也會(huì)自動(dòng)從區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上自動(dòng)復(fù)制缺失信息形成完整的數(shù)據(jù)，并重新加入網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。

4.2 數(shù)據(jù)直接上鏈存證 減少人工操作

深基坑現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)傳感器將采集原始數(shù)據(jù)傳到區(qū)塊鏈平臺(tái)上鏈存證，過(guò)程中無(wú)人工介入干預(yù)，保證上鏈數(shù)據(jù)完整不經(jīng)修改。數(shù)據(jù)一旦上鏈后，無(wú)法篡改，從而保證傳感器采集數(shù)據(jù)真實(shí)保存，不受人工影響?；趨^(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可篡改特點(diǎn)，可調(diào)出鏈上數(shù)據(jù)與系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，核實(shí)數(shù)據(jù)是否經(jīng)常篡改偽造，達(dá)到驗(yàn)偽的效果。

4.3 數(shù)據(jù)永久保存

區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存儲(chǔ)只允許寫(xiě)入，不允許對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行修改或刪除，保證鏈上數(shù)據(jù)的完整性和可信度。因其數(shù)據(jù)的永久保存，隨時(shí)可查，為數(shù)據(jù)溯源提供了可信和完整數(shù)據(jù)。即使通過(guò)技術(shù)手段修改了數(shù)據(jù)并提交上鏈，對(duì)于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)也是新增數(shù)據(jù)，歷史信息不會(huì)受到影響，并且保證歷史及修改后提交數(shù)據(jù)均可查詢，可以完整追溯所有數(shù)據(jù)修改軌跡。

5 結(jié)語(yǔ)

區(qū)塊鏈信用體系對(duì)于多方協(xié)作的建筑行業(yè)天然契合，賦能建筑工程信息化建設(shè)是一個(gè)創(chuàng)新領(lǐng)域。本文論述的基于區(qū)塊鏈的建筑工程深基坑安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用區(qū)塊鏈不可篡改、可追溯的特性，保證了深基坑工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的完整性和安全性，提供可信數(shù)據(jù)作為支撐。利用區(qū)塊鏈去中心化、多方協(xié)作的特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)安全共享，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警等協(xié)同處理，保障工作落實(shí)和有效。該系統(tǒng)對(duì)于工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，尤其是深基坑的監(jiān)測(cè)管理，起到了至關(guān)重要的作用。Q