基于區塊鏈的建設工程質量檢測報告存證系統的研究與實踐

柯常偉，戴 寧，翁利俠，曹明明，陳海建，張啟超

（1.上饒市工程建設質量監督檢測中心站，江西 上饒 334099；2.贛州市建設工程質量檢測中心，江西 贛州 341008；3.江西省潤邦工程技術研究有限公司，江西 南昌 330000；4.廣州粵建三和軟件股份公司，廣東 廣州 510640）

0 引言

建筑行業信息化、數字化建設正處于快速發展階段，新一代信息技術如何賦能智慧建造、智慧城市建設成為一個社會關注課題。一個建設工程項目在施工過程中需要用到大量的施工材料及制品，為消除其質量隱患，在投入使用前需要通過第三方檢測機構對材料各項指標進行質量檢測，符合標準才可以投入使用。通常檢測的數據和出具的檢測報告都保存在檢測機構的系統上，施工方只能取得紙質報告，這種傳統的保存和管理方法，不便于報告的防偽驗偽，報告易于篡改。本文利用區塊鏈技術實現檢測報告的分布式存證管理及鏈上數據驗偽，實現報告的去中心化多方存儲和管理，保證鏈上報告的真實性，杜絕檢測報告被篡改，建立雙方信任機制。

1 研究背景

伴隨我國城鎮化建設的快速推進，建設工程項目數量及規模不斷擴大，促進建筑工程建設行業也隨之快速發展，對于工程質量也提出了更高要求。在施工過程中，質量安全不僅關系到人民人身安全，還影響到社會經濟發展。工程質量需要建筑行業多個部門共同參與，否則無法得到有效保障，目前我國工程質量還存在較多問題，比如，在建設施工過程中所使用的工程材料本身質量問題，監管部門面對如此大規模市場監督難度大。工程質量檢測作為監督工程質量的重要手段，也是控制工程質量的主要技術手段，它包括對工程材料和制品的質檢。因此必須加強工程質量檢測工作，對其重要性有充分的認識，通過質量檢測工作及時發現施工項目的質量隱患并采取處理措施，避免出現工程安全事故。目前我國工程質量檢測信息化還存在不足之處。

1）隨著工程檢測市場開放，越來越多的檢測機構涌入市場，施工單位如何去鑒別這些檢測機構是否具備相應項目的檢測資質，主管部門如何進行市場監督等問題成為工程質量工作開展首先要面臨的問題。

2）建筑行業信息化水平較低，傳統的信息系統采用本地或云服務器存儲，系統管理員和操作人員擁有修改權限。因為利益關系導致檢測數據造假、偽造檢測報告事件時有發生，報告的防偽驗偽成本過高也是導致市場混亂和監督難度大的原因之一。

3）不同系統的跨平臺開發擴展性差，數據共享和安全性較差，且二次開發成本高，存在風險大、周期長等局限性。

市場亟需一個有效的方案來解決上述問題，研發一個更為科學、高效的工程質量檢測管理信息系統已經迫在眉睫。區塊鏈作為新一代信息技術，被認為是繼蒸汽機、電力、互聯網后的第四代具有顛覆性的核心技術革命。區塊鏈成為解決彼此信任問題的基礎設施，可以改變千百年來落后的信用機制，在智慧城市領域有很大的應用空間。其去中心化分布式記賬、不可篡改的可信數據、可溯源等特性，完全契合于當前行業痛點。筆者深入分析行業現狀，投入區塊鏈技術研究，探索區塊鏈在建設工程質量檢測領域的應用，成立了基于區塊鏈的建設工程質量檢測報告存證鏈，解決工程質量檢測報告造假、難于驗偽等問題。

2 區塊鏈的檢測報告存證系統技術架構

區塊鏈技術是由分布式存儲、共識機制、密碼學、數字簽名、點對點傳輸、智能合約等多種技術組合而來［1］。共識機制是用于達成分布式系統數據一致性的機制，常見的共識機制有 POW（工作量證明）、POS（權益證明）、DPOS（委托權益共識）及 PBFT（拜占庭容錯算法）［2］等，在聯盟鏈中多采用 RFAT、PBFT 等共識算法。使用合約虛擬機或類似機制進行智能合約編譯［3］，通過 DAPP 觸發智能合約及交易的執行。

基于區塊鏈的建設工程質量檢測報告存證系統采用 RAFT 和 PBFT 的共識機制來保證多方賬本的一致性，引入國密 3 加密算法來保證數據安全和系統可控性。提供上鏈存證、查詢校驗、監控等服務，通過調用接口［4］與業務系統進行數據交互，實現相關業務功能。區塊鏈工程檢測報告存證系統總體技術架構如圖 1 所示。

圖1 基于區塊鏈的建設工程質量檢測報告存證系統總體技術架構圖

3 區塊鏈工程檢測報告存證系統的實現

現有的建設工程質量檢測系統在本地數據庫中保存檢測報告電子檔和數據；施工單位需要領取紙質報告。存在著數據都保存在檢測機構，數據的可靠性和安全性難以保障；紙質版報告，不易查看和驗偽，且易丟失、不符合無紙化環保理念；報告內容存在被篡改的可能等弊端。

建設工程質量檢測報告存證鏈是以超級賬本 fabric（1.4 版）、K8S docker 容器集群、云服務技術規范，及有關區塊鏈技術標準，按照 SAAS 平臺的具體要求，實現了定制化的區塊鏈存證整體解決方案，區塊鏈存證驗證完整的生態。結合工程檢測管理和電子印章技術，研發出一套基于區塊鏈的建設工程質量檢測報告生成與存證、下載的管理系統。利用區塊鏈分布式賬本、不可竄改、可溯源等特點解決電子報告存證難、取證難的問題，在線報告下載和秒級驗偽，補齊了常規檢測管理系統報告獲取手段單一、報告真實性差、驗偽效率低等短板。

成立基于區塊鏈的工程質量檢測報告存證鏈，以此創立了江西省首個工程檢測聯盟鏈，監督站、檢測機構、施工單位等聯盟成員將遵守公平、公正、誠信的原則促進建設工程檢測事業持續良性發展，提高科學管理水平，倡導從業守法、誠信經營、規范市場。區塊鏈存證系統從技術層面保證鏈上數據的真實性與一致性，杜絕在利益誘導下通過非正規手段進行報告篡改的可能性，起到良性的市場監督監管作用。區塊鏈司法存證有效性是通過國家法律認可，項目采用的電子數據存證平臺通過國家網信辦評估備案，入選中國產業區塊鏈生態圖譜。

3.1 聯盟節點部署

工程質量檢測報告存證鏈是由主管部門、檢測機構、委托單位、施工單位等建設工程部門組成的聯盟鏈。各部門或組織作為聯盟節點，均保留有一份完整賬本（數據），并通過共識機制 RAFT/PBFT 保證賬本信息的一致性。工程質量檢測報告存證聯盟鏈網絡節點如圖 2 所示。

圖2 網絡節點拓撲圖

3.2 業務流程

該應用通過接口與工程檢測系統聯通，實現從委托單位發起委托檢測，填寫委托單及樣品送檢，檢測單位收樣完成檢測，記錄檢測數據并生成檢測報告，到通過智能合約報告自動存證上鏈，開放在線報告查看及下載全流程，業務流程如圖 3 所示。

圖3 業務流程圖

3.3 應用功能

存證系統通過接口實時獲取檢測 ERP 系統推送的檢測報告（PDF）及工程名稱、委托單位、檢測單位、報告生成時間等信息，通過智能合約觸發數據自動化上鏈存證，并標記出超時提交的報告作為異常信息提醒業務人員關注處理。

系統生成檢測報告時，利用電子圖章技術完成報告電子蓋章，使報告具備效力，為實現有效電子報告，取消線下打印蓋章打下基礎。同時提供在線報告下載功能，在委托單位支付相關費用后直接在線查看和下載檢測報告。存證系統存證界面如圖 4 所示。

圖4 工程質量檢測報告系統存證頁面

提供在線驗證數據真實性，通過輸入 ID 和上傳待驗證文件/報告，系統通過對比上鏈文件和待驗證文件哈希值判斷待驗報告是否被篡改，返回驗證結果。

通過開放監控大屏，監督站等主管部門可以快速查看當前聯盟組成和各節點運行情況，統計檢測報告上鏈結果。開放區塊鏈瀏覽器展示聯盟鏈運行使用情況，可以快速查詢各區塊及交易的信息。

4 系統應用效果

隨著信息技術的不斷發展，城市信息化應用水平不斷提升，智慧城市建設應運而生。建設智慧城市在實現城市可持續發展、引領信息技術應用、提升城市綜合競爭力等方面具有重要意義。通過對城市的精細化和智能化管理，從而減少資源消耗，降低環境污染，解決交通擁堵，消除安全隱患，最終實現城市的可持續發展。基于區塊鏈的建設工程質量檢測報告存證鏈在提高管理效率、消除工程建設安全隱患、減少資源浪費等方面有顯著成果。

4.1 創建聯盟 規范市場

建筑行業是我國經濟支柱之一，有著超 26 萬億的生產總值。如此巨大的市場，涉及到的單位機構數量也非常多，在工程質量檢測領域，如何確保眾多檢測機構具備有相應檢測資質，是否遵守行業規范，既是主管部門監督核查的難點，也是施工單位、委托單位等要面臨的問題。機構數量多、監管難，缺乏信息獲取途徑是首要解決的問題。

區塊鏈的核心就是一個可信基礎設施，由此工程檢測存證鏈首先聯合主管部門，由主管部門、檢測單位、委托單位、施工單位等工程建設相關部門組織成立聯盟，制定盟約，促進建設工程檢測事業持續良性發展，維護行業形象和提高整體科學管理水平，倡導建設工程檢測機構從業守法、誠信經營、規范市場，抵制惡性競爭、違法違規等不良行為。只有經主管部門審查通過，具備營業執照及相關檢測資質的機構，在承諾遵守盟約后才允許加入到創建的聯盟鏈中作為成員之一，從而保證鏈上成員均已通過認證，且承諾數據來源真實。通過該可信平臺，由主管部門和協會背書，參與雙方可以相互信任，從而減少信任成本，提高效率，更好地促成雙方合作共贏。一旦出現違規等不當行為，也將受到懲治，違規企業也難以在達成共識的市場里繼續經營。

4.2 多方記賬 杜絕造假

傳統信息化系統數據歸屬于系統所有機構，檢測機構的工作人員在利益驅使下，對檢測報告進行篡改、偽造檢測報告的情況時有發生，從而埋下了工程質量安全隱患。采用區塊鏈技術，可從技術層面杜絕報告篡改、偽造的問題。數據一旦上鏈，會以可信時間戳按數據先后產生順序打包成塊進行鏈式存儲，從技術層面決定其篡改難度大，近乎為不可能。另外區塊鏈采用多方記賬，聯盟內各節點通過共識機制保留有一致的全量數據，即使有一方篡改了歷史數據也無法得到系統認可，不會被記錄。通過區塊鏈工程質量檢測存證平臺，可以有效杜絕檢測報告造假的情況，減少工程安全事故。

4.3 在線打印 秒級驗偽

通過區塊鏈技術實現報告存證，保證鏈上數據的真實性，支持檢測報告的在線下載，推動工程檢測工作向信息化、無紙化方面發展。當前市面更多采用掃描檢測報告上的二維碼獲取系統數據，人工與紙質報告進行逐一核對，不止效率較低，而且數據來源于檢測機構數據，存在源頭數據已被篡改的可能性。在線驗偽功能通過獲取可信的鏈上數據，利用哈希值校驗真偽，即使是標點符合等細微差異也會識別為數據有篡改，并且可秒級返回校驗結果，極大程度提高了驗偽的準確性和效率。

4.4 司法存證 快速追責

工程建設參與方多，施工過程涉及人員和文件多，所以一旦發現安全事故或出現糾紛進行追責時，因為各方說辭不一，證據真實性及有效性難以保證，導致司法流程長，難以追責定責。區塊鏈因其不可篡改、可溯源等特點，其存證的有效性得到了司法認可，通過區塊鏈平臺對檢測報告進行司法存證，在出現糾紛時可以快速完成取證固證，進行追責，減少傳統司法取證時間長、投入大、證據審查難度大等造成的資源浪費。

5 結語

在工程質量檢測領域，通過區塊鏈司法存證的應用，實現檢測報告上鏈，無法篡改，參建及監督各方可在權限范圍內獲得檢測報告，提供在線秒級驗偽，從而實現完備的工程施工質量監管，解決建筑行業最大的安全生產問題。區塊鏈多方記賬、不可篡改的特性，可以形成信任機制，實現自動化、智慧化管理，促進行業信息化、數字化發展，提升整個工程管理水平。Q