基于區塊鏈技術的生態環境監測儀器設備數字化管理研究

祝志秋

（廣州市微生物研究所集團股份有限公司，廣東省 廣州市 510700）

引言

隨著科技的進步，儀器設備作為科學研究的重要工具，在重現物質運動規律和現象方面發揮著至關重要的作用。尤其是在環境科學領域，現代精密儀器的廣泛應用不僅為生態環境監測提供了高科技手段，生態還進一步推動了生態環境保護與治理工作。這些高水平的環境監測技術和儀器設備在科學監測、環境治理和科研中扮演著關鍵角色。然而，隨著環境監測技術的不斷提升，儀器設備的復雜性和數據量的增加也對其管理提出了更高的要求。因此，有效的數字化管理變得尤為重要。

1 環境監測儀器設備管理的意義

保障生態平衡和提升人類生活質量，除了經濟方面的保障，環境保護也不可或缺。然而，隨著工業生產的多樣性，環境污染問題日益嚴重，廢水、廢氣等污染物的排放威脅人類健康。為更準確了解環境狀況，我國積極加強生態環境監測，為環境治理提供科學依據，保障管理工作的科學性和可行性[1]。在生態環境監測的實踐中，專業儀器設備是獲取準確監測數據的關鍵，確保監測信息準確有效。然而，新型科技儀器的廣泛應用也使得環境監測更加依賴于儀器設備，一旦設備出現問題，監測數據的可靠性和有效性將受到影響。因此，重視生態環境監測儀器設備管理，采取規范措施，保證設備有效運作，對于生態環境監測至關重要。

2 區塊鏈的基本特征

區塊鏈技術具有去中心化特性，核心在于分布式記賬，與傳統中心記賬不同。數據不再依賴中央節點處理，而是分布式記錄在各節點上。每個節點在系統中擁有平等權利和義務，數據保存與節點聯系緊密，不再有單一中心節點或管理機構。分布式記賬是基于密碼算法，與個人信用無關，系統不易受單一節點損壞影響。區塊鏈中，攻擊者必須控制51%以上節點才能實施控制，保證了系統的安全性。區塊鏈的透明性高，節點可查詢相關信息，確保監測數據的透明性和準確性。區塊鏈系統的限制要求新區塊必須通過51%驗證，確保信息準確存儲[2]。

區塊鏈采用數字加密簽名機制，包括非對稱性加密算法、公鑰和私鑰。非對稱性加密算法通過哈希散列函數實現，其安全性經受時間考驗，不可逆且不易受攻擊。哈希算法轉換輸入內容，產生數字和字母的混合輸出，前導量越大，計算難度越大，保證了數據的安全性。分布式共識機制是驗證數據的關鍵，利用技術和網絡信任，確保數據的準確性和可靠性，有效地防止數據篡改，維護了整個系統的安全性。

3 環境監測中存在的問題

3.1 電子數據采信困難

生態環境監測逐漸引入信息化技術，但也帶來了一系列信任問題。盡管電子監測設備能解決傳統監測滯后和數據交互問題，卻容易遭受數據篡改、損壞和滅失風險，挑戰數據可信性。電子證據生成依賴監測設備，但其易損壞，導致數據缺乏時效性，且缺乏第三方機構監管[3]。污染企業可能篡改數據，影響監測數據的準確性，如將監測設備設置在有利位置，掩蓋污染情況，或在污染產生地不設監測設備，損害監測可信度。

3.2 日常巡檢不到位

在生態環境監測工作中，日常巡檢對于保障設備的正常運行和監測結果的準確性至關重要。然而，當環境監測儀器安裝在室外時，由于各種原因，日常巡檢往往存在一系列問題，這可能對環境監測工作產生人為干擾的負面影響。首先，人手不足和人員安排不合理是導致巡檢不到位的主要原因之一。現代生態環境監測儀器通常分布在不同的地點，覆蓋范圍廣泛，需要有足夠的人員對其進行定期巡檢和維護。其次，一些使用單位并未制定明確的巡檢計劃，或者缺乏巡檢記錄的建立與管理。巡檢計劃的缺失意味著巡檢工作無法有序進行，可能會導致一些監測點長時間未受到檢查。

在室外環境中，監測儀器容易受到外界環境的影響，從而影響設備的性能和準確性。惡劣的天氣條件，如強風、暴雨、極端溫度等，可能對設備造成損壞或影響數據采集的精確性[4]。這對于環境監測尤為關鍵，因為即使輕微的設備故障或誤差也可能導致監測數據的不準確。

此外，長期沒有進行巡檢和維護，環境監測儀器可能會逐漸出現性能下降的情況，從而影響數據采集的準確性和穩定性。

3.3 維護保養不專業

環境監測儀器設備在現代環境管理中起著關鍵作用，其高度的技術性和復雜性要求維護保養工作必須由專業技術人員根據嚴格的標準和規范進行。然而，實際情況中存在著許多單位在維護保養方面不專業的問題，這可能對環境監測工作造成嚴重的負面影響。

首先，由于環境監測儀器設備的技術性強，需要具備專業的知識和技能才能進行有效的維護保養。其次，針對室外設備的維護保養問題尤為突出。室外環境通常復雜多變，設備容易受到惡劣的天氣條件和外界環境的影響。在軟件方面，不及時的升級也可能導致數據差錯或無法正常監測。隨著技術的不斷更新，生態環境監測儀器設備的軟件也需要定期升級，以適應新的環境監測需求和數據處理技術。

維護保養不專業還可能導致設備的故障難以及時發現和排除。環境監測儀器設備是環境管理工作的重要工具，一旦出現故障，可能會導致監測數據的缺失，影響環境問題的及時處理。如果維護保養不專業，可能無法在早期發現設備的潛在問題，進而延誤了設備的維修時間。

3.4 環境整治協同治理效率低

當前環境監測工作在信息處理和協同治理方面仍存在一系列挑戰，導致整體治理效率相對較低。雖然環境監測的重要性不容忽視，但采用了傳統的中心化數據處理方式，這在一定程度上制約了協同治理的深度和廣度，限制了環境問題整治的最大效果。

首先，生態環境監測領域仍然面臨著信息孤島的問題，不同部門、領域和地域的環境監測數據，往往處于獨立的信息系統中，缺乏互通和共享。其次，中心化數據處理方式限制了跨平臺協同的能力。

區塊鏈技術的引入為解決這一問題提供了新的思路。區塊鏈的分布式特性和不可篡改性，使得數據可以實現安全、透明、可追溯的共享。通過在區塊鏈上存儲環境監測數據，不同部門和地區可以共享數據，實現更高效的信息整合。同時，區塊鏈的智能合約功能，還可以幫助實現數據的自動處理和跨平臺的協同工作，進一步提升環境治理效率。

4 基于區塊鏈技術的環境監測儀器設備數字化管理措施

4.1 加強設備維護保養

設備維護保養在環境監測中扮演著至關重要的角色，它不僅能夠提高監測設備的可靠性和使用壽命，還能夠確保監測數據的準確性和可信度。有效的設備維護保養計劃可以有效降低設備事故的風險，提高監測工作的穩定性和效率。

首先，制定合理的設備維護計劃是至關重要的一步。其次，維護保養工作必須嚴格按照標準和規范進行。在軟件方面，設備的穩定運行同樣離不開定期的升級和維護。生態環境監測設備往往需要使用相關軟件來進行數據處理和分析，因此，軟件的穩定性直接影響著監測數據的準確性[5]。定期進行軟件的升級和維護，能夠修復已知的漏洞和問題，提高系統的穩定性和安全性，確保監測數據的可信度。

此外，為了保證監測數據的準確性，還需要定期委托儀器計量單位針對生態環境監測儀器進行校準或檢定；委托權威的第三方檢測機構針對監測環境進行比對性檢測。

4.2 加大設備巡檢力度

設備巡檢是確保環境監測設備正常運行的重要環節，它能夠及時發現問題、解決隱患，從而保障監測工作的持續穩定性和數據的可靠性。加大設備巡檢力度，需要從巡檢人員的安排、巡檢頻率的確定以及巡檢內容的細致考慮來進行。首先，設備巡檢需要有專人負責。指派專人負責設備巡檢能夠保證巡檢工作的專業性和連續性。同時，專人負責還能夠提高巡檢工作的效率和準確性，確保每一臺設備都得到充分的關注和檢查。其次，巡檢頻率的確定至關重要。巡檢頻率應當根據設備的特點和使用情況來進行合理的安排。

在巡檢過程中，需要仔細檢查各個方面的情況。首先，要檢查設備的擺放位置是否合適，是否受到外界干擾。其次，要檢查連接線路是否完好，有無松動或腐蝕現象。機械部件也需要做好檢查，確保其正常運轉，沒有異常聲響。同時，要注意檢查設備的潤滑情況和油位，保證設備在運行過程中不會因為潤滑不足而損壞。一旦在巡檢中發現問題，必須要及時處理或上報。如果問題較小，巡檢人員可以在現場進行簡單的維護和修復。如果問題較大或需要專業人員來處理，應當及時上報，并采取緊急措施來保障監測工作的正常進行。最后，巡檢記錄的做好也至關重要。巡檢記錄包括發現的問題、處理的情況、巡檢時間等信息，能夠為后續的維護保養工作提供有力的參考。

4.3 加強設備的采購與驗收管理

設備的采購和驗收是生態環境監測體系中的重要環節，它直接關系到監測數據的準確性和可靠性。首先，選擇適當的生態環境監測儀器設備是關鍵。根據實驗室的規劃和需求，應當明確所需設備的類型、規格和功能。不同的監測任務需要不同類型的設備，因此在采購前要充分了解實際需求，避免購買不必要的設備或漏掉必要的功能。同時，要根據設備的性能指標、質量、售后服務等因素，從多個供應商中選擇合適的合作伙伴。

供應商評價是確保設備質量的重要環節。評價供應商的信譽度、技術實力、服務水平等，可以從之前的業績、客戶評價等方面進行綜合考量。保留供應商評價記錄有助于未來合作的決策和參考，也能夠為其它單位提供有價值的信息。

在進行設備采購時，應當按照技術文件的要求進行采購申請。申請中應包括設備的詳細信息、規格、性能要求等，以確保供應商了解采購需求并提供符合要求的設備。同時，采購申請的審批流程也需要合理設置，確保采購決策的透明和科學性。

設備的驗收過程至關重要。驗收旨在核實所采購設備是否符合規格和性能要求。驗收記錄要詳細、準確，包括驗收人員、驗收時間、驗收結果等信息，有助于評估設備的質量和性能。

設備驗收合格，就需要將設備移交給管理人員進行后續管理。這涉及到設備的入庫、分類、編碼等工作，以便后續的維護保養和使用。同時，對于未合格的設備或驗收中發現的問題，需要及時與供應商進行溝通和協商，采取合適的解決方案，以確保設備問題得到妥善處理。

4.4 設備信息管理

設備信息管理是環境監測體系中的一個重要環節，它涵蓋了設備的基本信息和生命周期信息，為保障設備運行的透明性、可追溯性和數據的完整性提供了有效手段。區塊鏈技術作為一種去中心化、不可篡改的分布式賬本技術，為設備信息管理提供了創新的解決方案。

每個生態環境監測儀器設備都有其獨特的基本信息，包括設備名稱、型號、生產商、出廠日期等。這些信息對于設備的識別和管理至關重要。借助區塊鏈技術，可以將每個設備的基本信息記錄在一個獨立的區塊中，這些區塊構成了一個不斷增長的區塊鏈。這樣的設計可以確保設備基本信息的透明度，相關人員都可以在區塊鏈上查看設備的基本屬性，減少了信息不對稱和誤解的可能性。

設備的生命周期信息，包括設備的購置、調配、檢修、維護和報廢等不同階段。這些信息在設備的運行和管理中都起著重要作用。在傳統的管理方式下，這些信息可能會分散在不同的部門和系統中，導致信息孤島和數據不一致的問題。而借助區塊鏈技術，每當設備發生變更時，都可以將變更記錄寫入一個新的區塊，并將該區塊鏈接到之前的區塊鏈中，形成一個連續的、不可篡改的變更歷史。這樣的記錄方式，確保了生命周期信息的完整性和可追溯性，任何設備的變更都無法被篡改或刪除，從而提高了信息的可信度。

區塊鏈技術在設備信息管理中還具有防篡改的特點。每個區塊都包含了前一個區塊的哈希值（散列函數），這種鏈接機制使得一旦有人試圖篡改一個區塊的信息，就會導致所有后續區塊的哈希值發生變化，從而被立即發現。這種防篡改的特性確保了設備信息的安全性和完整性。

5 結語

通過深入分析目前環境監測儀器設備管理所存在的問題，探討區塊鏈技術在環境監測儀器設備數字化管理中的應用前景。驗證結果表明，采用基于區塊鏈技術的環境監測儀器設備與數字化管理方案，在實際環境監測中表現出的可行性和實際效果，顯著提升了設備管理的準確性與效率，推動了環境監測工作的科學化和規范化進程。在未來，我們有必要進一步完善這一基于區塊鏈技術的環境監測儀器設備數字化管理方案，為環境監測工作注入新的活力。