區(qū)塊鏈技術(shù)在可變信息標(biāo)志發(fā)布中的應(yīng)用＊

尤冬海 董炳輝 朱駿飛

（1.公安部交通管理科學(xué)研究所，江蘇 無錫 214151；2.貴州省公安廳交通管理局，貴州 貴陽 550002；3.公安部交通管理科學(xué)研究所，江蘇 無錫 214151）

一、背景現(xiàn)狀

可變信息標(biāo)志是道路交通標(biāo)志的一種，控制人員可根據(jù)道路交通態(tài)勢通過可變信息標(biāo)志及時(shí)反映出來，告知和警示駕駛員采取相應(yīng)安全、合理的行車措施[1]。目前可變信息標(biāo)志的管理已經(jīng)逐漸通過聯(lián)網(wǎng)化、遠(yuǎn)程發(fā)布等方式實(shí)現(xiàn)了智能化管理。然而針對信息發(fā)布的傳輸過程中，如何保證發(fā)布內(nèi)容的可用性和不可篡改性，防止發(fā)布出惡意信息從而導(dǎo)致不必要的社會影響，就很有必要引入新技術(shù)來提高可變信息標(biāo)志管理的安全性。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)憑借其去中心化、不可篡改、全程留痕[2]、智能合約等信任建立機(jī)制，成為新興技術(shù)和交通管理深度融合的重要方向，尤其對探索可變信息標(biāo)志的安全、及時(shí)發(fā)布有重要意義。

二、“區(qū)塊鏈+可變信息標(biāo)志”的應(yīng)用價(jià)值

1.不可篡改，不可偽造

可變信息標(biāo)志的發(fā)布關(guān)系到出行的安全和暢通，虛假的信息可能會嚴(yán)重地危害人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)可變信息標(biāo)志作為一個(gè)信息發(fā)布平臺，篡改或偽造的信息一旦被發(fā)布就會造成較大的社會影響。區(qū)塊鏈技術(shù)采用哈希算法、共識機(jī)制算法、非對稱密碼學(xué)等原理對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，抵御外部攻擊，保證基于區(qū)塊鏈發(fā)布的信息不可篡改和不可偽造。

2.數(shù)據(jù)溯源

可變信息標(biāo)志發(fā)布的信息由誰提供，數(shù)據(jù)由誰加工，原始信息從何而來；這些就涉及數(shù)據(jù)的溯源問題。區(qū)塊鏈技術(shù)采用帶有時(shí)間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，從而為數(shù)據(jù)增加了時(shí)間維度，具有極強(qiáng)的可驗(yàn)證性和可追溯性。可變信息標(biāo)志一般會涉及城市或公路的交通路況的發(fā)布，通過數(shù)據(jù)溯源我們可以跟蹤到路況數(shù)據(jù)的發(fā)布方、處理方、收集方以及路面交通流信息采集器，為路況數(shù)據(jù)的分析和路況預(yù)測提供全流程保障。

3.智能合約

基于區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)可以使可變信息標(biāo)志在無監(jiān)督的情況下自動發(fā)布信息。當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境中需要在可變信息標(biāo)志上發(fā)布信息時(shí)通常需要層層審核并得到有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)，對于事故、突發(fā)事件、異常擁堵等情況難以做到及時(shí)響應(yīng)。區(qū)塊鏈技術(shù)以自動化腳本代碼的方式，支持用戶創(chuàng)建智能合約。使用區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)，將交通警情事件發(fā)生時(shí)的應(yīng)急發(fā)布規(guī)則與發(fā)布內(nèi)容寫入合約，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急信息發(fā)布的及時(shí)性。

三、“區(qū)塊鏈+可變信息標(biāo)”志面臨的挑戰(zhàn)和應(yīng)對

1.協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

目前我國的可變信息標(biāo)志的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)多為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際設(shè)備生產(chǎn)和使用中以制造商實(shí)際生產(chǎn)的可變信息標(biāo)志設(shè)備和集成商實(shí)際開發(fā)的系統(tǒng)集成軟件為準(zhǔn)，沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)。這會導(dǎo)致不同設(shè)備、不同控制系統(tǒng)之間不能相互傳遞信息，不能相互調(diào)用功能，違背了區(qū)塊鏈信息互通、資源共享的原則。

應(yīng)對策略：雖然可變信息標(biāo)志的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)各不相同，但是由于其基本功能一致，不同的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的也是類似的功能，故不同的協(xié)議之間可以通過程序適配相互轉(zhuǎn)換。針對協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題可以以發(fā)布的推薦性標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，做好對市場主流企業(yè)產(chǎn)品和軟件的協(xié)議轉(zhuǎn)換的適配，并為其他廠商提供符合標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和測試工具，為設(shè)備生產(chǎn)和軟件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化提供便利。最終形成符合國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和規(guī)范，使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能夠通過協(xié)議統(tǒng)一而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上鏈。

2.發(fā)布內(nèi)容多樣化帶來的復(fù)雜性

可變信息標(biāo)志屏幕形態(tài)各異，包括只能顯示文字信息的文字屏、只有路況部分可以變換顏色的光帶屏、可播放多種圖像的點(diǎn)陣屏等。同時(shí)可變信息標(biāo)志發(fā)布的內(nèi)容包括但不限于城市交通路況、道路施工或重大活動繞行信息、停車泊位信息、交通安全警示標(biāo)語、違法警示圖片、禁限行信息等?？勺冃畔?biāo)志發(fā)布形式包括光帶、數(shù)字、文字、圖像和視頻。相比于同樣采用區(qū)塊鏈技術(shù)的比特幣應(yīng)用，可變信息標(biāo)志應(yīng)用的復(fù)雜性遠(yuǎn)超比特幣承載的數(shù)據(jù)范圍。

應(yīng)對策略：針對這個(gè)問題，提出三點(diǎn)對策，一是按專用設(shè)備和通用設(shè)備進(jìn)行分類管理，如停車誘導(dǎo)屏、光帶屏等設(shè)備可認(rèn)為是專用設(shè)備，在合約中為這類專用設(shè)備提供專屬入口，消除其復(fù)雜性。二是針對具有多種表現(xiàn)形式的通用設(shè)備采用逐層遞進(jìn)的方法進(jìn)行構(gòu)建：第一層完成硬件控制相關(guān)的內(nèi)容，如開啟關(guān)閉、亮度調(diào)節(jié)等；第二層完成表現(xiàn)形式相關(guān)的內(nèi)容，如文字渲染方式、圖片渲染方式等；第三層完成業(yè)務(wù)相關(guān)的內(nèi)容，如道路通行狀態(tài)展示、違法信息警示等。三是模板化的方法，對于復(fù)雜業(yè)務(wù)可以根據(jù)業(yè)務(wù)分支預(yù)設(shè)多個(gè)模板，模板可以預(yù)先審核，在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)自動使用對應(yīng)模板并使用實(shí)際的信息對模板進(jìn)行渲染，保證對突發(fā)事件的及時(shí)響應(yīng)。

3.數(shù)據(jù)來源的可靠性

路基下的線圈檢測設(shè)備、路側(cè)的超聲檢測設(shè)備、路口的電子相機(jī)、道路上通行車輛的GPS信息都是道路通行狀態(tài)來源的一部分。而這些數(shù)據(jù)形態(tài)各異，很難通過統(tǒng)一的方式檢查數(shù)據(jù)來源是否可靠，而如果增加發(fā)布對數(shù)據(jù)來源的審核環(huán)節(jié)，又很難保證數(shù)據(jù)發(fā)布的及時(shí)性。

應(yīng)對策略：對于設(shè)備的運(yùn)行狀況可以通過建立完善的設(shè)備安裝、備案、報(bào)修、報(bào)廢的全生命周期監(jiān)控來完成。通過將設(shè)備管理數(shù)據(jù)上鏈，可以對每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。對于設(shè)備數(shù)據(jù)情況可采用歷史分析法和對比分析法，一是對比設(shè)備在不同時(shí)間數(shù)據(jù)，觀察是否在時(shí)間上有重復(fù)性和趨勢性；二是對比不同的設(shè)備在同一時(shí)間的數(shù)據(jù)，觀察是否有相關(guān)性。通過及時(shí)的維護(hù)和調(diào)試保證數(shù)據(jù)來源的可靠性。

四、“區(qū)塊鏈+可變信息標(biāo)志”的典型應(yīng)用

我們通過路況信息、交通應(yīng)急信息兩個(gè)場景來討論區(qū)塊鏈技術(shù)在可變信息標(biāo)志發(fā)布中的典型應(yīng)用。

1.路況信息發(fā)布

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對交通態(tài)勢進(jìn)行監(jiān)測，獲取道路上車輛的當(dāng)前速度、路口車輛的排隊(duì)長度、旅行時(shí)間等路況數(shù)據(jù)，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)打通數(shù)據(jù)集成商、設(shè)備生產(chǎn)商以及交通管理部門之間的信息通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)使用、數(shù)據(jù)分析的全記錄的同時(shí)防止數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)的使用記錄被篡改。此外，利用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)檢測能更好地實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)源頭的監(jiān)管。

2.交通應(yīng)急信息發(fā)布

對道路突發(fā)事件進(jìn)行監(jiān)測，基于道路監(jiān)控視頻使用人工智能技術(shù)分析是否出現(xiàn)交通事故、異常擁堵和突發(fā)惡劣天氣等影響道路交通運(yùn)行的異常應(yīng)急事件。如圖1所示，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)打通設(shè)備生產(chǎn)商、人工智能企業(yè)、監(jiān)管部門之間的通道，對采集的事件信息深度分析，以區(qū)塊鏈的智能合約建立與優(yōu)化應(yīng)急信息識別模型，及時(shí)報(bào)告識別的應(yīng)急信息并進(jìn)行發(fā)布。

圖1 交通應(yīng)急信息發(fā)布應(yīng)用流程

五、結(jié)語

得益于中央的大力推動，近年來我國的區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展迅猛。為進(jìn)一步探索區(qū)塊鏈技術(shù)在交通管理行業(yè)中的應(yīng)用，針對“區(qū)塊鏈+可變信息標(biāo)志”的應(yīng)用和發(fā)展前景進(jìn)行專項(xiàng)研究。因?yàn)閰^(qū)塊鏈有不可篡改、數(shù)據(jù)溯源、智能合約的特性，對可變信息標(biāo)志發(fā)布的可靠性、數(shù)據(jù)源分析、自動及時(shí)發(fā)布等方面有著積極的作用。然而其也面臨著十分巨大的挑戰(zhàn)，雖然對統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、復(fù)雜性研究等問題上提出了應(yīng)對策略，但是在實(shí)踐方面依然有很多工作要做。這部分還需要繼續(xù)探索，從而實(shí)現(xiàn)“區(qū)塊鏈+交通管理”的智能性應(yīng)用。