區(qū)塊鏈平臺(tái)在文化類建筑工程管理中的應(yīng)用研究

張志斌

（佛山市南海區(qū)樵山建設(shè)投資有限公司，廣東 佛山 528000）

文化類建筑主要包括少年宮、文化中心、歌劇院、科技館、展覽館等，此類建筑通?；谖幕?、藝術(shù)等多種功能特性，各種特性具有互補(bǔ)共生的聯(lián)系，通常以多組緊湊的建筑群體或一座巨型建筑構(gòu)建而成。文化類建筑是空間載體，是多樣化的文化設(shè)施，文化媒介為博覽、表演等，建筑組合形式作用，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程管理難度相對(duì)較大。

為確保文化類建筑工程質(zhì)量，保證工程管理工作順利開(kāi)展，項(xiàng)目各參建單位有必要研究并應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，確保工程建設(shè)工作順利開(kāi)展。

1 文化類建筑產(chǎn)品質(zhì)量智能管理平臺(tái)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 區(qū)塊鏈溯源技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種新型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)智能合約、加密、分布式網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的整合應(yīng)用，具有集體維護(hù)、可追溯、全程留痕、無(wú)法偽造等應(yīng)用特點(diǎn)，能夠?yàn)槲幕惤ㄖこ倘こ坦芾硖峁┘夹g(shù)支持[1]。

1.2 分布式存儲(chǔ)技術(shù)

文化類建筑項(xiàng)目之中形成的數(shù)據(jù)信息大多具有私密性，如BIM 設(shè)計(jì)圖紙、教育合同、施工方案等，只有在經(jīng)過(guò)審核授權(quán)的情況下方可實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)文件的共享應(yīng)用。如果需要加密保存文化類建筑工程管理全過(guò)程產(chǎn)生的BIM 數(shù)據(jù)、圖片視頻數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生嚴(yán)重的擁堵問(wèn)題，影響區(qū)塊鏈優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)與3S 技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)外部環(huán)境參數(shù)的采集，借助互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)備之間的通信聯(lián)系。3S技術(shù)即GPS、GIS、RS 三種技術(shù)，能夠從安裝定位、物流運(yùn)輸?shù)慕嵌忍嵘幕惤ㄖこ坦芾硭健Ｔ诠こ探ㄔO(shè)期間，工程單位可以借助物聯(lián)網(wǎng)RFDI 技術(shù)對(duì)各類建筑構(gòu)件進(jìn)行識(shí)別，借助3S 技術(shù)提升施工安裝精度，同時(shí)利用物聯(lián)網(wǎng)將工程管理期間產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息傳輸至區(qū)塊鏈[2]。

1.4 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)能夠滿足文化類建筑工程管理中的智能識(shí)別工作需求，通過(guò)自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)相關(guān)技術(shù)，能夠?qū)θ祟愋袨楦珳?zhǔn)地解析，從而在檢測(cè)文化類建筑各建筑構(gòu)件安裝質(zhì)量和構(gòu)件本身質(zhì)量的過(guò)程中發(fā)揮出重要作用，同時(shí)也能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)圖紙的審核提供有力支持。

2 基于區(qū)塊鏈的文化類建筑質(zhì)量智能管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

2.1.1 信息可追溯、交換信息唯一性

為確保文化類建筑工程管理工作有序開(kāi)展，工程單位在應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的過(guò)程中需要確保數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性，嚴(yán)格禁止擅自修改信息的行為。區(qū)塊鏈技術(shù)中的時(shí)間戳能夠確保數(shù)據(jù)信息的唯一性，非對(duì)稱加密算法能夠規(guī)避信息篡改問(wèn)題；智能合約與開(kāi)放性則能夠保證工程管理數(shù)據(jù)信息的追溯時(shí)效性、追溯精準(zhǔn)性、存儲(chǔ)永久性。根據(jù)參與群體大小不同，區(qū)塊鏈可以劃分為聯(lián)盟、私有、公共三類。為此，平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要差異聯(lián)盟區(qū)塊鏈形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并選用Hyperledger框架[3]。

2.1.2 適用于建筑工程管理數(shù)據(jù)信息追溯的文件傳輸、存儲(chǔ)

文化類建筑工程涉及多方參與，過(guò)程管理形成的數(shù)據(jù)信息包括文本、圖片、BIM、視頻等大量不同類型的數(shù)據(jù)，大量數(shù)據(jù)的加密傳輸與存儲(chǔ)必然會(huì)導(dǎo)致區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的擁堵，為避免區(qū)塊鏈開(kāi)放性、全程留痕效果受到影響，應(yīng)結(jié)合工程管理具體情況選擇適宜的大體量數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)技術(shù)，有效規(guī)避區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)擁堵問(wèn)題，TCFS 迅雷鏈文件系統(tǒng)能夠有效解決上述問(wèn)題，能夠滿足區(qū)塊鏈平臺(tái)建設(shè)需求。TCFS 在聯(lián)盟區(qū)塊鏈應(yīng)用時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系如圖1 所示。

圖1 TCFS 接入聯(lián)盟鏈后數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系

2.1.3 能夠智能識(shí)別工程管理期間存在的問(wèn)題缺陷

為滿足文化類建筑工程管理期間的智能識(shí)別管理工作需求，在區(qū)塊鏈平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中需要合理應(yīng)用人工智能技術(shù)，并做好智能合約的定義完善工作，輔助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解析標(biāo)識(shí)，滿足工程管理期間的質(zhì)量缺陷檢測(cè)等工作需求[4]。

2.2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

區(qū)塊鏈平臺(tái)的設(shè)計(jì)需要遵循上述原則，選用的區(qū)塊鏈類型為聯(lián)盟區(qū)塊鏈，框架為Hyperledger 框架，借助人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智能化合約相關(guān)技術(shù)手段提升工程管理缺陷信息的智能識(shí)別與解析，將TCFS 這一具有分布式賬本特征的技術(shù)嵌入各節(jié)點(diǎn)，有效解決大量數(shù)據(jù)傳輸期間存在的網(wǎng)絡(luò)擁堵問(wèn)題，形成區(qū)塊鏈智能管理平臺(tái)，智能管理平臺(tái)主要包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)共識(shí)層與應(yīng)用層三層架構(gòu)。

其中，數(shù)據(jù)層應(yīng)用了3S、物聯(lián)網(wǎng)RFID、傳感器、BIM、視頻監(jiān)控相關(guān)技術(shù)，借助TCFS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工程管理全工程大量數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與傳輸。數(shù)據(jù)層之中，TCFS 技術(shù)能夠滿足數(shù)據(jù)共享需求，AI 審圖能夠滿足數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)解析工作需求，能夠有效解決大體量數(shù)據(jù)傳輸難題。

網(wǎng)絡(luò)共識(shí)層各節(jié)點(diǎn)具有平等地位，可以作為服務(wù)器，也可以作為客戶端，相互之間進(jìn)行服務(wù)共享；各節(jié)點(diǎn)通過(guò)角色建立智能合約、共識(shí)協(xié)議，在多方數(shù)據(jù)信息交互過(guò)程中，智能合約能夠保證各方數(shù)據(jù)信息的一致性，確保業(yè)務(wù)邏輯的規(guī)范合理；同時(shí)，參與信息交互的各方職能相互獨(dú)立，如在建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)過(guò)程中，聯(lián)盟數(shù)據(jù)流中的構(gòu)件設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)單位、監(jiān)理單位加入相同的Channel 通道之中，當(dāng)生產(chǎn)單位需要變更設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，則在其節(jié)點(diǎn)將變更申請(qǐng)相關(guān)信息發(fā)出，智能化合約對(duì)變更權(quán)限進(jìn)行自動(dòng)審核判斷，確認(rèn)后由變更方將信息傳輸給監(jiān)理單位確認(rèn)，此時(shí)將自動(dòng)產(chǎn)生變更信息發(fā)送給予通道連接的各節(jié)點(diǎn)，該信息帶有時(shí)間戳，此時(shí)的信息將在聯(lián)盟區(qū)塊鏈中永久記錄。

應(yīng)用層中應(yīng)用了人工智能技術(shù)進(jìn)行信息審核分析。例如，在質(zhì)量管理方面，能夠針對(duì)多方參與節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)建筑材料質(zhì)量缺陷的智能化監(jiān)測(cè)，能夠在建筑構(gòu)件安裝期間進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，多方節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)后方可形成附帶時(shí)間戳的Ledger 在區(qū)塊鏈中發(fā)布、存儲(chǔ)，確保數(shù)據(jù)信息的可度、一致與完整，規(guī)避各方單位在不同節(jié)點(diǎn)修改數(shù)據(jù)信息的行為。

區(qū)塊鏈智能管理平臺(tái)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)共識(shí)層實(shí)現(xiàn)了對(duì)人工智能、TCFS、智能合約、物聯(lián)網(wǎng)、3S相關(guān)技術(shù)的綜合應(yīng)用，能夠滿足多方參與者在建筑工程全過(guò)程管理的數(shù)據(jù)信息管控需求。

3 區(qū)塊鏈平臺(tái)在文化類建筑業(yè)中的應(yīng)用

3.1 信息管理

區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)于解決文化類建筑行業(yè)的信息管理問(wèn)題具有重要作用，其應(yīng)用效果在近年來(lái)的行業(yè)應(yīng)用中得到驗(yàn)證。現(xiàn)階段的數(shù)字技術(shù)將施工工程的碎片化程度進(jìn)一步提升，公司的規(guī)模在數(shù)字化溝通的影響下逐漸降低，產(chǎn)生了更加頻繁的跨法律邊界與組織的信息交流活動(dòng)，無(wú)論是規(guī)劃還是設(shè)計(jì)過(guò)程、施工過(guò)程中，各參建單位進(jìn)行信息的共享，信息包含關(guān)鍵分部分項(xiàng)工程的開(kāi)工條件審查，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)收，關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制要點(diǎn)、安全技術(shù)要點(diǎn)，機(jī)械設(shè)備要求等，信息為工程管理而服務(wù)，每個(gè)項(xiàng)目的應(yīng)用，留下了管理痕跡，留下了寶貴的管理經(jīng)驗(yàn)，形成了各類型建筑的信息模型，為下一個(gè)項(xiàng)目提供管理參考，可在此模型上進(jìn)行針對(duì)性的深化與設(shè)計(jì)。

3.2 建筑項(xiàng)目管理

區(qū)塊鏈可以為建筑項(xiàng)目生命周期各個(gè)階段的信息管理提供可靠的基礎(chǔ)保障。如建筑管理的數(shù)字化，即“建筑4.0”，指的是建筑行業(yè)內(nèi)正在進(jìn)行的工作實(shí)踐數(shù)字化。數(shù)字技術(shù)從本質(zhì)上改變了工作流程的基本原理，其重要性在整個(gè)建筑行業(yè)得到了認(rèn)可。建筑業(yè)數(shù)字化的潛力包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、自動(dòng)化、連接性和數(shù)字訪問(wèn)等4個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。在區(qū)塊鏈上結(jié)合相關(guān)信息模型能夠形成一套完整的建設(shè)方案，包含各單位配合銜接、規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)、施工方案、物資采購(gòu)計(jì)劃、設(shè)備品牌業(yè)績(jī)、專業(yè)廠家施工效率等，提供各參建單位擇優(yōu)選擇，在系統(tǒng)上進(jìn)行方案、品牌選擇與合約擬定。

3.3 BIM 技術(shù)在區(qū)塊鏈技術(shù)中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑空間的模擬管理，對(duì)強(qiáng)弱電、通風(fēng)、消防等管道的模擬布置，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的演示，實(shí)現(xiàn)如文化建筑類舞臺(tái)劇場(chǎng)空間的布局，設(shè)計(jì)裝飾施工模型、各種裝飾板材的造型等。BIM 技術(shù)建立在數(shù)字化、信息化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)建設(shè)工程的建造預(yù)演，直觀、可視，經(jīng)過(guò)建造預(yù)演從而得以審查并解決建設(shè)過(guò)程的相關(guān)問(wèn)題，形成建設(shè)方案-方案實(shí)施模擬（BIM 等智能技術(shù)）-方案執(zhí)行（合約議定、條件審查、節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收等）的完整系統(tǒng)，在整個(gè)建設(shè)過(guò)程中起到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過(guò)程的數(shù)字技術(shù)化、高標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化，使工程順利、高標(biāo)準(zhǔn)地完成，區(qū)塊鏈系統(tǒng)滿足施工管理、設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理、規(guī)劃等工作需求。

3.4 智能建筑合約

區(qū)塊鏈技術(shù)在建筑施工管理中的其他方向也有實(shí)施的潛力，如智能合約。建筑行業(yè)的大部分糾紛均由支付、風(fēng)險(xiǎn)、責(zé)任和合約演變而來(lái)。智能合約被描述為“一種執(zhí)行合同條款的計(jì)算機(jī)化交易協(xié)議”，是一種位于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)賬本上的計(jì)算機(jī)程序，具有驅(qū)動(dòng)、可運(yùn)行和可復(fù)制的特點(diǎn)。它的實(shí)施過(guò)程可以理解為將合同條款轉(zhuǎn)化為代碼，并將代碼輸入軟件中自動(dòng)執(zhí)行而不需要中間人。智能合約技術(shù)可以通過(guò)消除律師等中間人的需求，建立信任和透明度來(lái)影響建筑業(yè)。

4 結(jié)論

綜上所述，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)智能合約、加密、分布式網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的整合應(yīng)用，具有集體維護(hù)、可追溯、全程留痕、無(wú)法偽造等應(yīng)用特點(diǎn)，能夠?yàn)槲幕惤ㄖこ倘こ坦芾硖峁┘夹g(shù)支持；在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，建筑工程單位需要選擇聯(lián)盟區(qū)塊鏈的形式構(gòu)建相應(yīng)的區(qū)塊鏈智能管理平臺(tái)，利用物聯(lián)網(wǎng)、3S、TFCS、人工智能、智能合約相關(guān)技術(shù)解決數(shù)據(jù)采集識(shí)別、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析相關(guān)工作難題，確保信息管理過(guò)程中的數(shù)據(jù)唯一性和可追溯性，確保工程管理工作有序推進(jìn)。