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  • 頭條如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?
    2022-05-28 作者:高強、林松 等  |  來源:《電氣技術(shù)》  |  點擊率:
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    導(dǎo)語針對當(dāng)前輸電運檢班組生產(chǎn)管理日益復(fù)雜、現(xiàn)場安全準入程序繁瑣、班組績效考核缺乏透明度的問題,國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司、河海大學(xué)的研究人員高強、林松、韓海騰、魏恬恬、陳曉東,在2022年第1期《電氣技術(shù)》上撰文,開展基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化運檢班組體系研究。建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)的輸電運檢生產(chǎn)管理、安全準入、績效考核管理模型,優(yōu)化運檢班組生產(chǎn)、安全、績效管理流程。

    近年來,輸電運檢專業(yè)不斷推進發(fā)展方式變革,開展立體巡檢、移動作業(yè)、綜合在線監(jiān)測、人工智能圖像識別、智能運檢大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等技術(shù)的研究和應(yīng)用,極大提升了輸電運檢技術(shù)管理精益化水平。輸電運檢設(shè)備可視化、智能化建設(shè)的同時,也給運檢班組帶來了很多困難和挑戰(zhàn):

    1)班組生產(chǎn)管理日益復(fù)雜

    輸電線路狀態(tài)監(jiān)測、智能巡檢等設(shè)備供應(yīng)商之間存在數(shù)據(jù)壁壘,設(shè)備維護也只負責(zé)各自的部分,涉及需要交叉配合的情況(如數(shù)據(jù)共享分析、聯(lián)合消缺等)時,難以有效協(xié)作,增加了班組生產(chǎn)管理難度。

    2)現(xiàn)場安全準入要求繁瑣

    設(shè)備量的增加必然導(dǎo)致外包施工單位人戶的增加及來源的復(fù)雜化,施工人員作業(yè)需要進行身份認證及作業(yè)管控,目前身份認證程序繁瑣,且可能存在系統(tǒng)出錯、資料丟失、認證過期等情況,不利于現(xiàn)場生產(chǎn)的順利進行。

    3)班組績效考核困難增加

    班組人員工作量核定主要依靠工作印象及人工統(tǒng)計,存在考核指標不明確、數(shù)據(jù)記錄不完善、數(shù)據(jù)保存不完整等問題,在生產(chǎn)管理、績效考核、評優(yōu)評先方面存在爭議。

    區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展為解決上述問題提供了新的思路。區(qū)塊鏈是一種由任意多的節(jié)點通過密碼學(xué)方式,以去中心化、去信任化的方式,來集體維護一個可靠數(shù)據(jù)庫的技術(shù)方案。它是一種具有普適性的底層技術(shù)框架,可以為管理、能源等領(lǐng)域帶來深刻變革。

    因此,亟需開展基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化運檢班組體系研究,以優(yōu)化運檢班組生產(chǎn)、安全、績效管理流程,提升運檢班組管理水平,提高輸電運營經(jīng)濟效益,提升企業(yè)社會公信力。

    1 區(qū)塊鏈技術(shù)

    區(qū)塊鏈本質(zhì)上是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)的融合與創(chuàng)新。區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要分為兩個部分:①區(qū)塊頭,主要包含上一個區(qū)塊的哈希散列值,用來連接前一區(qū)塊,保證區(qū)塊鏈的完整性;②區(qū)塊主體,包含本區(qū)塊的主要信息(例如交易信息),這些信息和上一個區(qū)塊的哈希散列值及隨機數(shù)共同構(gòu)成本區(qū)塊的哈希散列值。區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使鏈上每個區(qū)塊的信息都可以由前驅(qū)節(jié)點追溯,并影響后繼節(jié)點的信息構(gòu)成,利用密碼學(xué)方法保證惡意攻擊無法篡改信息,確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

    區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?

    圖1 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

    區(qū)塊鏈可以根據(jù)參與者的不同,按照訪問管理權(quán)限劃分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。任何參與者或者參與節(jié)點可以自由進出公有鏈網(wǎng)絡(luò);聯(lián)盟鏈與公有鏈的區(qū)別在于聯(lián)盟鏈的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需要嚴格的認證和審核才能加入或退出,與公有鏈相比,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量較少,且節(jié)點間有相對程度的信任;私有鏈一般為私有機構(gòu)自己組建,適用的場景一般不考慮存在作惡節(jié)點的情況。

    區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)流在輸電監(jiān)測的查詢和訪問,一般是輸電運檢中心及各班組、智能管控中心或監(jiān)測后臺廠家進行數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通,這些機構(gòu)接受檢修公司監(jiān)督與管理,具有嚴格的驗證和審查程序。根據(jù)上述特點,建設(shè)基于聯(lián)盟鏈的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理,參與節(jié)點布置在輸電中心、管控中心機房及各班組。

    2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生產(chǎn)管理

    2.1 生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)分類

    1)缺陷數(shù)據(jù)

    缺陷數(shù)據(jù)包括:缺陷時間、缺陷類型、缺陷照片編號、現(xiàn)場溫度、氣象條件、桿塔傾斜情況、線路晃動情況、設(shè)備廠家、出廠日期、投運日期等。

    2)檢修數(shù)據(jù)

    檢修數(shù)據(jù)包括:施工/廠家單位、工作負責(zé)人、工作班成員、工作票號、工作監(jiān)管人、監(jiān)管任務(wù)單編號、檢修設(shè)備、檢修消缺時間、檢修消缺每日記錄、檢修后設(shè)備情況、備品耗材消耗情況等。

    2.2 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

    建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)鏈,主要包括區(qū)塊頭和區(qū)塊主體。區(qū)塊頭包括:上一個區(qū)塊ID、公鑰、數(shù)字簽名、默克爾樹根哈希值、時間戳、加密的運檢數(shù)據(jù)單(個數(shù)或內(nèi)容)、運檢數(shù)據(jù)單ID。區(qū)塊主體包含缺陷數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進行哈希運算并形成默克爾樹根哈希值??紤]區(qū)塊鏈的運行效率,采用鏈上存儲照片、視頻、圖譜數(shù)據(jù)編號,鏈下存儲具體照片、視頻、圖譜數(shù)據(jù)的方式。

    對數(shù)據(jù)進行加密與驗證采用SHA256哈希算法,數(shù)字簽名采用RSA數(shù)字簽名算法,節(jié)點對傳輸?shù)倪\檢監(jiān)測數(shù)據(jù)進行驗證,具體實現(xiàn)方式為:首先A節(jié)點用私鑰對其監(jiān)測數(shù)據(jù)的哈希值進行簽名,與監(jiān)測數(shù)據(jù)一起傳送給接收者B節(jié)點,B節(jié)點用公鑰對簽名解密,并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行哈希運算,比較兩次數(shù)據(jù)是否相同,實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互過程中防篡改問題,A對信息進行了簽名,同時也是無法否認的。

    索引模塊記錄該數(shù)據(jù)單ID、區(qū)塊哈希值、數(shù)據(jù)類型、不同分類數(shù)據(jù)單的索引、時間戳、數(shù)字簽名和公鑰,生成一張映射表,以提高數(shù)據(jù)訪問速度。區(qū)塊鏈通過分布式架構(gòu)建立點對點的非集中架構(gòu)的信任存儲模式,并通過賬本結(jié)構(gòu)的形式實現(xiàn)公開透明性和數(shù)據(jù)不可篡改性,最終實現(xiàn)從中央存儲方式到分布式存儲方式的轉(zhuǎn)換。

    在存儲過程中,每個區(qū)塊的數(shù)據(jù)都會序列成字節(jié)碼的形式寫入dat文件中,在寫入數(shù)據(jù)的過程中,通過索引模塊生成區(qū)塊和交易相關(guān)的元數(shù)據(jù)、數(shù)字簽名、公鑰、時間戳等信息,并存儲到數(shù)據(jù)庫中。生產(chǎn)管理區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    2.3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生產(chǎn)管理流程

    基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生產(chǎn)管理流程如圖3所示,具體如下:

    1)設(shè)備達到檢修周期或出現(xiàn)缺陷、故障時,缺陷現(xiàn)場數(shù)據(jù)、缺陷時間、設(shè)備廠家數(shù)據(jù)寫入智能運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈。

    如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?

    圖2 生產(chǎn)管理區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

    如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?

    圖3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生產(chǎn)管理流程

    2)聯(lián)系設(shè)備廠家、維保單位協(xié)同判斷缺陷情況,初步制定檢修消缺策略。各單位根據(jù)運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈上的運行數(shù)據(jù),制定消缺方案及處理意見、討論時間,并寫入智能運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈。

    3)制定并上報檢修及消缺計劃。

    4)制定消缺方案、檢修“三措”,聯(lián)系相關(guān)廠家及施工單位到場。

    5)辦理安全準入手續(xù),辦理工作票,持外包單位監(jiān)管任務(wù)單。

    6)現(xiàn)場檢修、消缺,工作驗收。

    7)若完成檢修任務(wù)或消缺工作,則終結(jié)工作票,工作結(jié)束,檢修數(shù)據(jù)寫入智能運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈;若未解決缺陷問題,則轉(zhuǎn)入流程8)。

    8)查詢智能運檢數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈鏈上數(shù)據(jù),重新梳理消缺任務(wù),考核消缺責(zé)任方,并將考核結(jié)果寫入數(shù)據(jù)鏈,轉(zhuǎn)入流程3)。

    3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的安全管理

    3.1 安全管理數(shù)據(jù)分類

    1)外包單位安全準入數(shù)據(jù)

    (1)企業(yè)資質(zhì)、人員清單、人員資質(zhì)、安全工器具清單等材料。

    (2)法人代表、項目經(jīng)理、安全管理人員完成相應(yīng)安全準入考試。

    在滿足上述條件后,外包單位按照表1所列清單將相關(guān)材料提交審核,審核通過后,發(fā)放“外包單位安全準入合格證”,視為外包單位準入完成。

    如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?

    表1 外包單位準入資料清單

    2)外包人員安全準入要求

    (1)所在單位完成安全準入。

    (2)學(xué)歷、特種作業(yè)資格證書、申請健康情況等滿足要求。

    (3)符合“四準入”條件,即經(jīng)安全培訓(xùn)考試后準入、憑工作票準入、持工作證準入、簽承諾書準入。

    3.2 安全準入智能合約

    區(qū)塊鏈作為分布式賬本,在節(jié)點認證方面有天然的優(yōu)勢。設(shè)計安全數(shù)據(jù)管理智能合約,預(yù)先編寫安全準入智能合約,狀態(tài)機包括認證規(guī)則、認證數(shù)據(jù)匹配等。安全準入信息認證達到預(yù)設(shè)準入門檻后,觸發(fā)智能合約將認證數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈進行標記,同時準入證書以令牌的形式頒發(fā)給外包施工單位并記錄在區(qū)塊鏈中,有據(jù)可查并且不可篡改。安全準入智能合約模型如圖4所示。

    如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?

    圖4 安全準入智能合約模型

    3.3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的安全管理流程

    基于區(qū)塊鏈技術(shù)的安全管理流程如圖5所示,具體如下:

    如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?

    圖5 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的安全管理流程

    1)外包單位提供“外包單位安全準入合格證”,提供學(xué)歷、特種作業(yè)資格證書、申請健康情況等,由班組審核。

    2)施工人員參加安全培訓(xùn)考試,考試合格后,考試成績及人員認證姓名自動寫入安全準入?yún)^(qū)塊鏈,并頒發(fā)安全準入證書。

    3)工作證辦理。班組安全員查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)或檢查安全準入證書,即可制作外包作業(yè)人員二維碼工作證。

    4)簽訂承諾書。

    5)班組安全員將外包單位作業(yè)人員信息表寫入安全準入?yún)^(qū)塊鏈。

    6)PMS專職、安全專職查詢區(qū)塊鏈安全準入證書及認證內(nèi)容,授予外包單位PMS、i國網(wǎng)賬號。

    4 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的績效管理

    4.1 績效管理數(shù)據(jù)分類

    1)現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)

    現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)主要包括:第一種工作票數(shù)量、第一種工作票編號、帶電作業(yè)票數(shù)量、帶電作業(yè)票編號、工作內(nèi)容、工作時間、外包施工單位監(jiān)管單數(shù)量、外包施工單位監(jiān)管單數(shù)量編號、監(jiān)管時間、消缺數(shù)量、備品備件管理、特種裝備維護、檔案資料整理、事故搶修、隱患排查、專業(yè)管理、項目管理等。

    2)正、負面清單數(shù)據(jù)

    正面清單主要包括:新聞宣傳、科技創(chuàng)新、個人榮譽等加分項。負面清單主要包括:違反政治紀律、履職情況、工作紀律等減分項。

    4.2 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

    建立績效管理數(shù)據(jù)鏈,主要包括區(qū)塊頭和區(qū)塊主體。區(qū)塊頭包括:上一個區(qū)塊哈希值、公鑰、數(shù)字簽名、默克爾樹根哈希值、時間戳。區(qū)塊主體包含現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)和正負面清單數(shù)據(jù),具體為:工作票數(shù)據(jù)、消缺數(shù)量、工作時間、考勤情況、論文專利數(shù)據(jù)、競賽QC數(shù)據(jù)、新聞宣傳數(shù)據(jù)、處分情況等。對數(shù)據(jù)進行哈希運算并形成默克爾樹根哈希值,通過加密運算進行發(fā)布。通過存儲前一個區(qū)塊的ID實現(xiàn)區(qū)塊與區(qū)塊的關(guān)聯(lián),提高數(shù)據(jù)的安全性。績效管理區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)模型如圖6所示。

    4.3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的績效管理流程

    基于區(qū)塊鏈技術(shù)的績效管理流程如圖7所示,具體如下:

    如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?

    圖6 績效管理區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)模型

    如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)數(shù)字化的輸電運檢班組體系?

    圖7 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的績效管理流程

    1)績效計劃制定。每年初,中心結(jié)合上級下達的業(yè)績考核目標和年度工作會確定的重點工作任務(wù),分解班組的考核目標任務(wù)和評價標準??己四繕巳蝿?wù)和評價標準寫入績效管理區(qū)塊鏈,公開、透明、不可篡改。

    2)績效計劃實施。班組員工查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)確認考評標準,并根據(jù)考評標準設(shè)定自身工作目標。日常工作的工作數(shù)據(jù)、正面清單和負面清單數(shù)據(jù)由班組考評員按時寫入績效管理區(qū)塊鏈。

    3)績效考核評價。根據(jù)績效管理區(qū)塊鏈考評標準及績效數(shù)據(jù),計算考評積分,考評結(jié)果數(shù)據(jù)寫入績效管理區(qū)塊鏈,進行公開且不可篡改。

    4)績效反饋和改進提升??冃Ч芾砣烁鶕?jù)區(qū)塊鏈考評數(shù)據(jù)對班組員工進行督促。若有申訴,員工可調(diào)閱績效管理區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù),整理成報告進行申訴??冃Ч芾砣舜_認該員工的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù),進行仲裁。申訴時間及申訴結(jié)果同樣寫入績效管理區(qū)塊鏈。

    將區(qū)塊鏈技術(shù)引入班組績效管理有利于提高班組業(yè)務(wù)管理效率及透明度,激發(fā)班組成員在安全生產(chǎn)等方面的工作積極性,有利于提升班組管理水平及凝聚力,有利于提升公司服務(wù)水平,提升電網(wǎng)公司品牌形象。

    5 結(jié)論

    基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化運檢班組體系研究為優(yōu)化運檢班組生產(chǎn)、安全、績效管理水平提供了可行思路。通過分析研究,得出如下結(jié)論:

    1)通過對生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程的再梳理,建立了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的生產(chǎn)管理流程,提升了運檢班組生產(chǎn)管理水平。

    2)建立的安全管理區(qū)塊鏈及安全認證智能合約模型,推進了安全準入數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型,提高了安全準入效率和數(shù)據(jù)安全同步。通過對安全準入流程的再梳理,建立了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的安全管理流程,提升了運檢班組安全管理水平。

    3)建立的績效管理區(qū)塊鏈模型實現(xiàn)了績效管理全過程數(shù)據(jù)安全記錄,提升了績效管理的透明度。通過對績效管理流程的再梳理,建立了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的績效管理流程,提升了運檢班組績效管理水平。

    4)通過深入探索區(qū)塊鏈技術(shù),從數(shù)據(jù)及技術(shù)的共享角度出發(fā),結(jié)合輸電中心自身特點,優(yōu)化輸電運檢管理體系基礎(chǔ)架構(gòu),提升輸電運檢班組生產(chǎn)、安全、績效管理水平,推動數(shù)字化班組體系建設(shè),提升輸電班組管理水平、凝聚力及社會形象,具有良好的推廣應(yīng)用前景。

    5)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化運檢班組管理應(yīng)用在以下方面仍需要進一步研究:①對照片、視頻、圖譜等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲方式;②對區(qū)塊鏈參與節(jié)點的配置優(yōu)化;③對智能合約在工作票許可等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用設(shè)計等。

    本文編自2022年第1期《電氣技術(shù)》,論文標題為“基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化運檢班組體系研究”,作者為高強、林松 等。