針對當前輸電運檢班組生產管理日益複雜、現場安全准入程式繁瑣、班組績效考核缺乏透明度的問題，國網江蘇省電力有限公司檢修分公司、河海大學的研究人員高強、林松、韓海騰、魏恬恬、陳曉東，在2022年第1期《電氣技術》上撰文，開展基於區塊鏈技術的數字化運檢班組體系研究。建立基於區塊鏈技術的輸電運檢生產管理、安全准入、績效考核管理模型，最佳化運檢班組生產、安全、績效管理流程。
近年來，輸電運檢專業不斷推進發展方式變革，開展立體巡檢、移動作業、綜合線上監測、人工智慧影象識別、智慧運檢大資料統計分析等技術的研究和應用，極大提升了輸電運檢技術管理精益化水平。輸電運檢裝置視覺化、智慧化建設的同時，也給運檢班組帶來了很多困難和挑戰：
1）班組生產管理日益複雜
輸電線路狀態監測、智慧巡檢等裝置供應商之間存在資料壁壘，裝置維護也只負責各自的部分，涉及需要交叉配合的情況（如資料共享分析、聯合消缺等）時，難以有效協作，增加了班組生產管理難度。
2）現場安全准入要求繁瑣
裝置量的增加必然導致外包施工單位人戶的增加及來源的複雜化，施工人員作業需要進行身份認證及作業管控，目前身份認證程式繁瑣，且可能存在系統出錯、資料丟失、認證過期等情況，不利於現場生產的順利進行。
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計，存在考核指標不明確、資料記錄不完善、資料儲存不完整等問題，在生產管理、績效考核、評優評先方面存在爭議。
區塊鏈技術的發展為解決上述問題提供了新的思路。區塊鏈是一種由任意多的節點透過密碼學方式，以去中心化、去信任化的方式，來集體維護一個可靠資料庫的技術方案。它是一種具有普適性的底層技術框架，可以為管理、能源等領域帶來深刻變革。
因此，亟需開展基於區塊鏈技術的數字化運檢班組體系研究，以最佳化運檢班組生產、安全、績效管理流程，提升運檢班組管理水平，提高輸電運營經濟效益，提升企業社會公信力。
1 區塊鏈技術
區塊鏈本質上是分散式資料儲存、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的融合與創新。區塊鏈的資料結構主要分為兩個部分：①區塊頭，主要包含上一個區塊的雜湊雜湊值，用來連線前一區塊，保證區塊鏈的完整性；②區塊主體，包含本區塊的主要資訊（例如交易資訊），這些資訊和上一個區塊的雜湊雜湊值及隨機數共同構成本區塊的雜湊雜湊值。區塊鏈的資料結構使鏈上每個區塊的資訊都可以由前驅節點追溯，並影響後繼節點的資訊構成，利用密碼學方法保證惡意攻擊無法篡改資訊，確保資料的安全性和完整性。
區塊鏈資料結構如圖1所示。
圖1 區塊鏈資料結構
區塊鏈可以根據參與者的不同，按照訪問管理許可權劃分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈。任何參與者或者參與節點可以自由進出公有鏈網路；聯盟鏈與公有鏈的區別在於聯盟鏈的網路節點需要嚴格的認證和稽核才能加入或退出，與公有鏈相比，網路節點數量較少，且節點間有相對程度的信任；私有鏈一般為私有機構自己組建，適用的場景一般不考慮存在作惡節點的情況。
區塊鏈資料流在輸電監測的查詢和訪問，一般是輸電運檢中心及各班組、智慧管控中心或監測後臺廠家進行資料共享和互聯互通，這些機構接受檢修公司監督與管理，具有嚴格的驗證和審查程式。根據上述特點，建設基於聯盟鏈的監測資料管理，參與節點佈置在輸電中心、管控中心機房及各班組。
2 基於區塊鏈技術的生產管理
2.1 生產管理資料分類
1）缺陷資料
缺陷資料包括：缺陷時間、缺陷型別、缺陷照片編號、現場溫度、氣象條件、杆塔傾斜情況、線路晃動情況、裝置廠家、出廠日期、投運日期等。
2）檢修資料
檢修資料包括：施工/廠家單位、工作負責人、工作班成員、工作票號、工作監管人、監管任務單編號、檢修裝置、檢修消缺時間、檢修消缺每日記錄、檢修後設備情況、備品耗材消耗情況等。
2.2 區塊鏈資料結構設計
建立基於區塊鏈技術的生產管理資料鏈，主要包括區塊頭和區塊主體。區塊頭包括：上一個區塊ID、公鑰、數字簽名、默克爾樹根雜湊值、時間戳、加密的運檢資料單（個數或內容）、運檢資料單ID。區塊主體包含缺陷資料和檢修資料，對資料進行雜湊運算並形成默克爾樹根雜湊值。考慮區塊鏈的執行效率，採用鏈上儲存照片、影片、圖譜資料編號，鏈下儲存具體照片、影片、圖譜資料的方式。
對資料進行加密與驗證採用SHA256雜湊演算法，數字簽名採用RSA數字簽名演算法，節點對傳輸的運檢監測資料進行驗證，具體實現方式為：首先A節點用私鑰對其監測資料的雜湊值進行簽名，與監測資料一起傳送給接收者B節點，B節點用公鑰對簽名解密，並將監測資料進行雜湊運算，比較兩次資料是否相同，實現資料互動過程中防篡改問題，A對資訊進行了簽名，同時也是無法否認的。
索引模組記錄該資料單ID、區塊雜湊值、資料型別、不同分類資料單的索引、時間戳、數字簽名和公鑰，生成一張對映表，以提高資料訪問速度。區塊鏈透過分散式架構建立點對點的非集中架構的信任儲存模式，並透過賬本結構的形式實現公開透明性和資料不可篡改性，最終實現從中央儲存方式到分散式儲存方式的轉換。
在儲存過程中，每個區塊的資料都會序列成位元組碼的形式寫入dat檔案中，在寫入資料的過程中，透過索引模組生成區塊和交易相關的元資料、數字簽名、公鑰、時間戳等資訊，並存儲到資料庫中。生產管理區塊鏈資料結構如圖2所示。
2.3 基於區塊鏈技術的生產管理流程
基於區塊鏈技術的生產管理流程如圖3所示，具體如下：
1）裝置達到檢修週期或出現缺陷、故障時，缺陷現場資料、缺陷時間、裝置廠家資料寫入智慧運檢資料區塊鏈。
圖2 生產管理區塊鏈資料結構
圖3 基於區塊鏈技術的生產管理流程
2）聯絡裝置廠家、維保單位協同判斷缺陷情況，初步制定檢修消缺策略。各單位根據運檢資料區塊鏈上的執行資料，制定消缺方案及處理意見、討論時間，並寫入智慧運檢資料區塊鏈。
3）制定並上報檢修及消缺計劃。
4）制定消缺方案、檢修“三措”，聯絡相關廠家及施工單位到場。
5）辦理安全准入手續，辦理工作票，持外包單位監管任務單。
6）現場檢修、消缺，工作驗收。
7）若完成檢修任務或消缺工作，則終結工作票，工作結束，檢修資料寫入智慧運檢資料區塊鏈；若未解決缺陷問題，則轉入流程8）。
8）查詢智慧運檢資料區塊鏈鏈上資料，重新梳理消缺任務，考核消缺責任方，並將考核結果寫入資料鏈，轉入流程3）。
3 基於區塊鏈技術的安全管理
3.1 安全管理資料分類
1）外包單位安全准入資料
（1）企業資質、人員清單、人員資質、安全工器具清單等材料。
（2）法人代表、專案經理、安全管理人員完成相應安全准入考試。
在滿足上述條件後，外包單位按照表1所列清單將相關材料提交稽核，稽核通過後，發放“外包單位安全准入合格證”，視為外包單位準入完成。
表1 外包單位準入資料清單
2）外包人員安全准入要求
（1）所在單位完成安全准入。
（2）學歷、特種作業資格證書、申請健康情況等滿足要求。
（3）符合“四准入”條件，即經安全培訓考試後准入、憑工作票准入、持工作證准入、籤承諾書准入。
3.2 安全准入智慧合約
區塊鏈作為分散式賬本，在節點認證方面有天然的優勢。設計安全資料管理智慧合約，預先編寫安全准入智慧合約，狀態機包括認證規則、認證資料匹配等。安全准入資訊認證達到預設准入門檻後，觸發智慧合約將認證資料寫入區塊鏈進行標記，同時准入證書以令牌的形式頒發給外包施工單位並記錄在區塊鏈中，有據可查並且不可篡改。安全准入智慧合約模型如圖4所示。
圖4 安全准入智慧合約模型
3.3 基於區塊鏈技術的安全管理流程
基於區塊鏈技術的安全管理流程如圖5所示，具體如下：
圖5 基於區塊鏈技術的安全管理流程
1）外包單位提供“外包單位安全准入合格證”，提供學歷、特種作業資格證書、申請健康情況等，由班組稽核。
2）施工人員參加安全培訓考試，考試合格後，考試成績及人員認證姓名自動寫入安全准入區塊鏈，並頒發安全准入證書。
3）工作證辦理。班組安全員查詢區塊鏈資料或檢查安全准入證書，即可製作外包作業人員二維碼工作證。
4）簽訂承諾書。
5）班組安全員將外包單位作業人員資訊表寫入安全准入區塊鏈。
6）PMS專職、安全專職查詢區塊鏈安全准入證書及認證內容，授予外包單位PMS、i國網賬號。
4 基於區塊鏈技術的績效管理
4.1 績效管理資料分類
1）現場工作資料
現場工作資料主要包括：第一種工作票數量、第一種工作票編號、帶電作業票數量、帶電作業票編號、工作內容、工作時間、外包施工單位監管單數量、外包施工單位監管單數量編號、監管時間、消缺數量、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、專業管理、專案管理等。
2）正、負面清單資料
正面清單主要包括：新聞宣傳、科技創新、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 區塊鏈資料結構設計
建立績效管理資料鏈，主要包括區塊頭和區塊主體。區塊頭包括：上一個區塊雜湊值、公鑰、數字簽名、默克爾樹根雜湊值、時間戳。區塊主體包含現場工作資料和正負面清單資料，具體為：工作票資料、消缺數量、工作時間、考勤情況、論文專利資料、競賽QC資料、新聞宣傳資料、處分情況等。對資料進行雜湊運算並形成默克爾樹根雜湊值，透過加密運算進行釋出。透過儲存前一個區塊的ID實現區塊與區塊的關聯，提高資料的安全性。績效管理區塊鏈資料模型如圖6所示。
4.3 基於區塊鏈技術的績效管理流程
基於區塊鏈技術的績效管理流程如圖7所示，具體如下：
圖6 績效管理區塊鏈資料模型
圖7 基於區塊鏈技術的績效管理流程
1）績效計劃制定。每年初，中心結合上級下達的業績考核目標和年度工作會確定的重點工作任務，分解班組的考核目標任務和評價標準。考核目標任務和評價標準寫入績效管理區塊鏈，公開、透明、不可篡改。
2）績效計劃實施。班組員工查詢區塊鏈資料確認考評標準，並根據考評標準設定自身工作目標。日常工作的工作資料、正面清單和負面清單資料由班組考評員按時寫入績效管理區塊鏈。
3）績效考核評價。根據績效管理區塊鏈考評標準及績效資料，計算考評積分，考評結果資料寫入績效管理區塊鏈，進行公開且不可篡改。
4）績效反饋和改進提升。績效管理人根據區塊鏈考評資料對班組員工進行督促。若有申訴，員工可調閱績效管理區塊鏈上的資料，整理成報告進行申訴。績效管理人確認該員工的區塊鏈資料，進行仲裁。申訴時間及申訴結果同樣寫入績效管理區塊鏈。
將區塊鏈技術引入班組績效管理有利於提高班組業務管理效率及透明度，激發班組成員在安全生產等方面的工作積極性，有利於提升班組管理水平及凝聚力，有利於提升公司服務水平，提升電網公司品牌形象。
5 結論
基於區塊鏈技術的數字化運檢班組體系研究為最佳化運檢班組生產、安全、績效管理水平提供了可行思路。透過分析研究，得出如下結論：
1）透過對生產業務流程的再梳理，建立了基於區塊鏈技術的生產管理流程，提升了運檢班組生產管理水平。
2）建立的安全管理區塊鏈及安全認證智慧合約模型，推進了安全准入數字化、智慧化轉型，提高了安全准入效率和資料安全同步。透過對安全准入流程的再梳理，建立了基於區塊鏈技術的安全管理流程，提升了運檢班組安全管理水平。
3）建立的績效管理區塊鏈模型實現了績效管理全過程資料安全記錄，提升了績效管理的透明度。透過對績效管理流程的再梳理，建立了基於區塊鏈技術的績效管理流程，提升了運檢班組績效管理水平。
4）透過深入探索區塊鏈技術，從資料及技術的共享角度出發，結合輸電中心自身特點，最佳化輸電運檢管理體系基礎架構，提升輸電運檢班組生產、安全、績效管理水平，推動數字化班組體系建設，提升輸電班組管理水平、凝聚力及社會形象，具有良好的推廣應用前景。
5）基於區塊鏈技術的數字化運檢班組管理應用在以下方面仍需要進一步研究：①對照片、影片、圖譜等非結構化資料的儲存方式；②對區塊鏈參與節點的配置最佳化；③對智慧合約在工作票許可等生產環節的應用設計等。
本文編自2022年第1期《電氣技術》，論文標題為“基於區塊鏈技術的數字化運檢班組體系研究”，作者為高強、林松 等。