基于区块链的建设工程质量检测报告存证系统的研究与实践

柯常伟，戴 宁，翁利侠，曹明明，陈海建，张启超

（1.上饶市工程建设质量监督检测中心站，江西 上饶 334099；2.赣州市建设工程质量检测中心，江西 赣州 341008；3.江西省润邦工程技术研究有限公司，江西 南昌 330000；4.广州粤建三和软件股份公司，广东 广州 510640）

0 引言

建筑行业信息化、数字化建设正处于快速发展阶段，新一代信息技术如何赋能智慧建造、智慧城市建设成为一个社会关注课题。一个建设工程项目在施工过程中需要用到大量的施工材料及制品，为消除其质量隐患，在投入使用前需要通过第三方检测机构对材料各项指标进行质量检测，符合标准才可以投入使用。通常检测的数据和出具的检测报告都保存在检测机构的系统上，施工方只能取得纸质报告，这种传统的保存和管理方法，不便于报告的防伪验伪，报告易于篡改。本文利用区块链技术实现检测报告的分布式存证管理及链上数据验伪，实现报告的去中心化多方存储和管理，保证链上报告的真实性，杜绝检测报告被篡改，建立双方信任机制。

1 研究背景

伴随我国城镇化建设的快速推进，建设工程项目数量及规模不断扩大，促进建筑工程建设行业也随之快速发展，对于工程质量也提出了更高要求。在施工过程中，质量安全不仅关系到人民人身安全，还影响到社会经济发展。工程质量需要建筑行业多个部门共同参与，否则无法得到有效保障，目前我国工程质量还存在较多问题，比如，在建设施工过程中所使用的工程材料本身质量问题，监管部门面对如此大规模市场监督难度大。工程质量检测作为监督工程质量的重要手段，也是控制工程质量的主要技术手段，它包括对工程材料和制品的质检。因此必须加强工程质量检测工作，对其重要性有充分的认识，通过质量检测工作及时发现施工项目的质量隐患并采取处理措施，避免出现工程安全事故。目前我国工程质量检测信息化还存在不足之处。

1）随着工程检测市场开放，越来越多的检测机构涌入市场，施工单位如何去鉴别这些检测机构是否具备相应项目的检测资质，主管部门如何进行市场监督等问题成为工程质量工作开展首先要面临的问题。

2）建筑行业信息化水平较低，传统的信息系统采用本地或云服务器存储，系统管理员和操作人员拥有修改权限。因为利益关系导致检测数据造假、伪造检测报告事件时有发生，报告的防伪验伪成本过高也是导致市场混乱和监督难度大的原因之一。

3）不同系统的跨平台开发扩展性差，数据共享和安全性较差，且二次开发成本高，存在风险大、周期长等局限性。

市场亟需一个有效的方案来解决上述问题，研发一个更为科学、高效的工程质量检测管理信息系统已经迫在眉睫。区块链作为新一代信息技术，被认为是继蒸汽机、电力、互联网后的第四代具有颠覆性的核心技术革命。区块链成为解决彼此信任问题的基础设施，可以改变千百年来落后的信用机制，在智慧城市领域有很大的应用空间。其去中心化分布式记账、不可篡改的可信数据、可溯源等特性，完全契合于当前行业痛点。笔者深入分析行业现状，投入区块链技术研究，探索区块链在建设工程质量检测领域的应用，成立了基于区块链的建设工程质量检测报告存证链，解决工程质量检测报告造假、难于验伪等问题。

2 区块链的检测报告存证系统技术架构

区块链技术是由分布式存储、共识机制、密码学、数字签名、点对点传输、智能合约等多种技术组合而来［1］。共识机制是用于达成分布式系统数据一致性的机制，常见的共识机制有 POW（工作量证明）、POS（权益证明）、DPOS（委托权益共识）及 PBFT（拜占庭容错算法）［2］等，在联盟链中多采用 RFAT、PBFT 等共识算法。使用合约虚拟机或类似机制进行智能合约编译［3］，通过 DAPP 触发智能合约及交易的执行。

基于区块链的建设工程质量检测报告存证系统采用 RAFT 和 PBFT 的共识机制来保证多方账本的一致性，引入国密 3 加密算法来保证数据安全和系统可控性。提供上链存证、查询校验、监控等服务，通过调用接口［4］与业务系统进行数据交互，实现相关业务功能。区块链工程检测报告存证系统总体技术架构如图 1 所示。

图1 基于区块链的建设工程质量检测报告存证系统总体技术架构图

3 区块链工程检测报告存证系统的实现

现有的建设工程质量检测系统在本地数据库中保存检测报告电子档和数据；施工单位需要领取纸质报告。存在着数据都保存在检测机构，数据的可靠性和安全性难以保障；纸质版报告，不易查看和验伪，且易丢失、不符合无纸化环保理念；报告内容存在被篡改的可能等弊端。

建设工程质量检测报告存证链是以超级账本 fabric（1.4 版）、K8S docker 容器集群、云服务技术规范，及有关区块链技术标准，按照 SAAS 平台的具体要求，实现了定制化的区块链存证整体解决方案，区块链存证验证完整的生态。结合工程检测管理和电子印章技术，研发出一套基于区块链的建设工程质量检测报告生成与存证、下载的管理系统。利用区块链分布式账本、不可窜改、可溯源等特点解决电子报告存证难、取证难的问题，在线报告下载和秒级验伪，补齐了常规检测管理系统报告获取手段单一、报告真实性差、验伪效率低等短板。

成立基于区块链的工程质量检测报告存证链，以此创立了江西省首个工程检测联盟链，监督站、检测机构、施工单位等联盟成员将遵守公平、公正、诚信的原则促进建设工程检测事业持续良性发展，提高科学管理水平，倡导从业守法、诚信经营、规范市场。区块链存证系统从技术层面保证链上数据的真实性与一致性，杜绝在利益诱导下通过非正规手段进行报告篡改的可能性，起到良性的市场监督监管作用。区块链司法存证有效性是通过国家法律认可，项目采用的电子数据存证平台通过国家网信办评估备案，入选中国产业区块链生态图谱。

3.1 联盟节点部署

工程质量检测报告存证链是由主管部门、检测机构、委托单位、施工单位等建设工程部门组成的联盟链。各部门或组织作为联盟节点，均保留有一份完整账本（数据），并通过共识机制 RAFT/PBFT 保证账本信息的一致性。工程质量检测报告存证联盟链网络节点如图 2 所示。

图2 网络节点拓扑图

3.2 业务流程

该应用通过接口与工程检测系统联通，实现从委托单位发起委托检测，填写委托单及样品送检，检测单位收样完成检测，记录检测数据并生成检测报告，到通过智能合约报告自动存证上链，开放在线报告查看及下载全流程，业务流程如图 3 所示。

图3 业务流程图

3.3 应用功能

存证系统通过接口实时获取检测 ERP 系统推送的检测报告（PDF）及工程名称、委托单位、检测单位、报告生成时间等信息，通过智能合约触发数据自动化上链存证，并标记出超时提交的报告作为异常信息提醒业务人员关注处理。

系统生成检测报告时，利用电子图章技术完成报告电子盖章，使报告具备效力，为实现有效电子报告，取消线下打印盖章打下基础。同时提供在线报告下载功能，在委托单位支付相关费用后直接在线查看和下载检测报告。存证系统存证界面如图 4 所示。

图4 工程质量检测报告系统存证页面

提供在线验证数据真实性，通过输入 ID 和上传待验证文件/报告，系统通过对比上链文件和待验证文件哈希值判断待验报告是否被篡改，返回验证结果。

通过开放监控大屏，监督站等主管部门可以快速查看当前联盟组成和各节点运行情况，统计检测报告上链结果。开放区块链浏览器展示联盟链运行使用情况，可以快速查询各区块及交易的信息。

4 系统应用效果

随着信息技术的不断发展，城市信息化应用水平不断提升，智慧城市建设应运而生。建设智慧城市在实现城市可持续发展、引领信息技术应用、提升城市综合竞争力等方面具有重要意义。通过对城市的精细化和智能化管理，从而减少资源消耗，降低环境污染，解决交通拥堵，消除安全隐患，最终实现城市的可持续发展。基于区块链的建设工程质量检测报告存证链在提高管理效率、消除工程建设安全隐患、减少资源浪费等方面有显著成果。

4.1 创建联盟 规范市场

建筑行业是我国经济支柱之一，有着超 26 万亿的生产总值。如此巨大的市场，涉及到的单位机构数量也非常多，在工程质量检测领域，如何确保众多检测机构具备有相应检测资质，是否遵守行业规范，既是主管部门监督核查的难点，也是施工单位、委托单位等要面临的问题。机构数量多、监管难，缺乏信息获取途径是首要解决的问题。

区块链的核心就是一个可信基础设施，由此工程检测存证链首先联合主管部门，由主管部门、检测单位、委托单位、施工单位等工程建设相关部门组织成立联盟，制定盟约，促进建设工程检测事业持续良性发展，维护行业形象和提高整体科学管理水平，倡导建设工程检测机构从业守法、诚信经营、规范市场，抵制恶性竞争、违法违规等不良行为。只有经主管部门审查通过，具备营业执照及相关检测资质的机构，在承诺遵守盟约后才允许加入到创建的联盟链中作为成员之一，从而保证链上成员均已通过认证，且承诺数据来源真实。通过该可信平台，由主管部门和协会背书，参与双方可以相互信任，从而减少信任成本，提高效率，更好地促成双方合作共赢。一旦出现违规等不当行为，也将受到惩治，违规企业也难以在达成共识的市场里继续经营。

4.2 多方记账 杜绝造假

传统信息化系统数据归属于系统所有机构，检测机构的工作人员在利益驱使下，对检测报告进行篡改、伪造检测报告的情况时有发生，从而埋下了工程质量安全隐患。采用区块链技术，可从技术层面杜绝报告篡改、伪造的问题。数据一旦上链，会以可信时间戳按数据先后产生顺序打包成块进行链式存储，从技术层面决定其篡改难度大，近乎为不可能。另外区块链采用多方记账，联盟内各节点通过共识机制保留有一致的全量数据，即使有一方篡改了历史数据也无法得到系统认可，不会被记录。通过区块链工程质量检测存证平台，可以有效杜绝检测报告造假的情况，减少工程安全事故。

4.3 在线打印 秒级验伪

通过区块链技术实现报告存证，保证链上数据的真实性，支持检测报告的在线下载，推动工程检测工作向信息化、无纸化方面发展。当前市面更多采用扫描检测报告上的二维码获取系统数据，人工与纸质报告进行逐一核对，不止效率较低，而且数据来源于检测机构数据，存在源头数据已被篡改的可能性。在线验伪功能通过获取可信的链上数据，利用哈希值校验真伪，即使是标点符合等细微差异也会识别为数据有篡改，并且可秒级返回校验结果，极大程度提高了验伪的准确性和效率。

4.4 司法存证 快速追责

工程建设参与方多，施工过程涉及人员和文件多，所以一旦发现安全事故或出现纠纷进行追责时，因为各方说辞不一，证据真实性及有效性难以保证，导致司法流程长，难以追责定责。区块链因其不可篡改、可溯源等特点，其存证的有效性得到了司法认可，通过区块链平台对检测报告进行司法存证，在出现纠纷时可以快速完成取证固证，进行追责，减少传统司法取证时间长、投入大、证据审查难度大等造成的资源浪费。

5 结语

在工程质量检测领域，通过区块链司法存证的应用，实现检测报告上链，无法篡改，参建及监督各方可在权限范围内获得检测报告，提供在线秒级验伪，从而实现完备的工程施工质量监管，解决建筑行业最大的安全生产问题。区块链多方记账、不可篡改的特性，可以形成信任机制，实现自动化、智慧化管理，促进行业信息化、数字化发展，提升整个工程管理水平。Q