基于区块链的建筑产业工人信息集成化管理研究

钟波涛，袁馨琪，杨鲁涵，王宇航

（华中科技大学 土木与水利工程学院，湖北 武汉 430074，E-mail：dadizhong@hust.edu.cn）

建筑产业工人是我国产业工人的重要组成部分，是建筑业发展的基础。2020年，住房和城乡建设部等部门在关于加快培育新时代建筑产业工人队伍的指导意见中强调应充分运用物联网、计算机视觉、区块链等现代信息技术，实现建筑工人信息化管理[1]。

建筑工人信息化管理的研究与探索工作在不断推进。莫玉婷[2]研究建筑劳务实名制信息化建设，助力建筑劳务信息化水平提升。王治国[3]利用信息网络技术设计了包含建筑劳务备案管理等七层业务的建筑劳务实名制管理系统。李艳霞[4]基于区块链技术为农民工工资拖欠问题提供可行的解决对策。孙昊等[5]基于BIM和RFID构建建筑工人智能管理系统，用于对建筑工人的日常管理和安全管理。许文培[6]基于计算机视觉对建筑工人安全进行预测及主动预警研究。Lieyun Ding等[7]基于深度学习与机器视觉进行现场工人的安全管理，自动检测施工过程中工人的不安全行为。焦丽[8]基于区块链构建建筑工人绩效管理方案，为绩效记录的真实可靠性提供保障。以上研究都致力于建筑工人管理的信息化建设，但大多聚焦于工人信息管理的部分环节，对工人信息跨阶段的集成化管理研究不足，信息孤岛、信息碎片化问题仍然存在。此外，各利益相关方之间信息不对称、信任缺乏，难以实现数据可信共享，工人信息缺乏完整有效的记录存证，不利于建筑产业工人队伍的建设与长远发展。

区块链被视为开启“新信任时代”的一种颠覆性技术，具有分布式存储、难篡改、去中心化、安全可信等优点[9]。本文基于区块链技术，构建建筑产业工人信息集成管理框架，并提出基于建筑产业工人各职业阶段的信息管理架构，形成以工人为中心的档案管理，并实现工人档案随项目调转等功能，推动建筑工人信息集成与共享，以期助力建筑产业工人队伍信息化建设。

1 区块链的概念及应用

我国正在持续推进建筑工人产业化发展与信息化建设，但在工人信息化管理中面临着信息碎片化问题突出、信息真实性存疑、缺乏完整建筑工人档案管理等不利因素。国家强调要充分运用现代信息技术助力建筑产业工人信息化管理。

区块链技术是将密码学、网络科学等在内的多种技术以特定的方式有机整合，形成的一种具有链式结构的分布式数据库，能够实现数据追溯与安全可信共享，可通过驱动智能合约自动化执行的具体业务[10]。将区块链技术应用于建筑产业工人的信息管理，不但能促进建筑工人的职业信息记录的完整性，还能保证信息的真实性与不可篡改性，提高信息的可信度与利用价值，有助于绩效考核、工资发放等信息管理流程，加强建筑工人合法权利保障，使工人信息管理更加标准化、规范化，提高建筑工人的幸福感和获得感，促进建筑产业工人队伍建设。

2 基于区块链的建筑产业工人信息管理

基于区块链的特点及建筑产业工人队伍建设的需求，本文探索性地提出了一个基于区块链技术的建筑产业工人信息管理框架，如图1所示。该框架分为网络设施层、数据采集层、数据分析处理层、业务管理层以及政策制度层5个层次，各层相互关联，将建筑产业工人信息集成管理成为一个整体。

图1 基于区块链的建筑产业工人信息管理系统框架

（1）网络设施层。作为网络基础，该层负责提供基础网络设施和组建网络信息平台，主要包括代理服务器、分布式数据库、工人数据访问系统、劳务管理平台、教育培训管理系统、实名制管理系统、考勤系统、数据采集系统装置等。该层支撑数据的传输、查询与存储，有助于拓宽信息管理渠道，兼顾内部与外部监管，保障信息管理平台的稳定运行。此外，基于区块链的分布式数据库有助于利益相关方实现点对点的信息交互，避免单点故障的破坏[11]。

（2）数据采集层。该层为整个系统框架提供数据基础，主要通过现场录入、建筑工人实名制管理平台、工人劳务管理平台、教育培训机构、实名制信息系统、资质发放机构、历史资料、合约信息及现场的工人数据采集装置获取信息，包含工人基本信息、教育培训信息、技能考核信息、资质认证信息、考勤信息、作业行为信息、绩效考核信息、工资发放信息及各利益相关方的基本信息等，实现对海量数据的批量采集，有助于整合最真实、最基础的信息，为后续工作提供数据支持。

（3）数据分析处理层。该层主要负责处理与分析数据，为建筑工人管理提供信息支撑与决策协助。该层采用区块链等技术对采集的数据进行处理与分析，分布式存储相关的数据，并实现安全性预警等功能。借助深度学习、文本挖掘及数字孪生等技术从海量信息中提取出关键数据，并将其共识后上链存储，保障数据的真实性与可追溯性。基于工人信息管理方法、数据间的逻辑关系等规则，部署智能合约对链上的信息进行分析，自动执行工人实名制信息核对、安全事故预警、工资结算等功能，提高管理效率，规范信息管理流程，优化建筑工人信息管理。

（4）业务管理层。建筑产业工人信息管理的核心环节，包含职业技能认证、双向选择、绩效管理、工资管理、劳务管理等业务。基于存储在链上的技能培训信息与考核信息，可以准确地对工人进行技能鉴定，减少伪造资质、套用资质现象。基于工人资质信息、行为信息、考核信息等，利用智能合约，实现工人绩效的自动化考核与评价，提高绩效管理的效率与真实性，为工人工资发放提供参考。业务集成管理平台有助于加强各相关方的信息交互，便于实现信息的共享与同步，促进各方协同合作，保障工人档案的阶段性与完整性，有助于提升建筑工人的职业水平，完善工人管理体系。

（5）政策制度层。该层依据现有的制度对建筑产业工人进行监管，并根据监管的内容，及时对风险问题进行整治。政府主管部门能依据系统应用情况及行业现状对现有制度进行优化，及时发现现有制度的不足，拓宽实名制管理的覆盖范围，完善区域之间、部门之间的信息共享制度，鼓励企业、政府、工会和职业院校参与进来，实现各方的信息与资源的互联互通，构建一个全方面服务于产业工人队伍建设改革的一体化管理平台，维护建筑工人的权益，开创建筑工人管理新模式。

该管理框架融合区块链等信息技术，有助于保障建筑产业工人在职业生活各阶段产生的数据的真实性、完整性与可追溯性，同时优化建筑工人技能认证、劳务管理、绩效考核、工资发放、档案调转等流程，推动现有政策制度的更新，改变建筑行业工人信息管理现状，推动建筑产业工人队伍建设。

3 基于区块链的建筑产业工人职业信息集成化管理

根据建筑产业工人的工作性质、信息特点及工人管理的具体内容，本文从建筑工人管理的重要节点出发，基于建筑产业工人信息管理平台，借助区块链技术，对建筑产业工人在职业各阶段产生的信息进行集成化管理，以期改善当前数据流失严重、数据利用率低下的问题，助力建立完整的、有价值的工人档案，优化管理流程，提高建筑产业工人管理水平，如图2所示。

图2 区块链在建筑产业工人职业各阶段信息管理中的集成化应用

3.1 基于区块链的建筑产业工人职业信息集成管理路径

（1）教育培训。教育培训阶段是工人技能掌握及资质获取的关键阶段。该阶段信息管理涉及建筑工人、教育培训机构、建筑企业等多主体，包括培训、考核及资质认证等信息[12]。将数据上传到建筑工人实名制管理系统中，并存储于区块链上，实现多主体间安全可信的信息共享，有助于加强内部与外部的监管，保障教育培训的有效性和工人资质的真实性，减少资质伪造、篡改事件的发生，并集合各企业与职业院校的优势，促进实践教学、实习实训、课题研究等合作共享，形成深度融合的校企合作模式，合理分配教育资源。

（2）求职就业。求职就业阶段依据工人实名制信息、历史从业记录、用人单位资质信息及历史评价等信息，各方进行合作选择。应用区块链技术，可以增强信息记录的真实性，防篡改，为双向选择提供更加真实、有效和对口的求职和岗位信息，并在劳务平台上实现有效的信息整合、管理与应用，使建筑产业工人求职就业更加透明化、科学化。

（3）合约签订。依据《建筑工人实名制管理办法（试行）》，建筑企业应与招用的建筑工人依法签订劳动合同或用工书面协议。信息管理中需要推进开发及推广标准化的建筑工人电子合同，制定适合建筑业用工特点的简易劳动合同示范文本，加大劳动监察力度，全面落实劳动合同制度。合同协议及执行情况将区块链中存证，违反劳动合约的记录被纳入企业和工人的诚信管理体系之中，作为后期绩效考核的标准之一，并为解决相关的劳务纠纷提供证据支持。

（4）工人进场。工人进场是工人进入现场作业的关键阶段。通过部署智能合约，对存储在区块链上的工人实名制信息、合约信息进行验证与预警，各项信息验证一致则允许进场作业，反之自动调用智能合约启动报警系统，对违规进场作业的行为进行整治，同时将违规信息录入工人信息档案。通过进场的考勤装置对工人每天的到岗情况进行记录与统计，作为绩效评价与考核的指标，也是事故责任溯源的重要参考依据。

（5）现场作业。现场作业是建筑工人职业生活最主要的阶段，包括建筑工人作业行为监测信息、安全事故预警信息、作业权限划分信息、不良行为信息等多类海量数据。针对建筑产业工人信息现场管理，利用物联网装置，监测工人的行为信息，将关键信息采集并上链，结合历史事故信息及现有的职业规范，依据各行为、事件之间的关联规则部署智能合约。当工人进入未被授权的区域进行作业或其他活动，或在作业区出现违规作业行为时，自动执行触发报警系统，及时发现工人的不安全行为并进行整治，信息将会被记录于链上，作为绩效评价的重要依据。利用区块链不可篡改、公开透明以及时间序列性的特点，可对发生的事故或异常信息进行查询与追溯，便于及时发现事故致因，有助于安全责任的认定。

（6）绩效评价。绩效管理是对建筑工人作业情况进行评价的主要手段。将各绩效指标和相关信息作为触发因素，并将各工作、行为、绩效指标之间的逻辑关系作为关联规则，预设触发因素与关联规则，部署智能合约，对存储在区块链上的绩效信息进行自动的判定，生成绩效考核结果。通过区块链技术，可以使利益相关方获取到施工现场采集的信息不被篡改，借助智能合约将劳务信息转换为绩效考核信息，提高绩效管理效率，并为后续工资发放提供信息支持。

（7）工资发放。借助智能合约设置基于区块链技术的产业工人工资自动发放机制。区块链系统在接收到工资结算请求后，核实建筑工人信息，智能合约调用银行服务器的接口进行工资结算，并支付虚拟货币，并将其转换为工人实际工资，打入工人专用账户中，将其记录在链上。利用区块链不可篡改和可追溯的特点，保证每笔工资发放的真实性，减少工资拖欠的现象，利于政府等机构的监管，保障了工人权益。

（8）工人离场。工人离场需要将项目中的绩效考核信息、各参与方的评价信息及安全责任信息等汇总，在区块链上形成建筑工人项目档案，减少工人从业信息的流失，缓解现阶段工人“人随项目走”等从业记录严重缺失的现状，同时能够为工人后续工作提供有效的信息支撑。

3.2 基于区块链的建筑产业工人职业档案信息管理

建筑工人的工作具有典型的一次性，当工人离开现有的工程项目或是更换工作内容时，为了减少信息流失，确保工人档案的完整性，需要进行有效的工人档案管理与调转。本文提出基于区块链的工人档案在不同工程项目之间实现调转的思路与方案，以期在保证信息不被流失的前提下，简化档案调转流程，保证工人档案的完整性和真实性。

该方案在基于区块链的建筑产业工人信息管理网络中，对建筑工人信息管理权限进行分配，使得在不更换工人电子档案存储位置的前提下，实现其在不同工程项目之间被有效地访问与调转的功能。工人档案权限管理与调转的具体逻辑方案，如图3所示。

图3 区块链在建筑产业工人档案访问权限管理与调转过程中的应用

3.2.1 用户注册

由于工人档案信息主要涉及工人本身以及工程项目的利益相关方，并不直接面向社会公众，因此通过构建联盟链，借助密钥对利益相关方的权限进行分配与管理。在基于区块链的建筑产业工人信息管理系统框架的联盟链中，建筑工人在签订合约之后通过在客户端应用程序（如工人信息管理APP）进行用户注册，随后客户端应用程序向证书颁发机构（CA）发送请求，请求通过后，收到该注册用户的证书与对应的公钥与私钥，最后客户端将ID与密钥对发送给注册用户，实现用户的注册[13]。其他需要进入该联盟链网络的利益相关方也需通过该方式完成注册，获取专属的 ID与密钥对，以便授权管理[14]。

3.2.2 区块链通道配置与权限管理

由于建筑工人档案信息中包含个人与历史作业项目的相关隐私，不便完全对外界公开。因此，以工人为中心，为每个工人构建一个专属通道，通过对配置区块增添通道配置信息，如通道成员、通道访问策略等对通道进行配置，保证工人在某一项目工作时产生的所有需要录入的信息通过该通道存储于区块链中。

利益相关方对工人档案信息进行访问、录入与管理等操作，必须提前取得相关权限，才能进入通道进行具体操作。对利益相关方进行权限分配与管理，首先工人将获取的公钥提供给需要访问与管理的利益相关方，利益相关方获取公钥共享的请求之后，将自身获取的公钥反馈给建筑工人，待双方达成共识之后，建筑工人的私钥与利益相关方的公钥组合成为组合密钥，为进入通道的所有成员所共享。通过组合密钥对不同信息的访问权限进行控制，在实现工人档案信息在联盟链成员之间共享的同时，保障建筑产业工人对自身电子档案的所有权与隐私保护。

建筑工人可以使用自己的登录凭证进入系统，查看档案信息，其作为通道的中心，对自己的档案信息有控制权，他们能查看历史作业信息，并决定谁可以添加新的信息。虽然在区块链系统中，工人作为通道的中心可以对权限进行分配与管理，但现实中，工人作为雇佣方，在现场作业的相关权限实际上是由管理人员赋予的，因而无法对管理人员与相关方进行选择与赋权。此外，工人无权对与自己相关的信用及其他评价信息进行更改，再加上工人的文化水平程度不高等因素，相对弱势，因此虽然在方案中，工人是系统意义上的权限管理的中心，但实际的权限分配对象、权限分配范围及对权限的管控需要在管理人员的帮助与监管下进行操作。

3.2.3 工人档案信息调转

在建筑产业工人更换作业项目时，工人可以在客户端进行项目更换登记，客户端在接收到申请之后，会再次向证书颁发机构发送请求，获得新的公钥与私钥对，然后在新项目中重复上述步骤，完成区块链系统配置。更换项目后，通过增加一个包含通道配置的新区块，该新的配置区块指定通道新的成员、通道新的访问策略及区块的批处理大小，完成一次配置交易过程，实现通道更新，并通过更新后的通道向区块链进行存储产生的数据。

建筑工人私钥与利益相关方返回公钥结合生成的组合密钥将为通道更新后的通道新成员所享有，从而实现权限的分配。前一项目的相关方无法利用旧的组合密钥进入通道录入或访问信息，除非其作为当前项目的参与方，成为新的通道成员并获取了新的组合密钥。重复以上的操作，可以在不改变工人档案信息存储位置的前提下，通过对访问管理权限的分配，实现工人档案在各个施工项目之间的调转与管理，优化档案调转流程，减少建筑工人信息的流失。

在基于区块链的工人信息管理系统中，建筑工人可以对个人信息进行录入与查询，其授权的各利益相关方可以对工人作业和合约等信息进行录入、查询与管理，并实现工人档案信息在工程项目之间调转，保证建筑工人职业信息的完整性和真实性，提高工人信息利用效率与价值，使得建筑产业工人的职业生活更加制度化、规范化，更有保障性。

4 结语

建设高质量的建筑产业工人队伍是当前建筑行业高速、高质量发展的必经之路。本文充分利用区块链技术特征优势，结合建筑产业工人的信息管理需求，将建筑工人在培训、求职、签约、作业、绩效考核、项目更换等过程中的信息管理集成起来，提高了建筑工人职业信息的完整性、不可篡改性及可追溯性，有助于加强各利益相关方的信息共享与交互，推动现有建筑产业工人管理模式的创新与改变。本文从理论上提出了基于区块链的建筑产业工人信息集成化管理方案，但目前区块链技术尚未成熟，吞吐量等性能指标有待进一步提高，相关技术人才储备也不足，区块链技术在建筑工人信息管理中的大规模实施还有待进一步研究与发展。