基于区块链技术的建筑工程项目管理系统设计

邹 源

(泰国格乐大学，泰国 曼谷)

引言

在过去的建设工程项目管理工作中存在一些问题[1]，例如使用传统的工作方法和分析方法，并且依赖于文本和档案等纸质方式进行工作，这会导致工作效率低下。此外，在做出重要决策时，由于缺乏理论基础或经验，可能会出现决策不全面、不准确、不科学等问题。因此，对工程项目进行合理、有效地管理并做出有效决策是关键[2]。研究学者通过数据挖掘中的决策树技术提出了一种对参与建设项目的企业进行信用评级的方法。通过决策树算法，可以确定影响企业信用的一系列主要特征，并生成相应的决策树模型[3]。然后，根据这些规则对企业进行信用评估，并将评估结果提供给相关决策者。同时，随着互联网技术[4]的进步，利用互联网技术寻找解决建筑工程项目管理问题的方案也是一个趋势。基于此，本研究将围绕区块链技术进行建筑工程项目管理系统的设计研究。

1 系统的架构与功能

基于区块链的建筑工程项目管理系统通过分布式的、不可篡改的账本记录方式，确保了项目数据的安全性和透明性。通过智能合约、资金管理、材料管控等模块的功能[5]，实现了项目管理、风险管理和供应链管理的协同作业和高效运作。这将帮助提升建筑项目的效率、减少风险，并为各方提供更可靠的参与和决策依据。其具体架构如图1 所示。

图1 基于区块链技术的建筑工程项目管理系统架构

2 系统硬件设计

文章选用RG-RSR-M 系列核心路由器作为骨干路由器[6-8]，因为它具有高可用性、高性能、多业务支持和高安全性等特点。该系列还采用分布式架构，实现了管理、控制和数据转发的三方分离。骨干路由器应放置在内部业务通信局域网中，选择100 MB 或1 000 MB 以太网作为网络类型。对于数据库主机，选择RG-R750 型号服务器，具有1 400 W 电源、32 GB 内存、8 个扩展槽、DVD 光驱、H745 磁盘阵列、千兆网卡、最大支持2 颗CPU 和3 块4 TB SAS 7.2K 硬盘。该型号服务器还具有GPU 加速功能和ECC 内存技术，提高系统运行效率和稳定性。对于交互代理主机，选用DELL R750 2U 型号机架式服务器。该型号服务器具有8 个3.5 英寸盘位，最高容量可达112 TB；支持2 颗第三代CPU，160 线程，功耗更低。具有32 个ECC 内存插槽，支持8 TB LRDIMM 扩展。支持2 个双宽GPU 和8 个PCIE 4.0 插槽，提升速度和扩展传输速率。支持热插拔电源，实现全冗余电源。

3 系统软件设计

3.1 基于区块链技术的项目管理联盟链建立

结合区块链技术，完成对系统中建筑工程项目管理联盟链的建立[9]。将联盟链节点划分为勘察设计单位节点、建设单位节点、施工单位节点、监理方节点等。在联盟链当中，施工单元是指能够对整个工程起到牵动作用的单元。在此基础上，提出了以勘察、设计为主体的勘察、设计为主体的施工单位。在此基础上，提出了以项目监督为核心的监督主体的概念[10]。供应商节点包括向工程提供设备和原料的企业。其他单元节点包括负责工程操作和维护的单元。图2 为基于区块链技术的项目管理联盟链结构示意。

图2 基于区块链技术的项目管理联盟链结构示意

各参与方可利用物联网技术对物质装备进行跟踪检测[11-12]，并将采集到的照片视频、环境信息等信息转化成数字信号上传到系统。对于联盟链上的身份认证，可以用下述公式形式表示：

式中：TK0表示联盟链上用户实体身份认证信息；ID表示伪身份信息；T表示时间戳。通过上述公式，对联盟链上各个用户的身份进行认证，确保系统的安全运行。

3.2 建立建筑工程项目管理数据库

为了在建筑工程项目管理的过程中，实现对资源的高效利用，对系统建筑工程项目管理数据库进行设计。通过考察系统应用环境及业务管理内容、项目管理组、流程和方法，主要的数据实体有项目、项目管理组成员、项目合同等。在设计数据表结构时，可以结合系统数据逻辑结构和Oracle 数据技术规范进行设计。其中，以项目数据表为例，其基本格式如表1 所示。

表1 建筑工程项目数据

按照表1 中的格式完成对数据表的建立，并将各部分数据表统一存储在数据库当中，为后续管理提供便利条件。

3.3 项目分部管理与数据同步服务

建筑工程项目管理包含信息管理、物资管理、进度管理、资金管理等。针对每项内容分部进行管理。针对各分部管理过程中产生的数据，对其进行聚类，便于提高数据的利用价值[13]。数据的聚类公式为：

在此基础上，采用RestFul 模式，对该系统进行了设计和实现。在实现数据同步服务前，必须与其他数据源的维护员协商，制订一份资料对接界面协定，并在资料对接服务中确定资料的输入与输出的特定格式。该协议声明，所有的数据接口服务都必须符合下列的JSON 格式返回。在使用数据对接接口的时候，调用者需要用客户端的账号进行验证，如果验证成功，就会得到一个调用令牌token。当调用一个数据界面时，调用者必须传递catch token 作为一个参数来表示自己的身份。在数据源的服务器上，通过对该token值的验证，验证是否有效，就会进入到对应的业务逻辑过程中，将用户需要的数据封装起来，并最后返回到调用者，否则就会拒绝调用，从而避免数据泄露。

4 对比实验

在进行基于区块链技术的建筑工程项目管理系统的对比实验前，需要先设置实验环境。实验环境包括服务器主机的软件和硬件配置，以及客户端测试集的选择。为保证实验的客观性，选择了魔偶建筑企业内部办公电脑作为客户端测试集，并无需特殊配置。具体的实验环境设置如表2 所示。

表2 实验环境设置

为了使最终的实验结果具有可比性，将基于区块链技术的管理系统设置为实验组，将基于云平台的管理系统设置为对照组A，将基于B/S 架构的管理系统设置为对照组B。这三种管理系统将在上述实验环境中运行，并通过对比管理效果来验证系统的应用性能。在实验过程中，选择了3 台测试客户机进行实验，网络环境为某建筑公司的内部业务通信网络。对于外网用户，可以使用VPN 账户进行接入。不对外网用户的系统和功能访问进行测试。为了评估系统的运行效率性能，选择在不同Web 用户并发数量条件下记录运行响应时间作为评价指标。在实验结束后，记录响应时间的最大值、平均值和最小值，并将结果记录在表3。

表3 三种管理系统运行响应时间记录

从表3 记录的三种管理系统运行响应时间可以看出，三种管理系统的最大运行响应时间、最小运行响应时间和平均运行响应时间均表现出随着并发用户数量的增加而增加的趋势，但变化幅度不同。其中，实验组管理系统增长趋势最为平缓。再对比在相同的并发用户量条件下三种管理方法的运行响应时间可以看出，实验组管理系统的各项运行响应时间数值始终低于另外两种管理系统。运行响应时间越短，说明系统的运行效率越高，在实际应用中的时效性越强；运行响应时间越长，说明系统的运行效率越低，在实际应用中的时效性越弱。因此，结合上述逻辑可以证明本研究提出的基于区块链技术的管理系统在实际应用中具备更高的运行效率，应用时效性更强。

结束语

本研究对建筑工程项目管理系统进行了设计和实现，并引入了区块链技术对系统进行了进一步的优化。通过实验证明，新系统在管理时的运行响应时间更短，时效性更强。在此基础上，本研究对工程项目的基本信息、材料、进度、资金进行详细地分析，但没有在各种工程资料间建立相应的比对分析函数，也没有在每一个函数中建立自动检查函数。在实际应用中可能会出现预算矛盾、材料矛盾、计划矛盾等问题。因此，在今后的研究中还将针对系统的功能化问题和移动部署问题进行深入探索研究，考虑添加智能的自动检测功能，使工程项目业务管理过程中出现的错误能够被自动化地检测出来。