区域链技术在电力物资供应管理中的应用

区域链技术在电力物资供应管理中的应用

邢隆

国网河北省电力有限公司平乡县供电分公司 河北邢台 054500

摘要：在不同的阶段，由供应商、物资公司和物资使用单位共同将物资设备全寿命周期内发生的活动上传至链上，可实现物资设备的精细化管理，不仅有助于对设备进行状态评估、辅助决策检修周期，而且可协助日后对同一种类的物资设备进行科学分析、选择最优的物资设备进行采购。搭建的联盟链系统，还可编辑物资合同和单据，实现合同、单据在线签署，并触发系统自动付款，大幅度减少人工参与、节约纸张用量，同时在提高工作效率、解决供应商月末扎堆办理合同结算业务方面也有优势。

关键词：区块链技术；电力物资供应管理；应用

1区块链基本原理及特点

1.1　区块链结构

区块链是通过区块的有序链接形成的数据结构，区块指数据的集合。每个区块都会带有时间戳，确保区块链的可追溯性。区块由两部分组成：①区块头，链接上一级区块，并为区块链提供完整性；②区块主体，记录网络中更新的数据信息。区块链结构方式如图1所示，每个区块都会通过区块头信息链接上一级区块，从而形成链式结构。

图1区块链结构方式

1.2　区块链运行方式

如果把区块链作为1个状态机，每笔交易就是试图改变1次账本状态，而每次共识生成新的区块，就是参与者对于区块中改变交易状态的结果进行确认。

在实现方面，首先假设存在1个只允许添加、不允许删除的分布式数据记录账本。账本底层的基本结构是1个线性的链表，链表由多个“区块”串联组成，后继区块记录前导区块的哈希值（prehash）。通过计算哈希值的方式可以快速检验加入到新区块里的交易记录是否合法。区块链上任意维护节点都可以提议1个新的合法区块，然而必须达成一定的共识后方可确认最终记账区块。

1.3　区块链主要特点

区块链特殊的数据结构与运行方式，使区块链技术具有4个主要特点：去中心化、透明性、防篡改、共享性。1）去中心化：由多节点共同组成1个端到端的网络，无中心设备和管理机构。节点之间数据交换通过数字签名进行验证，无需互相信任，只按系统规则进行，节点之间无法欺骗。2）透明性：运行规则公开透明，每个数据块全网可见。由于节点间并不互信，所以节点数据块加密存储，节点身份匿名。3）防篡改：经过共识算法确认的数据被多个参与节点冗余存储，单个节点对数据的修改无法得到全网共识验证，因此是无效的。链中的每一数据通过加密技术与相邻区块串联，可以追溯到数据的所有操作记录。4）共享性：每台设备都作为1个节点，在经过系统共识后，数据在整个区块链上广播分发，每个节点都可以获得完整的数据账本。

2应用区块链技术实现物资设备的精细化管理

本研究在对应用区块链技术可行性分析的基础上，提出在供应商、物资公司和电力公司其他下属单位之间搭建联盟链，实现物资设备的精细化管理和无纸化合同签订、单据流转。联盟链不对外公开，链中的节点由供应商、物资公司和电力公司其他下属单位共同维护。

整个联盟链系统由数据层、网络层、共识层、合约层、应用层组成。其中，数据层封装了底层的数据区块、链式结构、时间戳、哈希函数、Merkle树、非对称加密算法。网络层包含分布式组网机制、数据传播机制、数据验证机制等。共识层主要封装网络节点的共识算法，由于联盟链仅对特定的机构开放，在参与方式上已经注入了信任，因此在参与联盟链的每个单位都可进行记账。合约层封装着各种脚本代码，是区块链可编程特性的基础。应用层封装了区块链的各种应用场景，如查询物资设备各个阶段的信息、在线签署物资合同单据等。

图2区块链的组织方式

从图2可看出，每个数据区块一般包含区块头和区块体两部分。区块头封装了当前版本号、时间戳、Merkle根、父区块哈希值、随机数、目标哈希。区块体中则封装的是要记录的信息，将它们通过哈希运算生成相应的Merkle树打包放入区块体，而生成的Merkle根则放入区块头。在利用区块链技术实现物资设备的精细化管理中，供应商可将物资设备的设计、生产、出厂试验等信息上传到链上，物资公司将运输过程中的震动、撞击、温度、湿度等信息进行上传，此外，物资公司还要上传电力设备的监造、仓储等信息；其后，物资使用单位将设备投运、检修、维护、改造、报废等各环节的信息上传至链上，借助区块链共识机制将供应商、物资公司和物资使用单位链接到同一个平台上，提供一个共享的分布式数据系统，将物资设备全寿命周期内发生的活动记录在区块链上，保障信息不可篡改。

3应用区块链技术实现无纸化合同签订和单据流转

物资公司和供应商可编辑合同和单据、在线签署、存储合同单据及查询合同单据。物资采购合同的签订和单据的流转涉及大量的签名手续，可以采用数字签名技术。数字签名技术是指通过使用公钥加密算法对数据电文进行加密、解密变换的一种签名手段，与区块链技术天然契合。签名人可用私钥对数据电文进行签名，之后将原始数据和签名发送给整个网络；网络中的所有节点则可用公钥对其有效性进行验证，这保证了在合同签订和单据流转中的签名可永久存储、不可篡改。

传统的物资合同签订和单据流转存在便捷性差、耗时长的缺点，基于区块链技术的智能合约有望解决这一问题。基于区块链技术的智能合约的运作机理其实并不复杂，如图3所示：

图3智能合约的运作机理

从图3可看出，智能合约封装了预定义的几种合约状态、触发合约执行的条件和特定的响应规则等。一旦预先设置好的条件被触发，便执行对应的规则条款。由于区块链系统中存在共识机制，所以一切将按合同约定的方式执行，参与方在执行过程中无法单方面违约，执行过程无需任何外界监督。

在中标通知书下达之后，物资公司会与供应商签订合同，约定采购物资设备的型号、数量、价格、供货范围、供货期限、付款方式、售后服务、违约责任等。根据项目进度，国家电网公司按照预付款、到货款、投运款、质保金四个阶段支付资金，每个阶段的结算都需要提供各方签署完毕的结算单据作为付款依据。传统的做法是：当物资合同生效后，供应商凭预付款收据和合同履约保函办理预付款支付手续；合同物资交货之后，供应商凭增值税专用发票、项目单位开具的到货验收单办理到货款支付手续；完成物资设备的安装、调试、验收、投运后，供应商凭项目单位开具的投运单办理投运款的支付手续；在合同物资质保期期间，如果没有索赔，项目单位将开具质保单，供应商凭质保单办理质保金支付手续。在上述每个阶段，物资公司的合同结算人员对结算单据纸质文件验审无误后，在ERP（企业资源计划）系统完成付款申请并进行打印。结算人员将纸质付款申请移交财务部门后，由财务部门完成资金支付。

结束语

随着电力物资采购规模不断扩大，现有的物资管理模式已不能适应现代化电力发展的需要。将区块链技术应用于电力物资供应管理，在供应商、物资公司、物资使用单位之间搭建联盟链，既可将电力物资全寿命周期内的活动全部上链，实现物资设备的精细化管理，还可利用区块链技术实现无纸化合同签订和单据流转，避免纸质合同签订、单据流转的繁琐，实现电力物资供应管理的全程透明化、可视化、可追溯化。

参考文献

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