基于区块链技术的智慧城市建设项目监管平台研究

基于区块链技术的智慧城市建设项目监管平台研究

李姗姗 通讯作者： 刘祥伟

安徽理工大学① 阜阳师范大学② 阜阳 236000

摘要：为实现智慧城市项目建设效益最大化，本文通过分析阜阳市智慧城市项目建设现状和存在的问题，利用区块链技术的去中心化、防篡改、公开透明等优势,搭建智慧城市建设项目区块链监管平台，将建设拟立项项目库、已立项项目库、已建设项目库、监管部门、专家库，并将各部门作为节点接入区块链平台，对智慧城市建设项目进行全生命周期管理，解决智慧城市项目建设过程中存在的立项问题、项目实施监管问题、验收问题、项目建设效果评价问题。

关键词：区块链技术；项目监管；平台建设

一、研究背景

阜阳市作为第二批国家智慧城市试点城市、中原城市群和长三角一体化的重要区域城市，近年来一直致力于“智慧阜阳”建设，并取得了很大成绩：2016年获得“智慧城市示范城市奖”，2018年当选2017-2018年度转型升级优秀智慧城市和中国新型智慧城市建设与发展综合影响力50强。

智慧城市建设中，项目繁多、信息系统类型、功能和数据采集设备呈多样化发展，也为阜阳市智慧城市项目建设、监管带来了一些问题。

一是项目立项问题。存在着方案论证不通过无法立项或项目功能部分重复甚至重复立项问题。

二是项目实施监管及验收问题。目前智慧城市建设项目重前期轻后期，有些项目建设存在着施工不规范、监理形式化、用户不满意、验收通不过等问题。

三是项目效果评价问题。有些智慧城市建设项目存在着项目延期、资金超支、变更频繁、未解决实际用户需求、建设效果不理想等问题，没有良好的效益评价体系。

四是项目间信息孤岛问题。目前政务信息化有工商、质监、社保等近上百个系统，而这些系统大多是分散、异构、封闭的系统，项目之间缺乏有机联系，数据结构与流通接口不统一，缺少联接和沟通。

区块链技术是计算机技术的新型应用模式，是多种技术的融合，它将分布式数据存储、共识机制、点对点传输、加密算法等多种技术融合在一起，具有去中心化、开放性、信息不可篡改和共享性等天然特征。本文通过研究区块链技术在智慧城市建设项目监管平台的应用，打造更加透明、安全、高效和灵活监管平台。

二、平台架构分析

2.1系统架构

基于区块链技术的智慧城市建设项目监管平台架构包括区块链层、以太坊虚拟机层、智能合约层、网络层、应用层五层结构。如图1所示。

图1基于区块链技术的智慧城市建设项目监管平台架构

2.1.1 区块链层

区块链层与网络层进行通信，是区块链运行依赖的环境，也是系统的去中心化(弱中心化)的数据仓库，存储着用户与系统交互的数据信息，包括的技术主要有P2P网络、共识机制、加密算法、时间戳等技术^[1]。

2.1.2以太坊虚拟机

以太坊虚拟机（EVM），是一个 256 位的寄存器堆栈，旨在按照预期运行相同的代码，防止 DDOS攻击,确保系统的安全性^[2]。

2.1.3智能合约

智能合使用Solidity 语言进行编写，也是本系统的业务逻辑处理层，经过 EVM 编译成 EVM 字节码并部署到以太坊区块链中执行，是本系统关键的一层，支撑着系统的运行体系^[3]。

2.1.4网络层

网络层采用Web3.js 库和RPC，Web3.js 封装了 JSON RPC，通过提供的 Web3 对象与任何暴露 RPC 接口的以太坊节点进行通信，RPC 利用网络与远程计算机请求服务，通过这两者合约进行调用。

2.1.5应用层

主要包括交互界面、平台的项目申请模块、项目库管理模块、专家库管理模块和项目信息查询分析模块，通过编写前端代码生成界面，使用户与系统可进行良好的交互^[4]。

三、平台建设研究内容

3.1智慧城市建设项目监管平台功能

本文以太坊作为区块链底层开发环境，涉及的相关部门以节点形式加入区块链网络，形成从项目策划、评审、申报、立项、采购、验收、运行和维护等全过程的监测与管理。如图2所示。

图2 基于区块链技术的智慧城市建设项目监管平台功能

3.1.1项目库管理

项目库管理采用区块链分布式存储结构，通过将数据区块进行分片，挑选部分节点来存储分片后的区块。项目库设计包含项目基础数据及项目业务数据。基础信息数据包括项目申报单位、项目名称、申报日期、联系人、联系电话等；项目业务数据主要包项目在各个阶段的结果性数据，包括项目策划、 初审、集中评审、项目立项、采购、项目验收等相关信息。

3.1.2 项目申报

项目管理部门作为区块链网络中的轻节点，负责发出年度智慧城市建设项目申报通知，各市直单位在规定时间内根据项目申报要求以及业务需求进行在线项目申报。申报单位提交项目书后，会触发区块链网络中的共识机制，申报数据会以区块形式上传至区块链网络中，并广播到各个节点，形成无法篡改的凭据。

3.1.3项目初审

市数据资源管理局作为区块链网络的主节点，确定项目评审日期，从专家库抽选项目评审专家进行评审，检查是否符合新型智慧城市顶层设计规划和本单位智慧城市建设项目规划、是否符合项目申报要求、是否符合技术可行性、信息安全性、经济合理性等。最后根据项目的区块编号记录对应的初审结果。

3.1.4 项目评审

初审通过后，根据项目具体情况通过联合评审、专家论证等方式进行评审。评审结束后，市数据资源管理局根据每个项目的评审结果进行分别处理，根据专家意见整理项目信息，可直接修改项目的信息进入立项项目库或者退回建设单位。项目评审内容主要包含必要性、可行性、安全性、共享性及项目概算的合理性。

3.1.5 项目变更

当项目确需变更可提交变更申请表，填写变更理由和相关资料，根据变更实际情况，由市数据资源管理局会同市财政局进行审查核实，必要时可组织有关专家对项目变更事项进行论证，报请市政府批准后方可实施。

3.1.6 项目实施

平台具有项目合同管理、履约管理、资金支付管理等功能，在智慧城市建设项目实施阶段，实现智慧城市建设项目招标、实施执行、资金拨付的全程透明监管。通过区块链智能合约，市数据资源管理局可对智慧城市建设项目的建设进度、工程质量、成本控制等情况进行跟踪检查。

3.1.7 项目验收

项目验收管理包含建设单位自行验收、项目备案、验收申请及验收审核功能。终验结束后，建设单位上传项目完成后相关验收材料和项目后续运维情况，将其中涉及到软件资源、硬件资源、数据资源分别录入到区块链网络中，形成智慧城市建设资源库。

3.1.8 项目查询、分析统计

根据区块链节点功能的不同，可查看对应的智慧城市建设项目信息，包括项目基本信息、审批信息、在建项目状态、进度信息以及资金拨付等信息。平台建设查询接口，可对系统中的项目验收总数、项目验收不合格总数、项目建设完成比例、智慧城市建设项目类别、建设年度等进行一定条件的查询、统计。

3.1.9专家库管理

专家库管理借助区块链技术，构建基于智能合约的自主权数字身份管理框架，通过为个人身份构建一个分布式容器存储身份及相关数据^[5]，以确保专家的可信数据。专家库管理包含专家基本信息管理、专家抽取和网上评审资料分发等功能。

3.1.10 项目效果评价管理

项目竣工验收后，通过专家库管理系统进行抽取，不定期组织专家或委托第三方机构对项目的运行效率、使用效果、使用满意度、运维保障等情况进行多维度评价测评，测评结果会记录在对应的区块中，作为后期项目资金安排和政府决策的依据。

四、小结

建立基于区块链技术的智慧城市建设项目监管平台，对智慧城市建设项目进行监督管理和数据分析，进一步合理投资，避免财政资金浪费，提高项目建设质量和效益，实现智慧城市项目建设效益最大化。建立对智慧城市建设项目的多维度评价模型，对已建设项目的功能、质量、投入资金、建设周期、使用频率、运维保障、用户满意度等多个维度进行分析，建立科学合理的项目评价模型，对已建设项目效果进行综合评价。

参考文献

[1] 吴春龙. 基于区块链智能合约的高校学历认证系统的研究与实现[D].内蒙古大学,2019. 2.

[2] 潘维. 基于区块链的身份认证系统研究与实现[D].西南科技大学,2020.

[3] 光华,祝孔青,赵德忠,王世杰. 基于区块链的学历认证和学位认证模式研究[J]. 经营与理,2018(03):142-146.

[4] 吉鑫. 基于区块链的教育系统的研究与设计[D].山东科技大学,2020.

[5] 周桐. 基于区块链技术的可信数据通证化方法的研究与应用[D].中国科学技术大学,2019.

项目：基于Ethereum DApp的智慧城市建设项目区块链监管研究与应用示范 ——以国家级智慧城市试点建设城市阜阳市（202004a05020030）