塊鏈技術(shù)具有集中化、信賴等功能，應(yīng)用超過金融領(lǐng)域，應(yīng)用于公開、安全、及時(shí)、穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)，塊鏈?zhǔn)钱?dāng)前最佳解決方案。介紹基于塊鏈技術(shù)、結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)形成的生態(tài)系統(tǒng)，在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營、市政管理部門分析交通、住宅、通信、電力公共事業(yè)等領(lǐng)域，探討獲取和交換數(shù)據(jù)對系統(tǒng)有效運(yùn)營的重要作用，如基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)供應(yīng)鏈的可追溯性、安全性、便利性。應(yīng)用于城市生活時(shí)，以電力交易結(jié)算數(shù)據(jù)為例，討論塊鏈技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景。

區(qū)塊鏈技術(shù)由于其去中心化、去信任等功能，應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)超越金融，不僅將應(yīng)用擴(kuò)展到身份認(rèn)證、審計(jì)、仲裁、投票等社會(huì)治理領(lǐng)域，還涉足工業(yè)、文化、科學(xué)和藝術(shù)等領(lǐng)域。通過解決去信任問題，區(qū)塊鏈技術(shù)提供一種通用技術(shù)和全球范圍內(nèi)的解決方案，從而使整個(gè)行業(yè)的運(yùn)行效率和整體水平得到提高。需要建立在公開、安全、及時(shí)和穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)之上的應(yīng)用，區(qū)塊鏈?zhǔn)悄壳白顑?yōu)解決方案。本文基于塊鏈技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)，分析城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營、市政管理部門、交通、住宅、通信、電力公共事業(yè)等領(lǐng)域，探討獲取和交換數(shù)據(jù)對系統(tǒng)有效運(yùn)營的重要作用，如基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)供應(yīng)鏈的可追溯性、安全性、便利性

目前，全球部分地區(qū)及機(jī)構(gòu)正在發(fā)起區(qū)塊鏈相關(guān)項(xiàng)目，為支持城市基礎(chǔ)設(shè)施的連接并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的智能響應(yīng)，建立基于區(qū)塊鏈記錄核查和審計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，重點(diǎn)提供商業(yè)和信息技術(shù)服務(wù)，并且在進(jìn)一步擴(kuò)大。但是，塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的結(jié)合是新技術(shù)的整合。在城市建設(shè)和市政領(lǐng)域的應(yīng)用，無論是技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還是落地的實(shí)施流程，都處于初期階段，存在一些困難。本文提出一些常見問題，探討基于區(qū)塊鏈的電力交易結(jié)算數(shù)據(jù)解決方案，致力于為后續(xù)更好的應(yīng)用提供思路。

1區(qū)塊鏈技術(shù)概述

區(qū)塊鏈技術(shù)已有8年多的發(fā)展時(shí)間，它首先被虛擬貨幣出名，后被各大金融機(jī)構(gòu)采用作為保證數(shù)據(jù)不被篡改的技術(shù)保障，防止賬戶和貨幣的偽造，解決人與人之間、人與機(jī)構(gòu)之間和機(jī)構(gòu)之間的信任問題，區(qū)塊鏈對數(shù)據(jù)的保護(hù)能力得到最重視數(shù)據(jù)安全的金融機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。作為交易驗(yàn)證和數(shù)據(jù)共享技術(shù)，塊鏈可以協(xié)助沒有建立傳統(tǒng)信賴關(guān)系的主體，通過技術(shù)手段協(xié)助社會(huì)個(gè)人和組織，有效地避免不合規(guī)、不合理的現(xiàn)象，大幅度降低交易管理成本，避免人為的數(shù)據(jù)收集錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)篡改。區(qū)塊鏈的特點(diǎn)和價(jià)值因類別和應(yīng)用場景而異。塊鏈一般具有以下技術(shù)特點(diǎn)。

1）去中心化。塊鏈技術(shù)不依賴追加的第三方管理機(jī)構(gòu)和硬件設(shè)施，沒有中心管理，通過分布式計(jì)算和存儲(chǔ)，各節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息自我驗(yàn)證、傳達(dá)和管理。

2)不可篡改性。一致提交的數(shù)據(jù)一直存在，不得破壞或修改。

3)隱私保護(hù)。密碼學(xué)保證未經(jīng)許可者可以訪問數(shù)據(jù)，但無法分析。

4)開放性。塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)除了交易方面的私有信息被加密外，數(shù)據(jù)對所有人開放，任何人都可以通過公開的接口查詢塊鏈數(shù)據(jù)和開發(fā)應(yīng)用程序，因此整個(gè)系統(tǒng)的信息都是透明的。塊鏈的特征圖如圖1所示。隨之帶來的業(yè)務(wù)特性描述如下。

1)可靠性。塊鏈技術(shù)提供天然可靠的分布式賬簿平臺(tái)，無需追加第三方中介機(jī)構(gòu)。

2)降低成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，塊鏈技術(shù)帶來了更短的時(shí)間、更少的人力和維護(hù)成本。3)加強(qiáng)安全。塊鏈技術(shù)有利于安全可靠的審計(jì)管理和賬目清算，減少犯罪可能性和其他風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫與塊鏈技術(shù)的區(qū)別見圖2。區(qū)塊鏈不是憑空而生的新技術(shù)，更像是技術(shù)演化到一定程度突破應(yīng)用門檻后的產(chǎn)物，是一系列現(xiàn)有技術(shù)的集合，其創(chuàng)意思路為解決問題提供了新的方向。其商業(yè)應(yīng)用場景與環(huán)境密切相關(guān)。基于區(qū)塊鏈技術(shù)，任何基于數(shù)字易的活動(dòng)成本和跟蹤成本都會(huì)降低，安全性也會(huì)提高。

2區(qū)塊鏈技術(shù)在城市建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展探討

-以功率為例，區(qū)塊鏈具有開放、不可篡改、隱私保護(hù)等特性。基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建交易數(shù)字資產(chǎn)賬本，將身份檔案、實(shí)質(zhì)資產(chǎn)、交易情況等信息形成數(shù)字資產(chǎn)，記錄在區(qū)塊鏈中。以電力系統(tǒng)為例，參與方包括發(fā)電企業(yè)與個(gè)人、用電用戶、電網(wǎng)收費(fèi)營銷單位等。一方面，可以確認(rèn)參與者的身份，維持系統(tǒng)的隱私，另一方面采用數(shù)據(jù)同步算法，提高存儲(chǔ)效率。采用塊鏈+云模式，塊鏈負(fù)責(zé)全面記錄發(fā)電企業(yè)和電氣用戶的基本信息文件，電網(wǎng)管理部門、電力生產(chǎn)部門、電力營銷部門、政府機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)等作為塊鏈的聯(lián)盟節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行塊鏈的監(jiān)督、共識(shí)、記錄的權(quán)限例如，發(fā)電生產(chǎn)、電力傳輸、電力儲(chǔ)藏、電力調(diào)整和交易等進(jìn)行大數(shù)據(jù)的正確分析，輔助電力管理部門迅速做出正確的決定。在電力行業(yè)，區(qū)塊鏈應(yīng)用在以下2個(gè)方面可能產(chǎn)生突破性發(fā)展。

2.1全球能源互聯(lián)網(wǎng)。全球能源互聯(lián)網(wǎng)能夠連接“一極一道”（北極、赤道）和各洲、各國大型能源基地及各類分布式電源，將存在時(shí)區(qū)差、季節(jié)差的各大洲電網(wǎng)連接起來，突破資源瓶頸、環(huán)境約束和時(shí)空限制，將太陽能、風(fēng)能、水能、海洋能等清潔能源轉(zhuǎn)化為電能送到各類用戶，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)、地區(qū)互濟(jì)，保障能源供應(yīng)，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少環(huán)境損失，降低社會(huì)成本，有效解決能源安全發(fā)展、清潔發(fā)展、高效發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展等問題[7]。全球能源互聯(lián)網(wǎng)為全球清潔能源的高效開發(fā)利用提供平臺(tái)，全球能源互聯(lián)網(wǎng)包括智能發(fā)電、配電、用電、儲(chǔ)能等設(shè)備，發(fā)電設(shè)備具有風(fēng)力、太陽能、水電等不同形式，全球能源互聯(lián)網(wǎng)的參與主體不僅包括電力提供者，還包括電力用戶。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，電力提供商不再局限于大型發(fā)電站，每個(gè)家庭的個(gè)人分布式新能源發(fā)電可以連接全球能源互聯(lián)網(wǎng)，通過新能源方式為全球能源互聯(lián)網(wǎng)提供電力，產(chǎn)生電力交易。由于全球能源互聯(lián)網(wǎng)參與主體各自獨(dú)立，沒有信任交流機(jī)制，全球能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的用戶很多。因此，全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)供應(yīng)和交易等行為的快速、可靠和自動(dòng)執(zhí)行成為制約全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)，支持世界能源互聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)方面。有效利用塊鏈技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，世界上數(shù)億發(fā)電企業(yè)和個(gè)人網(wǎng)絡(luò)提供電力數(shù)據(jù)和用戶的電力數(shù)據(jù)，以及電力供應(yīng)和消費(fèi)的交易結(jié)算，不通過第三方機(jī)構(gòu)(或稱為中心機(jī)構(gòu))就能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全可靠性同時(shí)，由于區(qū)塊鏈的所有歷史數(shù)據(jù)都不會(huì)被刪除，當(dāng)交易發(fā)生糾紛時(shí)，提供歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

2.2智能電力。目前，國家各地電力機(jī)構(gòu)正在更新新電力調(diào)度、電力費(fèi)用和營銷數(shù)據(jù)管理。為了確保國計(jì)民生相關(guān)電力數(shù)據(jù)信息的安全，電力機(jī)構(gòu)希望將正在使用的國外數(shù)據(jù)庫更換為國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫�？紤]到電力數(shù)據(jù)的敏感性，特別是電力公司關(guān)心的電力調(diào)度、供電費(fèi)用之間的資金交易，為了保證這些數(shù)據(jù)信息能夠完全在新的數(shù)據(jù)庫中運(yùn)行，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移需要大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間。基于資金交易數(shù)據(jù)的安全性，塊鏈技術(shù)提供了適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。

1)構(gòu)建塊鏈，主要用于記錄電力支付結(jié)算資金的交易狀況。由于塊鏈本身的特征，多個(gè)節(jié)點(diǎn)的共識(shí)算法，一是保證所有電力支付結(jié)算資金的交易數(shù)據(jù)都記錄在塊鏈中，二是共識(shí)算法，確保共識(shí)認(rèn)證的電力支付結(jié)算能夠保存、記錄。

2)國外數(shù)據(jù)庫在向國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)信息時(shí)，將數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分是資金交易數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄在塊鏈中，另一部分是用戶姓名、身份證號碼、地址、電話、收費(fèi)方式等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)充分發(fā)揮區(qū)塊鏈安全、可信、防作弊的特性，以及傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫無法比擬的單位時(shí)間數(shù)據(jù)吞吐量大的優(yōu)點(diǎn)。區(qū)塊鏈與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相結(jié)合應(yīng)用于電力系統(tǒng)管理見圖3。塊鏈作為電力市場解決當(dāng)前問題的有效方案。1)通過塊鏈構(gòu)建電力互聯(lián)網(wǎng)互動(dòng)主體之間的可靠傳遞機(jī)制，實(shí)現(xiàn)基于可靠的各主體之間的相互操作，提高溝通效率，降低成本。

2)當(dāng)塊鏈實(shí)現(xiàn)電力交易時(shí)，基于塊鏈網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)機(jī)制實(shí)際上同時(shí)實(shí)現(xiàn)清算和結(jié)算，提高清算、結(jié)算的效率。

3)塊鏈可以完全記錄所有歷史電力交易記錄，具有可追溯性和審計(jì)性。

4)數(shù)據(jù)配置在塊鏈上，確保不可篡改、不可靠、公私鑰結(jié)合的非對稱加密保護(hù)隱私。塊鏈在電力市場上發(fā)揮著更大的作用。

1)隨著電力市場改革的推進(jìn)和全球能源互聯(lián)網(wǎng)的普及，市場主體越來越多，電力交易也越來越活躍。以后會(huì)出現(xiàn)越來越多的電子合同、電子發(fā)票、電子票據(jù)等。電子化單據(jù)存在容易篡改、丟失等問題�；�于塊鏈的電子數(shù)據(jù)保全技術(shù)可以提高能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息安全性，避免外部黑客攻擊和內(nèi)部管理不當(dāng)導(dǎo)致電子數(shù)據(jù)丟失或篡改，為電力市場參與者提供信用背書。

2)對于電力消費(fèi)場景，塊鏈技術(shù)可以很好地與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合。塊鏈不存在中心節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄信息，保證數(shù)據(jù)的可持續(xù)性，解決物聯(lián)網(wǎng)的核心缺陷。例如，以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)建立電力總賬本，針對電動(dòng)汽車充電的應(yīng)用場景，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，采用區(qū)塊鏈的智能合約實(shí)現(xiàn)充電樁資產(chǎn)經(jīng)濟(jì)共享，完成該應(yīng)用場景下認(rèn)證、充電、付款的自動(dòng)化管理。

3)在電力傳輸應(yīng)用場景中，參與電力傳輸?shù)淖饔煤芏啵�存在廣義的游戲競爭。區(qū)塊鏈技術(shù)以實(shí)現(xiàn)多個(gè)角色之間的強(qiáng)制信任和角色之間交易的透明化，實(shí)現(xiàn)多種能源之間的協(xié)調(diào)和優(yōu)化傳輸，提高系統(tǒng)效率。例如，改造輸電線路中的輸電設(shè)備，增加電力傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、智能計(jì)算等功能模塊，將其轉(zhuǎn)化為物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)通過塊鏈以點(diǎn)對點(diǎn)向全網(wǎng)傳播，保證電力及其設(shè)備的安全管理。

3結(jié)語

塊鏈以其去中心化、去信用化和不可篡改的技術(shù)特征，以比特幣為代表的數(shù)字加密貨幣的普及備受矚目。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和行業(yè)研究的熱門課題，各行各業(yè)都希望通過區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)注入新技術(shù)的推動(dòng)力。城市建設(shè)是復(fù)雜綜合的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，包括塊鏈技術(shù)在內(nèi)的信息技術(shù)加強(qiáng)管理和優(yōu)化。因此，需要加強(qiáng)區(qū)塊鏈技術(shù)在城市建設(shè)方面的基礎(chǔ)研究，并對研究成果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)應(yīng)用與推廣，以期提升城市建設(shè)的智慧化管理應(yīng)用水平。