浅析区块链技术在智慧水务的应用对策和思考

吴国伟 汤晶晶 韩晨阳

[摘    要 ]通过对传统水务的现状以及智慧水务、区块链技术的特点进行分析，从利用区块链技术应用在智慧水务中的智慧营商、智慧防伪、智慧结算、智慧服务方面进行论述，展望水务今后发展方向。

[关键词]智慧水务;区块链;架构体系;应用对策

[中图分类号]TP311.13;F124.3;G253[文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）08–00–03

Application Countermeasures and Thinking of Blockchain Technology in Smart Water

Wu Guo-wei， Tang Jing-jing， Han Chen-yang

[Abstract]Through the analysis of the current situation of traditional water affairs and the characteristics of smart water and blockchain technology， this paper discusses the application of blockchain technology in smart water business， intelligent anti-counterfeiting， intelligent settlement and intelligent service， and looks forward to the future development direction of water affairs.

[Keywords]smart water; blockchain; architecture system; Application Countermeasures

水务行业作为公共服务行业是社会文明和城市发展的基础，智慧水务则是智慧城市重要组成之一，其生产、使用、消费、维护等一系列过程中会产生大量数据，其系统的稳定高效运行与群众生活生产紧密相关。区块链作为一种拥有公开、防伪、可追溯、集体维护等特征的技术，为实现用户、水务企业、设备供应商、配套服务商、银行、政府部门以及相关参与方的数据共享，实现水务数据资产的智慧管理，实现水务各方参与者之间信任问题的有效解决，提供了必要的支撑。

1 现状

1.1 水务信息现状及难点

目前，国内大型水务企业普遍建立了各类内部业务系统，但涉及多系统管理，则普遍存在“信息孤岛”现象，还难以实现数据共享，因此无法实现数据效益增值，同时，在与外部系统的数据交换大多仅限微信、支付宝等缴费系统，进行简单接口连接。可以说目前水务行业的数据管理还处于联网不共享阶段，数据的输入、传输、储存、计算、分析、应用各成一家，协同性较差。例如水务企业与设备供应商、用户、银行、电力公司、道路养护单位、政府部门等水务参与方仅停留在水务单体系或个别双体系内进行简单数据交换，无法实现全过程数据共享。

1.2 智慧水务

2017年11月中国城镇供水排水协会科学技术委员会与中國生态城市研究院智慧水务中心联合发表《2017中国智慧水务发展白皮书》，阐述智慧水务是通过智能设备感知水务企业生产、环境、状态等全方位变化，对海量感知数据进行传输、存储和处理，实现海量数据的智能分析，为水务企业生产、经营、服务和管理提供服务决策支撑，从而达到“智慧”状态[1]。目前水务已建设有一批温度、水量、水质、水压、温度等传感设备设施，也实现了将这些设施产生的数据进行远程传输和保存，但缺少一套可以将数据进行高效处理、挖掘和共享的系统。

1.3 区块链技术

通俗的说，区块链技术可以在无须第三方背书的情况下实现系统中所有数据信息的公开透明、不可篡改、不可伪造、可追溯[2]。2008年，有一个化名为“中本聪”的神秘人士发表了一篇论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》，第一次提出区块链概念。2019年，我国国家互联网信息办公室为规范区块链技术相关服务，发布《区块链信息服务管理规定》。

2 架构体系与应用对策

2.1 架构体系

2.1.1 架构选择

一般来说，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成[3]。基于区块链的智慧水务数据资产管理选用综合考虑水务行业区块链可选用5层架构，具体如表1所示。

2.1.2 区块类型选择

区块链类型通常分为完全去中心化的公有区块链、部分去中心化的联合（行业）区块链行业区块链、完全中心化的私有区块链3种[4]。基于水务行业关系国家民生，数据相关行业众多，智慧水务区块链区块类型需兼顾国家安全和效率两个方面，因此可选用“联合（行业）区块链+私有区块”2种叠加使用模式。

2.1.3 应用场景

应用场景如图1所示。

2.2 应用对策

2.2.1 智慧营商

区块链的分布式技术可以让水务、供电、天然气、通讯等服务商以及政府部门集中到一个链上，所有办事流程交付智能合约，使服务流程优化、服务体验提升。例如当用户随意走进一家城市公共设施服务商的一个服务大厅或登录本地区的政务服务网在完成身份识别后，进行新装、更名、还是过户等业务，可以形成智慧业务，使智慧业务在类似水务、电力、天然气等系统中一起自动流转及处理，随即完成审批或变更，省去中介环节，实现点对点直接对接，一键资料输入，多种跨行业业务一起办理一起完成，从而降低成本，提高业务办理时效，提升服务体现，实现多业务一次办、跨部门业务网上办，助力“最多跑一次”。

2.2.2 智慧防伪

水务行业全过程时时刻刻产生大量数据，目前，大部分水务企业基本上采用将这些海量数据进行远程传输，并集中式存储和异地备份模式，只能实现对点单向数据恢复，无法实现成员数据库间对等信任和纠错。而区块链则可以通过哈希时间戳证明某个文件或者数字内容在特定时间的存在，验证数据真实性，恢复数据，为水务企业、设备设施生产商、设计院等建立全过程数据证据链。例如利用区块链作为泵机、压力传感器等设备的公共账簿，实时准确采集采购、使用、故障、维修、报废等信息，实时保全数据形成证据链，将为设备供应商产品改进、设计院设备选型、使用方性价比确定等提供完美的技术参考。

2.2.3 智慧结算

区块链在水务行业结算深度应用后，推动数据资产化和结算智慧化，以数据驱动结算场景的数据化应用，实现水务行业内外供需直接对接，从而减少中间环节，加速转化为商业价值。水务市场参与者共同维护，利用区块链加密技术保证总账安全透明，便于监管。例如利用区块链技术让用户、设备供应商、设备制造商、水厂、设计院、第三方服务商等参与者获取水厂设备的生命周期信息，以调节自身的采购资源配置，结合国家金融政策，在实现票据数字化上链后在供应商之间流转，降低运营成本，是类似支付宝微信水费缴费模式的拓展。同时，通过区块链技术将水务行业中不涉及国家机密和商业秘密的结算数据上链，利用区块链公开透明特征，成为企业、个人信用评价的重要数据，以及阳光结算的重要监督手段。

2.2.4 智慧服务

通过区块链技术将全水务行业的相关数据上链，构建可证可溯的电子证据存证，实现用户、水务企业、设备供应商、配套服务商、银行、政府部门以及相关参与方数据共享，并在此基础上辅助事前决策、事中跟踪、事后评估。例如借助区块链将水务行业的原水（污水、雨水等）、水处理厂、管网、泵机、流量计、水表等生产消费数据与遥感、卫星图像、天气数据、经济景气指数、工业用电量，结合人工智能和机器学习，输入节假日、重大事件、空间位置等数据信息将提前预测区域供水的水量和峰谷需求，以此优劣判断、早期预警、及时反馈、事后评估，指导调度，优化管网运行，合理投加药剂，调节工艺水池液位高低，合理开停各级泵机，降低生产成本，提高经济效益，从而更好地满足百姓需求。通过区块链技术将水务的数据与城市管理数据实时上链互联互通，实现水务基础设施信息与城市管理信息共享，让市民、游客、城市配套服务者、城市管理者等每个城市参与者共享总账带来的管理效益溢出。如自来水水管发生破损，水务企业供水管理系统根据管网情况作出抢修方案，天气、温度、抢修位置、抢修占用公共通行面、通行指数、抢修预计时间、供水影响范围等数据上链，方便交通部门调整交通指示灯启停时间，方便水务企业优化抢修车行驶路线和选择抢修作业面，方便市民合理选择出行和安排用水。

3 发展方向思考

区块链面临跨行业协调要求高，跨领域技术门槛高，跨空间信息更新快等困难，类似区块信息如何承载、如何存储，如何验证尚需有效解决，但总体区块链在智慧水务应用前景广泛。区块链将在去中心化优势方面，促进行业在信息、资金、人才、征信的互联互通，提升预测的准确性;在公开透明优势方面，促进公平竞争、稳定透明的营商环境;在安全共享优势方面，促进信息数据共享、服务效率提升，深化“最多跑一次”改革，为社会提供更好地水务服务体现。

4 结束语

区块链技术目前在水务行业的应用和技术研究还处于初步阶段，水务行业数字化、智能化、物联化程度水平不高，在应用中存在一定的安全风险，同时需要可观的资金技术投入，利用区块链技术在智慧水务中应用将提升水务行业管理的智能化、精准化水平，促进人工智能、物联网、数据挖掘、辅助决策等技术在水务行业的应用和发展，提升服务水平、提

升群众满意率，提高工作效率、降低运营成本，从而整体提升城乡智慧化水平。随着区块链技术的发展，问题将能得到解决，区块链技术在智慧水务应用前景广泛。

参考文献

[1] 中国城镇供水排水协会科学技术委员会、中国生态城市研究院智慧水务中心.2017中国智慧水务发展白皮书[R].2017.

[2] 李文森，王少杰，伍旭川，等.数字货币可以履行货币职能吗？[J].新理财，2017（6）：25-28.

[3] 张健.区块链：定义未來金融与经济新格局[M].北京：机械工业出版社，2016.

[4] 吴国伟，金城志.CAS系统在萧山供水调度中的应用[J].自动化技术与应用，2007，26（12）：133-134，85.

[5] 孙锋.区块链技术在智慧水务中的应用初探[J].供水技术，2019（2）：11.