CN111159769B - 一种基于区块链的建筑工程造价监管系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的建筑工程造价监管系统及方法，该系统包括用户管理模块、投资决策模块、设计控制模块、建筑设计模块、工程实施模块、监理审核模块及分布式文件系统。本发明为解决现有的工程造价管理系统透明度不足，存在造假、易篡改的问题提供了一种解决方案，通过区块链来记录追踪工程造价各个环节的信息，利用区块链技术构建公开透明同时又高可信、可溯源的分布式网络，从而实现一个从建筑总包方、咨询服务公司、勘测设计方、施工方、监理方等多方协作相互监督的可审计的建筑工程造价监管系统；由于区块链系统的特性，避免了数据被篡改，提升了系统的信息透明度，防止违规用户进行违规操作。

Description

一种基于区块链的建筑工程造价监管系统及方法

技术领域

本发明涉及基于区块链的信息共享、存证溯源及建筑工程领域中的造价管理，尤其涉及一种基于区块链的建筑工程造价监管系统及方法。

背景技术

区块链技术，区块链是指通过去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。区块链可以分为公有链、私有链和联盟链，其中联盟链技术只针对特定某个群体的成员和有限的第三方，允许授权的节点加入网络，可根据权限查看信息。区块链上的交易确认由区块链上的所有节点共识完成，共识成功后打包写入区块。任何想要修改链上数据的行为都需要获得整个系统中半数以上节点的支持，这就极大的保证了链上数据的可信度。

智能合约，从用户角度来讲，智能合约通常被认为是一个自动担保账户，例如，当特定的条件满足时，程序就会释放和转移资金。从技术角度讲，智能合约是部署在区块链上的特殊协议，通过智能合约可以实现在区块链上的数据存储、读写以及一些逻辑操作，目前大部分的区块链应用都是基于智能合约来运行的。此外，智能合约使用的Solidity语言是图灵完备的，可以实现应用业务逻辑的所有操作。

建筑工程造价管理，是指在整个建筑工程的全流程中，将建筑总包方的投资决策、咨询公司的设计控制以及后续的勘测设计方、施工方的造价通过统一的系统进行管理、监控，以确保整个造价透明可追溯。

目前建筑领域中造价管理较为混乱，多为采用纸质的形式记录相关造价信息，缺乏统一的管理维护平台，出现造价问题难以追查，或者造价管理系统仅仅记录整个建筑施工环节中的某部分，难以通过系统看到完整的造价监管信息，此外，普通的管理系统是中心化的，存在可篡改的风险，缺乏数据分析，无法通过大数据分析分析出项目中的造价异常信息，无法进行自动审计筛选。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于区块链的建筑工程造价监管系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于区块链的建筑工程造价监管系统，该系统由智能合约和分布式文件系统组成；所述智能合约包括用户管理模块、投资决策模块、设计控制模块、建筑设计模块、工程实施模块、监理审核模块；

所述用户管理模块用于用户角色划分并授予相应的用户权限，用户发送交易时，各区块链节点通过智能合约读取交易携带的CA证书区别用户权限；所述用户角色包括建筑总包方、咨询服务公司、勘测设计方、施工方、监理方；所述区块链节点包括建筑总包方节点、咨询服务公司节点、勘测设计方节点、施工方节点、监理方节点；

所述投资决策模块用于建筑总包方录入投资决策信息，通过调用智能合约将投资决策信息以区块链交易的形式发送到建筑总包方节点，并将交易在各区块链节点中共识，校验权限，将投资决策信息记录到区块链中，确保数据不被篡改；

所述设计控制模块用于咨询服务公司录入基于投资决策信息给出的造价方案信息，通过区块链交易的形式将造价方案信息发送到咨询服务公司节点并进行共识，校验权限，将造价方案信息记录到区块链中；

所述建筑设计模块用于勘测设计方录入勘测设计造价信息，分为勘测设计文字信息部分和勘测设计非文字信息部分；其中，通过SHA256哈希算法生成非文字信息部分的勘测设计信息哈希值，将非文字信息部分的勘测设计信息哈希值和勘测设计文字信息部分写入区块链交易中，发送到勘测设计方节点并进行共识，校验权限，将勘测设计造价信息写入区块链；同时勘测设计非文字信息部分以勘测设计多媒体文件形式存储至分布式文件系统中；

所述工程实施模块用于施工方录入实际造价结果信息，包括实际施工费用信息和对应的施工费用票据信息；其中，通过SHA256哈希算法生成施工费用票据信息的施工信息哈希值，将施工信息哈希值和实际施工费用信息封装进施工方交易中，发送到施工方节点并进行共识校验权限，写入区块链；同时施工费用票据信息以施工信息多媒体文件形式存入分布式文件系统；

所述监理审核模块用于监理方调用智能合约读取施工方录入实际造价结果信息，同时在分布式文件系统中提取施工信息多媒体文件并进行SHA256哈希，对比并确认生成的哈希值与读取的实际造价结果信息中的施工信息哈希值一致后，对比并确认实际施工费用信息与施工费用票据信息一致，确保施工方录入的实际造价结果信息真实可靠；

一种上述基于区块链的建筑工程造价监管系统的监管方法，包括以下步骤：

(1)建筑总包方通过私钥对录入的投资决策信息进行签名并附带CA证书，发送到建筑总包方节点。建筑总包方节点收到交易，将交易发送到咨询服务公司节点，并通过P2P网络进行全网共识，各个共识节点收到该交易后调用执行智能合约，校验交易中的CA证书以确认权限，将投资决策信息存入账本；

(2)咨询服务公司通过咨询服务公司节点发起智能合约查询，获取建筑总包方提交的投资决策信息，根据投资决策信息产出造价方案信息并用私钥签名，将交易发送至建筑总包方节点和施工方节点，进行全网广播共识，各节点调用智能合约确认发送方权限后，将造价方案信息存入账本，咨询服务公司节点通知建筑总包方和勘测设计方，当建筑总包方确认后，勘测设计方进行勘测设计；

(3)勘测设计方进行勘测设计得到勘测设计造价信息，分为勘测设计文字信息部分和勘测设计非文字信息部分；通过SHA256算法对勘测设计非文字信息部分进行哈希得到非文字信息部分的勘测设计信息哈希值，将勘测设计文字信息部分和非文字信息部分的勘测设计信息哈希值通过签名发送至勘测设计方节点，通过P2P网络将勘测设计造价信息转发至建筑总包方节点和施工方节点，并进行全网共识，调用智能合约确认权限后将勘测设计造价信息写入账本，以区块链事件的形式通知施工方和建筑总包方；同时勘测设计非文字信息部分以勘测设计多媒体文件形式存储至分布式文件系统中；勘测设计造价信息由建筑总包方审核通过后，施工方开始施工；

(4)施工方将实际造价结果信息录入系统，包括实际施工费用信息和对应的施工费用票据信息；其中，施工费用票据信息通过SHA256算法进行哈希得到施工信息哈希值，将施工信息哈希值和实际施工费用信息写入施工方交易中，通过施工方私钥签名发送至施工方节点，并通过P2P网络转发至建筑总包方节点和监理方节点，进行全网共识，调用智能合约确认权限后，将实际造价结果信息写入账本，施工方节点通知建筑总包方和监理方；同时将施工费用票据信息以施工信息多媒体文件形式存入分布式文件系统；

(5)监理方从监理方节点查询施工方提交的实际造价结果信息，并从分布式文件系统中提取对应的施工信息多媒体文件，对施工信息多媒体文件进行SHA-256算法哈希并与区块链中存储的施工信息哈希值进行对比，确认分布式文件系统施工信息多媒体文件没有被篡改，监理方审核通过后发起确认交易，并转发至建筑总包方节点和施工方节点进行存储，进行全网广播共识，各节点执行智能合约确认权限后将该确认交易写入账本。

进一步地，所述勘测设计文字信息部分为勘测设计费用信息。

进一步地，所述勘测设计非文字信息部分为勘测结果及设计图纸的照片视频信息。

进一步地，所述实际施工费用信息为施工过程中材料、人员、设备产生的费用。

进一步地，所述施工费用票据信息为实际施工费用信息对应的单据发票的照片或扫描件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种基于区块链的建筑工程造价监管系统及方法为建筑工程造价监管中的各个参与方提供了完整的功能模块，通过区块链来记录追踪工程造价各个环节的信息，由于区块链系统的特性，避免了各环节录入的造价信息数据被篡改；引入监理监管机制，提升了系统的信息透明度，数据真实可信，提升施工方造价报备的可信度，易于信息的溯源；同时，系统中各方共同参与，各方快速交换信息，提高了相互协作的效率；还可利用大数据分析模块对区块链底层系统中的数据进行分析对造价进行自动比对，方便对异常数据进行审计，防止违规用户进行违规操作。

附图说明

图1为基于区块链的建筑工程造价监管系统的架构图；

图2为基于区块链的建筑工程造价监管系统的操作流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明一种基于区块链的建筑工程造价监管系统及方法作进一步的阐述。

本发明一种基于区块链的建筑工程造价监管系统，如图1所示，运行在底层的区块链平台上，业务逻辑位于区块链智能合约中，各业务调用方均部署有区块链节点，通过P2P网络形成分布式的建筑工程造价监管系统。该系统底层基于区块链平台进行造价信息的存储，防止信息篡改，利用区块链中录入的可信数据进行大数据分析与市场信息进行比对提取异常数据，以便进行审计；该系统通过区块链底层将业务相关方的数据发送到业务相关方的节点中，区块链的区块中则存储敏感数据的哈希值，以便确认数据的可靠性，从而实现本系统中造价以及相关存证信息的隐私保护。该管理系统由智能合约和分布式文件系统组成，所述智能合约包括用户管理模块、投资决策模块、设计控制模块、建筑设计模块、工程实施模块、监理审核模块。

所述用户包括建筑总包方、咨询服务公司、勘测设计方、施工方、监理方5个角色；每个角色在建筑工程的不同阶段填写造价信息并录入系统，拥有不同的权限，具体为：建筑总包方负责录入投资决策信息；咨询服务公司负责详细的造价设计并录入设计控制信息，勘测设计方、施工方负责填写实际工程进展中的真实造价，录入建设实施信息和相关的票据信息；监理方负责审核施工方填写的工程造价是否属实，建筑总包方负责审核勘测设计方所填写的造价设计方案是否符合要求。系统将各个环节的信息写入底层区块链系统，包括文字以及图片、语音的哈希值；其中，监理审核环节通过将区块链上的哈希值与分布式文件系统保存的实际多媒体资料的哈希值进行对比，确保信息不被篡改。

所述区块链节点包括建筑总包方节点、咨询服务公司节点、勘测设计方节点、施工方节点、监理方节点。

所述用户管理模块用于角色划分并授予相应的用户权限，用户发送交易时，各区块链节点通过智能合约读取交易携带的CA证书区别用户权限。

所述投资决策模块由建筑总包方负责操作，建筑总包方根据项目规划及需求进行投资决策的录入，通过调用智能合约，将投资决策信息以区块链交易的形式发送到建筑总包方节点中，包括项目的总投入资金、勘测设计费、建筑材料费、人工费、监理费等相关费用，建筑总包方节点将交易在各共识节点中进行共识，各节点同时执行智能合约，检验交易发送者权限，确认为建筑总包方，将投资决策信息执行写入区块链进行保存，确保数据不被篡改；同时通过区块链中的事件订阅机制反馈给建筑总包方，提醒交易写入成功。

所述设计控制模块用于咨询服务公司基于前期的投资决策模块中建筑总包方的投资决策进行详细的各阶段的造价分析，给出造价方案信息，包括设计造价、施工阶段的各类建筑材料、人员、设备的工程造价，录入系统后，通过区块链交易的形式将造价方案信息发送到咨询服务公司节点并进行共识，校验交易发送方的权限，将造价方案信息记录到区块链中。

所述建筑设计模块用于勘测设计方将勘测设计造价信息录入系统进行申报，包括实际勘测以及设计的造价费用等文字信息和勘测结果、设计图纸及相关照片视频信息；将实际勘测以及设计的造价费用等文字信息写入区块链交易中；并对勘测结果、设计图纸及相关照片视频信息通过哈希算法SHA-256进行散列计算获取每个文件所对应的256位的哈希值将哈希值写入交易中，发送到勘测设计方节点并进行共识，校验权限后，将实际勘测以及设计的造价费用等文字信息及哈希值写入区块链。

所述工程实施模块用于施工方录入实际造价结果信息，包括施工阶段的材料、人员、设备等工程实际产生费用和相应的单据发票的信息及照片或者扫描件，将施工阶段的材料、人员、设备等工程实际产生费用封装进施工方的交易中，同时在施工方的交易中添加相应的单据发票的信息及照片或者扫描件的SHA-256哈希值，称为施工信息哈希值；并将单据发票的信息及照片或者扫描件以施工信息多媒体文件形式存入分布式文件系统。实际造价结果信息发送到共识节点共识后，执行智能合约校验权限，录入区块链系统。

所述监理审核模块用于监理方对施工过程中的实际费用进行审核并在系统中进行确认，具体为：监理方通过调用智能合约读取施工方提交的实际造价结果信息，同时在分布式文件系统中提取施工方交易中对应的施工信息多媒体文件，并进行SHA-256哈希，对比生成的哈希值是否与施工方的交易中对应的施工信息哈希值一致，确认无误后对比单据发票及照片或者扫描件中的信息，是否与施工方填写的一致，确保施工方录入的实际造价结果信息真实可靠。

本系统还可增加大数据分析模块，该模块基于上述6个模块，对录入区块链底层平台中的工程造价信息通过深度学习进行大数据分析，分析给出目前行业内对应造价的平均水平，以确保咨询服务公司、勘测设计方、施工方填写的报价处于合理利润范围内，如果发现与市场平均造价相差过大的造价信息数据的异常报价则发起警告提醒，可通过调用智能合约中的获取历史数据的账本接口，对数据进行追溯，进行相应的审计。

一种基于上述基于区块链的建筑工程造价监管系统的监管方法，如图2所示，包括以下步骤：

(1)建筑总包方通过自己的私钥对录入的投资决策信息进行签名并附带上CA证书，发送到建筑总包方节点。建筑总包方节点收到交易，将交易发送至咨询服务公司节点，并通过P2P网络进行全网共识，各个共识节点收到该交易后，调用智能合约校验交易中的证书信息以确认权限，将投资决策信息存入账本；当投资决策信息写入账本后，建筑总包方节点通过区块链中的事件机制通知建筑总包方以及咨询服务公司。

(2)咨询服务公司调用咨询服务公司节点发起智能合约查询，获取建筑总包方提交的投资决策信息，进行详细的造价设计，对造价方案信息用私钥签名，将交易发送至建筑总包方节点以及施工方节点，同时进行全网广播共识，各节点调用智能合约，确认发送方权限后，执行设计控制模块的业务逻辑存入账本。当造价方案信息写入账本后，咨询服务公司节点将通知建筑总包方以及勘测设计方，当建筑总包方确认后，勘测设计方可进行勘测设计。

(3)勘测设计方进行勘测设计，得到实际勘测以及设计的造价费用等文字信息和勘测结果、设计图纸及相关照片视频信息；通过SHA-256算法对勘测结果、设计图纸及相关照片视频信息进行哈希得到非文字信息部分的勘测设计信息哈希值，将非文字信息部分的勘测设计信息哈希值和实际勘测以及设计的造价费用等文字信息，通过签名发送至勘测设计方节点，勘测结果、设计图纸及相关照片视频信息存储至分布式文件系统中。通过P2P网络将勘测设计造价信息转发至建筑总包方节点、施工方节点进行存储，交易公共的哈希则进行全网共识，调用智能合约确认权限后，执行工程实施模块的业务逻辑写入账本。当勘测设计造价信息写入区块链后，将以区块链事件的形式通知施工方以及建筑总包方。

(4)施工方将实际造价结果信息以文字以及图片或者扫描件的形式录入系统，其中图片及扫描件将通过SHA-256算法进行哈希得到施工信息哈希值，将施工信息哈希值一并写入交易中，通过施工方自身私钥签名发送实际造价结果信息至施工方节点，并将实际造价结果信息以施工信息多媒体文件形式存入分布式文件系统。通过P2P网络将施工造价信息转发至建筑总包方节点、监理方节点进行存储，交易的哈希则进行全网共识，执行智能合约确认权限后，写入账本。当实际造价结果信息写入账本后，施工方节点将通知建筑总包方以及监理方。

(5)监理方通过从监理方节点查询施工方的交易信息获取施工方提交的实际造价结果信息，并根据施工方交易内信息从分布式文件系统中提取对应的施工信息多媒体文件，对施工信息多媒体文件进行SHA-256算法哈希并与施工方交易内的施工信息哈希值进行对比确认施工信息多媒体文件没有被篡改，审核施工方提交的实际造价结果信息。监理方审核后发起确认交易，监理方节点将该交易转发至建筑总包方节点、施工方节点进行存储，通过交易公共部分进行全网广播共识，各节点执行智能合约确认权限后，写入账本。

以上是对本发明创造的完整的造价监管环节的较佳实例进行了具体说明，但本发明并不限于上述实例，熟悉本领域的技术人员在不违背发明创造精神的前提下还可作出种种等同的变型或替换，这些变型替换均包含在本申请的范围内。

Claims (6)

1.一种基于区块链的建筑工程造价监管系统，其特征在于，该系统由智能合约和分布式文件系统组成；所述智能合约包括用户管理模块、投资决策模块、设计控制模块、建筑设计模块、工程实施模块、监理审核模块；

所述用户管理模块用于用户角色划分并授予相应的用户权限，用户发送交易时，各区块链节点通过智能合约读取交易携带的CA证书区别用户权限；所述用户角色包括建筑总包方、咨询服务公司、勘测设计方、施工方、监理方；所述区块链节点包括建筑总包方节点、咨询服务公司节点、勘测设计方节点、施工方节点、监理方节点；

所述投资决策模块用于建筑总包方录入投资决策信息，通过调用智能合约将投资决策信息以区块链交易的形式发送到建筑总包方节点，并将交易在各区块链节点中共识，校验权限，将投资决策信息记录到区块链中，确保数据不被篡改；

所述设计控制模块用于咨询服务公司录入基于投资决策信息给出的造价方案信息，通过区块链交易的形式将造价方案信息发送到咨询服务公司节点并进行共识，校验权限，将造价方案信息记录到区块链中；

所述建筑设计模块用于勘测设计方录入勘测设计造价信息，分为勘测设计文字信息部分和勘测设计非文字信息部分；其中，通过SHA256哈希算法生成非文字信息部分的勘测设计信息哈希值，将非文字信息部分的勘测设计信息哈希值和勘测设计文字信息部分写入区块链交易中，发送到勘测设计方节点并进行共识，校验权限，将勘测设计造价信息写入区块链；同时勘测设计非文字信息部分以勘测设计多媒体文件形式存储至分布式文件系统中；

所述工程实施模块用于施工方录入实际造价结果信息，包括实际施工费用信息和对应的施工费用票据信息；其中，通过SHA256哈希算法生成施工费用票据信息的施工信息哈希值，将施工信息哈希值和实际施工费用信息封装进施工方交易中，发送到施工方节点并进行共识，校验权限，写入区块链；同时施工费用票据信息以施工信息多媒体文件形式存入分布式文件系统；

所述监理审核模块用于监理方调用智能合约读取施工方录入实际造价结果信息，同时在分布式文件系统中提取施工信息多媒体文件并进行SHA256哈希，对比并确认生成的哈希值与读取的实际造价结果信息中的施工信息哈希值一致后，对比并确认实际施工费用信息与施工费用票据信息一致，确保施工方录入的实际造价结果信息真实可靠。

2.一种基于权利要求1所述基于区块链的建筑工程造价监管系统的监管方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建筑总包方通过私钥对录入的投资决策信息进行签名并附带CA证书，发送到建筑总包方节点；建筑总包方节点收到交易，将交易发送到咨询服务公司节点，并通过P2P网络进行全网共识，各个共识节点收到该交易后调用执行智能合约，校验交易中的CA证书以确认权限，将投资决策信息存入账本；

(2)咨询服务公司通过咨询服务公司节点发起智能合约查询，获取建筑总包方提交的投资决策信息，根据投资决策信息产出造价方案信息并用私钥签名，将交易发送至建筑总包方节点和施工方节点，进行全网广播共识，各节点调用智能合约确认发送方权限后，将造价方案信息存入账本，咨询服务公司节点通知建筑总包方和勘测设计方，当建筑总包方确认后，勘测设计方进行勘测设计；

(3)勘测设计方进行勘测设计得到勘测设计造价信息，分为勘测设计文字信息部分和勘测设计非文字信息部分；通过SHA256算法对勘测设计非文字信息部分进行哈希得到非文字信息部分的勘测设计信息哈希值，将勘测设计文字信息部分和非文字信息部分的勘测设计信息哈希值通过签名发送至勘测设计方节点，通过P2P网络将勘测设计造价信息转发至建筑总包方节点和施工方节点，并进行全网共识，调用智能合约确认权限后将勘测设计造价信息写入账本，以区块链事件的形式通知施工方和建筑总包方；同时勘测设计非文字信息部分以勘测设计多媒体文件形式存储至分布式文件系统中；勘测设计造价信息由建筑总包方审核通过后，施工方开始施工；

(4)施工方将实际造价结果信息录入系统，包括实际施工费用信息和对应的施工费用票据信息；其中，施工费用票据信息通过SHA256算法进行哈希得到施工信息哈希值，将施工信息哈希值和实际施工费用信息写入施工方交易中，通过施工方私钥签名发送至施工方节点，并通过P2P网络转发至建筑总包方节点和监理方节点，进行全网共识，调用智能合约确认权限后，将实际造价结果信息写入账本，施工方节点通知建筑总包方和监理方；同时将施工费用票据信息以施工信息多媒体文件形式存入分布式文件系统；

(5)监理方从监理方节点查询施工方提交的实际造价结果信息，并从分布式文件系统中提取对应的施工信息多媒体文件，对施工信息多媒体文件进行SHA-256算法哈希并与区块链中存储的施工信息哈希值进行对比，确认分布式文件系统施工信息多媒体文件没有被篡改，监理方审核通过后发起确认交易，并转发至建筑总包方节点和施工方节点进行存储，进行全网广播共识，各节点执行智能合约确认权限后将该确认交易写入账本。

3.根据权利要求2所述监管方法，其特征在于，所述勘测设计文字信息部分为勘测设计费用信息。

4.根据权利要求2所述监管方法，其特征在于，所述勘测设计非文字信息部分为勘测结果及设计图纸的照片视频信息。

5.根据权利要求2所述监管方法，其特征在于，所述实际施工费用信息为施工过程中材料、人员、设备产生的费用。

6.根据权利要求2所述监管方法，其特征在于，所述施工费用票据信息为实际施工费用信息对应的单据发票的照片或扫描件。

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