CN113627778B - 基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统 - Google Patents
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Abstract
通过胚料节点、数控设备节点作为监管区块链的基础物理层，利用收集的唯一编码、打标时间、操作人员身份码、电磁锁解锁时间、胚料称重数据、数控加工时间、数控程序运行日志等数据通过通信协议上传到监管系统中，在物理层完成对安全生产全过程的映射。在安全生产全过程监管中，区块链的嵌入使得人、胚料、数控设备三方数据真实沉淀，数据权属明细，不可篡改、可传递，被监管系统真实记录，利用区块链的数据存储结构、共识机制、智能合约、用户认证等技术特征，实现了制造业安全生产全过程的人、胚料、数控全程数据采集和追溯。
Description
技术领域
本发明涉及制造业区块链应用技术领域，具体涉及基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统。
背景技术
在制造业企业管理中，不仅需要注意保护劳动者在生产过程中人身安全，还要监管产品质量安全。
特别是数控加工企业，产品质量安全往往仅在出厂质检环节进行标识，产品后续出现问题，往往难以回溯到生产细节，仅能追溯到生产批次。其原因在于：数控加工工艺环节多(如数控铣、削、钻、刨等等)，一件产品从毛坯到成型，往往需要经历数数轮设备加工，数道工艺处理，流通在不同厂区、不同企业之间，加之参与生产的操作人员众多，无法效验具体胚料的具体加工经历，致使难以追溯是哪个环节的具体原因，导致后续的产品质量问题。
而制造业企业安全生产难以监管的原因在于，制造业操作人员往往身兼数职，需要在不同设备间流动，一旦发生生产事故，单凭员工个人生产计划表，难以回溯其流动经历和事故原因。
区块链是一个信息技术领域的术语。从本质上讲，它是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。
基于这些特征，以区块链的技术理论支撑，剖析制造业企业生产环节制度，以形成基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统，便是本发明的目的所在，也是传统制造业转型升级的重要课题。
发明内容
本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统。本发明的技术方案：基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统，该监管系统包括监管区块链；所述监管区块链包括若干个部署链通信协议模块的胚料节点和数控设备节点，其特征在于：所述胚料节点包括激光打标设备及载具，该激光打标设备对各胚料标注唯一编码，所述载具包括放置胚料的收纳槽及启封收纳槽的盖体，该盖体与收纳槽之间设有电磁锁启闭，所述收纳槽对应胚料数量轮廓分设若干个称重区，各称重区均设有称台及第一称重传感器，所述胚料依照唯一编码顺序放置于各称重区的称台上，所述载具还包括超高频远距离读写器、充电电源模块、GPRS/GSM通信模块及控制模块，该控制模块包括内存储器、控制芯片及设置于载具外的摄像头，该摄像头扫描员工身份码，由控制芯片控制电磁锁启闭，该载具上传人员身份码、电磁锁解锁时间、各第一称重传感器信号产生时间、电子标签信息数据至监管区块链；
所述数控设备节点包括分别与激光打标设备、各数控加工设备数据连接，并带有网络功能电脑终端，及与电脑终端连接的高频RFID电子标签，所述激光打标设备的电脑终端上传唯一编码、打标时间数据至监管区块链，所述各数控加工设备的电脑终端，上传数控加工时间、数控程序运行日志数据至监管区块链。
采用上述技术方案，激光打标设备的电脑终端将胚料唯一编码、打标时间等数据上传到监管区块链上时，数据会同步到载具，此时载具根据扫描到的激光打标设备操作人员身份码、电磁锁解锁时间、各第一称重传感器信号产生时间、电子标签信息等数据与之核对。例如，胚料1经过激光打标获得唯一编码A1,其打标加工时间为B1，其打标完放入载具的触发第一称重传感器时间为C1，打标完至放入载具的操作间隔时间，是可以实测获得的，因此以触发称重传感器时间C1计算间隔时间后，确定最接近的加工时间B1，进而完成对载具内胚料A1的确认，即通过载具作为背书节点，对胚料流向、唯一编码进行效验，并签名效验，保证数据的可靠性。
同理，在载具完成胚料装载，负责运载胚料在不同数控设备间移动时，载具根据扫描到的激光打标设备操作人员身份码确认人员信息，电子标签信息、结合签名效验，效验此时所在设备类型、人员、位置等信息。各第一称重传感器不同的信号产生时间，确定是哪个胚料被取出加工，例如1到6号六个称重区，选取出3号称重区的胚料A3加工，取出时3号称重区重量消失，产生一次信号，加工完放回，又产生一次信号，两次信号之间的时间，即为电子标签信息所显示的数控设备，在加工所用的时间，在数控设备的电脑终端上传数控设备加工时间、加工程序运行日志等数据后，载具通过称重传感器两次信号时间与加工时间的校对，为3号胚料的加工数据进行背书。该方式无惧于胚料的取出顺序混乱，可以任意顺序记录胚料加工顺序，并清晰反映胚料加工历程，能够回溯至具体胚料的数控加工程序运行日志，以便各环节数据相互检验与比对。
同时，利用操作人员扫身份码解锁开箱的方式，确立人员信息、开箱时间数据、锁箱时间数据，与胚料加工经历数据，数控设备运行经历数据相互比对，为操作人员个人的生产计划表背书，以确定其流动、生产经历和回溯事故原因，为安全生产全过程综合监管提供保障。身份码同样可以用人脸识别、指纹识别等同类技术替换。
作为载具的箱体可以叠放于推车在厂区内移动，可以设置吊耳，吊装上货车于企业之间移动，全程追踪胚料动向。
本发明的进一步设置：所述数控设备节点还包括切屑反馈装置，该切屑反馈装置包括设置于数控设备排屑口的屑斗，该屑斗与排屑口之间设有固液分离滤网，该固液分离滤网上设有超声波振子及气枪，所述屑斗内设有称台、排出门、及第二称重传感器，该第二称重传感器与数控设备的电脑终端信号连接，传输切削重量数据至监管区块链，所述载具的各第一称重传感器，上传胚料重量数据至区块链。
采用上述技术方案，胚料在数控设备上加工后，会产生切屑，自身重量亦减少。通过操作人员将切屑归入设置切屑反馈装置，切屑先经过固液分离滤网，在超声波振子震动和气枪气流鼓风下，切削液与切削分离，单纯的切削进入称台，记录、上传该次加工所产生的切削重量，同时与加工完的胚料在离开载具时的重量，返回载具时的重量数据进行比对，确定切削重量是否处于合理区间，进一步比对胚料加工历程。
本发明的进一步设置：所述系统还包括云数据库，所述数控设备节点的电脑终端将程序运行日志保存于云数据库。
采用上述技术方案，用于存储数控设备加工胚料时所运行的程序、日志等体积较大的数据，以避免区块链存储能力不足的问题。数据通过算法验证和流程验证后进行哈希运算的链码上传至区块链中，而通过验证的数据的详细信息则保存在云数据库中。
本发明的进一步设置：所述载具的称台上设有与胚料轮廓适配限位凸缘。
采用上述技术方案，限位凸缘用于卡住胚料，避免胚料随运输震动移动至其他称重区。盖内内可以设置吸振填料，与称台一道，两面稳定胚料。
本发明的有益效果：通过独创设计的胚料节点、数控设备节点作为监管区块链的基础物理层，利用收集的唯一编码、打标时间、操作人员身份码、电磁锁解锁时间、胚料称重数据、数控加工时间、数控程序运行日志等数据通过通信协议上传到监管系统中，在物理层完成对安全生产全过程的映射。
在安全生产全过程监管中，区块链的嵌入使得人、胚料、数控设备三方数据真实沉淀，数据权属明细，不可篡改、可传递，被监管系统真实记录，利用区块链的数据存储结构、共识机制、智能合约、用户认证等技术特征，实现了制造业安全生产全过程的全程数据采集和追溯。
附图说明
图1为本发明实施例的监管系统框图；
图2为本发明实施例的载具结构图；
图3为本发明实施例的切屑反馈装置结构图。
其中,1-胚料、2-载具、21-摄像头、22-称台、23-限位凸缘、24-盖体、241-电磁锁、31-屑斗、32-固液分离滤网、33-超声波振子、34-排出门。
具体实施方式
如图1-3所示，基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统，该监管系统包括监管区块链；所述监管区块链包括若干个部署链通信协议模块的胚料1节点和数控设备节点，所述胚料1节点包括激光打标设备及载具2，该激光打标设备对各胚料1标注唯一编码，所述载具2包括放置胚料1的收纳槽及启封收纳槽的盖体24，该盖体与收纳槽之间设有电磁锁241启闭，所述收纳槽对应胚料1数量轮廓分设若干个称重区，各称重区均设有称台22及第一称重传感器，所述胚料1依照唯一编码顺序放置于各称重区的称台22上，所述载具2还包括超高频远距离读写器、充电电源模块、GPRS/GSM通信模块及控制模块，该控制模块包括内存储器、控制芯片及设置于载具2外的摄像头21，该摄像头21扫描员工身份码，由控制芯片控制电磁锁启闭，该载具2上传人员身份码、电磁锁解锁时间、各第一称重传感器信号产生时间、电子标签信息数据至监管区块链；
所述数控设备节点包括分别与激光打标设备、各数控加工设备数据连接，并带有网络功能电脑终端，及与电脑终端连接的高频RFID电子标签，所述激光打标设备的电脑终端上传唯一编码、打标时间数据至监管区块链，所述各数控加工设备的电脑终端，上传数控加工时间、数控程序运行日志数据至监管区块链。
激光打标设备的电脑终端将胚料1唯一编码、打标时间等数据上传到监管区块链上时，数据会同步到载具2，此时载具2根据扫描到的激光打标设备操作人员身份码、电磁锁解锁时间、各第一称重传感器信号产生时间、电子标签信息等数据与之核对。例如，胚料11经过激光打标获得唯一编码A1,其打标加工时间为B1，其打标完放入载具2的触发第一称重传感器时间为C1，打标完至放入载具2的操作间隔时间，是可以实测获得的，因此以触发称重传感器时间C1计算间隔时间后，确定最接近的加工时间B1，进而完成对载具2内胚料1A1的确认，即通过载具2作为背书节点，对胚料1流向、唯一编码进行效验，并签名效验，保证数据的可靠性。
同理，在载具2完成胚料1装载，负责运载胚料1在不同数控设备间移动时，载具2根据扫描到的激光打标设备操作人员身份码确认人员信息，电子标签信息、结合签名效验，效验此时所在设备类型、人员、位置等信息。各第一称重传感器不同的信号产生时间，确定是哪个胚料1被取出加工，例如1到6号六个称重区，选取出3号称重区的胚料1A3加工，取出时3号称重区重量消失，产生一次信号，加工完放回，又产生一次信号，两次信号之间的时间，即为电子标签信息所显示的数控设备，在加工所用的时间，在数控设备的电脑终端上传数控设备加工时间、加工程序运行日志等数据后，载具2通过称重传感器两次信号时间与加工时间的校对，为3号胚料1的加工数据进行背书。该方式无惧于胚料1的取出顺序混乱，可以任意顺序记录胚料1加工顺序，并清晰反映胚料1加工历程，能够回溯至具体胚料1的数控加工程序运行日志，以便各环节数据相互检验与比对。
同时，利用操作人员扫身份码解锁开箱的方式，确立人员信息、开箱时间数据、锁箱时间数据，与胚料1加工经历数据，数控设备运行经历数据相互比对，为操作人员个人的生产计划表背书，以确定其流动、生产经历和回溯事故原因，为安全生产全过程综合监管提供保障。身份码同样可以用人脸识别、指纹识别等同类技术替换。
作为载具2的箱体可以叠放于推车在厂区内移动，可以设置吊耳，吊装上货车于企业之间移动，全程追踪胚料1动向。
所述数控设备节点还包括切屑反馈装置，该切屑反馈装置包括设置于数控设备排屑口的屑斗31，该屑斗31与排屑口之间设有固液分离滤网32，该固液分离滤网32上设有超声波振子33及气枪，所述屑斗31内设有称台22、排出门34、及第二称重传感器，该第二称重传感器与数控设备的电脑终端信号连接，传输切削重量数据至监管区块链，所述载具2的各第一称重传感器，上传胚料1重量数据至区块链。
胚料1在数控设备上加工后，会产生切屑，自身重量亦减少。通过操作人员将切屑归入设置切屑反馈装置，切屑先经过固液分离滤网32，在超声波振子33震动和气枪气流鼓风下，切削液与切削分离，单纯的切削进入称台22，记录、上传该次加工所产生的切削重量，同时与加工完的胚料1在离开载具2时的重量，返回载具2时的重量数据进行比对，确定切削重量是否处于合理区间，进一步比对胚料1加工历程。
所述系统还包括云数据库，所述数控设备节点的电脑终端将程序运行日志保存于云数据库。
用于存储数控设备加工胚料1时所运行的程序、日志等体积较大的数据，以避免区块链存储能力不足的问题。数据通过算法验证和流程验证后进行哈希运算的链码上传至区块链中，而通过验证的数据的详细信息则保存在云数据库中。
所述载具2的称台22上设有与胚料1轮廓适配限位凸缘23。
采用上述技术方案，限位凸缘23用于卡住胚料1，避免胚料1随运输震动移动至其他称重区。盖内内可以设置吸振填料，与称台22一道，两面稳定胚料1。
通过独创设计的胚料1节点、数控设备节点作为监管区块链的基础物理层，利用收集的唯一编码、打标时间、操作人员身份码、电磁锁解锁时间、胚料1称重数据、数控加工时间、数控程序运行日志等数据通过通信协议上传到监管系统中，在物理层完成对安全生产全过程的映射。
在安全生产全过程监管中，区块链的嵌入使得人、胚料1、数控设备三方数据真实沉淀，数据权属明细，不可篡改、可传递，被监管系统真实记录，利用区块链的数据存储结构、共识机制、智能合约、用户认证等技术特征，实现了制造业安全生产全过程的全程数据采集和追溯。
Claims (3)
1.基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统，该监管系统包括监管区块链；所述监管区块链包括若干个部署链通信协议模块的胚料节点和数控设备节点，其特征在于：所述胚料节点包括激光打标设备及载具，该激光打标设备对各胚料标注唯一编码，所述载具包括放置胚料的收纳槽及启封收纳槽的盖体，该盖体与收纳槽之间设有电磁锁启闭，所述收纳槽对应胚料数量轮廓分设若干个称重区，各称重区均设有称台及第一称重传感器，所述胚料依照唯一编码顺序放置于各称重区的称台上，所述载具还包括超高频远距离读写器、充电电源模块、GPRS/GSM通信模块及控制模块，该控制模块包括内存储器、控制芯片及设置于载具外的摄像头，该摄像头扫描员工身份码，由控制芯片控制电磁锁启闭，该载具上传人员身份码、电磁锁解锁时间、各第一称重传感器信号产生时间、高频RFID电子标签信息数据至监管区块链；
所述数控设备节点包括分别与激光打标设备数据连接的第一电脑终端、与各数控加工设备数据连接的第二电脑终端，该第一电脑终端、第二电脑终端均带有网络功能，及各自连接高频RFID电子标签，所述激光打标设备的第一电脑终端上传唯一编码、打标时间数据至监管区块链，所述各数控加工设备的第二电脑终端，上传数控加工时间、数控程序运行日志数据至监管区块链；
所述数控设备节点还包括切屑反馈装置，该切屑反馈装置包括设置于数控设备排屑口的屑斗，该屑斗与排屑口之间设有固液分离滤网，该固液分离滤网上设有超声波振子及气枪，所述屑斗内设有称台、排出门、及第二称重传感器，该第二称重传感器与数控设备的电脑终端信号连接，传输切削重量数据至监管区块链，所述载具的各第一称重传感器，上传胚料重量数据至区块链。
2.根据权利要求1所述的基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统，其特征在于：所述系统还包括云数据库，所述数控设备节点的电脑终端将程序运行日志保存于云数据库。
3.根据权利要求1所述的基于区块链技术的安全生产全过程综合监管系统，其特征在于：所述载具的称台上设有与胚料轮廓适配限位凸缘。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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