CN116915404B - 基于区块链技术的工程数据跨链协同方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链技术的工程数据跨链协同方法及系统，属于区块链跨链访问技术领域，所述方法包括：源链节点提交跨链交易申请；公证人进行审批：若合规，公证人利用随机数S对数据进行哈希处理得到哈希H’（S），利用哈希H（S）对哈希H’（S）和数据进行锁定，得到哈希锁定交易Tx1，将授权令牌和哈希H（S）发送给源链节点；源链节点通过哈希H（S）定位至Tx1，判定其是否符合要求；若符合，发布利用哈希H（S）锁定的哈希锁定交易Tx2；公证人定位至Tx2并查看报酬，若合理，利用随机数S解锁Tx2获取报酬；源链节点利用随机数S解锁Tx1，获取数据，利用随机数S对数据进行哈希处理以判断数据是否被篡改，若未篡改，完成跨链交易。

Description

基于区块链技术的工程数据跨链协同方法及其系统

技术领域

本发明属于区块链跨链访问技术领域，更具体地，涉及一种基于区块链技术的工程数据跨链协同方法及其系统。

背景技术

工程中多主体、多阶段、多专业的协作过程，经常存在多方主体信任基础薄弱、全信息交互流程缺乏安全可信流通的信息架构、协同建模过程难追溯和数据分享内生动力不足等问题。区块链分布式储存、难篡改以及智能合约自动执行等特征有助于主体间的信任，改变工程治理模式，促进信息可信交互。

考虑到不同阶段不同用户数据的隐私性，一般会引入多条区块链进行数据存储，形成具有多链的区块链网络，因此，跨链协同是区块链的重要话题。跨链方法为区块链提供了链外通道的能力，提高了区块链的扩展性。其中，公证人机制是跨链技术的热点技术，通过公证人审核，可以暂时提升需要用户的权限，使其能够跨链访问所需数据。然而，目前基于公证人审核的跨链协同，存在跨链期间被访问数据可能被篡改从而无法获取真实数据或者跨链协同花销的时间较长，难以快速响应。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于区块链技术的工程数据跨链协同方法及其系统，其目的在于基于公证人机制，快速有效地实现跨链数据访问。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了

一种基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，应用于具有多条区块链的区块链网络，当源链节点期望访问目标链节点的数据时，执行工程数据跨链交易：

步骤S1：源链节点将跨链交易申请生成密文CT后发送给公证人，跨链交易申请包含目标链上的需求信息；

步骤S2：公证人对密文CT解密后查看跨链交易申请的内容并判断是否合规：若合规，公证人生成随机数S、对应随机数S的哈希H（S）、授权令牌，在目标链上发布哈希锁定交易Tx1以利用随机数S对目标链上待访问的数据进行哈希处理得到哈希H’（S），并利用哈希H（S）对哈希H’（S）和待访问的数据进行锁定，将授权令牌和哈希H（S）加密生成密文CT1后发送给源链节点；

步骤S3：源链节点对密文CT1解密后获取授权令牌和哈希H（S），通过授权令牌获取临时访问目标链的权限，源链节点访问目标链后通过哈希H（S）快速定位至由哈希H（S）锁定的哈希锁定交易Tx1，通过查询哈希锁定交易Tx1的内容摘要，初步判定哈希锁定交易Tx1锁定的内容是否符合要求；若符合，则在源链上发布利用哈希H（S）锁定的哈希锁定交易Tx2，Tx2中的锁定内容包括给公证人的报酬；

步骤S4：公证人通过哈希H（S）定位至哈希锁定交易Tx2并查看报酬是否合理，若合理，则利用随机数S解锁哈希锁定交易Tx2并获取其中的报酬；

步骤S5：源链节点在公证人利用随机数S解锁哈希锁定交易Tx2后获取随机数S，利用随机数S解锁目标链节点的哈希锁定交易Tx1，获取哈希锁定交易Tx1锁定的待访问的数据和哈希H’（S），利用随机数S对所解锁的待访问的数据进行哈希处理并判断所得哈希结果与哈希H’（S）是否一致，若一致，则说明该数据未被篡改，完成跨链交易。

在其中一个实施例中，哈希锁定交易Tx1和/或哈希锁定交易Tx2引入智能合约实现锁定：

对于哈希锁定交易Tx1，公证人在目标链创建一个智能合约以对目标链上所有的哈希锁定交易进行管理，当公证人在目标链上发布一个哈希锁定交易Tx1时，智能合约自动从中提取出待访问的数据并利用随机数S对目标链上待访问的数据进行哈希处理得到哈希H’（S），以待访问的数据和哈希H’（S）作为锁定内容，以哈希H（S）作为锁定条件进行锁定，并将解锁条件设置为向智能合约提交哈希值H（S）对应的随机数S，只有源链节点向智能合约提交S，由智能合约自动计算出和锁定条件哈希值一致的结果，源链节点才能够满足解锁条件，获得锁定的内容；

对于哈希锁定交易Tx2，源链节点在源链上创建一个智能合约以源链上所有的哈希锁定交易进行管理，当源链节点在源链上发布一个哈希锁定交易Tx2时，智能合约自动存入对应的报酬并作为锁定内容，以哈希H（S）作为锁定条件进行锁定，并将解锁条件设置为向智能合约提交哈希值H（S）对应的随机数S，只有源链节点向智能合约提交S，由智能合约自动计算出和锁定条件哈希值一致的结果，公证人才能够满足解锁条件，获得锁定的报酬。

在其中一个实施例中，公证人包括验证者和监督者，验证者用于对密文CT解密后查看跨链交易申请的内容并判断是否合规，监督者用于判断验证者的操作是否合规，若验证者判定跨链交易申请合规且监督者判定验证者的操作合规，则公证人判定跨链交易申请合规。

在其中一个实施例中，验证者为利用强化学习算法从公证人组中选定的信用值最高的节点，监督者为从公证人组中随机选定的节点。

在其中一个实施例中，当源链节点出现工程质量问题时，执行工程数据跨链交易以遍历其他目标链上的每个节点的数据，追溯问题来源。

在其中一个实施例中，工程数据为建筑工程数据，区块链网络包括三条私有链，分别为设计协同与审查链、施工质量安全监管链和项目运营维护检测链，私有链上的数据为隐私数据；当源链节点期望访问私有链中的目标链节点的数据时，执行工程数据跨链交易；其中：

设计协同与审查链上的节点包括设计节点、施工节点、业主节点和勘查节点；

施工质量安全监管链上的节点包括边端设备管理节点、施工节点、业主节点和监理节点；

项目运营维护监测链上的节点包括边端设备管理节点、业主节点和运维节点。

在其中一个实施例中，区块链网络还包括一条公有链为政府监管链，项目运营维护监测链上的节点的数据为公开数据，当源链节点期望访问公有链节点的数据时，直接进行访问。

在其中一个实施例中，区块链上每个节点的工程数据在上链之前，先进行数据处理，所述数据处理包括：

对工程数据进行数据分析，提取出文本、数值、视频、序列四类模态实体并解析出各模态实体之间的关系以及属性，形成实体-属性-关系三元组，对不同模态实体进行共指消解和跨模态实体对齐，形成工程多模态数据知识图谱。

在其中一个实施例中，各模态实体之间的关系包括关联关系、时间关系、空间关系、语义关系、层次关系。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于区块链技术的工程数据跨链协同系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明所提的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，利用公证人机制，实现工程数据跨链交易。当源链节点期望访问目标链节点的数据时，源链节点向公证人发起跨链交易申请。公证人审核通过后生成随机数S、由随机数S直接生成的哈希H（S）、授权令牌。一方面，公证人在目标链上发布哈希锁定交易Tx1，该交易利用随机数S对目标链上待访问的数据进行哈希处理得到哈希H’（S），并以哈希H（S）作为锁定条件将待访问的数据和哈希H’（S）进行锁定；另一方面，公证人还将授权令牌和哈希H（S）发给源链节点。源链节点得到授权令牌后，获得临时访问目标链的权限，源链节点上目标链后需要初步查看公证人为其锁定的交易内容是否符合要求，只要符合要求才会执行后续的交易，当锁定内容有问题时不进行后续交易，及时止损，避免浪费时间，提高交易速度。而且，当多个源链节点均期望访问同一目标链节点的数据时，公证人会根据每个源链节点的要求为其锁定目标链节点的相关数据，此时源链节点上目标链后，需要花费较多时间从众多锁定内容中分辨其对应的锁定内容。本发明中，认证人赋予源链节点授权令牌的同时，还将锁定条件哈希H（S）发布给源链节点，源链节点可通过锁定条件哈希H（S）快速匹配其对应的哈希锁定交易Tx1，查看其内容摘要，初步判定是否符合要求，由此可以提升交易速度。当源链节点确定公证人为其锁定的内容符合要求后，需要给公证人一定的报酬，在本发明中，公证人将哈希H（S）发送给源链节点后，源链节点不仅利用哈希H（S）快速定位至对应的哈希锁定交易Tx1，还利用哈希H（S）作为锁定条件锁定哈希锁定交易Tx2并发布，Tx2中的锁定内容包括给公证人的报酬。与上文利用锁定条件哈希H（S）快速匹配其对应的哈希锁定交易Tx1的作用相同，当源链上存在多个哈希锁定交易Tx1时，公证人可以通过哈希H（S）快速定位至相应的哈希锁定交易Tx1，由此提高交易速度。公证人查看报酬是否合理，若合理，则利用随机数S解密哈希锁定交易Tx2并获取其中的报酬。此时，源链节点也获得了随机数S，利用随机数S解锁目标链节点的哈希锁定交易Tx1，获取哈希锁定交易Tx1锁定的待访问的数据和哈希H’（S）。此时，为了确认待访问的数据在锁定期间未被恶意篡改，利用随机数S对所解锁的待访问的数据进行哈希处理并判断得到哈希结果与哈希H’（S）是否一致，若一致，则说明该数据未被篡改，获取待访问数据，完成跨链交易。

附图说明

图1为一实施例的具有多条区块链的区块链网络的结构示意图。

图2为一实施例的执行工程数据跨链交易的步骤流程图。

图3为一实施例的执行工程数据跨链交易的简化流程示意图。

图4为一实施例的工程多模态数据本体模型框架示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示为一实施例中的具有多条区块链的区块链网络，每条区块链都是独立控制的，不同区块链上的数据访问权限不同，可以部分为私有链，部分为公有链，公有链上的数据是公开的，所有节点用户可随时访问，但是私有链上的数据是私密的，若要进行访问，则需要通过公证人机制进行审核，才能进行跨链的数据交易。

实施例1

如图2所示为一实施例中的执行工程数据跨链交易的步骤流程图，其主要包括以下步骤。

步骤S1：源链节点将跨链交易申请生成密文CT后发送给公证人，跨链交易申请包含目标链上的需求信息。

其中，源链可以是区块链网络中的任意一条区块链，目标链则是区块链网络中设有访问权限的任意一条私有链。

源链节点根据访问需求填写跨链交易申请，一般需明确目标链节点的位置信息、需要访问的数据类型等。借助公证人在源链锚节点的账户地址加密申请，生成密文CT发送给公证人。

步骤S2：公证人对密文CT解密后查看跨链交易申请的内容并判断是否合规：若合规，公证人生成随机数S、对应随机数S的哈希H（S）、授权令牌，在目标链上发布哈希锁定交易Tx1以利用随机数S对目标链上待访问的数据进行哈希处理得到哈希H’（S），并利用哈希H（S）对哈希H’（S）和待访问的数据进行锁定，将授权令牌和哈希H（S）加密生成密文CT1后发送给源链节点。

具体的，公证人利用账户地址对密文CT解密后，查看跨链交易申请的内容并进行审核，具体审核要求可以根据需求灵活设置。若审核通过，公证人生成随机数S、哈希H（S）和授权令牌。哈希H（S）是直接根据随机数S生成的单向函数，哈希H（S）只随随机数S的改变而改变。授权令牌用于提升权限，允许源链节点在一段有限的时间内临时访问目标链。若审核不通过，则终止交易。

公证人一方面在目标链上发布哈希锁定交易Tx1，该哈希锁定交易Tx1具体是利用随机数S对目标链上待访问的数据进行哈希处理得到哈希H’（S）。哈希H’（S）与随机数S和待访问的数据相关，若随机数S和待访问的数据中的任一方有变动，则哈希H’（S）发生改变。通过该哈希H’（S），后期可以判断待访问的数据是否发生篡改。在得到哈希H’（S）后，再以哈希H（S）作为锁定条件将哈希H’（S）以及待访问的数据进行锁定，锁定之后，只有随机数S才能解锁，即，解锁条件为随机数S且随机数S直接生成的单向函数H（S）与作为锁定条件的哈希H（S）完全一致时才能解锁成功，获取锁定内容。

公证人另一方面将授权令牌和哈希H（S）加密生成密文CT1后发送给源链节点，具体可以通过源链节点的账户地址进行加密。

步骤S3：源链节点对密文CT1解密后获取授权令牌和哈希H（S），通过授权令牌获取临时访问目标链的权限，源链节点访问目标链后通过哈希H（S）快速定位至由哈希H（S）锁定的哈希锁定交易Tx1，通过查询哈希锁定交易Tx1的内容摘要，初步判定哈希锁定交易Tx1锁定的内容是否符合要求；若符合，则在源链上发布利用哈希H（S）锁定的哈希锁定交易Tx2，Tx2中的锁定内容包括给公证人的报酬。

具体地，源链节点获得授权令牌和哈希H（S）之后，通过授权令牌暂时提升权限，可以访问目标链。当访问目标链后，源链节点需要对公证人为其锁定的内容进行初步判断，只有内容符合要求，才会继续交易，否则，若内容不符合要求，后续的交易最终也会失败。通过提前预估，可以避免后续无效操作，缩短交易时间，必要时可尽快发起下一次交易申请，提高交易速度。由于对于同一个目标链节点，在同一时期可能存在多笔交易，此时会生成对应同一目标链节点的多笔哈希锁定交易Tx1，不同的源链节点需要花费较多的时间识别出对其对应的哈希锁定交易Tx1，而且识别准确率也不高。在本发明中，公证人将哈希H（S）随授权令牌一起发送给源链节点，源链节点访问目标链后，可以通过哈希H（S）快速定位至其对应的哈希锁定交易Tx1，由此可以节省配对时间，提高交易速度。

源链节点定位至对应的哈希锁定交易Tx1后，通过查看哈希锁定交易Tx1的内容摘要，初步判断哈希锁定交易Tx1锁定的内容是否符合要求。其中，各节点的内容摘要是目标链上的共享的信息，其对内部内容进行了简单的概述，可以通过内容摘要简单评估对应数据信息的类型，哈希锁定交易Tx1锁定的内容不同，则对应的内容摘要不同，因为，可以通过哈希锁定交易Tx1的内容摘要初步评估内部锁定内容是否为所需数据范畴。

若初步评估哈希锁定交易Tx1锁定内容符合要求，则源链节点需要在源链上发布哈希锁定交易Tx2，该哈希锁定交易Tx2以哈希H（S）作为锁定条件，锁定之后，只有随机数S才能解锁，即，解锁条件为随机数S且随机数S直接生成的单向函数H（S）与作为锁定条件的哈希H（S）完全一致时才能解锁成功，获得内部报酬。

步骤S4：公证人通过哈希H（S）定位至哈希锁定交易Tx2并查看报酬是否合理，若合理，则利用随机数S解密哈希锁定交易Tx2并获取其中的报酬。

由于同一源链节点可能存在多个哈希锁定交易Tx2，公证人通过哈希H（S）可快速定位至哈希锁定交易Tx2，由此提高交易速度。

公证人在定位至哈希锁定交易Tx2之后，可以查看其报酬，例如可以是金额，该报酬以共享信息显示于源链上，所以无需进行解锁也能查看，但是，具体获取报酬则需要对哈希锁定交易Tx2进行解锁。因此，公证人输入随机数S进行解锁，只要随机数S直接生成的函数H（S）与锁定条件一致，则解锁成功，获取其中报酬。

在一实施例中，哈希锁定交易Tx1和哈希锁定交易Tx2均可以引入智能合约实现锁定。

具体地，对于哈希锁定交易Tx1，公证人在目标链创建一个智能合约以对目标链上所有的哈希锁定交易进行管理。公证人每在目标链上发布一个哈希锁定交易，智能合约自动从中提取出待访问的数据并利用随机数S对目标链上待访问的数据进行哈希处理得到哈希H’（S），以待访问的数据和哈希H’（S）作为锁定内容，以哈希H（S）作为锁定条件进行锁定，并将解锁条件设置为向智能合约提交哈希值H（S）对应的随机数S，只有源链节点向智能合约提交S，由智能合约自动计算和锁定条件哈希值一致的结果，源链节点才能够满足解锁条件，获得锁定的内容。

具体地，对于哈希锁定交易Tx2，源链节点在源链上创建一个智能合约以对源链上所有的哈希锁定交易进行管理。源链节点每在源链上发布一个哈希锁定交易，智能合约自动存入对应的报酬并作为锁定内容，以哈希H（S）作为锁定条件进行锁定，并将解锁条件设置为向智能合约提交哈希值H（S）对应的随机数S，只有源链节点向智能合约提交S，由智能合约自动计算和锁定条件哈希值一致的结果，公证人才能够满足解锁条件，获得锁定的报酬。

步骤S5：源链节点在公证人利用随机数S解锁哈希锁定交易Tx2后获取随机数S，利用随机数S解锁目标链节点的哈希锁定交易Tx1，获取哈希锁定交易Tx1锁定的待访问的数据和哈希H’（S），利用随机数S对所解锁的待访问的数据进行哈希处理并判断得到哈希结果与哈希H’（S）是否一致，若一致，则说明该数据未被篡改，完成跨链交易。

如图3所示为跨链交易的简化流程图，通过执行以上步骤，便能够实现工程数据跨链交易。

在一实施例中，公证人包括验证者和监督者，所述验证者用于对所述密文CT解密后查看所述跨链交易申请的内容并判断是否合规，所述监督者用于判断所述验证者的操作是否合规，若所述验证者判定所述跨链交易申请合规且所述监督者判定所述验证者的操作合规，则公证人判定所述跨链交易申请合规。也就是说，公证人验证存在两步验证，通过多重验证，可以大大提升公证人审核的公正性。

具体地，可以设置一个公证人组，里面存在多个公证人节点，可以利用强化学习算法从公证人组中选定的信用值最高的节点作为验证者，随机从公证人组中选择一个节点作为监督者。

强化学习算法例如为Q-learning算法，Q-learning算法包括状态集、动作集和回报值。在该算法中，公证人组处于某一状态时，会根据事先设定的策略从动作集中选择一个动作来执行，随后进入一个新的状态，并获得相应的回报值。通过不断地迭代学习，系统逐渐探索并优化，最终找到对应于最佳策略的最佳动作。以下是详细步骤：首先，将每个公证人节点的信任值作为状态，形成状态集合S，其中每个状态表示一个公证人节点的信誉度。同时，定义了动作集合A，其中每个动作对应选择某个公证人节点；然后，初始化一个Q矩阵，该矩阵记录在不同状态下执行不同动作所期望的回报值。将Q表中的各Q值初始化为0，随后通过迭代逐步更新Q矩阵，以便系统能够根据经验做出更优的动作选择。在每次迭代中，系统观察当前状态，基于Q矩阵中的状态信息选择具有最大回报值的动作，即采取最优策略下的动作。执行动作后，根据环境的反馈，可能是跨链交易的成功率或公证人选举的均衡性，系统计算出回报值，并更新Q矩阵，同时将状态由旧转移到新。整个迭代过程持续进行，直到Q矩阵趋于稳定或达到预定的迭代次数。在每次迭代中，系统逐步提升对状态和动作的理解，从而能够做出更优化的选择。最终，为每个状态选择具有最大回报值的动作，这些动作被视为最佳动作，即选举出最佳的公证人节点。这一过程允许系统逐步地学习和优化，在不断的实践中改善选举公证人节点的决策，从而保障跨链交易的高效性和公证人的选举平衡性。

实施例2

在一实施例中，该工程数据跨链协同方法应用于建设领域，工程数据具体为建设工程数据。

目前建筑工程中存储工程数据的依然是各部门独有的中心数据库，其安全风险较高，容易出现数据丢失、隐私泄露的问题。因此本实施例从建筑工程全生命周期出发，结合工程多主体、多阶段、多专业协作的复杂特征，以及政府主导监管中心化现状与区块链的优势，分析并按照区块链下工程数据溯源需求与流程、各方职责、信息流通路径等内容，构建融合分布式与集中式的工程数据可信存储框架，从而实现利用分布式数据库对工程数据进行存储，确保数据的安全完整。

该区块链网络包括“设计协同与审查链”、“施工质量安全监管链”、“项目运营维护检测链”和“政府监管链”四条链。其中，前三条链为私有链，链上存储的工程数据仅由享有数据拥有权的机构或组织管理，数据使用节点收到严格限制。当源链节点期望访问私有链中的目标链节点的数据时，则需要执行实施例1中的工程数据跨链交易。最后一条政府链为公有链，公有链上存储的工程相关数据公开透明，任何人都可以读取所需数据。通过将工程数据按照阶段、类型划分到公有链和私有链中，对工程数据可以有很好的隐私安全保护和访问权限控制，当源链节点期望访问公有链节点的数据时，直接进行访问，无需通过公证人审核。

其中，政府监管链上设置多个政府监管节点，节点用户主要为工程项目涉及到的多个政府部门，包括但不限于国土局、规划局、建设局等，负责项目全过程监管审批以及相关文件的备份留存。政府监管链能够通过政府监管节点完成其他三条链跨链传输的项目流程和工程数据的接收和审查，对项目有关申请进行审批，以及项目全生命周期核心数据的储存备份。

其中，设计协同与审查链主要用于项目前期设计阶段的数据管理，该阶段涉及的所有类型数据以及数据修改过程均可上传至区块链储存。按照此阶段项目各主体参与程度，链上节点用户主要包括设计、施工、业主和勘查等节点。设计协同与审查链的区块内容主要包括：业主单位和各单位签订的规定了双方责任与义务的合同文本；勘察单位进行项目选址勘察，生成的勘察结果文件；设计单位依据设计规范，组织其他单位协作完成的图纸会审和设计交底等图纸；施工单位针对设计结果提出问题，设计单位进行的设计变更文件；业主单位对全阶段进行监督管理并提出的建议等。设计阶段中各步骤都会产生相应的工程数据，因此在设计协同与审查链上设置的各节点用户都可参与数据上链、区块链的维护和管理等操作。

其中，施工质量安全监管链主要用于项目施工阶段的数据管理。按照此阶段项目各主体参与程度，链上节点用户主要包括边端设备管理、施工、业主和监理等节点。施工质量安全监管链的区块内容主要包括：业主单位和施工单位、监理单位分别签订的规定了合同各方的责任与义务的合同文件；施工单位按照施工需求采用不同边端设备，以及设备运维和管理文件；各施工单位按照设计图纸进行项目施工，完成的施工过程记录文件；监理单位按照规范对施工过程进行监管，对施工过程中产生的质量隐患问题提出的整改文件；施工过程结束后，业主单位和监理单位完成的竣工验收文件等。该阶段产生的施工过程数据、质量检测和竣工验收等数据均可由节点用户上传至区块链完成储存。

其中，项目运营维护监测链主要用于项目建设完成后的运营阶段的数据管理。按照此阶段项目各主体参与程度，链上节点用户主要包括边端设备管理、业主和运维等节点。项目运营维护监测链的区块内容主要包括：业主单位和本阶段相关各单位签订的明确各方责任与义务的合同文件；运维单位对项目中结构进行日常监测与维护，生成的运维记录文件；边端设备管理单位对项目中的多个设备进行日常管理和维护，保证设备正常运行，生成的设备管理记录文件；业主单位对阶段全过程进行全程监控，完成的历史监控记录文件等。该阶段涉及的结构运营数据、结构监测数据，以及结构维护等项目数据均可上传区块链储存。

工程项目不同参与方作为不同阶段工程数据的资源所有者，可申请成为所属阶段区块链上的节点用户，将不同类型的工程数据上传至数据跨链开放共享模块，进行数据预处理以及上链储存。区块链不可篡改的特性可使工程数据上链存储后就再不可随意更改，去中心化改变传统中心数据库存储方式，将工程数据存储在不同链上的每一个节点部门。

实施例3

在一实施例中，当任一源链节点发现工程质量问题时，执行实施例1中的工程数据跨链交易以遍历其他目标链上的每个节点的数据，追溯问题来源。

在实际工程中，工程全过程中的所有数据均储存在区块链网络中，并且每一个数据的上传都需要由相关节点用户进行数字签署，从而保证工程数据的可追溯性。当区块链系统中的某节点用户发现项目存在问题时，先在本区块链上进行信息遍历，若在本区块链储存的工程数据中发现问题，直接追责上传问题数据的节点用户；若并未发现问题，则向公证人发出跨链信息交易，申请访问其他链上数据，公证人验证跨链申请，若申请不通过，则直接将验证结果反馈给该节点用户；若申请通过，公证人通过部署合约的方式使该节点用户的数据查询权限得到暂时提高，该节点用户能够遍历其他区块链上的工程数据，从而进一步追溯到问题数据存储区块和应当承担问题责任的节点用户。

实施例4

在各类工程项目中，涉及到的数据类型十分复杂，包括文本、数值、视频、序列等多种数据模态。这些数据通常来源于不同的系统和平台，导致数据结构分散，难以进行整合和统一管理。传统的单一模态管理方法已经不能满足工程数据管理的需求。为了解决这个问题，可以采用基于本体的工程多模态数据知识语义描述框架，并完成工程多模态数据知识图谱的构建。

在一实施例中，区块链上每个节点的工程数据在上链之前，先进行数据处理，所述数据处理包括：

对工程数据进行数据分析，提取出文本、数值、视频、序列四类模态实体并解析出各模态实体之间的关系以及属性，形成实体-属性-关系三元组，对不同模态实体进行共指消解和跨模态实体对齐，形成工程多模态数据知识图谱。其中，关系包括关联关系、时间关系、空间关系、语义关系、层次关系等，属性集包括文本属性、数值属性、视频属性、序列属性、地理属性、语义属性等。

本实施例将工程数据分为4种模态实体，分别为文本、数值、视频、序列。

首先，需要对工程数据进行数据处理，提取出文本、数值、视频、序列四类模态实体。

文本是由一串字符组成的数据，通常用来描述和表达某种信息。建筑工程项目中的文本数据主要包括施工方案、设计方案、技术规范、工程图纸、施工日志等。这些文本数据可以用于指导施工、评估工程进度和质量等方面。比如：一份施工日志包含了施工的时间、地点、工程内容、材料使用情况等信息，可以用于记录工程进度和质量等方面。

数值是由数字或数值组成的数据，通常用来表示各种物理量、经济指标、统计数据等。建筑工程项目中的数值数据主要包括工程量清单、工程预算、施工进度计划等。这些数值数据可以用于评估工程成本、进度和质量等方面。比如：一份工程预算清单包含了工程项目的各项费用和成本预估，可以用于评估工程项目的整体成本和预算情况。

视频是由一系列连续帧组成的数据，通常用来记录和呈现运动图像或动态场景。建筑工程项目中的视频数据主要包括监控摄像头拍摄的施工现场视频、工程质量检查视频等等。这些视频数据可以用于监控施工进度和质量等方面。比如：一段监控视频可以用于监控施工人员的安全操作情况、材料的运输情况等。

序列是由一系列有序数据点组成的数据，通常指按照一定时间顺序排列的数据集合。建筑工程项目中的序列数据主要包括工程进度计划、工程项目的施工进度等等。这些序列数据可以用于评估工程项目的进度和质量等方面。比如：一份工程进度计划可以用于规划和管理工程项目的整体进度，包括不同施工阶段的工作内容和时间安排等。

其次，基于所提取的各类实体，确定不同模态的数据知识相应的属性类别以及相互之间的关系，获得知识图谱的组成单元——三元组。例如，针对建筑视频数据，可以利用视频分析技术提取出视频中的关键帧、镜头、物体等实体，同时分析它们之间的关系，形成知识图谱的组成单元。最后，对四种模态知识之间进行知识融合，完成工程多模态数据知识图谱的构建，实现跨模态知识的统一表示。如图4所示，可以将不同模态的数据信息通过关联属性进行关联，形成一个完整的工程多模态数据知识图谱。

通过对工程各阶段中存在的多状态、多类型数据进行轻量化处理，提取出工程数据中的关键信息，从而帮助减少储存空间消耗，并实现区块链储存空间利用率最大化，然后将处理完成后的关键信息上传至相应区块链储存。

实施例5

本发明还涉及一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上文方法的步骤。

该电子设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，应用于具有多条区块链的区块链网络，其特征在于，当源链节点期望访问目标链节点的数据时，执行工程数据跨链交易：

步骤S1：源链节点将跨链交易申请生成密文CT后发送给公证人，跨链交易申请包含目标链上的需求信息；

步骤S2：公证人对密文CT解密后查看跨链交易申请的内容并判断是否合规：若合规，公证人生成随机数S、对应随机数S的哈希H（S）、授权令牌，在目标链上发布哈希锁定交易Tx1以利用随机数S对目标链上待访问的数据进行哈希处理得到哈希H’（S），并利用哈希H（S）对哈希H’（S）和待访问的数据进行锁定，将授权令牌和哈希H（S）加密生成密文CT1后发送给源链节点；

步骤S3：源链节点对密文CT1解密后获取授权令牌和哈希H（S），通过授权令牌获取临时访问目标链的权限，源链节点访问目标链后通过哈希H（S）快速定位至由哈希H（S）锁定的哈希锁定交易Tx1，通过查询哈希锁定交易Tx1的内容摘要，初步判定哈希锁定交易Tx1锁定的内容是否符合要求；若符合，则在源链上发布利用哈希H（S）锁定的哈希锁定交易Tx2，Tx2中的锁定内容包括给公证人的报酬；

步骤S4：公证人通过哈希H（S）定位至哈希锁定交易Tx2并查看报酬是否合理，若合理，则利用随机数S解锁哈希锁定交易Tx2并获取其中的报酬；

步骤S5：源链节点在公证人利用随机数S解锁哈希锁定交易Tx2后获取随机数S，利用随机数S解锁目标链节点的哈希锁定交易Tx1，获取哈希锁定交易Tx1锁定的待访问的数据和哈希H’（S），利用随机数S对所解锁的待访问的数据进行哈希处理并判断所得哈希结果与哈希H’（S）是否一致，若一致，则说明该数据未被篡改，完成跨链交易。

2.如权利要求1所述的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，其特征在于，哈希锁定交易Tx1和/或哈希锁定交易Tx2引入智能合约实现锁定：

对于哈希锁定交易Tx1，公证人在目标链创建一个智能合约以对目标链上所有的哈希锁定交易进行管理，当公证人在目标链上发布一个哈希锁定交易Tx1时，智能合约自动从中提取出待访问的数据并利用随机数S对目标链上待访问的数据进行哈希处理得到哈希H’（S），以待访问的数据和哈希H’（S）作为锁定内容，以哈希H（S）作为锁定条件进行锁定，并将解锁条件设置为向智能合约提交哈希值H（S）对应的随机数S，只有源链节点向智能合约提交S，由智能合约自动计算出和锁定条件哈希值一致的结果，源链节点才能够满足解锁条件，获得锁定的内容；

对于哈希锁定交易Tx2，源链节点在源链上创建一个智能合约以源链上所有的哈希锁定交易进行管理，当源链节点在源链上发布一个哈希锁定交易Tx2时，智能合约自动存入对应的报酬并作为锁定内容，以哈希H（S）作为锁定条件进行锁定，并将解锁条件设置为向智能合约提交哈希值H（S）对应的随机数S，只有源链节点向智能合约提交S，由智能合约自动计算出和锁定条件哈希值一致的结果，公证人才能够满足解锁条件，获得锁定的报酬。

3.如权利要求1所述的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，其特征在于，公证人包括验证者和监督者，验证者用于对密文CT解密后查看跨链交易申请的内容并判断是否合规，监督者用于判断验证者的操作是否合规，若验证者判定跨链交易申请合规且监督者判定验证者的操作合规，则公证人判定跨链交易申请合规。

4.如权利要求3所述的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，其特征在于，验证者为利用强化学习算法从公证人组中选定的信用值最高的节点，监督者为从公证人组中随机选定的节点。

5.如权利要求1所述的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，其特征在于，当源链节点出现工程质量问题时，执行工程数据跨链交易以遍历其他目标链上的每个节点的数据，追溯问题来源。

6.如权利要求1所述的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，其特征在于，工程数据为建筑工程数据，区块链网络包括三条私有链，分别为设计协同与审查链、施工质量安全监管链和项目运营维护检测链，私有链上的数据为隐私数据；当源链节点期望访问私有链中的目标链节点的数据时，执行工程数据跨链交易；其中：

设计协同与审查链上的节点包括设计节点、施工节点、业主节点和勘查节点；

施工质量安全监管链上的节点包括边端设备管理节点、施工节点、业主节点和监理节点；

项目运营维护监测链上的节点包括边端设备管理节点、业主节点和运维节点。

7.如权利要求6所述的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，其特征在于，区块链网络还包括一条公有链为政府监管链，项目运营维护监测链上的节点的数据为公开数据，当源链节点期望访问公有链节点的数据时，直接进行访问。

8.如权利要求1所述的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，其特征在于，区块链上每个节点的工程数据在上链之前，先进行数据处理，所述数据处理包括：

对工程数据进行数据分析，提取出文本、数值、视频、序列四类模态实体并解析出各模态实体之间的关系以及属性，形成实体-属性-关系三元组，对不同模态实体进行共指消解和跨模态实体对齐，形成工程多模态数据知识图谱。

9.如权利要求8所述的基于区块链技术的工程数据跨链协同方法，其特征在于，各模态实体之间的关系包括关联关系、时间关系、空间关系、语义关系、层次关系。

10.一种基于区块链技术的工程数据跨链协同系统，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。