塊鏈技術具有集中化、信賴等功能，應用超過金融領域，應用于公開、安全、及時、穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)技術，塊鏈是當前最佳解決方案。介紹基于塊鏈技術、結合物聯(lián)網(wǎng)形成的生態(tài)系統(tǒng)，在城市基礎設施建設運營、市政管理部門分析交通、住宅、通信、電力公共事業(yè)等領域，探討獲取和交換數(shù)據(jù)對系統(tǒng)有效運營的重要作用，如基礎設施建設供應鏈的可追溯性、安全性、便利性。應用于城市生活時，以電力交易結算數(shù)據(jù)為例，討論塊鏈技術在電力系統(tǒng)中的應用前景。

區(qū)塊鏈技術由于其去中心化、去信任等功能，應用在產(chǎn)業(yè)領域已經(jīng)超越金融，不僅將應用擴展到身份認證、審計、仲裁、投票等社會治理領域，還涉足工業(yè)、文化、科學和藝術等領域。通過解決去信任問題，區(qū)塊鏈技術提供一種通用技術和全球范圍內(nèi)的解決方案，從而使整個行業(yè)的運行效率和整體水平得到提高。需要建立在公開、安全、及時和穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)技術之上的應用，區(qū)塊鏈是目前最優(yōu)解決方案。本文基于塊鏈技術，結合物聯(lián)網(wǎng)構成的生態(tài)系統(tǒng)，分析城市基礎設施建設運營、市政管理部門、交通、住宅、通信、電力公共事業(yè)等領域，探討獲取和交換數(shù)據(jù)對系統(tǒng)有效運營的重要作用，如基礎設施建設供應鏈的可追溯性、安全性、便利性

目前，全球部分地區(qū)及機構正在發(fā)起區(qū)塊鏈相關項目，為支持城市基礎設施的連接并進行實時數(shù)據(jù)的智能響應，建立基于區(qū)塊鏈記錄核查和審計的基礎設施服務，重點提供商業(yè)和信息技術服務，并且在進一步擴大。但是，塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的結合是新技術的整合。在城市建設和市政領域的應用，無論是技術規(guī)范、標準還是落地的實施流程，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)塊鏈的電力交易結算數(shù)據(jù)解決方案，致力于為后續(xù)更好的應用提供思路。

1區(qū)塊鏈技術概述

區(qū)塊鏈技術已有8年多的發(fā)展時間，它首先被虛擬貨幣出名，后被各大金融機構采用作為保證數(shù)據(jù)不被篡改的技術保障，防止賬戶和貨幣的偽造，解決人與人之間、人與機構之間和機構之間的信任問題，區(qū)塊鏈對數(shù)據(jù)的保護能力得到最重視數(shù)據(jù)安全的金融機構的認可。作為交易驗證和數(shù)據(jù)共享技術，塊鏈可以協(xié)助沒有建立傳統(tǒng)信賴關系的主體，通過技術手段協(xié)助社會個人和組織，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)收集錯誤和數(shù)據(jù)篡改。區(qū)塊鏈的特點和價值因類別和應用場景而異。塊鏈一般具有以下技術特點。

1）去中心化。塊鏈技術不依賴追加的第三方管理機構和硬件設施，沒有中心管理，通過分布式計算和存儲，各節(jié)點實現(xiàn)信息自我驗證、傳達和管理。

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。密碼學保證未經(jīng)許可者可以訪問數(shù)據(jù)，但無法分析。

4)開放性。塊鏈技術的基礎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)應用程序，因此整個系統(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)務特性描述如下。

1)可靠性。塊鏈技術提供天然可靠的分布式賬簿平臺，無需追加第三方中介機構。

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

2區(qū)塊鏈技術在城市建設領域的應用與發(fā)展探討

-以功率為例，區(qū)塊鏈具有開放、不可篡改、隱私保護等特性�；�于區(qū)塊鏈技術構建交易數(shù)字資產(chǎn)賬本，將身份檔案、實質(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)與個人、用電用戶、電網(wǎng)收費營銷單位等。一方面，可以確認參與者的身份，維持系統(tǒng)的隱私，另一方面采用數(shù)據(jù)同步算法，提高存儲效率。采用塊鏈+云模式，塊鏈負責全面記錄發(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、政府機構、金融機構等作為塊鏈的聯(lián)盟節(jié)點，執(zhí)行塊鏈的監(jiān)督、共識、記錄的權限例如，發(fā)電生產(chǎn)、電力傳輸、電力儲藏、電力調(diào)整和交易等進行大數(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)塊鏈應用在以下2個方面可能產(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)境約束和時空限制，將太陽能、風能、水能、海洋能等清潔能源轉化為電能送到各類用戶，實現(xiàn)風光互補、地區(qū)互濟，保障能源供應，提高經(jīng)濟效益，減少環(huán)境損失，降低社會成本，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，全球能源互聯(lián)網(wǎng)包括智能發(fā)電、配電、用電、儲能等設備，發(fā)電設備具有風力、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，每個家庭的個人分布式新能源發(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)參與主體各自獨立，沒有信任交流機制，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)供應和交易等行為的快速、可靠和自動執(zhí)行成為制約全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。塊鏈技術的出現(xiàn)，支持世界能源互聯(lián)網(wǎng)在技術方面。有效利用塊鏈技術和物聯(lián)網(wǎng)技術，世界上數(shù)億發(fā)電企業(yè)和個人網(wǎng)絡提供電力數(shù)據(jù)和用戶的電力數(shù)據(jù)，以及電力供應和消費的交易結算，不通過第三方機構(或稱為中心機構)就能實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的安全可靠性同時，由于區(qū)塊鏈的所有歷史數(shù)據(jù)都不會被刪除，當交易發(fā)生糾紛時，提供歷史數(shù)據(jù)進行查詢。

2.2智能電力。目前，國家各地電力機構正在更新新電力調(diào)度、電力費用和營銷數(shù)據(jù)管理。為了確保國計民生相關電力數(shù)據(jù)信息的安全，電力機構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。考慮到電力數(shù)據(jù)的敏感性，特別是電力公司關心的電力調(diào)度、供電費用之間的資金交易，為了保證這些數(shù)據(jù)信息能夠完全在新的數(shù)據(jù)庫中運行，數(shù)據(jù)的轉移需要大量的人力、物力、財力和時間�；�于資金交易數(shù)據(jù)的安全性，塊鏈技術提供了適當?shù)慕鉀Q方案。

1)構建塊鏈，主要用于記錄電力支付結算資金的交易狀況。由于塊鏈本身的特征，多個節(jié)點的共識算法，一是保證所有電力支付結算資金的交易數(shù)據(jù)都記錄在塊鏈中，二是共識算法，確保共識認證的電力支付結算能夠保存、記錄。

2)國外數(shù)據(jù)庫在向國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫轉移數(shù)據(jù)信息時，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、收費方式等基礎數(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間數(shù)據(jù)吞吐量大的優(yōu)點。區(qū)塊鏈與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相結合應用于電力系統(tǒng)管理見圖3。塊鏈作為電力市場解決當前問題的有效方案。1)通過塊鏈構建電力互聯(lián)網(wǎng)互動主體之間的可靠傳遞機制，實現(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)當塊鏈實現(xiàn)電力交易時，基于塊鏈網(wǎng)絡的共識機制實際上同時實現(xiàn)清算和結算，提高清算、結算的效率。

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、公私鑰結合的非對稱加密保護隱私。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)部管理不當導致電子數(shù)據(jù)丟失或篡改，為電力市場參與者提供信用背書。

2)對于電力消費場景，塊鏈技術可以很好地與物聯(lián)網(wǎng)技術相結合。塊鏈不存在中心節(jié)點，每個節(jié)點記錄信息，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)塊鏈技術為基礎建立電力總賬本，針對電動汽車充電的應用場景，與物聯(lián)網(wǎng)技術相結合，采用區(qū)塊鏈的智能合約實現(xiàn)充電樁資產(chǎn)經(jīng)濟共享，完成該應用場景下認證、充電、付款的自動化管理。

3)在電力傳輸應用場景中，參與電力傳輸?shù)淖饔煤芏�，存在廣義的游戲競爭。區(qū)塊鏈技術以實現(xiàn)多個角色之間的強制信任和角色之間交易的透明化，實現(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備，增加電力傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、智能計算等功能模塊，將其轉化為物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)節(jié)點，將數(shù)據(jù)通過塊鏈以點對點向全網(wǎng)傳播，保證電力及其設備的安全管理。

3結語

塊鏈以其去中心化、去信用化和不可篡改的技術特征，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)塊鏈技術已經(jīng)成為學術界和行業(yè)研究的熱門課題，各行各業(yè)都希望通過區(qū)塊鏈技術的應用，為產(chǎn)業(yè)注入新技術的推動力。城市建設是復雜綜合的產(chǎn)業(yè)領域，包括塊鏈技術在內(nèi)的信息技術加強管理和優(yōu)化。因此，需要加強區(qū)塊鏈技術在城市建設方面的基礎研究，并對研究成果進行產(chǎn)業(yè)化試點應用與推廣，以期提升城市建設的智慧化管理應用水平。