区块链技术在水利工程项目设计档案数字化管理中的应用研究.pdf

水利工程项目设计档案具有信息化程度高、专业性强、数据量大、精确度高等特点，因此其是否真实、完整、可用和安全至关重要。在实际工作中发现，水利工程项目设计档案存在真实性难以辨别、完整性难以认定、可用性难以维持和安全性难以保障等问题。本文依托区块链分布式账本、加密算法、智能合约和共识机制等技术手段，为水利工程项目设计档案的归档、接收、保存和借阅提出策略。关键词：区块链水利工程项目设计档案数字化管理2023 年 1 月 3 日，工业和信息化部等十六个部门在联合印发的 关于促进数据安全产业发展的指导意见 中指出：“要加快数据安全技术与区块链等新兴技术的交叉融合创新，赋能提升数据安全能力水平”1。水利工程项目设计档案是水利工程建设项目档案的重要组成部分，同时也是各家水利勘测设计单位的产出成果和归档内容，由各类设计报告、图纸组成。随着计算机技术的发展和计算机软件的普及运用，水利工程建设项目 报 告 写 作 多 依 赖 于Word、Excel和PowerPoint 等 办 公 软 件，使 用 CAD 绘 图、SketchUp 建模、Lumion 渲染和 Photoshop 制作彩平图已成为各家水利勘测设计单位的常规操作。因此，生成的水利工程项目设计档案具有信息化程度高、专业性强、数据量大、精确度高等特点，各家水利勘测设计单位对水利工程项目设计档案的真实性、完整性、可用性和安全性提出了较高要求。本文从档案管理者角度出发，针对目前水利工程项目设计档案数字化管理中存在的问题，结合区块链技术，从管理应用上提出策略。一、水利工程项目设计档案数字化管理存在的主要问题（一）真实性难以辨别实现档案数字化的方式有两种，一是传统档案载体通过扫描、拍照等技术实现数字化，二是从生成时起即为电子文件，后直接以电子文件形式归档。传统档案的真实性较为直观，电子档案则需通过外部手段辅助，依靠元数据检测等方式，才可辨其真实性。且在使用过程中，电子档案可实现原样复制、篡改且不留痕迹，甚至在日常交换、存储和利用过程中，电子档案出现错乱的概率也远高于传统档案。（二）完整性难以认定水利工程项目设计档案具有复杂性、系统性、专业性和时序性等特点，其包括了计划立项、勘察、设计全过程中形成的审批文件、观测记录、各类报告、计算书、设计图纸等，种类复杂，载体多样，且涉及测绘、地质、钻探、规划等多个专业，专业性强。在具体工作中，水利工程项目设计往往分为多期，同期内又分为不同标段，时序性强，这些特点都对水利工程项目设计档案的完整性提出挑战。（三）可用性难以维持在数字化管理中，水利工程项目设计档案可用性的风险主要来自物理设备、操作系统和应用程序三个方面2。首先，电子档案主要以磁带、磁盘、光盘为存储载体，并依靠物理设备，利用光、电、磁等技术对存储信息进行读取，只要出现设备老化或某一环节发生错误，便会造成读取失败或读取信息错误。其次，电子档案的存储和读取主要依靠计算机设备，受操作系统制约，系统不支持的文件将不被读取。最后，为提高电子档案管理效率，各水利勘测设计单位多使用档案管理软件，若使用时发生故障或软件维护公司倒闭，482023 年第 4 期业务探索电子档案的可用性将难以维持。（四）安全性难以保障水利工程项目设计档案数字化管理主要依托于电脑运行环境，容易面临被篡改、泄露或破坏等风险。一是人为因素，管理人员在管理过程中，因操作不当或安全意识淡薄造成电子档案破损。二是恶意攻击，水利工程项目设计档案涉及各类地勘、测绘成果与水文监测数据，与国家安全息息相关，因此大多使用涉密计算机进行离线管理，但在归档或借阅过程中，如遭遇归档文件病毒未被检出或插入的光盘带有病毒等情况，将导致系统崩溃，甚者造成电子档案永久性破损，档案安全将面临威胁。二、区块链技术在水利工程项目设计档案数字化管理中的应用内容（一）分布式账本水利勘测设计单位一般由职能部门和各专业分院组成，职能部门主要从事行政、人事、财务等工作，使用和产生的档案以文书档案、人事档案和会计档案为主；各专业分院是从事水利勘测设计各环节的业务部门，使用和产生的档案以水利工程项目设计档案为主，同时也是水利工程项目设计档案的归档主体，如测绘分院、地质分院、规划分院和设计分院等。在以区块链技术为基础的水利工程项目设计档案数字化管理系统中，各专业分院可依托区块链分布式账本进行信任备份，把归档分院、归档人、归档时间、归档数量等元数据或关键信息上链，形成预归档信任背书。同时所有节点的账本相同，更新频率同步，实现预归档信息同步，信任增强，水利工程项目设计档案的完整性得到保障。（二）加密算法区块链中加密算法复杂多样，其中最典型的两种分别是非对称加密算法与哈希函数。非对称加密算法是用公钥进行加密，用相对应的私钥进行解密。哈希函数是利用散列算法，把上链数据转化为没有规律且无法逆向推导的固定长度字符串进行加密。非对称加密算法与哈希函数的结合，可有效增强上链数据的安全性，同时降低以区块链为信任背书的水利工程项目设计档案在传输过程中被窃取的风险，保证其真实性、完整性和安全性。（三）智能合约智能合约是直接嵌入区块链内，可以自动执行并同步更新的合约。其以数字形式的合约为基础，对参与者的义务和权利做出限制和控制3。在水利工程项目设计档案数字化管理过程中，可通过预先设定合约规则，对区块链上链内容、时间、访问权限等进行限制，有效规范各专业分院的归档与借阅行为，在方便利用的同时，提高了档案管理的可用性和安全性。（四）共识机制共识机制是参与区块链开拓的多方主体共同达成的协议。在水利工程项目设计档案数字化管理工作中，参与区块链开拓的多方主体是各专业分院及档案管理部门，所达成的共识机制就是本单位水利工程项目设计档案数字化管理的规则，任何分院部门开展档案管理工作都应以遵守管理规则为前提。在实际工作中，规模较大的水利勘测设计单位为保障档案的有效管理，会在档案管理部门设专职档案员，在各专业分院设兼职档案员，共识机制可以对档案工作者的每一次工作行为进行记录，以记录工作动态，规范管理行为，从而提升档案工作的安全性。（五）去信任机制去信任机制“去”的是对中心点或第三方的信任，基于区块链技术的水利工程项目设计档案数字化管理环境是不可篡改的、安全的，区块链中每一个节点都可以为自己做信任背书，这依赖于智能合约和共识机制的共同作用，信任是共识的结果，而这个结果同时也建立在信任之上，使水利工程项目设计档案的真实性和安全性得以保障。（六）防篡改机制恶意篡改会破坏水利工程项目设计档案的真实性和安全性。把档案基础数据和关键信息上链，利用区块链单链式结构，新生成的区块会被排在链式结构尾端，与上一环牢牢相扣等特点，使档案信息一旦被记录，便不可篡改。同时，分布式账本使每一个节点都储存了全部区块的信息和数据，要想修改或删除，必须控制一半以上节点的决策权，而在庞大的区块链网格中，这几乎不可能实现，且随着新区块不断增加，基数增大，492023 年第 4 期业务探索控制更是难上加难。利用这一技术，可有效降低以区块链为信任背书的水利工程项目设计档案在传输或储存中被篡改的风险，保证其真实性和安全性。（七）共监督机制共监督机制是指在水利工程项目设计档案数字化管理过程中，每个节点都采取自治的方式管理共同的区块信息，这种管理方式取代了中心式、层级式的单点监督模式，可以有效地调动起所有节点，让监督成为每个节点的权利与义务，共同营造一个透明、公开、可靠、安全的运行环境。（八）可追溯机制可追溯机制是指在区块链中，当新产生的区块与旧区块相连接时，会自动形成时间戳。时间戳是无法更改的，因此当需要追溯某次行为时，就可以依据时间戳和哈希指针找到相关区块，从而实现追溯的目的。可追溯机制利用时间逻辑的天然联系，有效降低区块被篡改的风险，保证了区块链的完整性。对证明水利工程项目设计档案的真实性、完整性和可用性提供了有效依据。三、区块链技术在水利工程项目设计档案数字化管理中的应用策略（一）区块链技术在水利工程项目设计档案归档中的应用在水利勘测设计单位中，水利工程项目设计档案的归档主体是各专业分院。归档内容包括水利工程项目设计档案、“四性”检测证明、归档材料说明和归档基础信息。在水利部 2021 年发布的 水利工程建设项目档案管理规定 中指出，接收水利工程建设项目电子文件归档应进行真实性、可靠性、完整性、可用性检验。4检验内容及准入标准可嵌入智能合约和共识机制之中，符合“四性”检测的档案可生成证明信息。归档材料说明包括项目名称、设计阶段、归档文件名称，底稿、计算书、质量记录册、底图、描图、蓝图和文字材料的具体数量，专业负责人与项目负责人对本项目档案归档完整性和准确性的审查意见等。归档基础信息包括归档分院、主管领导、归档人、接收人、归档时间等。“四性”检测证明、归档材料说明和归档基础信息一起记录在新区块中，形成预归档区块链。（二）区块链技术在水利工程项目设计档案接收中的应用在水利勘测设计单位中，水利工程项目设计档案的接收主体是档案管理部门，接收的归档材料包括以电子形式产生，并通过“四性”检测的各类设计报告、图纸，及载有预归档信息作为信任背书的区块。专职档案员在接收归档材料及区块后，对二者是否一一对应做详细检查，在确认无误后进行正式归档。接收的水利工程项目设计档案按照电子文件管理规范归档入库，对载有预归档信息的区块，提取信息后，加上归档新生成的元数据 XML 文件信息、整编人、整编时间、整编意见、档号等档案级数据信息5，形成新的区块上归档区块链进行保存。（三）区块链技术在水利工程项目设计档案巡检中的应用巡检是水利工程项目设计档案管理工作中的重要一环，通过定期巡检，可以掌握档案的保存状态，及时发现问题，把风险控制在最小范围内。水利工程项目设计档案的巡检包括档案管理系统环境是否安全、档案保管条件是否充分、档案“四性”是否失效等等。区块链技术应用于水利工程项目设计档案巡检，可以把巡检计划编号、巡检对象、巡检内容、巡检时间、巡检人、巡检结图 1区块链技术在水利工程项目设计档案各要素中的应用应用内容保障要素分布式账本加密算法智能合约共识机制去信任机制防篡改机制共监督机制可追溯机制真实性完整性可用性安全性502023 年第 4 期作 风 好 不 好效 能 高 不 高请 您 评 一 评业务探索果等基本信息作为准入门槛，形成智能合约和共识机制，由档案管理部门定期执行巡检任务。并设置一条专门的巡检区块链，把每一次巡检的结果上链保存，以保证水利工程项目设计档案在数字化管理中的真实性、完整性、可用性和安全性。（四）区块链技术在水利工程项目设计档案借阅中的应用借阅是水利工程项目设计档案利用的主要方式，也是发挥其价值的重要手段。水利工程项目设计档案借阅主要分为借阅审批和档案获取两部分。在借阅审批阶段，申请人自行填写所借阅档案的名称、类别、用途和密级等信息，并利用OA 系统，提交给相关负责人进行层层审批并签名，形成完整的档案审批单，并将信息同步到区块链中各个节点中，应用区块链去中心化原则，当档案借阅系统宕机或借阅凭证遗失后，可利用区块链中各节点所保存的信息及密钥凭证，确保档案流转线路可查可追溯。在档案获取阶段，通过审批后，申请人可以在有限时间内自行下载档案，系统会自动收集下载时间、操作用户、下载次数等使用信息，并与档案审批单的 hash 值同步上链保存，当发生失信危机时，借阅区块链可以提供真实性认证。结语时代变化，国际形势波诡云谲、周边环境敏感复杂。当下，信息中心已成为兵家必争之地，掌握信息就是掌握国际话语权。水利工程项目设计档案作为信息载体之一，承载了我国各大水利工程建设的宏伟规划与精密布局，这不仅是水利勘测设计单位的智慧结晶，更是关乎国家安全的重要秘密。用好区块链技术，可以有效保证水利工程项目设计档案的真实性、完整性、可用性和安全性。但技术不是全部，在用好区块链技术的同时，完善相关规范制度、打造人才队伍、营造良好社会环境，才能共建水利安全防护网，共卫国家安全。参考文献：1 工业和信息化部，国家互联网信息办公室等.工业和信息化部等十六部门关于促进数据安全产业发展的指导意见 Z.2023-01-13.2 张健，电子档案长期保存中可用性保障研究 J.北京档案，2015，32（4）：33-35.3 王筱琪.区块链在党政机关涉密信息安全管理中的应用研究 D.云南大学，2021.4 中华人民共和国水利部.水利部关于印发水利工程建设项目档案管理规定的通知 Z.2021-06-29.5 李春艳，乔超.区块链技术在大型企业集团电子文件管理中的应用以中国石化为例J.档案学通讯，2020（01）：13-20.作者单位：云南省水利水电勘测设计院有限公司51