基于区块链的高校实验室化学试剂安全管理方法及系统

技术领域

本发明涉及化学试剂安全管理技术领域，具体涉及一种基于区块链的高校实验室化学试剂安全管理方法及系统。

背景技术

在化学实验室中化学试剂是必不可少的实验用品,而化学试剂中又有不少属于危险化学品,这些危险化学品在使用过程中需要实时监管,现在大多数实验室对化学试剂的领用、使用,尤其是化学危险品的监管还停留在手工登记、手工统计的原始阶段,这就使实验室管理者不能及时了解化学试剂的使用和库存情况,也不利于对化学试剂的可追溯管理,管理效率也较低，存在化学试剂流向不明的隐患。

目前虽有一些基于信息化软件的化学试剂管理平台，但这些平台只提高了学校内部的化学试剂管理信息记录的效率，从手写变成手动输入数据来记录化学试剂的领用信息，而对于危化品的实际使用情况并不能有效追踪。同时，这些平台对化学试剂的来源信息缺乏完整的记录。并且，数据在这些平台上是以中心化的方式进行存储，存在数据不安全、易被篡改等缺陷，所以得到的溯源结果不一定就是安全可靠的。

发明内容

为了克服现有化学试剂管理系统存在信息篡改的安全问题，本发明提出了一种基于区块链的高校实验室化学试剂安全管理的方法及系统，以解决现有系统对化学试剂流通记录不完整，溯源数据不可靠的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于区块链的高校实验室化学试剂安全管理的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：依据高校实验室化学试剂信息的流通过程确定相关参与方并创建对应的区块链节点；

步骤2：依据所述区块链节点构建化学试剂信息联盟区块链，通过区块链节点将各环节化学试剂信息发布至所述化学试剂信息联盟区块链；

步骤3：基于所述化学试剂信息联盟区块链中的化学试剂信息及预设的智能合约对化学试剂信息进行通信处理，进而实现对化学试剂信息的监控。

进一步，所述步骤1中，高校实验室化学试剂流通过程中的相关参与方包括生产者、运输者、管理者、使用者和监管部门，每个组成部分均建立自身的区块链节点。

更进一步，生产者即为化学试剂的生产厂家，运输者即为化学试剂的物流运输人员，管理者即为高校实验室的化学试剂管理员，使用者即为申领化学试剂进行实验的学生或老师，监管部门即为化学试剂的政府监管部门。

再进一步，监管部门负责构建化学试剂信息联盟链并作为所述区块链中的超级节点对各节点进行事务处理，其中的区块链底层协议由监控节点制定，其他节点需要在平台上进行注册、申请，通过监控节点审核后方可加入联盟区块链，同时，根据各个节点功能的不同，政府监管者为其赋予不同的证书和权限；除政府监管者节点外的各个节点在注册该联盟区块链时，需提供身份证明材料，并由政府监管者节点审核通过，否则其无法在区块链上发布和查询信息，也不会被其他节点信任。

所述步骤2中，生产者在生产环节中对化学试剂按照“一物一码”的方式添加RFID标签，此标签作为该化学试剂的唯一标识，即溯源码；管理者和监管部门可根据溯源码对该化学试剂整个生命周期的进行追溯；化学试剂生产完成后，生产者将参与当前化学试剂生产的人员信息、材料来源信息及自身身份信息及溯源码信息上链存储。

进一步，在高校实验室管理员向化学试剂供应商完成申购后，化学试剂生产者发货，将化学试剂交给运输者，在化学试剂运输流程中，运输者将物流信息包括运输路径、运输者的身份信息上传。

再进一步，化学试剂运输到学校化学试剂管理处时，管理员对化学试剂进行确认，将化学试剂确认接收信息、化学试剂审核信息写入区块链，更新化学试剂的状态。

再进一步，化学试剂使用者通过校园卡认证后可领取化学试剂，并通过智能终端在区块链上自动提交化学试剂的领用信息，使用者在使用过程中的使用数据，如使用时长，试剂使用量，位置信息会被实时上传到区块链中。

再进一步，传感硬件检测到化学试剂用尽时，智能终端在区块链上将该化学试剂状态标记为废弃，并提醒使用者将化学试剂送往高校管理员指定的废弃点处做集中处理，完成化学试剂生命周期的全过程。

所述步骤3中，化学试剂信息联盟区块链网络结构如图2所示，各个部分通过各自部署的区块链节点接入该联盟区块链中，并将化学试剂信息广播至联盟区块链，实现各部分的实时信息共享，由于每个子部分的功能不同，导致各组成部分的数据访问权限不同，因此，系统依据数据访问规则、业务处理流程以及基本合约、协议，生成智能合约，以使得联盟链上的各节点能依据智能合约进行数据传输及数据处理，并将数据存入分布式数据库中。智能合约还包括对不同类型数据的加密规则。

进一步地，化学试剂信息联盟区块链包括五大节点、应用客户端、网络服务端及数据端，其中五大节点指所述生产者、运输者、管理者、使用者和政府监管部门，应用客户端指该区块链各节点移动端或PC端进行访问区块链的应用程序，其提供各节点相应权限下的服务界面，支持各节点进行区块链交易信息查询和广播，每个用户通过该应用程序接入联盟区块链，进行数据查询和记录，从而使得安装了该应用程序的移动端或PC端成为联盟区块链的节点，例如用户终端节点可以通过使用应用客户端来查询可用化学试剂的位置信息，余量信息等方便地找到所需的化学试剂。

进一步地，网络服务端指该区块链对客户端业务进行处理的应用程序，包括同时对各节点进行计算的分布式算法，对各节点信息进行加密的非对称加密方法及智能合约等区块链底层技术，从而实现将客户端查询结果反馈、记录结果广播至区块链各节点，数据端指该区块链各节点本地的分布式数据库，每条交易信息存储于一个区块，并加以时间戳标记，通过包含上一区块的哈希值、本区块的哈希值，从而在各节点形成一致的区块链，各节点可以通过非对称加密的方式查看可公开信息和保护自己隐私信息。

一种基于区块链的高校实验室化学试剂安全管理系统，所述系统划分为四层，分别是访问层、应用层、服务层、持久层，访问层是供用户使用的操作界面，为用户与服务器提供交互方式，分为危化品管理装置端、后台管理系统；应用层和业务管理层是为访问层与持久层进行交互的桥梁，访问层可以通过应用层和业务管理层向持久层输入数据，数据持久层也可以通过应用层和业务管理层向访问层输出数据，持久层用来进行数据持久化操作，将数据写入MySQL数据库和区块链。

本发明的有益效果是：本发明上述技术方案通过建立化学试剂全生命周期信息公开的区块联盟链，所有参与化学试剂全生命周期某一环节的组成部分均为一个节点，所有环节的组成部分的节点均通过联盟链发布、获取化学试剂各个环节的相关信息和记录数据，能有效的保证所有信息和记录不可篡改，从而避免信息造假，并能通过联盟链对化学试剂信息进行溯源，保障化学试剂信息的监控，进而可以用于化学试剂安全的防控。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明方法的方法流程图。

图2是本发明方法的联盟区块链网络结构示意图。

图3是本发明方法的联盟区块链系统结构示意图。

图4是本发明方法的化学试剂安全管理系统示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1～图4，一种基于区块链的高校实验室化学试剂安全管理的方法，包括以下步骤：

步骤1：依据化学试剂信息的流通过程确定相关参与方并创建对应的区块链节点；

所述步骤1中，化学试剂流通过程中的相关参与方包括生产者、运输者、管理者、使用者和监管部门，每个组成部分均建立自身的区块链节点；

生产者即为化学试剂的生产厂家，运输者即为化学试剂的物流运输人员，管理者即为高校实验室的化学试剂管理员，使用者即为申领化学试剂进行实验的学生或老师，监管部门即为化学试剂的政府监管部门；

监管部门负责构建化学试剂信息联盟链并作为所述区块链中的超级节点对各节点进行事务处理，其中的区块链底层协议由监控节点制定，其他节点需要在平台上进行注册、申请，通过监控节点审核后方可加入联盟区块链，同时，根据各个节点功能的不同，政府监管者为其赋予不同的证书和权限；除政府监管者节点外的各个节点在注册该联盟区块链时，需提供身份证明材料，并由政府监管者节点审核通过，否则其无法在区块链上发布和查询信息，也不会被其他节点信任；

步骤2：依据所述区块链节点构建化学试剂信息联盟区块链，通过区块链节点将各环节化学试剂信息发布至所述化学试剂信息联盟区块链；

所述步骤2中，生产者在生产环节中对化学试剂按照“一物一码”的方式添加RFID标签，此标签作为该化学试剂的唯一标识，即溯源码。管理者和监管部门可根据溯源码对该化学试剂整个生命周期的进行追溯；化学试剂生产完成后，生产者将参与当前化学试剂生产的人员信息、材料来源信息及自身身份信息及溯源码信息上链存储；

在高校实验室管理员向化学试剂供应商完成申购后，化学试剂生产者发货，将化学试剂交给运输者；在化学试剂运输流程中，运输者将物流信息包括运输路径、运输者的身份信息上传；

化学试剂运输到学校化学试剂管理处时，管理员对化学试剂进行确认，将化学试剂确认接收信息、化学试剂审核信息写入区块链，更新化学试剂的状态；

化学试剂使用者通过校园卡认证后可领取化学试剂，并通过智能终端在区块链上自动提交化学试剂的领用信息。使用者在使用过程中的使用数据，如使用时长，试剂使用量，位置信息会被实时上传到区块链中；

传感硬件检测到化学试剂用尽时，智能终端在区块链上将该化学试剂状态标记为废弃，并提醒使用者将化学试剂送往高校管理员指定的废弃点处做集中处理，完成化学试剂生命周期的全过程；

步骤3：基于所述化学试剂信息联盟区块链中的化学试剂信息及预设的智能合约对化学试剂信息进行通信处理，进而实现对化学试剂信息的监控；

所述步骤3中，化学试剂信息联盟区块链网络结构如图2所示，各个部分通过各自部署的区块链节点接入该联盟区块链中，并将化学试剂信息广播至联盟区块链，实现各部分的实时信息共享，由于每个子部分的功能不同，导致各组成部分的数据访问权限不同，因此，系统依据数据访问规则、业务处理流程以及基本合约、协议，生成智能合约，以使得联盟链上的各节点能依据智能合约进行数据传输及数据处理，并将数据存入分布式数据库中。智能合约还包括对不同类型数据的加密规则。

参照图3，化学试剂信息联盟区块链包括五大节点、应用客户端、网络服务端及数据端，其中五大节点指所述生产者、运输者、管理者、使用者和政府监管部门，应用客户端指该区块链各节点移动端或PC端进行访问区块链的应用程序，其提供各节点相应权限下的服务界面，支持各节点进行区块链交易信息查询和广播，每个用户通过该应用程序接入联盟区块链，进行数据查询和记录，从而使得安装了该应用程序的移动端或PC端成为联盟区块链的节点，例如用户终端节点可以通过使用应用客户端来查询可用化学试剂的位置信息，余量信息等方便地找到所需的化学试剂。

网络服务端指该区块链对客户端业务进行处理的应用程序，包括同时对各节点进行计算的分布式算法，对各节点信息进行加密的非对称加密方法及智能合约等区块链底层技术，从而实现将客户端查询结果反馈、记录结果广播至区块链各节点。数据端指该区块链各节点本地的分布式数据库，每条交易信息存储于一个区块，并加以时间戳标记，通过包含上一区块的哈希值、本区块的哈希值，从而在各节点形成一致的区块链，各节点可以通过非对称加密的方式查看可公开信息和保护自己隐私信息。

实施例2

本实施例基于所述的基于区块链的化学试剂安全管理方法，提出一种基于区块链的化学试剂安全管理系统。

请参考图4，图4是本发明提出的一种基于区块链搭建的化学试剂安全管理系统示意图。该系统划分为四层，分别是访问层、应用层、服务层、持久层。访问层是供用户使用的操作界面，为用户与服务器提供交互方式，分为危化品管理装置端、后台管理系统。应用层和业务管理层是为访问层与持久层进行交互的桥梁，访问层可以通过应用层和业务管理层向持久层输入数据，数据持久层也可以通过应用层和业务管理层向访问层输出数据。持久层用来进行数据持久化操作，将数据写入MySQL数据库和区块链。