基于区块链的建筑工程质量责任追溯与多方协同监督方法与流程

本发明涉及建筑工程质量管控，具体涉及基于区块链的建筑工程质量责任追溯与多方协同监督方法。

背景技术：

1、建筑工程具有建设周期长、参建主体多、工序交叉复杂的特点，质量管控贯穿设计、施工、验收全生命周期，质量责任的清晰界定与多方协同监督是保障工程品质的核心环节。然而，现有的建筑工程质量管控与责任追溯方法主要存在以下三项核心技术缺陷：

2、首先，在质量数据存证与防篡改方面，传统中心化信息系统存在数据易被单方篡改的风险，一旦发生质量纠纷往往缺乏可信的原始证据。尽管现有部分技术引入了基础的区块链存证方案，但面临严重的数据结构分离与存储瓶颈缺陷：若将大容量的现场视频或高清检测报告直接上链，会导致区块链网络出现严重的吞吐量下降与存储膨胀；若仅将文件的摘要哈希值上链，又缺乏将文件哈希与质量问题的三维物理空间坐标进行底层绑定的机制，导致工程现场的空间定位数据与链下的证据文件容易被分别篡改或替换，数据的一致性与证据链的完整性无法得到根本保障。

3、其次，在质量责任追溯粒度与定责机制方面，现有追溯系统的数据维度单一，追溯粒度过于粗放。当出现质量安全隐患时，现有技术通常只能将责任追溯至宏观的“参建单位”层级，无法将质量数据与bim模型中的具体构件及对应施工工序进行时空维度的精准映射绑定。同时，责任的判定高度依赖人工查阅线下台账与主观经验推演，缺乏基于标准规范条文的自动化客观推理模型，导致多方交叉作业时的责任边界模糊，极易引发参建各方的推诿扯皮，协同整改流转效率极低。

4、最后，在监管审计与商业隐私保护方面，现有的监管合规核验方式存在不可调和的矛盾。当针对质量缺陷定责发生异议时，参建主体若要自证合规，往往必须向监管平台或第三方毫无保留地公开内部核心施工工艺参数（如实时配比数据、压力曲线等）与企业质控记录。这种方式严重暴露了企业的核心商业机密，导致各参建主体对穿透式数据共享存在抵触，监管部门难以在保障数据隐私安全的前提下开展高效的合规性核验与动态审计。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

2、本发明提供了基于区块链的建筑工程质量责任追溯与多方协同监督方法，包括以下步骤：

3、s100：建立区块链网络并配置各参建方节点的访问权限与去中心化身份标识，将质量数据划分为核心质量参数、质量文档及现场证据，采用核心质量参数直接链上存证，质量文档与现场证据加密后存入ipfs分布式存储网络并将内容标识符哈希值同步上链的分布式存证策略；

4、s200：基于bim模型对发现的质量问题进行构件级图钉标注，采集问题所在构件的三维空间坐标并生成质量问题记录文件，将所述质量问题记录文件的哈希值与所述三维空间坐标封装于同一笔存证交易载荷中同步上链，并触发整改流程管控智能合约；

5、s300：由所述整改流程管控智能合约根据质量问题的属性自动匹配责任主体驱动多方协同整改流转，并提取链上质量数据的时间戳与bim模型空间坐标，构建覆盖时间、空间与责任主体三维度的质量责任关联图谱；

6、s400：当启动责任追溯时，由责任判定智能合约调用质量缺陷判别规则库，结合所述质量责任关联图谱中的时空信息与主体信息，自动推理计算各参建主体的责任占比并生成追溯报告上链存证。

7、进一步地，在所述步骤s100中，建立区块链网络并配置各参建方节点的访问权限与去中心化身份标识，具体包括：

8、搭建许可制联盟链底层网络，并独立部署建设单位、设计单位、施工单位、监理单位、检测机构与政府监管部门六类核心节点；

9、采用基于角色的访问控制rbac机制，为所述建设单位配置项目全量数据查看权限，为所述设计单位、施工单位及监理单位配置各自责任范围内的质量数据操作权限，为所述政府监管部门配置全量审计与监督权限；

10、为每个参建主体生成唯一的去中心化身份标识did，并同步部署质量数据存证智能合约、整改流程管控智能合约及责任判定智能合约；

11、将质量数据划分后，还包括对采集的质量数据进行标准化预处理与数据同源校验：

12、按照建筑工程的设计、生产、施工与验收四个阶段划分数据采集节点，对采集的所有质量数据执行格式标准化转换、完整性校验及敏感信息脱敏处理；

13、针对同一工序的多源质量数据引入同源校验机制，通过交叉比对验证不同数据源之间的数据一致性，若比对存在偏差，则标记数据异常并推送至对应责任方节点进行复核修正，确保上链前的原始质量数据真实准确。

14、进一步地，在所述步骤s100中，将质量文档与现场证据存入ipfs分布式存储网络，具体采用私有化部署与非对称加密结合的存储策略：

15、所述ipfs分布式存储网络采用私有节点部署模式，仅允许所述许可制联盟链网络内的授权节点接入访问；

16、上传至所述ipfs分布式存储网络的质量文档与现场证据，均采用对应参建主体的公钥进行加密存储，仅持有对应私钥的授权主体具备解密读取权限；

17、所有分布式存证操作均由所述质量数据存证智能合约自动调用执行格式校验与权限校验，校验通过后方可完成链上哈希同步与链下存储；

18、所述核心质量参数包括构件强度、安装精度及材料性能；所述质量文档包括检测报告及验收记录；所述现场证据包括现场照片及视频监控；

19、建立链上哈希索引与链下文件的可信映射关系时，将所述内容标识符哈希值、文件所属类别及对应工序信息封装为存证索引元组并写入区块链状态数据库，实现基于构件唯一编码对链上索引与链下密文文件的对应调取。

20、进一步地，在所述步骤s200中，基于bim模型对质量数据进行映射与构件级图钉标注，具体包括：

21、建立双表关联的映射机制，其中bim客户端本地部署bim构件元数据表，区块链状态数据库存储链上存证索引表，两表以bim构件唯一编码作为主键与外键关联，实现bim模型空间数据与链上存证数据的一一对应；

22、当在工程检查中发现质量问题时，在bim模型的三维空间对应位置标注质量问题图钉，并精准绑定至单个bim构件与具体部位；

23、采集三维空间坐标并生成质量问题记录文件，具体包括：

24、采集质量问题图钉在bim模型世界坐标系下的毫米级三维空间坐标（x,y,z），以及问题所在构件的构件唯一编码；

25、采集问题类型、严重等级、整改要求及整改期限，并与所述三维空间坐标和所述构件唯一编码共同生成标准化的质量问题记录文件。

26、进一步地，在所述步骤s200中，将质量问题记录文件的哈希值与三维空间坐标封装于同一笔存证交易载荷中同步上链，具体采用json结构化封装格式：

27、将交易类型标识、问题唯一编号、构件唯一编码、毫米级三维空间坐标、质量问题记录文件的ipfs内容标识符哈希值、问题类型、严重等级、操作主体去中心化身份标识及时间戳，统一封装于同一笔存证交易的json载荷中；

28、所述三维空间坐标与所述哈希值共享同一笔交易哈希与时间戳，在区块链共识机制固化下形成不可拆分与不可单独篡改的技术强绑定；

29、触发整改流程管控智能合约，具体包括：

30、在完成存证交易载荷上链的同时，由所述质量数据存证智能合约自动调用所述整改流程管控智能合约，将生成的质量问题记录转化为链上待处理整改事件，并向匹配的责任主体节点推送包含空间坐标与问题详情的整改通知。

31、进一步地，在所述步骤s300中，由所述整改流程管控智能合约驱动多方协同整改流转，具体包括：

32、所述整改流程管控智能合约根据质量问题的所属专业、所在工序及责任范围，自动匹配责任主体、整改执行主体与审核验收主体，并向对应节点发送整改通知；

33、所述整改执行主体完成整改后上传整改记录与整改后证据文件，其哈希值同步上链；

34、所述审核验收主体在线调用原始记录与整改资料执行分级验收：一般质量问题由监理单位节点进行单次验收闭环，重大质量问题由监理单位节点与建设单位节点依次进行逐级验收闭环；若验收不通过，则自动触发二次整改流程；

35、所述质量责任关联图谱采用有向属性图模型结构，包括节点与边的元组数据结构：

36、所述节点划分为质量事件节点与责任主体节点，其中质量事件节点元组包含事件id、事件类型编码、发生时间戳、bim构件编码、三维空间坐标（x,y,z）、所属工序阶段、数据文件ipfs内容标识符哈希值及操作状态；责任主体节点元组包含主体去中心化身份标识did、主体类型、角色权限、关联工序范围、关联bim构件集及历史履约评分；

37、所述边划分为流程流转边与责任关联边，其中流程流转边元组包含起始事件id、终止事件id、关系类型、时间间隔及流转状态；责任关联边元组包含主体did、事件id、责任类型、基础权重及关联工序。

38、进一步地，在所述步骤s300中，构建所述质量责任关联图谱时，针对bim空间数据、区块链时序数据及did身份数据，采用四步映射融合规则：

39、步骤一，提取区块链区块中的交易时间戳、事件类型及操作人did，生成对应的质量事件节点并写入发生时间戳，完成时间维度图谱化转换；

40、步骤二，提取bim模型构件库中的构件编码、三维坐标及工序信息建立映射字典，匹配所述质量事件节点的bim构件编码后写入空间坐标及工序字段，完成空间维度图谱化转换；

41、步骤三，提取联盟链did体系中的身份标识及责任工序生成责任主体节点；

42、步骤四，按时间戳先后顺序连接同一质量问题全流程的发现、派发、整改及验收事件节点生成流程流转边，并根据操作人did与责任工序连接责任主体节点与质量事件节点生成责任关联边；

43、所述质量责任关联图谱支持沿时间轴正向回溯与反向推演：

44、正向回溯时，从指定责任主体节点出发，沿责任关联边与流程流转边正向检索其负责的所有质量事件节点及流转路径；

45、反向推演时，从具体质量缺陷事件节点出发，沿流程流转边与责任关联边反向追溯至缺陷产生的具体工序、前置质量事件及对应责任主体节点，并基于流程流转边中的时间间隔字段进行整改逾期判定。

46、进一步地，在所述步骤s400中，所述质量缺陷判别规则库采用“规则元数据+前置条件集+责任权重集”的三级结构化存储：

47、规则元数据层，存储规则的基础标识信息，包含规则id、缺陷类型编码、适用工序阶段、关联规范条文编号及规则生效状态；

48、前置条件集层，存储触发责任判定的多维度逻辑判定条件，条件维度涵盖缺陷属性、施工记录状态、监理记录状态、检测数据偏差及时间节点合规性；

49、责任权重集层，存储满足前置条件后各参建主体对应的基础责任权重系数，所有关联主体的基础责任权重系数之和为1；

50、结合所述质量责任关联图谱中的时空信息与主体信息自动推理计算各参建主体的责任占比，具体采用“基础权重×影响因子修正”的多因子加权计算模型：

51、提取缺陷关联参建主体的基础责任权重，并基于区块链时间戳数据计算操作节点与缺陷形成节点的时间重合度生成时间修正因子；基于bim空间坐标数据比对缺陷位置与各主体责任施工范围的空间重合度生成空间修正因子；从知识库调取各主体近预设时间内的同类缺陷发生率生成历史履约修正因子；

52、将基础责任权重与各修正因子相乘得到各主体的修正分值，经归一化处理后计算得到各参建主体的最终责任占比。

53、进一步地，在所述步骤s400中，在生成追溯报告后还包括基于零知识证明机制的异议复核流程：

54、当被追溯主体对责任占比有异议时，在本地调用zk-snarks算法框架的证明密钥，将包含施工工艺参数或企业内部质控记录的商业数据作为隐私输入，将缺陷类型编码、质量阈值、主体did及时间戳范围作为公开输入，生成零知识证明字符串上链提交至所述责任判定智能合约；

55、所述责任判定智能合约调用内置验证密钥执行验证，在不泄露所述隐私输入的前提下核验合规性，核验通过后标记合规证明有效并推送至政府监管部门节点进行责任判定调整，复核全过程记录与裁定结果同步上链存证。

56、进一步地，在所述步骤s400中，还包括基于链上存证数据的动态审计预警与知识库自更新：

57、预设整改逾期预警、重复缺陷预警及关键指标异常预警三类预警规则，当链上数据触发阈值时由所述整改流程管控智能合约自动向相关责任方与监管部门节点进行分级预警推送；

58、定期聚合区块链网络内的存证数据生成多维度质量分析报告，并将已闭环处置的质量缺陷案例、成因分析、责任占比结论及处理方案经监管节点审核通过后，由智能合约自动同步写入质量缺陷处理知识库，实现判别规则库与处理方案库的持续更新。

59、有益效果

60、本发明通过构建“联盟链+ipfs私有网络”的底层架构结合json载荷同交易强绑定技术，有效解决了大容量证据文件存储瓶颈与数据防篡改的一致性难题；借助bim构件级空间映射与区块链时间戳序列，系统性地构建出涵盖时间、空间、主体三维度的质量责任关联图谱，将责任追溯粒度精准下沉至具体的构件级与工序级；配合智能合约驱动的自动化整改流转闭环、基于三级规则库与多因子加权算法的客观量化定责模型，以及引入zk-snarks零知识证明的异议核验机制，在完全不泄露各方商业隐私的前提下，显著缩短了多方协同整改与纠纷处置周期，切实提升了责任界定的客观准确性与穿透式质量监管的公信力。