一种基于区块链的建筑材料监管系统与监管方法与流程

本发明涉及建筑材料监管，尤其涉及一种基于区块链的建筑材料监管系统与监管方法。

背景技术：

1、在现代建筑行业中，管理和监督建筑材料的采购、存储、使用和维护是确保工程质量和效率的关键因素，然而，传统的建筑材料管理系统面临多种挑战，包括数据不透明、追溯困难、流程繁杂及成本高昂，这些问题主要源于依赖手动记录和传统的数据库系统，这些系统易受数据篡改和丢失的影响，且在供应链各环节中缺乏有效的通信和数据共享。

2、此外，由于缺乏有效的实时监测和预警系统，传统方法在管理建筑材料的耐用性方面表现不佳，在未能及时识别材料劣化或即将到达维护阈值的情况下，可能导致安全风险增加，同时也会增加不必要的维护和更换成本，因此，急需一个能够提供高透明度、增强追溯性、优化资源利用，并有效预测和管理材料耐用性的系统。

技术实现思路

1、基于上述目的，本发明提供了一种基于区块链的建筑材料监管系统与监管方法。

2、一种基于区块链的建筑材料监管系统，包括采购模块、检验模块、存储模块、材料耐用性评估与预警模块、使用模块以及维护模块，其中；

3、所述采购模块用于记录建筑材料的采购数据并将采购数据上传至区块链网络，采购数据包括供应商信息、价格、数量以及材料规格，此外，实现智能合约自动执行供应商资质审查和采购合同的履行，以确保供应链的合规性和效率；

4、所述检验模块对采购进来的建筑材料进行质量检验，检验结果上传至区块链网络；

5、所述存储模块记录建筑材料的存储位置和环境参数，并根据材料耐用性评估与预警模块的数据调整存储条件，且所有变更和更新均通过区块链进行记录；

6、所述材料耐用性评估与预警模块通过传感器持续监测材料的物理和化学指标，并结合环境数据，对材料的预期耐用性进行动态评估，当数据显示材料的状态导致提前维护或更换需求时，自动触发预警，实时更新操作指南和材料数据；

7、所述使用模块监控和记录建筑材料的实际使用数据，使用数据包括使用时间、地点以及具体人员，与材料耐用性评估与预警模块交互，以确保使用过程中数据的准确性和及时性，使用数据通过区块链上传，保证数据的完整性和安全性；

8、所述维护模块记录材料在使用过程中的维护或更换记录以及相关维护材料的信息，根据材料耐用性评估与预警模块提供的预警信息，调整维护计划和策略，确保材料的最佳性能和延长使用寿命。

9、进一步的，所述采购模块包括：

10、数据收集：采购模块在建筑材料被采购时自动收集相关数据，相关数据包括供应商信息(如名称、地址、联系方式)、价格、采购数量以及材料的规格(如材质、尺寸、符合的标准等)；

11、数据上传与区块链记录：收集到的相关数据通过加密安全的方法上传至区块链网络，采购数据在上传前将被格式化为符合区块链技术要求的数据结构，确保数据在区块链上的不可篡改性和永久记录，每笔采购事务在区块链上形成唯一的记录标识；

12、智能合约实施：采购模块集成智能合约技术，自动执行供应商资质审查，在供应商输入资质信息后，智能合约将自动验证该信息的有效性，包括检查供应商的营业执照以及质量管理体系认证，若供应商资质确认无误，智能合约负责执行采购合同的条款，包括自动处理付款以及发货安排，智能合约将根据合同条款自动监控供应链各环节的履行情况，确保合同的按时、按质完成；

13、异常处理与记录：若在供应商资质审查或合同履行过程中发现任何异常，智能合约将自动标记相关事务，并在区块链上记录下所有相关细节，供后续审核和处理，此外，智能合约在检测到问题(如迟延交货或材料规格不符)时，自动触发预设的应对措施，应对措施包括发送警告给采购经理以及暂停付款。

14、进一步的，所述检验模块包括：

15、质量检验流程：检验模块配置有自动化检测设备和程序，用于对每批次进货的建筑材料进行质量检验,质量检验包括材料的物理性能(如强度、耐久性)、化学成分、尺寸精确度以及符合相应的安全和行业标准；

16、数据上传与区块链记录：检验完成后，所有检验结果数据，包括合格与不合格的具体指标，会自动收集并加密处理后上传至区块链网络，形成时间戳和加密验证的永久记录；

17、智能合约与即时反馈：通过智能合约自动处理检验结果数据和生成检验报告，检验结果数据录入区块链，智能合约将进行分析数据，并根据设定的质量标准自动确定材料是否合格，若发现材料不符合预定质量标准，智能合约将自动通知采购模块，提供不合格的具体信息，调整未来的采购计划和供应商选择策略，包括调整供应商评级或更新采购要求；

18、绩效跟踪与供应商评估：检验模块将记录每个供应商的材料质量绩效，并将质量绩效记录在区块链上，通过跟踪和分析供应商的绩效，智能合约辅助采购决策，优化供应链管理。

19、进一步的，所述存储模块包括：

20、存储位置与环境参数记录：存储模块配备有传感器和追踪设备，自动记录每批建筑材料的存储位置以及环境参数，环境参数包括温度、湿度以及光照，并通过加密安全地传输至区块链网络；

21、环境条件自动调整：存储模块与材料耐用性评估与预警模块紧密集成，根据耐用性评估模块提供的数据，包括预测的材料劣化速率和敏感性分析，自动调整存储环境设置，以延长材料的有效使用期，调整操作包括温度控制、湿度调整和光照管理；

22、智能合约应用于环境管理：通过智能合约自动执行环境调整的决策，若材料耐用性评估与预警模块检测到需要调整的参数，智能合约将进行相应的环境调整，同时，智能合约负责记录所有环境调整活动和结果；

23、区块链记录与数据安全：所有关于材料存储的变更、更新及环境调整的记录均通过区块链技术进行记录，包括存储位置的变更以及环境参数的调整与调整原因和效果的描述。

24、进一步的，所述材料耐用性评估与预警模块包括：

25、持续监测实施：材料耐用性评估与预警模块装备有多种传感器，持续监测建筑材料的物理和化学指标，包括温度、湿度、ph值、应力状态以及腐蚀速率，同时，也接收来自环境监测的环境数据，包括环境温湿度以及化学污染水平；

26、数据分析与耐用性评估：通过耐用性评估模型结合材料的监测数据和环境数据，动态评估每种材料的预期耐用性，耐用性评估模型将定期更新，以反映最新的数据和趋势；

27、预警机制触发：当评估数据显示某种材料的实际状态会导致提前达到维护或更换的条件时，预警机制将被自动触发，预警信息包括材料的具体情况、存在的风险以及推荐的维护或更换措施，并将预警信息实时发送给相关的运营和维护团队；

28、实时更新操作指南和材料数据：根据预警结果，智能合约将自动更新操作指南和相关的材料数据，包括调整存储条件、改变使用方法或提前计划维护，并将所有更新和改变记录在区块链上；

29、区块链技术的应用：通过区块链技术确保所有监测数据、评估结果及预警记录的安全性、透明度和完整性。

30、进一步的，所述持续监测实施包括：

31、传感器部署：在材料耐用性评估与预警模块中装备多种传感器，用于连续监测建筑材料的物理和化学指标，多种传感器包括温度传感器、湿度传感器、ph传感器、应力传感器以及腐蚀速率监测器；

32、数据收集与预处理：通过传感器实时收集材料的物理和化学指标，并对收集的物理和化学指标进行预处理，预处理包括滤波和校准；

33、环境数据集成：除了对材料自身的监测，材料耐用性评估与预警模块还接收来自环境监测的环境数据，环境数据包括环境温度、环境湿度以及化学污染水平；

34、数据同步与区块链记录：通过区块链技术，所有材料的物理和化学指标以及监测数据都被加密存储，并附带时间戳。

35、进一步的，所述耐用性评估模型采用集成模型，所述集成模型具体包括：

36、数据收集和预处理：收集关于建筑材料的物理和化学指标(温度、湿度、ph值、应力状态、腐蚀速率)以及环境数据(环境温湿度和化学污染水平)，并对收集的物理和化学指标以及环境数据进行数据清洗和归一化处理；

37、环境辅助开裂因素计算：基于环境和化学数据，计算材料的裂纹扩展因素，计算公式为：

38、

39、其中，a和ea是材料固有常数，r是气体常数，t(t)是环境温度，fc是考虑化学腐蚀和湿度影响的函数，chem是化学污染水平，hum是湿度水平；

40、蠕变因素计算：基于机械应力和温度数据，计算材料的蠕变因素，计算公式为：

41、

42、其中，k,n是材料的蠕变常数，ea,t是蠕变的活化能，σ(t)是应用的应力；

43、集成模型构建：将两个因素通过加权方法整合，形成耐用性评分，集成模型表示为：

44、d(t)＝w1·c(t)+w2·∈(t)；

45、其中，w1和w2是权重参数；

46、模型训练和验证：使用历史耐用性数据训练集成模型的权重参数(w1,w2)，并通过交叉验证确保集成模型的泛化能力；

47、预测和应用：使用集成模型对新的监测数据进行耐用性评估，为维护决策提供支持。

48、进一步的，所述使用模块包括：

49、数据收集：使用模块配置有传感器和数据记录设备，自动记录每批建筑材料的使用时间、使用地点和使用的具体人员；

50、数据上传与区块链记录：所有收集到的使用数据，使用数据包括时间戳、地理位置信息和相关操作人员的身份验证信息，通过加密通信协议上传至区块链网络，使用数据上传过程中，使用智能合约自动验证数据的完整性和一致性，确保上传信息的真实性和防篡改；

51、与材料耐用性评估与预警模块交互：使用模块定期与材料耐用性评估与预警模块交换数据，确保基于最新的使用情况调整材料的耐用性评分和预警阈值，通过实时数据流，材料耐用性评估与预警模块实时更新材料的状态评估，为维护和检查提供依据；

52、数据的完整性和安全性保证：所有通过使用模块收集并上传的数据均存储在区块链上。

53、进一步的，所述维护模块包括：

54、维护和更换数据的记录：维护模块装配有数据录入设施，用于记录所有关于建筑材料的维护和更换活动的信息，信息包括维护日期、维护所用材料的类型和数量、维护操作人员及执行的操作，维护和更换数据的记录还包括材料的位置信息和更换原因，以便于进行历史数据追溯和性能评估；

55、数据上传与区块链记录：所有维护和更换数据通过安全的加密方法上传至区块链网络，确保数据的完整性和防篡改性，区块链上记录的维护和更换数据包括维护活动的时间戳和地点以及所有相关材料的批次和规格信息；

56、与耐用性评估与预警模块的交互：维护模块定期接收来自材料耐用性评估与预警模块的预警信息，预警信息指示材料因达到或接近其耐用性极限而需要维护或更换，根据接收到的预警信息，维护模块调整维护计划和策略，包括提前安排检查、加强监控材料的使用状态或更换已退化的材料；

57、维护计划的优化和执行：维护模块使用历史维护数据和当前的预警信息来优化维护计划，从而提前准备材料和人力资源，执行维护操作时，维护模块将确保所有行动都根据最新的维护标准和最佳实践进行。

58、一种基于区块链的建筑材料监管方法，由上述的一种基于区块链的建筑材料监管系统实现，包括以下步骤：

59、s1，材料采购：记录建筑材料的采购数据并将采购数据上传至区块链网络，采购数据包括供应商信息、价格、数量以及材料规格，实施智能合约以自动执行供应商资质审查和采购合同的履行；

60、s2，质量检验：对采购的建筑材料进行质量检验，并将检验结果上传至区块链网络，将检验结果进行反馈，以调整未来的采购决策和供应商选择；

61、s3，数据存储：记录建筑材料的存储位置和环境参数，通过调整存储条件，确保材料存储的最优化，所有存储位置和环境参数的变更和更新均通过区块链进行记录；

62、s4，耐用性评估和预警：通过传感器持续监测材料的物理和化学指标，并结合环境数据，动态评估材料的预期耐用性，当材料状态需要提前维护或更换时，自动触发预警，并实时更新操作指南和材料数据；

63、s5，使用监控和记录：监控和记录建筑材料的实际使用数据，包括使用时间、地点以及具体操作人员，并通过区块链上传使用数据；

64、s6，维护记录：记录材料在使用过程中的维护或更换活动以及相关维护材料的信息，根据材料耐用性评估与预警模块提供的预警信息，调整维护计划和策略。

65、本发明的有益效果：

66、本发明，通过整合采购、检验、存储、使用和维护，极大地提升了整个建筑材料管理过程的透明度和追溯性，采购模块记录详细的供应商信息、价格和材料规格，并通过区块链技术确保这些数据的不可篡改性和持久记录，使得所有采购信息可追溯并易于审核，此外，检验模块和存储模块的集成确保了材料质量和存储条件的严格监控，增强了对材料状态的持续跟踪能力，为建筑项目的质量管理提供了坚实的数据支持。

67、本发明，通过智能合约自动执行供应商资质审查和采购合同履行，不仅简化了采购流程，还降低了人为错误和延误的风险，从而优化了资源分配和成本控制，智能合约的应用在确保合同执行的同时，也提供了实时的问题处理和异常记录，进一步降低了潜在的财务和运营风险，此外，系统通过预警和实时更新操作指南来优化维护计划，确保材料的最佳性能和延长使用寿命，从而减少了频繁更换和维护的成本。

68、本发明，通过传感器实时监测建筑材料的物理和化学指标，并结合环境数据，动态评估材料的预期耐用性，当监测数据显示材料状态可能导致提前维护或更换时，会自动触发预警，并实时更新操作指南和材料数据，极大提高了材料管理的精准度和建筑项目的安全性，此外，系统的设计还促进了资源的合理利用和成本的优化，同时通过区块链技术保证了数据的不可篡改性和完整性，增强了整个监管流程的信任度。