图学学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (4): 810-817.DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2023040810
甘子琛1(), 范晶晶1, 薛芝婷2, 林鼎量3, 许镇1(
)
收稿日期:
2022-11-22
接受日期:
2023-01-21
出版日期:
2023-08-31
发布日期:
2023-08-16
通讯作者:
许镇(1986-),男,教授,博士。主要研究方向为城市综合数字防灾。E-mail:作者简介:
甘子琛(2001-),男,本科生。主要研究方向为建筑市场治理。E-mail:Againforus@163.com
基金资助:
GAN Zi-chen1(), FAN Jing-jing1, XUE Zhi-ting2, LIN Ding-liang3, XU Zhen1(
)
Received:
2022-11-22
Accepted:
2023-01-21
Online:
2023-08-31
Published:
2023-08-16
Contact:
XU Zhen (1986-), professor, Ph.D. His main research interest covers urban integrated digital disaster prevention. E-mail:About author:
GAN Zi-chen (2001-), undergraduate students. His main research interest covers construction market governance. E-mail:Againforus@163.com
Supported by:
摘要:
近年来工程事故发生后设计者往往会成为追责的对象。而随着BIM模型日渐成为工程图纸会审和留档的原始资料,设计责权追溯也需要提出新的解决方案来达到从源头避免工程质量事故的目的。因此提出了一种集成BIM和区块链的设计责权追溯系统。区块链是一种去中心化的数据库。其具有难篡改、可溯源的特性,已成功应用于质量追溯领域。在分散式应用程序的框架上,基于以太坊技术提出了用于存储BIM元数据的联盟链,并通过管理者、设计者、监管者3种节点提高了去中心化程度。为解决BIM模型体量过大的问题,采用第三方平台BIMFACE作为外部数据库,弥补了区块链与BIM集成时支持格式单一、实际场景不适用的缺陷。而基于哈希算法的完整性校验可以防范第三方篡改模型。同时系统还具有良好的拓展性,实现了在线浏览、模型描述等协同工作功能,未来可在BIM产品的生命周期内拓展更多应用场景。某大学雄安校区的应用案例表明,系统能对设计过程进行永久记录和精确追溯。
中图分类号:
甘子琛, 范晶晶, 薛芝婷, 林鼎量, 许镇. 集成BIM和区块链的设计责权追溯系统研究[J]. 图学学报, 2023, 44(4): 810-817.
GAN Zi-chen, FAN Jing-jing, XUE Zhi-ting, LIN Ding-liang, XU Zhen. Research on design responsibility and right traceability system integrating BIM and blockchain[J]. Journal of Graphics, 2023, 44(4): 810-817.
文献 | 研究问题 | 解决方案 |
---|---|---|
文献[ | 食品质量溯源 | 构建完整的追溯体系,针对系统原型在广度、深度、精度等方面进行了评估 |
文献[ | 纺织品质量监控 | 基于区块链的纺织品质量框架实现跨链信息的共享系统,当出现质量安全问题时,可以快速定位识别 |
文献[ | 双层架构的产品溯源系统 | 大量信息产品的具体信息存储在附加层的私有链上,并通过散列指针以及数字签名与主层联结 |
文献[ | 基于智能合约的产品溯源 | 通过PRC,BAC,TUC 3个智能合约分别实现产品的信息注册、批次更新及可追溯流程管理 |
表1 区块链在多个领域的质量溯源研究
Table 1 Research on the quality traceability of blockchain in various fields
文献 | 研究问题 | 解决方案 |
---|---|---|
文献[ | 食品质量溯源 | 构建完整的追溯体系,针对系统原型在广度、深度、精度等方面进行了评估 |
文献[ | 纺织品质量监控 | 基于区块链的纺织品质量框架实现跨链信息的共享系统,当出现质量安全问题时,可以快速定位识别 |
文献[ | 双层架构的产品溯源系统 | 大量信息产品的具体信息存储在附加层的私有链上,并通过散列指针以及数字签名与主层联结 |
文献[ | 基于智能合约的产品溯源 | 通过PRC,BAC,TUC 3个智能合约分别实现产品的信息注册、批次更新及可追溯流程管理 |
对比角度 | 集成BIM和区块链的设计责权追溯系统 | 其他传统追责方法 |
---|---|---|
追责效果 | 分布式存储使数据具有不可篡改性;非对称加密和时间 戳使系统能精准追溯设计过程 | 中心数据库存储的数据易篡改或丢失;难以进行责权划分 并找到责任源头 |
附加功能 | 系统可基于BIMFACE对BIM进行二次开发;协同工作 功能提高了设计师使用意愿 | 扩展性较差,功能单一 |
追责模式 | 多节点、多阶段 | 信息孤岛,信息片面 |
追责手段 | 信息化、智能化 | 人力占用多,工作效率低 |
表2 设计责权追溯方法对比[6]
Table 2 Comparison of design responsibility and right traceability methods[6]
对比角度 | 集成BIM和区块链的设计责权追溯系统 | 其他传统追责方法 |
---|---|---|
追责效果 | 分布式存储使数据具有不可篡改性;非对称加密和时间 戳使系统能精准追溯设计过程 | 中心数据库存储的数据易篡改或丢失;难以进行责权划分 并找到责任源头 |
附加功能 | 系统可基于BIMFACE对BIM进行二次开发;协同工作 功能提高了设计师使用意愿 | 扩展性较差,功能单一 |
追责模式 | 多节点、多阶段 | 信息孤岛,信息片面 |
追责手段 | 信息化、智能化 | 人力占用多,工作效率低 |
[1] | 宗边. 住房和城乡建设部工程质量安全监管司2020年工作要点[J]. 建筑监督检测与造价, 2020, 13(3): 9. |
ZONG B. Main points of 2020 work of the Department of Engineering Quality and Safety Supervision of the Ministry of Housing and Urban-Rural Development[J]. Supervision Test and Cost of Construction, 2020, 13(3): 9 (in Chinese). | |
[2] | 陈峰, 林锐. 浅谈工程项目管理企业的设计管理[J]. 建设监理, 2015(12): 35-37. |
CHEN F, LIN R. Discussion on design management of engineering project management enterprises[J]. Project Management, 2015(12): 35-37 (in Chinese). | |
[3] | 中华人民共和国国务院. 建设工程质量管理条例[J]. 中华人民共和国国务院公报, 2000(8): 14-21. |
The State Council of the People’s Republic of China. Regulations on quality management of construction projects[J]. Gazette of the State Council of the People’s Republic of China, 2000(8): 14-21 (in Chinese). | |
[4] | 黄治, 彭子茂. 基于BIM技术的交通工程项目竣工模型归档规程研究[J]. 中国市场, 2021(10): 92-93. |
HUANG Z, PENG Z M. Research on filing rules of traffic engineering project completion model based on BIM technology[J]. China Market, 2021(10): 92-93 (in Chinese). | |
[5] |
PERERA S, NANAYAKKARA S, RODRIGO M N N, et al. Blockchain technology: is it hype or real in the construction industry?[J]. Journal of Industrial Information Integration, 2020, 17: 100125.
DOI URL |
[6] | 李桃, 严小丽, 吴静. 基于区块链技术的工程建设质量管理及追溯系统框架构建[J]. 建筑经济, 2020, 41(9): 103-108. |
LI T, YAN X L, WU J. The framework construction of engineering construction quality management and traceability system based on block-chain technology[J]. Construction Economy, 2020, 41(9): 103-108 (in Chinese). | |
[7] | 王翌飞. 政府管理视角下区块链技术在工程建设行业中的应用场景研究[J]. 住宅与房地产, 2020(20): 37-45. |
WANG Y F. Research on the application scenario of blockchain technology in engineering construction industry from the perspective of government management[J]. Housing and Real Estate, 2020(20): 37-45 (in Chinese). | |
[8] |
申玉民, 王金龙, 胡殿凯, 等. 基于区块链的建筑信息模型图纸多人协同创作系统[J]. 计算机应用, 2021, 41(8): 2338-2345.
DOI |
SHEN Y M, WANG J L, HU D K, et al. Multi-person collaborative creation system of building information modeling drawings based on blockchain[J]. Journal of Computer Applications, 2021, 41(8): 2338-2345 (in Chinese).
DOI |
|
[9] | LOMBARDI D, DOUNAS T, CHEUNG L H, et al. Blockchain grammars for validating the design process[EB/OL]. [2022-08-19]. https://www.researchgate.net/publication/348051826_Blockchain_Grammars_for_Validating_the_Design_Process. |
[10] |
TAO X Y, LIU Y H, WONG P K Y, et al. Confidentiality- minded framework for blockchain-based BIM design collaboration[J]. Automation in Construction, 2022, 136: 104172.
DOI URL |
[11] | RIFI N, RACHKIDI E, AGOULMINE N, et al. Towards using blockchain technology for IoT data access protection[C]// 2017 IEEE 17th International Conference on Ubiquitous Wireless Broadband. New York: IEEE Press, 2017: 1-5. |
[12] | HAYATI H, NUGRAHA I G B B. Blockchain based traceability system in food supply chain[C]// 2018 International Seminar on Research of Information Technology and Intelligent Systems. New York: IEEE Press, 2018: 120-125. |
[13] | ELMESSIRY M, ELMESSIRY A. Blockchain framework for textile supply Chain management[C]// International Conference on Blockchain. Cham: Springer International Publishing, 2018: 213-227. |
[14] | 丁庆洋, 朱建明, 张瑾, 等. 基于双层架构的溯源许可链共识机制[J]. 网络与信息安全学报, 2019, 5(2): 1-12. |
DING Q Y, ZHU J M, ZHANG J, et al. Traceability permissioned chain consensus mechanism based on double-layer architecture[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2019, 5(2): 1-12 (in Chinese). | |
[15] |
WANG S P, LI D Y, ZHANG Y L, et al. Smart contract-based product traceability system in the supply chain scenario[J]. IEEE Access, 2019, 7: 115122-115133.
DOI URL |
[16] |
曾诗钦, 霍如, 黄韬, 等. 区块链技术研究综述:原理、进展与应用[J]. 通信学报, 2020, 41(1): 134-151.
DOI |
ZENG S Q, HUO R, HUANG T, et al. Survey of blockchain: principle, progress and application[J]. Journal on Communications, 2020, 41(1): 134-151 (in Chinese). | |
[17] | 王晶, 张海明, 温亮明, 等. 基于联盟链的科研云联邦计量系统研究设计[J]. 数据与计算发展前沿, 2022, 4(2): 109-120. |
WANG J, ZHANG H M, WEN L M, et al. Research and design of a cloud federation metering system based on consortium chain[J]. Frontiers of Data & Computing, 2022, 4(2): 109-120 (in Chinese). | |
[18] | 臧钰铭, 何静. 基于区块链技术的食品安全审计研究[J]. 中国酿造, 2022, 41(2): 239-242. |
ZANG Y M, HE J. Food safety audit based on blockchain technology[J]. China Brewing, 2022, 41(2): 239-242 (in Chinese). | |
[19] | DARABSEH M, JOO M. Protecting BIM design intellectual property with blockchain: review and framework[EB/OL]. [2021-10-15]. https://www.researchgate.net/publication/355195615_Protecting_BIM_Design_Intellectual_Property_with_Blockchain_Review_and_Framework. |
[20] | 邓雪原. CAD、BIM与协同研究[J]. 土木建筑工程信息技术, 2013, 5(5): 20-25. |
DENG X Y. The study of CAD, BIM and collaboration[J]. Journal of Information Technology in Civil Engineering and Architecture, 2013, 5(5): 20-25 (in Chinese). | |
[21] |
TURK Ž, KLINC R. Potentials of blockchain technology for construction management[J]. Procedia Engineering, 2017, 196: 638-645.
DOI URL |
[22] | EASTMAN C M, TEICHOLZ P M, SACKS R, et al. BIM handbook:a guide to building information modeling for owners, managers, designers, engineers and contractors[M]. 2nd ed. New York: Wiley Publishing, 2011: 136-187. |
[23] | 孙玉梅, 曹思琪, 唐丽萍, 等. BIM技术在实验研发中心楼运维管理阶段应用的研究[J]. 科技和产业, 2021, 21(5): 289-295. |
SUN Y M, CAO S Q, TANG L P, et al. Research on application of BIM technology in operation and maintenance management stage of experimental R & D center building[J]. Science Technology and Industry, 2021, 21(5): 289-295 (in Chinese). | |
[24] | 阎浩. 基于区块链的云数据完整性验证方案研究[J]. 金陵科技学院学报, 2021, 37(4): 1-6. |
YAN H. Research on cloud data integrity verification scheme based on blockchain[J]. Journal of Jinling Institute of Technology, 2021, 37(4): 1-6 (in Chinese). | |
[25] | VILLANUEVA J C. Understanding hashing[EB/OL]. [2022-08-13]. https://www.jscape.com/blog/understanding-hashing. |
[26] | 曾晓云. 数字签名技术在区块链中的应用[J]. 数字技术与应用, 2020, 38(8): 176-177, 180. |
ZENG X Y. Application of digital signature technology in block chain[J]. Digital Technology & Application, 2020, 38(8): 176-177, 180 (in Chinese). | |
[27] |
张亮, 刘百祥, 张如意, 等. 区块链技术综述[J]. 计算机工程, 2019, 45(5): 1-12.
DOI |
ZHANG L, LIU B X, ZHANG R Y, et al. Overview of blockchain technology[J]. Computer Engineering, 2019, 45(5): 1-12 (in Chinese).
DOI |
|
[28] |
黄松, 杜金虎, 王兴亚, 等. 以太坊智能合约模糊测试技术研究综述[J]. 计算机科学, 2022, 49(8): 294-305.
DOI |
HUANG S, DU J H, WANG X Y, et al. Survey of ethereum smart contract fuzzing technology research[J]. Computer Science, 2022, 49(8): 294-305 (in Chinese).
DOI |
|
[29] |
刘懿中, 刘建伟, 张宗洋, 等. 区块链共识机制研究综述[J]. 密码学报, 2019, 6(4): 395-432.
DOI |
LIU Y Z, LIU J W, ZHANG Z Y, et al. Overview on blockchain consensus mechanisms[J]. Journal of Cryptologic Research, 2019, 6(4): 395-432 (in Chinese). | |
[30] | 孙少楠, 张慧君. BIM技术在水利工程中的应用研究[J]. 工程管理学报, 2016, 30(2): 103-108. |
SUN S N, ZHANG H J. Research on the application of BIM technology in water conservancy project[J]. Journal of Engineering Management, 2016, 30(2): 103-108 (in Chinese). | |
[31] | 雷洋. 基于BIM的工程项目管理数据关系模型研究及应用[D]. 深圳: 深圳大学, 2020. |
LEI Y. Construction project management data relationship model research and application based on BIM[D]. Shenzhen: Shenzhen University, 2020 (in Chinese). | |
[32] | 何清华, 钱丽丽, 段运峰, 等. BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J]. 工程管理学报, 2012, 26(1): 12-16. |
HE Q H, QIAN L L, DUAN Y F, et al. Current situation and barriers of BIM implementation[J]. Journal of Engineering Management, 2012, 26(1): 12-16 (in Chinese). |
[1] | 陈菁, 余芳强, 易思坤, 仇春华, 曹盈. 基于BIM的施工深化自动出图系统设计与开发[J]. 图学学报, 2023, 44(4): 801-809. |
[2] | 高 歌 1,2, 张越美 1,2, 刘 寒 1,2, 李 智 3, 顾 明 1,2 . 基于知识库的 IFC 模型检查方法研究[J]. 图学学报, 2019, 40(6): 1099-1108. |
[3] | 侯文龙, 邓雪原 . 基于 IFC 标准的楼层平面尺寸标注 自动生成方法研究[J]. 图学学报, 2019, 40(6): 1116-1122. |
[4] | 刘颖华 1,2,3, 解琳琳 1,4, 李爱群 1,4, 侯妙乐 1,2,3, 刘浩宇 1,2,3 . 古木建筑裂缝多 LoD 表达与信息自动集成[J]. 图学学报, 2019, 40(6): 1123-1129. |
[5] | 王 茹, 权超超 . 公路立交 BIM 参数化快速精确建模方法研究[J]. 图学学报, 2019, 40(4): 766-770. |
[6] | 张 超 . 基于 4D-BIM 的曲港高速公路质量与安全研究[J]. 图学学报, 2019, 40(4): 778-782. |
[7] | 姜韶华, 吴 峥, 王 娜, 姜丽萍, 韩芸蔚 . OpenBIM 综述及其工程应用[J]. 图学学报, 2018, 39(6): 1139-1147. |
[8] | 吴松飞, 邓逸川, 申琪玉, 罗德焕 . BIM 支持的施工安全规范合规检查研究综述[J]. 图学学报, 2018, 39(6): 1156-1164. |
[9] | 卫 星, 巨云华 . 基于 BIM+VR 技术的钢结构桥梁 教学实践改革研究[J]. 图学学报, 2018, 39(6): 1231-1238. |
[10] | 冷 烁 1, 胡振中 2 . 基于 BIM 的人工智能方法综述[J]. 图学学报, 2018, 39(5): 797-805. |
[11] | 张云翼, 林佳瑞, 张建平 . BIM 与云、大数据、物联网等技术的 集成应用现状与未来[J]. 图学学报, 2018, 39(5): 806-816. |
[12] | 桂 宁 1, 葛丹妮 1, 马智亮 2 . 基于云技术的 BIM 架构研究与实践综述[J]. 图学学报, 2018, 39(5): 817-828. |
[13] | 郑 铭, 薛巧蕊, 魏 炜, 许 镇 . BIM 技术在多灾害领域中的应用研究综述[J]. 图学学报, 2018, 39(5): 829-834. |
[14] | 钟 炜1, 张凯乐1, 杨岗营2,乜凤亚3. BIM 视阈下工程项目管理业务流程再造研究[J]. 图学学报, 2017, 38(6): 896-903. |
[15] | 于丽娜1, 吴 迈1, 耿会宣2. BIM 技术在基坑施工中的应用研究[J]. 图学学报, 2017, 38(4): 582-588. |
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