區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)中的九大應(yīng)用體現(xiàn)

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入井噴期，連接空間不斷擴(kuò)充，產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出“面向行業(yè)，以 IoT 平臺使能為基礎(chǔ)，尋求 SaaS 服務(wù)與數(shù)據(jù)變現(xiàn)”的態(tài)勢，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。然而現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在面對日益增多的物聯(lián)網(wǎng)需求，如何提升傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)能力，確保數(shù)據(jù)的隱私性、安全性、連續(xù)性及交互兼容性。

傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)通常采用建立集中或分布式使能服務(wù)平臺，連接能力需求及提供方的服務(wù)模式（圖 2）。其中，集中式是指物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)集中在一個位置（比如某個數(shù)據(jù)中心）進(jìn)行中心化的部署和執(zhí)行；而分布式是指相關(guān)平臺可部署在多個位置，并可分層管理和服務(wù)，但依舊遵循某些中心化原則。

根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，2020 年全球的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到數(shù)百億臺。隨著物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備數(shù)量的急劇上升，服務(wù)需求不斷增加，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式面臨巨大挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護(hù)投入成本的大幅提升，以及相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺存在安全隱患和性能瓶頸問題。

為解決上述問題，不少企業(yè)或機(jī)構(gòu)開始嘗試設(shè)計各種新型物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式，而使用 P2P 技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)來搭建去中心化的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺已成為其中重要的模式之一（圖 3）。

區(qū)塊鏈技術(shù)支持設(shè)備擴(kuò)展，可用于構(gòu)建高效、安全的分布式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，以及部署海量設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用；可為物聯(lián)網(wǎng)提供信任機(jī)制，保證所有權(quán)、交易等記錄的可信性、可靠性及透明性，同時，還可為用戶隱私提供保障機(jī)制，從而有效解決物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的大數(shù)據(jù)管理、信任、安全和隱私等問題，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)向更加靈活化、智能化的高級形態(tài)演進(jìn)。

使用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺（圖 4），可“去中心化”地將各類物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、能力系統(tǒng)、應(yīng)用及服務(wù)等有效連接融合，促進(jìn)其相互協(xié)作，打通物理與虛擬世界，降低成本的同時，極大限度的滿足信任建立、交易加速、海量連接等需求。從 2017 年初，中國聯(lián)通牽頭在國際電信聯(lián)盟（ITU）第 20 研究組發(fā)起成立 Y.IoTBoT-fw（基于物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈的去中心化業(yè)務(wù)平臺框架）和Y.IoT-DIDSarc（去中心化的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備標(biāo)識服務(wù)需求與功能框架）等國際標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，研究并制定基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺和物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識等相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)。

區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用探索始于 2015 年左右，主要集中在物聯(lián)網(wǎng)平臺、設(shè)備管理和安全等應(yīng)用領(lǐng)域，比較典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、車聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)、供應(yīng)鏈管理、能源管理等。目前國內(nèi)外在智能制造、供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域有一些比較成熟的應(yīng)用，其他領(lǐng)域的應(yīng)用還多處于試驗(yàn)階段。本文書將從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物流、溯源防偽、智能交通等多個領(lǐng)域展開分析。

1. 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

組建高效、低成本的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，是構(gòu)建智能制造網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)模式下，所有設(shè)備之間的連接與通信需要通過中心化的網(wǎng)絡(luò)及通信代理予以實(shí)現(xiàn)，這極大增加了組網(wǎng)和運(yùn)維成本，同時此組網(wǎng)模式的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性和穩(wěn)定性也相對較差。

區(qū)塊鏈方法基于 P2P 組網(wǎng)技術(shù)和混合通信協(xié)議處理異構(gòu)設(shè)備間的通信，能夠顯著降低中心化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和維護(hù)成本，同時還可以將計算和存儲等能力分散到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)各處，有效避免由單一節(jié)點(diǎn)失敗而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)崩潰問題。區(qū)塊鏈中分布式賬本的防篡改特性，能有效降低工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中任何單一節(jié)點(diǎn)設(shè)備被惡意攻擊和控制后帶來的信息泄露和惡意操控風(fēng)險。利用區(qū)塊鏈技術(shù)組建和管理工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，能及時掌控網(wǎng)絡(luò)中各種生產(chǎn)制造設(shè)備的狀態(tài)，提高設(shè)備的利用率和維護(hù)效率，從而能提供更加精準(zhǔn)、高效的供應(yīng)鏈服務(wù)。

2. 物流與物流金融

區(qū)塊鏈在物流和物流金融領(lǐng)域的應(yīng)用，是當(dāng)前的一個研究和應(yīng)用熱點(diǎn)。區(qū)塊鏈的數(shù)字簽名和加解密機(jī)制，可以充分保證物流信息安全以及寄、收件人的隱私。區(qū)塊鏈的智能合約與金融服務(wù)相融合，可簡化物流程序、提升物流效率。

基于區(qū)塊鏈的物流快遞是一個比較典型的區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。在快遞交接過程中，交接雙方需通過私鑰簽名完成相關(guān)流程，貨物是否簽收或交付只需要在區(qū)塊鏈中查詢即可。在最終用戶沒有確認(rèn)收到快遞前，區(qū)塊鏈中就不會有相關(guān)快遞的簽收記錄，此機(jī)制可有效杜絕快遞簽名偽造、貨物冒領(lǐng)、誤領(lǐng)等問題。同時，區(qū)塊鏈的隱私保護(hù)機(jī)制可隱藏收、發(fā)件人實(shí)名信息，從而有效保障用戶信息安全。

3. 溯源防偽

利用區(qū)塊鏈的不可篡改、數(shù)據(jù)完整追溯以及時間戳等功能建立物聯(lián)網(wǎng)平臺，可針對食品、藥品、藝術(shù)品、收藏品、奢侈品等商品，提供防偽溯源服務(wù)。比較典型的應(yīng)用有：

商品防偽溯源：運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)搭建防偽追溯能力開放平臺，通過聯(lián)盟鏈的方式，實(shí)現(xiàn)線上線下零售商品的身份認(rèn)證、流轉(zhuǎn)追溯與交易記錄等，從而更有效地保護(hù)品牌和消費(fèi)者的權(quán)益，幫助消費(fèi)者提升購物體驗(yàn)。

食品溯源：通過區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，使整個食品鏈都有證可查，每一個環(huán)節(jié)都能追根溯源，從而加強(qiáng)食品的可追溯性和安全性，提升食品供應(yīng)鏈的透明度，保障食品安全。

醫(yī)藥溯源：區(qū)塊鏈服務(wù)的可追溯能力和去中心化能力可應(yīng)用在醫(yī)藥的交易、運(yùn)輸及溯源等方面，用于建立藥品需求預(yù)測化、采購流程簡潔化、庫存容量合理化、物流運(yùn)輸高效化的醫(yī)藥服務(wù)行業(yè)體系，解決供應(yīng)鏈上下游之間的信息不透明和不對稱難題。

4. 智能交通

區(qū)塊鏈技術(shù)可以在智能交通的諸多領(lǐng)域發(fā)揮作用，例如，車證管理、交通收費(fèi)、道路管理等，具體表現(xiàn)為：

車輛認(rèn)證管理：利用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的不可更改特性以及去中心化的共識機(jī)制，管理和提供車輛認(rèn)證服務(wù)，并可以實(shí)現(xiàn)電子車牌號服務(wù)。

交通收費(fèi)管理：使用區(qū)塊鏈電子代幣支付交通違規(guī)罰款、路橋通信費(fèi)等，實(shí)現(xiàn)即時付款，節(jié)省管理和運(yùn)營成本。

道路管理：使用區(qū)塊鏈來記錄車輛的實(shí)時位置，通過區(qū)塊鏈平臺的去中心化服務(wù)特性來判斷不同區(qū)域的交通堵塞的程度，提供區(qū)域性的交通協(xié)調(diào)疏導(dǎo)方案。

5. 醫(yī)療保健

區(qū)塊鏈與醫(yī)療保健的結(jié)合，特別是電子醫(yī)療數(shù)據(jù)的處理，是當(dāng)前區(qū)塊鏈應(yīng)用的重要研究熱點(diǎn)之一。醫(yī)療數(shù)據(jù)有效共享可提升整體醫(yī)療水平，同時降低患者的就醫(yī)成本。醫(yī)療數(shù)據(jù)共享是敏感話題，是醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用發(fā)展的痛點(diǎn)和關(guān)鍵難題，這主要源于患者對個人敏感信息的隱私保護(hù)需求。

區(qū)塊鏈為解決醫(yī)療數(shù)據(jù)共享難題提供潛在的解決方案?；颊咴诓煌t(yī)療機(jī)構(gòu)之間的歷史就醫(yī)記錄可以上傳到區(qū)塊鏈平臺上，不同的數(shù)據(jù)提供者可以授權(quán)平臺上的用戶在其允許的渠道上對數(shù)據(jù)進(jìn)行公開訪問。這樣既降低了成本也解決了信任問題。

區(qū)塊鏈在醫(yī)療領(lǐng)域的一個比較典型的應(yīng)用是慢病管理。醫(yī)療監(jiān)管機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、第三方服務(wù)提供者及患者本人均能夠在一個受保護(hù)的生態(tài)中共享敏感信息，協(xié)調(diào)落實(shí)一體化慢病干預(yù)機(jī)制，確保疾病得到有效控制。

6. 環(huán)保

環(huán)保行業(yè)通常利用建立相關(guān)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)污染源自動監(jiān)控、環(huán)境質(zhì)量在線監(jiān)測等功能，而這中間存在著對環(huán)保監(jiān)測設(shè)備和監(jiān)測數(shù)據(jù)的信任問題。企業(yè)在缺乏監(jiān)管的情況下，可能直接改變設(shè)備狀態(tài)和篡改相關(guān)數(shù)據(jù)。此外，環(huán)保數(shù)據(jù)的共享開放也是難題。

區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的融合，可以解決環(huán)保監(jiān)管過程中存在的末端監(jiān)控、數(shù)據(jù)有效性低、監(jiān)控手段單一等問題。應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)可以確保每個環(huán)保監(jiān)測設(shè)備身份可信任、數(shù)據(jù)防篡改，這樣既能夠保證企業(yè)和機(jī)構(gòu)的隱私，又能做到必要的環(huán)保數(shù)據(jù)開放共享。基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠家、協(xié)議、型號的設(shè)備統(tǒng)一接入，建立可信任的環(huán)保數(shù)據(jù)資源交易環(huán)境，助力環(huán)保等政策的落地實(shí)施。

區(qū)塊鏈在環(huán)保領(lǐng)域比較典型的應(yīng)用主要有：

環(huán)保數(shù)據(jù)管理：污染數(shù)據(jù)從環(huán)保監(jiān)測設(shè)備傳送到網(wǎng)絡(luò)過程中存在被篡改的可能性，區(qū)塊鏈能為每次監(jiān)測提供永久性記錄，并通過應(yīng)用加密技術(shù)防止篡改，提升數(shù)據(jù)的可靠性，加強(qiáng)對排污企業(yè)的監(jiān)管。應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)排污全程的數(shù)字化跟蹤，避免人為因素對排污數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響。

一源一檔：環(huán)保部門使用區(qū)塊鏈技術(shù)搭建排污企業(yè)基礎(chǔ)信息庫，對備案排污企業(yè)所有資料和污染設(shè)備進(jìn)行集中管理，為每個污染源建立對應(yīng)的檔案，并將檔案放在區(qū)塊鏈上，防止偽造和篡改。同時采用區(qū)塊鏈公私鑰體系建立賬戶驗(yàn)證機(jī)制，防止賬戶數(shù)據(jù)被盜竊。

環(huán)保稅實(shí)施：區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用能為環(huán)保稅的實(shí)施提供一種可行的技術(shù)方案。區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全網(wǎng)共識和共同維護(hù)，與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合可以更準(zhǔn)確的采集排污企業(yè)的排污數(shù)據(jù)。同時應(yīng)用區(qū)塊鏈區(qū)分授權(quán)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)能夠標(biāo)注免征稅的企業(yè)，防止企業(yè)濫用免征條例。

7. 能源

能源行業(yè)目前存在常規(guī)能源產(chǎn)能過剩、新能源利用率和回報率低以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施和硬件配置不完備等問題。同時，能源行業(yè)普遍采用傳統(tǒng)人工運(yùn)維方式，效率低、成本高，也存在安全風(fēng)險。另外，監(jiān)測計量設(shè)備落后、采集數(shù)據(jù)精確度低、信息孤島化等問題亦影響著能源行業(yè)的發(fā)展。運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)可一定程度上解決上述問題，具體實(shí)例表現(xiàn)為：

分布式能源管理：區(qū)塊鏈的分布式結(jié)構(gòu)與分布式能源管理架構(gòu)具有高度一致性，相關(guān)技術(shù)可應(yīng)用于電網(wǎng)服務(wù)體系、微電網(wǎng)運(yùn)行管理、分布式發(fā)電系統(tǒng)以及能源批發(fā)市場。同時，區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合應(yīng)用能為可再生能源發(fā)電的結(jié)算提供可行途徑，并且可以有效提升數(shù)據(jù)可信度。此外，利用區(qū)塊鏈技術(shù)還可以構(gòu)建自動化的實(shí)時分布式能源交易平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)時能源監(jiān)測、能耗計量、能源使用情況跟蹤等諸多功能。

新能源汽車管理：物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈融合技術(shù)可以提升新能源汽車管理能力，主要包括：新能源汽車的租賃管理、充電樁智能化運(yùn)營和充電場站建設(shè)等。同時亦可以提升電動汽車供應(yīng)商、充電樁供應(yīng)商、交通運(yùn)營公司、市民及各類相關(guān)商戶各相關(guān)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享。

8. 農(nóng)業(yè)

國內(nèi)農(nóng)業(yè)資源相對分散和孤立，造成了科技和金融等服務(wù)資源難以進(jìn)入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。同時，農(nóng)業(yè)用地和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的化學(xué)污染泛濫，產(chǎn)業(yè)鏈信用體系薄弱等問題使消費(fèi)者難以獲得安全和高質(zhì)量的食品。物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的融合，可以一定程度上解決此類問題，但由于缺乏市場運(yùn)營主體和閉環(huán)的商業(yè)模式，實(shí)際起到的作用還比較有限。這些問題的根源在于在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域缺乏有效的信用保障機(jī)制。

物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈融合應(yīng)用能夠有效解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)的痛點(diǎn)，一方面，依托物聯(lián)網(wǎng)提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)效率，連接孤立的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，創(chuàng)造增量價值；另一方面，依托區(qū)塊鏈技術(shù)連接各農(nóng)業(yè)數(shù)字資源要素，建立全程的信用監(jiān)管體系，從而引發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品消費(fèi)領(lǐng)域革命性升級。比較典型的應(yīng)用有：

農(nóng)產(chǎn)品溯源：農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)地和消費(fèi)地距離遠(yuǎn)，消費(fèi)者對生產(chǎn)者使用的農(nóng)藥、化肥以及運(yùn)輸、加工過程中使用的添加劑等信息無從了解，造成了消費(fèi)者對產(chǎn)品的信任度降低?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，可將所有的數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈賬本上，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和交易主體的全程可追溯，以及針對質(zhì)量、效用等方面的跟蹤服務(wù)，使得信息更加透明，從而確保農(nóng)產(chǎn)品的安全，提升優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的品牌價值，打擊假冒偽劣產(chǎn)品，同時，保障農(nóng)資質(zhì)量、價格的公平性和有效性，提升農(nóng)資的創(chuàng)新研發(fā)水平以及使用質(zhì)量和效益。

農(nóng)業(yè)信貸：農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體申請貸款時，需要提供相應(yīng)的信用信息，其中信息的完整性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度難以保證，造成了涉農(nóng)信貸審批困難的問題。通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)并將憑證存儲在區(qū)塊鏈上，依靠智能合約和共識機(jī)制自動記錄和同步，提高信息篡改的難度，降低獲取信息的成本。通過調(diào)取區(qū)塊鏈的相應(yīng)數(shù)據(jù)為信貸機(jī)構(gòu)提供信用證明，可以為農(nóng)業(yè)、供應(yīng)鏈、銀行、科技服務(wù)公司等建立多方互信的科技貸款授信體系，提高金融機(jī)構(gòu)對農(nóng)業(yè)的支持力度，簡化貸款評估和業(yè)務(wù)流程，降低農(nóng)戶貸款申請難度。

農(nóng)業(yè)保險：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)在支持貸款、理賠評定等場景中具有重要的作用，與區(qū)塊鏈結(jié)合之后能提升數(shù)據(jù)的可信度，極大簡化農(nóng)業(yè)保險申請和理賠流程。另外將智能合約技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)保險領(lǐng)域，可在檢測到農(nóng)業(yè)災(zāi)害時，自動啟動賠付流程，提高賠付效率。

9. 物聯(lián)網(wǎng)支付

區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)支付領(lǐng)域比較典型的應(yīng)用是利用區(qū)塊鏈技術(shù)，為現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供一種人到機(jī)器或者機(jī)器到機(jī)器的支付解決方案，并據(jù)此建立基于區(qū)塊鏈的微支付體系，實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的實(shí)時接入支付，有效促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的交易與流通。