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基于区块链技术的电子轮机日志系统

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聂野毛世红张云军于书强

摘要：研究了一种基于区块链技术的新型电子轮机日志系统。系统可以定时定点连续性地自动提取船舶轮机日志相关的各项数据，借助区块链的点对点网络进行自动上传和加密，利用区块链的不可篡改特性实现了轮机日志的全程留痕、便于追溯的需求。研究协助更加完整和安全的记录轮机日志，提供更为方便的查询分析方法，为船舶轮机日常管理和事故追溯提供支撑。

关键词：轮机日志;区块链;数字摘要;共识机制;智能合约

轮机日志是反映船舶机电设备运行和管理工作的原始记录，是船舶的法定文件之一，是海事决策与监管的主要凭借依据，必须妥善保管。按照规定，轮机日志应依时间顺序逐页连续记录，不得间断、遗漏、撕毁和增补，应使用不褪色的蓝色和黑色笔记录填写，数字和文字要准确，字体清楚端正，计量单位采用国家法定计量单位。

目前船舶上的轮机日志主要是通过人工填写的方式完成记录，轮机长全面负责审查监督轮机日志的记载及保管，船舶航行状态信息的记录由船员负责填写，受船员主观意识影响较大。在船舶发生险情时，状态信息的记录会面临时间和情形限制，会导致船舶状态信息记录不完整、不正确的风险。同时，纸质化手工书写船舶状态数据的记录方式不便于计算机识别、提取、处理，记录的数据也不便于高效地查询和分析。

在本研究中提出了一种基于区块链技术的电子轮机日志系统，系统将纸质的轮机日志转化为可靠存储的电子轮机日志，为用户安全方便的记录、查询、管理轮机日志提供帮助。

1系统结构

轮机日志包含的内容多且复杂，而且随着科技发展需要记录的内容和类别会不断变化，因此本研究没有将轮机日志完全记入区块链，而是采用数据库存储日志完整内容，将日志的存储路径和数字摘要部分记入区块链。根据以上思路，电子轮机日志系统包括日志服务模块、区块链平台和数据库，如图1所示：

用户按照不同的业务需求分为记录人员、查询人员和管理人员，用户访问日志服务模块完成轮机日志的记录、查询和核验等业务功能。日志服务模块包括日志填写、日志自动采集、日志保存、日志查询、日志核查等业务功能模块，通过数据库相关接口完成日志数据的存储工作，依据约定算法将日志存储路径和日志的数字摘要计算得到元数据，调用区块链平台的智能合约实现元数据读写、系统权限验证、系统数据核验等功能。

区块链平台采用以太坊技术构建，以太坊是一种基于智能合约的开放式区块链平台，开发者可以编写智能合约并将合约部署到以太坊中创建去中心化应用，实现了在没有可信第三方的情况下进行可追踪、不可逆转的交易。本研究的智能合约主要针对元数据和用户权限构建，针对轮机日志主要为内部使用的特点优化了系统的共识机制。

数据库部分系统可以采用关系型数据库，也可以采用非关系型数据库，只需要具备日志属性等结构化数据和情况描述等非结构化数据的存储功能即可。从日志数据的安全性考虑，建议采用分布式数据库。

2系统功能

电子轮机日志系统的功能主要通过日志服务模块体现，包括日志填写、日志自动采集、日志提交、日志查询和日志核查等。在系统功能实现过程中，需要区块链平台和数据库提供支撑。

2.1日志填写

日志填写功能主要用于记录船舶轮机相关的各类事件及台账，这部分内容多为非结构化数据，系统无法自动获取，需要记录用户按照实际情况填写。填写内容具体包括：船长、轮机长的命令，值班驾驶员的通知;船舶的重要活动;检修工作记录;燃油、润滑油加装、调驳的时间、地点、品种及数量;船舶防污染设备的使用情况，污油水的排放时间、地点;机电设备发生故障的原因及其处理经过;船舶应急设备的检查、试验情况;船舶固定消防系統的检查、试验情况;船舶重要设备的检修及进行明火作业的部位、审批情况;船舶重要设备的更换情况及主要技术数据;船舶交通事故、机损事故发生的时间、地点、主要经过及其处理情况;轮机部人员的重大人事变动等。系统将以上内容按照轮机日志的格式要求，分门别类列出供记录人员填写。

2.2日志自动采集

日志自动采集功能用于采集船舶航行和机舱设备运行情况的结构化数据，本功能无需用户操作。系统可以通过部署于船舶端的各类感知设备中获取数据，完成该部分日志数据的自动采集。可以自动采集的数据包括：主机启动、主机停止的时间，主机正常运行时的转速;船舶靠离码头、进出港区、航行于危险航区及进行编解队作业的时间、地点和车钟令;柴油发电机组、辅助锅炉及机电设备的启用时间和停止时间;驳油量、驳水量，燃油舱转换量及轻重燃油转换的时间;机电设备发生故障及恢复正常的时间;燃油、润滑油消耗量、库存量等。自动采集只需要管理人员针对当前船舶进行系统配置即可，一旦配置完成，系统即可根据约定的采集频率和协议进行连续自动的数据采集，无需用户操作。自动采集的数据类型多样，多数情况下并不能符合轮机日志的格式要求，需要进一步的数据