区块链技术在海洋工程领域中的应用与可行性研究.pdf

2 3 8 2 0 2 4年2期2 0 2 4年第4 6卷第2期区块链技术在海洋工程领域中的应用与可行性研究王晓婧 董传斌 宋 悦作者简介:王晓婧(1 9 9 0-),本科,研究方向为海洋信息工程。(烟台八角湾海洋科技有限公司 山东 烟台2 6 4 0 0 6)摘 要 随着海洋工程领域的不断发展和全球海洋资源的日益紧张,寻找创新性的技术解决方案来提高项目管理效率、资源可持续性和环境保护能力变得尤为重要。文中分别从海洋资源开发、海洋工程项目管理、海洋环境保护等方面探讨了区块链在海洋工程中的具体应用,并结合海洋工程的特点,研究了区块链技术在海洋工程领域中的可行性,有助于推动海洋工程的顺利开展。关键词:区块链;海洋工程;应用;可行性中图分类号 T P 3 9 9A p p l i c a t i o na n dF e a s i b i l i t yS t u d yo fB l o c k c h a i nT e c h n o l o g y i nt h eF i e l do fM a r i n eE n g i n e e r i n gWAN GX i a o j i n g,D ON GC h u a n b i na n dS ON GY u e(Y a n t a iB a j i a o w a nO c e a nT e c h n o l o g yC o.,L t d.,Y a n t a i,S h a n d o n g2 6 4 0 0 6,C h i n a)A b s t r a c t W i t ht h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to f t h e f i e l do fm a r i n ee n g i n e e r i n ga n dt h e i n c r e a s i n gt e n s i o no fg l o b a lm a r i n er e-s o u r c e s,i t i s p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t t o f i n d i n n o v a t i v e t e c h n i c a l s o l u t i o n s t o i m p r o v e p r o j e c tm a n a g e m e n t e f f i c i e n c y,r e s o u r c e s u s-t a i n a b i l i t ya n d e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n.T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e s p e c i f i c a p p l i c a t i o no f b l o c k c h a i n i nm a r i n e e n g i n e e r i n g f r o mt h ea s p e c t so fm a r i n er e s o u r c ed e v e l o p m e n t,m a r i n ee n g i n e e r i n gp r o j e c tm a n a g e m e n t,m a r i n ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n,e t c.,a n ds t u d i e s t h e f e a s i b i l i t yo f b l o c k c h a i n t e c h n o l o g y i n t h e f i e l do fm a r i n e e n g i n e e r i n g i nc o m b i n a t i o nw i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s o fm a r i n ee n g i n e e r i n g,w h i c hw i l l h e l p t op r o m o t e t h e s m o o t hd e v e l o p m e n t o fm a r i n ee n g i n e e r i n g.K e y w o r d s B l o c k c h a i n,O c e a ne n g i n e e r i n g,A p p l i c a t i o n,F e a s i b i l i t y0 引言海洋工程作为涉及开发、保护、恢复和利用海洋资源的复杂领域,在满足不断增长的海洋需求和保护海洋环境方面具有重要的战略地位。然而,传统的海洋工程领域面临着众多挑战,如资源管理、项目合同、环境监测等。同时,全球范围内的海洋工程项目需要具备更高的透明度、安全性和可追溯性。在这个背景下,区块链技术引起了广泛关注,有助于推动海洋工程领域的不断创新与发展。1 海洋工程概述1.1 海洋工程的定义与范围海洋工程是一门多学科交叉的工程领域,其主要任务是利用海洋和海岸资源开展工程设计、建设和管理工作,以满足多样化的需求和挑战。该领域的范围广泛,包括但不限于以下几个方面。(1)资源开发与利用。海洋工程涵盖了海洋能源、矿产资源(如石油、天然气、金属矿物)、渔业资源以及海洋生物多样性的开发和管理。其中,具体如海上油田开发、海洋能源项目(如风力发电、潮汐能发电)、渔业养殖和捕捞等。(2)基础设施建设。海洋工程包括海上堤坝、跨海桥梁、海底隧道、人工岛等基础设施的规划、设计和建设,以实现陆地与海洋的有效连接,促进资源开发。(3)环境保护与监测。海洋工程需要关注对海洋生态系统的保护,包括海洋污染监测、废物处理以及对珊瑚礁和海洋保护区的管理。(4)可持续性与气候变化。面对气候变化、海平面上升等全球性挑战,海洋工程还包括可持续性工程实践,如海岸线防护、沿海生态恢复和海洋资源管理。(5)科研与技术创新。海洋工程领域涉及大量科学研究和技术创新,包括海洋勘探、海底地质研究、海洋生物学等领域的前沿工作。1.2 海洋工程的重要性与面临的挑战海洋工程在现代社会中具有重要的地位。海洋资源被广泛应用于全球,包括能源、食品、药物、原材料等,因此海洋工程的发展直接影响着世界各地的经济和生活。海洋作为地球上最大的生态系统之一,对全球气候和生态平衡都有着深远的影响,因此维护海洋生态系统的健康是海洋工程的一项重要任务。然而,海洋工程领域面临着一系列复杂的挑战。海洋环境的复杂性和多变性意味着工程项目需要应对海浪、海底地质条件、风暴、海洋生物多样性等因素的影响。海洋工程项目通常需要巨大的投资和长期的规划,同时需要满足严格的环境法规和社会责任的要求,这使其变得极为复杂1。2 0 2 4年2期2 3 9 2 区块链在海洋工程中的具体应用2.1 海洋资源开发(1)资源勘探与开发区块链可以提高资源勘探的透明性和准确性。传统的资源勘探过程通常依赖于繁琐的数据记录和多个参与方之间的数据共享,容易出现错误和争议。将勘探数据记录到区块链上,可以实现实时数据共享和不可篡改的数据记录,确保数据的真实性和可追溯性。这有助于降低资源勘探的风险,提高决策的准确性。区块链还可以用于资源开发中的合同管理。海洋工程项目通常涉及多个合作伙伴,包括政府机构、能源公司和服务提供商。传统的合同管理涉及繁琐的文件和复杂的合同条款,容易导致合同纠纷。区块链智能合同可以自动执行合同条款,并在满足条件时释放支付或资源许可。这简化了合同管理过程,降低了出现合同争议的可能性。最重要的是,区块链还可以用于跟踪资源开发的可持续性。资源开发项目需要遵守环境法规和履行社会责任,以减少对海洋生态系统的不利影响。将环境监测数据和项目遵从性数据记录在区块链上,可以实现实时监测和审计,确保项目的可持续性。这有助于促进资源开发,减少对环境的负面影响。(2)海洋能源开发海洋能源开发是海洋工程领域的重要组成部分,涉及风能、潮汐能、波浪能等可再生能源的开发和利用。区块链技术在海洋能源开发中有着广泛的应用。区块链可以提高海洋能源项目的可追溯性和可信度。对于风能、潮汐能等项目,区块链可以记录相关能源数据,如发电量、风速、潮汐周期等。这些数据可以被实时记录在区块链上,以确保数据的准确性和不可篡改性。这对于监测项目的性能、评估可再生能源的可行性以及确保项目符合政府和环境法规的要求都至关重要。区块链还可以改善海洋能源的分配和交易。海洋能源项目通常分布在不同的地理位置,能源产生也具有季节性和天气相关性。区块链智能合同可以自动化地管理能源分配和交易,确保能源从产生地点到使用地点的高效传输。这种分散式能源交易有助于提高能源利用率,减少能源浪费。最关键的是,区块链可以支持海洋能源项目的融资。海洋能源项目通常需要大量的资金投入,而传统的融资方法存在繁琐的流程和高昂的中介费用。通过发行基于区块链的代币或证券,项目可以吸引全球投资者,并实现更快速、便捷的融资过程。这有助于加速海洋能源项目的发展,推动可再生能源的应用2。2.2 海洋工程项目管理(1)项目融资与合同管理在海洋工程中,项目融资和合同管理是关键环节,其涉及多个利益相关者之间的复杂交互和大量资金流动。区块链技术为这些过程提供了创新性的解决方案。区块链可以用于项目融资,如通过发行代币或加密货币进行融资(I n i t i a lC o i nO f f e r i n g s,I C O)。海洋工程项目可以发行基于区块链的代币,代表项目的所有权或未来的收益权。这种去中心化的融资方式可以吸引全球范围内的投资者,为项目提供更广泛的融资渠道,降低融资成本。区块链可以改善合同管理。海洋工程项目涉及众多合同,如与承包商、供应商和政府机构之间的合同。传统的合同管理通常涉及大量纸质文件和繁琐的审批流程,容易导致合同争议和延误。区块链智能合同则可以自动执行合同条款,当满足预定条件时,自动释放支付或资源许可。这可以减少合同管理中的人为错误,提高合同执行的透明性和效率。(2)数据记录与追踪海洋工程项目通常涉及大量的数据记录和追踪,包括地质数据、气象数据、工程进展等。区块链技术在这些方面可以提供重要的应用价值。区块链可以用于实现实时的数据记录。海洋工程项目中的数据通常由多个参与方产生,如科学家、工程师、监管机构等。将这些数据记录到区块链上,可以确保数据的实时共享。这意味着项目团队可以基于最新的数据做出决策,减少信息不对称导致的项目延误。区块链还可以提供数据追踪的可追溯性。每一笔数据记录都被加密并连接到前一笔记录,构成一个不可篡改的链条。这种可追溯性有助于确保数据的完整性和真实性,降低数据被篡改和数据造假的可能性。对于海洋工程项目而言,这一点至关重要,特别是在涉及安全性、环境保护和法规遵从性方面。此外,区块链可以改善数据的共享和访问权限。项目参与方可以根据自己的权限访问来更新数据,而无需依赖中介机构。这种去中心化的数据管理模式有助于加速决策过程,提高项目管理的效率。2.3 海洋环境保护(1)海洋污染监测与治理区块链技术在海洋环境保护领域具有重要的应用价值,特别是在监测和治理海洋污染方面。海洋污染问题严重影响了海洋生态系统和全球环境,因此需要更有效的方法来监测、追踪和治理污染源。区块链可以为这些任务提供创新性的解决方案。区块链可以用于实时记录海洋污染数据。监测海洋污染通常需要大量的传感器和监测设备,这些设备产生的数据需要被准确地记录和共享。将监测数据记录在区块链上,可以确保数据的完整性和透明性。这使得监测机构、政府部门和公众能实时访问和验证监测数据,从而更好地了解污染状况。区块链还可以提供数据追踪的可追溯性。污染源的追踪对于确定责任和采取措施至关重要。区块链的不可篡改性确保了数据的来源和历史记录的真实性,有助于确定污染源并防止数据被篡改。这为监管部门和法律机构提供了有力的证据,可以用于惩罚或起诉污染者。另外,区块链可以支持智能合同和自动化反应。一旦监测数据达到特定的污染阈值,智能合同就可以自动触发警报或治理措施,如关闭污染源或通知相关当局。这种实时反应有助于抑制污染扩散,最大程度地降低污染产生的影响。(2)可持续资源管理海洋资源(如渔业和水产养殖)对全球经济和食品供应至关重要,但其也面临着过度捕捞和资源枯竭的问题。区移动信息2 4 0 2 0 2 4年2期块链可以提供一种透明、高效的方式来管理和保护这些宝贵的资源。区块链可以用于追踪渔业和水产养殖的生产过程。将渔获和养殖的数据记录在区块链上,可以建立一个透明的生产记录,包括捕捞或养殖的地点、时间、数量和方法。这使得消费者能追溯产品的来源,确保其合法性和可持续性。此外,智能合同可以自动执行捕捞和养殖配额,以确保资源的合理利用。区块链还可以促进可持续资源的跨界合作。海洋资源管理通常涉及多个国家和利益相关者,通过建立区块链平台,这些参与方可以实时共享数据和资源管理决策。这有助于抑制非法捕捞和资源过度开发,增强国际合作,共同保护海洋资源。同时,区块链可以用于激励可持续行为。通过引入加密货币或代币奖励机制,当渔民和养殖户采取可持续的捕捞和养殖实践时,可以获得一定的奖励,促使更多人采用可持续的资源管理方法,保护海洋资源3。3 可行性研究3.1 技术可行性(1)区块链的性能和扩展性性能和扩展性问题是应用区块链技术的首要挑战。海洋工程需要实时数据的支持,如船只位置和海洋传感器产生的数据。然而,传统的公有区块链网络可能存在性能限制,导致交易确认周期较长,解决这一问题的方法包括选择适当的共识机制(如P o W,P o S)、实施扩展性的解决方案(如侧链或状态通道)以及进行性能测试和优化策略。这些举措有助于确保区块链系统满足海洋工程对实时数据的需求,同时保持较高的性能。(2)安全性和隐私性问题安全性和隐私性问题至关重要。海洋工程中的数据和智能合同可能涉及敏感信息,因此必须采取安全措施,确保系统不受网络攻击的威胁。其中,包括审查和测试智能合同的安全性、防范网络攻击(如5 1%攻击)、实施有效的身份验证和访问控制措施4。3.2 经济可行性(1)投资成本和效益在投资成本方面,引入区块链技术通常需要考虑硬件和软件成本,如服务器、网络设备和区块链平台费用。同时,需要考虑人力成本,因为专业的区块链系统需要开发和管理人员的设计、实施、维护和监控。运营和维护成本,如服务器维护、网络费用和技术支持,也是不可忽视的开销。培训成本是另一个重要方面,需要确保员工能合理利用区块链技术。然而,这些成本必须与预期效益对应起来,如提高数据透明性、降低操作成本、提高数据的可追溯性以及增强工程项目的可监管性和合规性。(2)区块链技术的R O I分析对区块链技术进行R O I分析至关重要。R O I计算需要综合考虑投资成本和预期效益,通常使用R O I=(预期效益-投资成本)/投资成本的式子来计算。同时,必须结合风险评估,考虑潜在风险因素,如市场波动、技术漏洞、法规变化等。同时,需要考虑长期效益和短期效益之间的差异、不同实施策略和场景对R O I的影响。在进行R O I分析前,需要进行详尽的可行性研究,以确保区块链技术是最佳的解决方案,并保证经济上的可行性。经济可行性分析可以为决策者提供有力的数据,以确定是否值得在海洋工程领域引入区块链技术,以改善工程管理、提高工程效率。3.3 法律和监管可行性(1)区块链合规性要求在处理海洋工程数据和智能合同时,必须遵守适用的数据隐私法规,以确保个人数据的合法性和安全性。例如,需要制定清晰的数据收集和处理规定,并采用数据保护措施(如数据加密和匿名化)。此外,智能合同的法律地位和合法性需要被明确定义,这可能需要法律解释或立法来明确。数字身份验证也是一个重要问题,以确保只有经过授权的人员才可以访问和操作区块链系统。最后,需要明确智能合同的法律责任问题,包括责任分配和争端解决机制,以确保其在法律上的可行性。(2)法律框架和监管机制法律框架和监管机制是确保区块链技术在海洋工程中具备可行性的关键。这需要确保监管机制和运行机制的透明性,以便监管机构和利益相关者能监督系统的运行。同时,需要建立明确的智能合同法规框架来指导合同执行、争端解决,确保合同条款的法律效力。对于数字资产监管,特别是在涉及加密货币时,还需考虑反洗钱法规和具体的客户规定5。4 结语区块链技术在海洋工程领域中的应用有着巨大的潜力,但也需要充分考虑其在技术、经济、法律、监管等多方面上的可行性。通过综合研究和合理规划,可以实现区块链技术在海洋工程中的成功应用,为这一领域的创新和可持续发展提供坚实的基础。未来,随着区块链技术的不断发展和完善,可以期待其在海洋工程领域中的广泛应用,为海洋资源的可持续管理和保护提供更多的可能性。参考文献1李进,田涛,尹增强,等.区块链海洋牧场的体系构建及其管理运营模式探索J.中国渔业经济,2 0 2 3,4 1(4):5 3-5 9.2宋露燕,刘雪凤.区块链赋能海洋数据共享:技术路径与风险议题J.科技与经济,2 0 2 3,3 6(2):6 6-7 0.3赵运星,赵强,黄超,等.基于区块链的海洋数据安全共享系统构建J.海洋开发与管理,2 0 2 3,4 0(1):3 7-4 3.4袁雪,马龙.A B N J海洋遗传资源复合型惠益分享机制研究 基于知识产权制度和区块链技术J.太平洋学报,2 0 2 2,3 0(3):9 4-1 0 6.5区块链技术与数据安全船舶与海洋工程行业应用实验基地揭牌J.中国船检,2 0 1 9(1 2):1.移动信息