基于区块链技术的高校智能财务系统架构研究
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【摘 要】 随着政府会计制度的实施和高校“双一流”建设工作的推进，国家对于高校财务管理水平提出了更高的要求。为进一步提升财务管理水平，高校需要更加智能的财务管理系统，而区块链技术在高校财务管理中的应用能够提升财务管理系统效率和智能化程度。文章首先介绍了区块链的分布式架构、智能合约和数据加密等技术，进而探讨相关技术应用于智能财务系统的可行性，然后根据高校财务管理的相关需求，构建了基于区块链技术的高校智能财务系统架构，并且以具体业务场景为例对区块链技术应用于相关业务流程进行解释，最后提出了区块链技术在高校财务管理发展中的应用建议。
【关键词】 区块链; 高校财务; 智能财务; 系统架构
一、前言
区块链技术由中本聪[1]（Satoshi nakamoto）在2008年最先提出，该技术是利用哈希函数将数据转换为哈希值，以密码学加密数据，将数据封装在数据区块中并将数据区块组合为数据链的一种分布式账本。区块链的发展阶段分为区块链1.0、区块链2.0和区块链3.0，区块链1.0和2.0的应用主要是在数字货币和金融领域[2]。区块链进入到3.0时代后，将进入可编程社会阶段，技术可以应用到社会中的多个行业，因此区块链与财务管理的交叉研究成为了一个重要方向。针对区块链与会计的研究方向，钟玮等[3]提出了区块链应用的三个层次，以及区块链在会计确认、计量、记录和报告中的应用展望。王刚等[4]提出了区块链在能源类企业会计、结算和信息披露中的运用。孙等[5]提出了区块链技术在企业第三方记账过程中的应用。许金叶等[6]认为通过区块链技术进行信息采集、信息整合和信息分析监控，从而实现社会会计功能。针对区块链与审计研究方向，许金叶等[7]认为区块链技术在信息采集、传输和存储上具有优势，并且提出了联网审计的框架。陈旭等[8]认为借助区块链技术可以实现事中审计、动态审计和远程审计。针对区块链与财务共享研究方向，孙等[9-12]分析了区块链技术在企业财务外包、财务共享架构和会计信息失真防范等方面的运用。目前对于区块链技术的研究主要集中在企业财务方面，对于区块链技术与高校财务管理相关的研究涉及较少，在政府会计制度应用的背景下，对于高校财务管理内部控制、绩效评价、事中事后监督相关要求逐步提升，因此本文提出了基于区块链技术的高校智能财务管理架构，通过区块链技术提升高校财务管理效率。
二、区块链技术与高校财务管理
（一）区块链技术应用的可行性
1.去中心化的分布式结构
传统的高校财务管理基于中心化的财务管理系统，通过各业务模块开展工作。中心化的财务管理属于金字塔型管理模式，各业务节点隶属于中心化管理系统，依赖于财务管理的系统顶端指令。在业务模式上，由业务节点提交数据，各层管理员根据自身权限同意后，最终汇总到财务管理的中心服务器。在数据管理上，中心化财务管理系统各节点权限不同，高权限节点拥有更高的数据权限，可以对低权限节点的数据进行批准和调整。
基于区块链的财务管理系统属于去中心化的分布式结构，各节点不再按照金字塔结构进行权限分配，而是形成了扁平化的分布式权限分配，各节点具有相同的数据管理权限，不受中心节点的支配。每项业务工作需要各节点一致同意，并且业务数据会在每个节点形成备份，不再按照传统业务模式上传到服务器，任何节点都不能擅自修改和调整数据，保证了财务管理工作的真实性，防范内控风险。
2.数据共识
高校财务的财务管理业务范围较广，对内涉及教学、人事、科研、物资、采购、设备、房产等业务管理，对外涉及教育管理部门、科研管理部门、财政管理部门、合作院所和合作企业等业务工作，业务节点涵盖了收支、核算和预算管理等多个方面，传统的业务模式需要各个节点发起业务并经过逐级审批才能完成，由于业务权限不同，各层级节点无法做到实时协同办理业务，需要等待上一层级审核完成业务才能进入下一阶段，业务时间成本较高。
基于区块链技术的财务管理模式，赋予了各节点相同的业务管理和數据管理权限。发起各项业务后，各节点可以实时协同进行业务审核和办理，各节点对业务和数据一致同意后，系统会自动在各节点备份数据，业务办理完成。
3.数据追溯
财务数据是高校财务管理的重点，一旦发生财务数据篡改等情况，将产生极大的管理风险。区块链技术创新的使用了时间戳技术，各节点在区块中写入数据的时候，必须在区块头记录当时的时间，表明数据在这一时刻被写入或者修改。各节点可以利用时间戳对数据进行追溯，精确地查找出数据修改者或者记录者，有效防止数据篡改。
4.智能合约
智能合约作为区块链财务管理系统的核心功能，是财务智能化的基础。利用算法生成可执行的计算机代码，将规则化和流程化的工作分解为多个条件。当业务数据匹配了智能合约中的全部条件，并且得到了全部节点的一致认可，该项业务将自动执行，无需人工的干预。智能合约可以应用到高校财管理中部分规则化和流程化的业务，能够提升财务管理效率。
5.数据加密
基于区块链技术的财务管理系统利用哈希函数将高校财务数据转换为哈希函数值，哈希函数转换具有定时性和定长性的特点，无论原始数据长度多少，都可以在相同时间内将财务数据转换为相同长度的数据，效率较高。转换过程具有单向性的特点，无法通过哈希函数值反推原始数据，保证数据安全。
区块链技术的财务管理系统基于非对称加密原理，生成了加密和解密中所需的公钥和私钥，公钥和私钥之间无法互相推算。各节点可以利用公钥对数据进行加密，掌握对应私钥才能解密并查看数据，防范数据风险。
（二）区块链技术的应用基础
1.高校财务管理模式
目前高校财务管理已经进入到信息化阶段[13]，借助计算机程序改变了传统纸质化流程，由人工通过中心化财务管理系统完成各项业务工作。高校财务信息化系统基于传统财务管理模块，将业务分为了收支、核算和预算管理等主要模块，并且各个模块下包含了涉及工资、报销、查询、科研管理等细分业务。 高校财务信息化为基于区块链的智能财务管理系统奠定了坚实基础，根据高校财务信息化的发展现状，完全放弃原有信息化系统，重新架构新的智能财务管理系统成本巨大，智能财务系统可以基于原有的信息化系统，将区块链、人工智能、大数据等新技术部署在系统中，利用新技术优化原有流程，改变原有的数据管理模式，提升工作效率，同时节省开发成本。
2.高校财务管理人才基础
基于区块链的智能财务管理系统需要工作人员具有扎实的财务管理知识以及一定的区块链技术能力。高校财务管理部门工作人员一般具有高等教育经历，部分具有硕士或博士学位，具有较强的学习能力，在已有的财务管理知识基础上，经过专业培训后，可以适应新的技术要求。同时工作人员也具有一定的科学研究能力，可以承担相关课题和项目，对区块链智能财务相关的领域进行更深入的研究，解决系统在实际工作中的疑难问题，对财务和计算机技术交叉领域的问题进行研究和攻关。
三、高校区块链智能财务系统的架构
基于以上区块链技术与高校财务管理体系的分析， 构建如图1所示的高校区块链智能财务系统架构。
（一）应用层
应用层终端包括了电脑端、移动端。电脑端的应用将结合表单和人工智能技术，用户可以通过各个业务模块，利用表单提交相应业务数据，数据将使用非对称加密技术，保证数据安全。在电脑端可以利用人工智能技术提升业务效率，当提交的数据量较大，或者需要在文本量较多的文件或报告中提炼财务数据时，可以利用人工智能模块进行提交。人工智能模块利用深度学习中的自然语言处理技术，将大文本的数据进行智能分词、去除停用词、语气词和标点符号等，利用正则表达检索财务数据，根据所需数据类型直接将相关数据转入表单中，可以显著减少人工操作，利用智能方式提升数据录入效率。通过应用层提交财务数据，可以解决数据交换标准不统一的问题，为部门间财务数据对接提供了基础。
移动端將利用APP、公众号、小程序、H5网页等形式，开发数据录入平台，各部门可以利用在移动办公的条件下便捷提交相关数据，不受时间地点的限制使用数据加密技术，工作便捷的同时保证数据安全。
（二）智能合约
根据高校财务管理工作的特点，智能合约层对流程化的工作自动执行计算机代码，使各项业务工作高效完成。高校财务管理主要以收支、核算和预算管理为主，因此智能合约主要从这三个方面入手，以智能财务流程优化原有的人工操作。
在收支方面，智能合约在学费收入、工资支出、报销支出、科研收支、工程建设、物资采购等方面可以根据业务场景设置触发条件，一旦区块链中各业务节点已经全部认可数据，并且区块链反馈的数据符合了触发的条件，业务将自动执行。
核算方面，智能财务管理架构利用智能合约自动生成财务核算结果。智能合约基于新的政府会计制度，包含智能会计凭证、成本核算、智能账目、财产清查和报表智能生成模块。经过各节点认可的财务数据，将根据智能合约设置的条件，触发后智能生成核算结果和财务分析报告。
预算管理方面，智能合约设置预算决策和预算使用模块。为了对高校管理层在科研投入、学科建设、工程建设等重大事项上进行财务数据支持，智能合约可以利用决策支持模块辅助高校管理层科学决策。预算决策模块基于收支和核算的结果和各部门往年财务数据设定触发条件，根据各部门的财务表现情况和各阶段的反馈，利用大数据分析形成多种评价的指标，结合机器学习和深度学习等人工智能技术，自动生成预算决策建议，辅助人工决策。同时结合各部门的资金往来和使用情况，制定预算使用触发条件，对合规性和合理性进行智能监督，实时监管使用情况。基于使用情况，在符合财务管理的基础上对预算配置进行动态调整。
（三）业务节点层
各部门通过应用层提交业务数据后，数据经过智能合约层进入到业务节点层。业务节点层设置校内节点和校外节点两大类。在校内设置现金收支、业务核算、预算管理、业务监督等业务节点，各节点具有相同的业务管理权限，在具体业务场景各节点依托自身的职责范围，对数据进行管理审核，对数据的合理性和合规性做出判断。各种业务的开展不再是逐级审核的模式，而是将业务广播至各业务节点，各节点实时响应具体业务进行办理，完成后在系统中同意该项业务，只有各节点一致同意一项业务，并且记录相关业务数据，该业务才能完成。
校外业务节点的设置需要兼顾校外合作、上级监管和审计三个方面。随着高校对外合作的进一步加强，横向课题和纵向课题数量逐年上升，与基金管理部门、兄弟高校、科研中心、企业合作程度逐步加深，资金往来和财务数据对接需求进一步增强，在对外的财务管理上需要进一步提升工作效率和确保数据安全。区块链财务管理系统将合作的高校、企业等单位的财务管理部门设置为业务节点，拥有合作业务的数据管理和办理权限，在校外发起业务需要校内响应或者校内发起业务需要校外响应的场景下，各节点能够实时协同办理业务，提升工作效率。
国家对于高校的投入资金逐年增加，对于资金的使用效率和资金监管越来越重视，通过区块链的财务管理系统，基于非对称加密的技术，为上级教育监管部门和财政监管部门赋予一定的私钥权限，可以查询区块链上的数据，查看各项业务的资金流向和资金使用绩效，防范财务风险，同时可以减少人工数据上报的相关工作，提升财务管理效率。税务部门通过私钥可以查询高校涉税项目的缴税情况，对税收工作有效监管。
高校作为被审计单位，需要接受阶段性审计和领导经济责任审计等。非现场审计需要高校将相关财务数据和材料传递给审计方，审计方将财务数据导入到审计系统中，才能展开审计工作，这一过程降低了审计方的工作效率，增加了工作成本。在现场审计中，利用原始凭证和账目资料人工查找相关审计线索和违规事项，缺少现代化技术支撑，影响了工作效率。通过区块链财务管理系统，审计方可以利用时间戳回溯财务数据，对任何有疑问的数据都可以追溯到源头。《关于实行审计全覆盖的实施意见》提出了建立审计实时监督系统的要求[14]，区块链财务管理系统利用非对称加密为审计方提供一定权限的私钥，赋予数据查询权限，各项财务数据无需导入审计方系统，可以直接在被审计单位系统中实时查看。同时由于区块链技术在各业务节点分布式存储了财务数据，审计方可以非常便利地在任何业务节点查询相关财务数据。通过财务管理系统提供了大数据分析功能，基于深度学习和神经网络的相关技术，可以利用技术辅助审计单位判断财务风险。 （四）数据层
区块链的财务系统在数据存储上以业务作为区块链的划分原则，为每一种业务创建一条私有链，各种业务区块数据不重合，只有该私有链的业务节点可以利用私钥完成业务和查看数据。在一种业务的私有链上，各业务节点根据自身的职责和权限完成数据校验工作，确认数据的有效性和合规性，每一个节点完成工作后，系统会根据完成时间加盖时间戳，作为工作证明。全部节点一致同意该业务后，系统将财务数据转换为哈希值，连同时间戳、区块头信息封装到区块中，同时将区块利用非对称加密技术进行加密，利用哈希值将前后区块相连，记录到私有链的主链上，在每个业务节点形成备份，实现分布式存储。
（五）高校区块链智能财务系统业务演示
以高校财务工作中常见的科研报销场景为例，传统报销流程以现场操作为主，教职员工和学生需要提前准备好全部原始票据，填写申请，由经办人员现场审核，报销事项较多，经常出现排队情况。经办人员审核后材料传递到下一业务点，由会计核算人员进行记账和完成报销等流程，再传递给出纳人员将信息传递给银行，由银行最终将款项打入报账人账户，相关财务信息上传到高校财务管理服务器中。
基于区块链的财务管理系统的报销流程如图2，由报账人在电脑端或手机端提交报账申请，以表单形式提炼报销信息，或直接复制粘贴有关报销信息，由人工智能模块自动提取信息，相关财务信息触发智能合约中的收支模块，系统自动给出业务完成所需触发条件，自动对接相关数据中心核实发票真伪。报销信息广播到全部业务节点，由各业务节点按照自身权限实时协同办理业务，各节点完成业务办理后，相关财务数据在全部节点备份，加入时间戳并进行数据加密。各节点完成后，业务满足了智能合约的触发条件，系统对接的银行系统自动将款项打入到报销人账户，报销业务完成。在这一业务场景中，系统以智能化工作流程减少原有的人工操作流程，提升业务办理效率。
四、应用建议
（一）硬件设备
基于区块链技术的高校智能财务系统改变了原有的中心化系统模式，使得各业务节点拥有相同的业务管理权限，数据处理量将会有巨大提升，对各节点的硬件设备有了更高的要求，因此各业务节点需要进行相应的硬件设备升级，加大内存量，提升中央处理器和图形处理器性能，使系统配置适应大数据计算和深度学习处理，满足智能财务系统的运行需求。
（二）系统衔接
基于区块链技术的智能财务系统以原有财务信息化系统为基础，在系统底层应用区块链技术，需要做好系统的衔接工作，解决基础问题。第一，需要统一系统接口标准，确保接口安全和接口的访问效率，按照系统协议的版本要求对各功能做好规范，确保系统功能达标，保证系统的可扩展性。第二，区块链技术与财务信息系统的对接还需要统一数据格式的编码，确保各数据来源和各业务类型的数据通信，按照系统协议验证数据的合法性。第三，系统对接需要注意兼容性，接口协议的版本能够向下兼容，需要确定接口的功能特征，确定合适的访问参数。第四，系统对接需要注意安全控制，定期进行安全评估，做好系统访问的控制工作。
（三）数据安全
基于区块链技术的智能财务系统将财务数据分布式存储在各业务节点，因此对于节点数据安全的要求显著提升。各业务节点在部署系统时，应建立专线内网进行数据通信，做好专线内网和公网数据的隔离。专线网络的访问权限需要严格控制，各节点可以使用加密硬件强化数据的管理控制;同时各节点需要注意防范网络攻击，使用安全等级较高的防护软件，严防数据窃取。
（四）法律和行业制度保障
区块链技术与高校财务系统的融合，需要会计行业或监管部门出台相关的技术规范和行业标准，对系统搭建、业务流程、数据标准和内部控制等方面做出制度规范，促使其合理有序健康发展。与此同时区块链技术与高校财务管理逐渐融合，需要监管部门对相关数据的利用进行有效的监管，需要法律上的明确规定。
（五）业务流程
高校财务管理的工作流程基于财务信息化系统，财务信息化系统与区块链技术融合后，需要对原有工作流程进行调整和优化，针对不同业务场景设定不同的智能合约和触发条件，针对收支、核算和预算管理等业务在兼顾内部控制的原则上，根据业务内容重新规划业务节点，同时针对银行等合作单位需要进行外部业务流程的重新优化。
（六）人才培养
应用基于区块链的财务管理系统后，财务管理人员需要掌握区块链技术和财务大数据分析能力，能够利用机器学习、深度学习和神经网络等技术分析财务相关数据，做好高校财务的成本控制和财务数据分析预判。因此，高校财务部门需要组织相关专业技能培训，将财务管理知识和区块链技术结合起来，培养复合型的财务管理人才。
五、总结与展望
基于区块链技术的高校智能财务系统，以分布式架构进行业务处理，基于数据共识、时间戳和数据加密将数据块写入区块链，确保财务数据不可篡改，利用智能合约在各个业务场景智能化完成业务，同时进行财务数据的分析和预测，为高校管理层提供有效的决策依据。区块链技术未来将会与财务进行更多领域的融合。例如，各个高校的私有链可以组成联盟链，有助于院校间的科研业务合作;上级监管部门可以利用私钥查看财务数据进行监管，利用相关大数据工具进行绩效评估。区块链技术作为一种新的信息技术，与现有系统的融合会存在一定的局限性，需要更多的政策支持，需要各方共同努力才能使区块链技术更好地应用于高校智能财务管理。
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