CN110322678B - 一种基于区块链的四表集抄系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于区块链的四表集抄系统，包括区块链平台以及客户端和数据采集端；数据采集端采集水表、电表、气表及热表上的能耗数据，并对四种能耗数据分别进行公钥数据加密，且进一步进行私钥数据签名后，发送给区块链平台；区块链平台接收并存储经数据加密及数据签名的四种能耗数据，待认证客户端发起的访问请求有效后，获取客户端认证信息并反馈请求通过指令，且进一步接收到客户端发起的交互操作请求指令后，根据预设智能合约中的四表业务逻辑及客户端认证信息，选择四表之中一个的能耗数据与客户端进行数据交互。实施本发明，采用非对称加密方式的数据隔离方式来实现数据隐私保护，并通过交互设计来实现数据智能化管理。

Description

一种基于区块链的四表集抄系统及方法

技术领域

本发明涉及电力智能抄表技术领域，尤其涉及一种基于区块链的四表集抄系统及方法。

背景技术

在能源互联网领域，表记行业作为统计居民日常生活能源消耗是不可或缺的，因此表记行业的快速发展对国家在能源方面建设智慧化城市的意义重大。虽然国家耗费了许多人力与财力在表记行业这一领域，并结合了当今许多先进的科学技术，但仍有许多问题尚未解决，尤其是亟待解决水、电、气、热四种能源统一抄集及统一处理的“四表集抄”的问题。

在国家战略层面，国家电网与南方电网一直努力积极推广四表集抄的发展。同时，国家各相关部门多次在各种会议和发文中强调，电、气、水、热四种能源的基础设施要协同建设，以达到资源共享，避免重复建设的目的。

众所周知，国家一直以来都是将自来水、电能、燃气、供暖这四种能源方面各自分开独立管理。尽管国家不断推广四表集抄，但由于四家能源公司各自为营都有自己的管理方式，即便四种能源在抄表上非常相似，却一直不能达成合作共识形成资源共享，以至于在抄表采集数据上浪费很多资源，也给用户日常生活增加麻烦。

目前，已有相关的技术应用于解决水、电、气及热四种能源统一抄集及统一处理的的四表集抄的问题。如专利申请号为CN201710930637.4，名称为用于四表集抄的无线通信方法的发明专利，提出了通过频域和时域的划分，固定每一个子节点和主节点进行通信的时间和频点，同时在其他频点和时域的子节点处于待机状态来实现四表集抄的无线通信，并降低功耗；又如，专利申请号为CN201610425219.5，名称为一种水电气热四表集抄的方法的发明专利，通过公网通信与集中器进行数据通信，即通过集中器采集处理好终端表记数据后主动上传或由主站系统实时检测来实现四表集抄。

但是，现有的四表集抄技术都重点在于解决水电气热四种表采集数据的传输问题，却无法实现数据智能化管理及数据隐私保护。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于区块链的四表集抄系统及方法，采用非对称加密方式的数据隔离方式来实现数据隐私保护，并通过交互设计来实现数据智能化管理。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于区块链的四表集抄系统，包括区块链平台以及分别接入所述区块链平台上的客户端和数据采集端；其中，

所述数据采集端，用于采集水表、电表、气表及热表上的能耗数据，并对所采集的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的公钥进行数据加密，且进一步待对数据加密后的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的私钥进行数据签名后，发送给所述区块链平台；

所述客户端，用于向所述区块链平台发起访问请求，并待所发起的访问请求通过后，向所述区块链平台发起交互操作请求指令，与所述区块链平台进行数据交互；

所述区块链平台，用于接收并存储所述数据采集端发送过来的经数据加密及数据签名的水表、电表、气表及热表上的能耗数据；以及待认证所述客户端发起的访问请求有效后，获取客户端认证信息并向所述客户端反馈请求通过指令，且进一步接收到所述客户端发起的交互操作请求指令后，根据预设智能合约中的四表业务逻辑及客户端认证信息，选择所存储的水表、电表、气表及热表之中一个的能耗数据与所述客户端进行数据交互。

其中，所述区块链平台基于Fabric技术架构开发的。

其中，所述客户端发起的交互操作请求指令包括个人用户的交互操作请求指令和公司用户的交互操作请求指令；其中，

所述个人用户的交互操作请求指令包括余额查询指令、表单查询指令及充值指令；

所述公司用户的交互操作请求指令包括新增用户入网指令、新增用表入网指令、用户信息查询指令、表信息查询指令及表数据查询指令。

本发明实施例还提供了一种基于区块链的四表集抄方法，其在前述的基于区块链的四表集抄系统中实现，所述方法包括以下步骤：

数据采集端采集水表、电表、气表及热表上的能耗数据，并对所采集的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的公钥进行数据加密，且进一步待对数据加密后的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的私钥进行数据签名后，发送给区块链平台；

区块链平台接收并存储所述数据采集端发送过来的经数据加密及数据签名的水表、电表、气表及热表上的能耗数据，待认证客户端发起的访问请求有效后，获取客户端认证信息并向所述客户端反馈请求通过指令，且进一步接收到所述客户端发起的交互操作请求指令后，根据预设智能合约中的四表业务逻辑及客户端认证信息，选择所存储的水表、电表、气表及热表之中一个的能耗数据与所述客户端进行数据交互。

其中，所述区块链平台基于Fabric技术架构开发的。

其中，所述客户端发起的交互操作请求指令包括个人用户的交互操作请求指令和公司用户的交互操作请求指令；其中，

所述个人用户的交互操作请求指令包括余额查询指令、表单查询指令及充值指令；

所述公司用户的交互操作请求指令包括新增用户入网指令、新增用表入网指令、用户信息查询指令、表信息查询指令及表数据查询指令。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明基于非对称加密方式的数据隔离方法(如公钥数据加密及私钥数据签名)，同时基于区块链的去中心化、不可篡改、透明等特性，保证了四表集抄场景下可以得到数据隐私保护与数据的智能化管理，从而实现企业间的相互信任。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的基于区块链的四表集抄系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于区块链的四表集抄方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种基于区块链的四表集抄系统，包括区块链平台1以及分别接入区块链平台1上的客户端2和数据采集端3；其中，

数据采集端3，用于采集水表、电表、气表及热表上的能耗数据，并对所采集的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的公钥进行数据加密，且进一步待对数据加密后的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的私钥进行数据签名后，发送给区块链平台1；

客户端2，用于向区块链平台1发起访问请求，并待所发起的访问请求通过后，向区块链平台1发起交互操作请求指令，与区块链平台1进行数据交互；

区块链平台1，用于接收并存储数据采集端3发送过来的经数据加密及数据签名的水表、电表、气表及热表上的能耗数据；以及待认证客户端2发起的访问请求有效后，获取客户端认证信息并向客户端2反馈请求通过指令，且进一步接收到客户端发起2的交互操作请求指令后，根据预设智能合约中的四表业务逻辑及客户端认证信息，选择所存储的水表、电表、气表及热表之中一个的能耗数据与客户端2进行数据交互。

在本发明实施例中，区块链平台1基于Fabric技术架构开发的，该区块链平台1作为一个可信的分布式数据库，是用户信息，表信息，以及主要的表记数据信息的载体。由于Fabric技术架构不仅可以提供共识服务、账本服务、交易服务、账本服务等区块链基础服务，还支持智能合约自定义业务逻辑。因此，通过编写智能合约，将四表集抄相关的业务逻辑直接部署在区块链平台1上，可以减轻客户端业务逻辑上的负担，同时更加充分的利用Fabric开发的区块链平台1的特性。

该区块链平台1应用Fabric区块链技术，使得每个能源公司加入的节点都会保留一份含有其他公司数据的账本，因此为保障各家公司的数据安全，即各能源公司只能访问自己表记数据，而无法获取到其他公司的数据。其中，水表、电表、气表及热表上的能耗数据均统称为表记数据。

在本发明实施例中，数据采集端3是区块链网络与现实中各表交互的枢纽，各家公司的能源表定时采集数据传输给数据采集端。数据采集端对各个表记数据进行相关的处理，再传输给区块链平台1存储。

数据采集端3对表记数据进行统一处理，即每个表的表记数据用所属能源公司的公钥进行数据加密，然后再用该表的私钥进行数据签名。用各个公司的公钥进行加密是为了保障数据的机密安全性，即只有本公司才能用自己的私钥去解密用本公司公钥加密的数据，而其他公司无法获得本公司表记数据，用表的私钥进行签名主要是为了确保表记数据确实是该表所传，并非他人伪造或被他人篡改。因此，采用公钥数据加密的非对称加密技术，可以很好的实现各家能源公司表记数据之间的数据隔离，保证数据的机密与安全，同时进行私钥数据签名，能够保证数据的完整性与可认证。

在本发明实施例中，客户端2是用户及能源公司和区块链平台1交互的一个可视化web界面，它提供给个人用户查询余额、充值、查询表单的功能，同时提供给公司用户新增用户入网、新表入网、查询表信息、查询用户信息、查询表记数据的功能。因此，客户端发起的交互操作请求指令包括个人用户的交互操作请求指令和公司用户的交互操作请求指令；其中，个人用户的交互操作请求指令包括余额查询指令、表单查询指令及充值指令；公司用户的交互操作请求指令包括新增用户入网指令、新增用表入网指令、用户信息查询指令、表信息查询指令及表数据查询指令。

一旦用户(包括个人用户及公司用户)操作客户端2并输入数据时，客户端2接收用户请求，然后将请求发送给业务逻辑层，即后台处理的接口，这里业务逻辑编写在链码中，并部署在区块链网络中。首先，客户端2需要进行认证，即先向区块链平台1发起访问请求，然后客户端2待所发起的访问请求通过后，才能进一步向区块链平台1发起交互操作请求指令，与区块链平台1进行数据交互。例如，客户端2是web形式开发的，即用户可以使用任意浏览器进行访问，只需要访问特定的网址，然后输入自己的用户名与密码进行身份认证后即可进入软件系统，操作相关功能，与区块链平台1进行交互。该客户端2是一个轻量级的前端界面软件系统，通过调用业务逻辑接口将相关数据存储到区块链平台1中，或从区块链平台1中查询相应数据，并在客户端界面友好的展示给用户，这样设计将前端与业务逻辑分开，具有低耦合，层次清晰的特点，便于再次开发与问题修复的进行。

例如，个人用户查询余额时，个人用户操作客户端2，输入个人用户名及密码认证后进入客户端2的软件系统，通过客户端2的软件系统发起查询余额请求，客户端2获取个人用户认证信息并调用查询余额接口，区块链平台1在接收到个人用户认证信息及该查询余额指令后调用智能合约中相应的业务逻辑，查询该个人用户的余额，然后将数据反馈给客户端2。

又如，个人用户充值时，个人用户操作客户端2，输入个人用户名及密码认证后进入客户端2的软件系统，点击充值按钮，在弹出界面输入充值金额，点击确定。然后客户端2获取个人用户认证信息并调用充值接口，区块链平台1在接收到个人用户认证信息及充值指令后，调用智能合约中相应业务逻辑执行交易，在经过区块链内背书，排序服务节点生成区块，广播更新账本后，交易执行成功，各节点账本中该个人用户余额更新，然后反馈给客户端2充值成功信息。若交易执行失败，则反馈给客户端2充值失败信息。

又如，个人用户查询表单(即表记数据)时，个人用户操作客户端2，输入个人用户名及密码认证后进入客户端2的软件系统，在相应的输入框中填入要查的表后，点击查询能源消耗按钮，客户端2获取个人用户认证信息并调用表记数据查询接口，区块链平台1在接收到个人用户认证信息及表单查询指令后，判断要查询的表是否与该个人用户绑定，如果是，则在区块链平台1中查询该表记数据，并将查询结果反馈给客户端2。如果该表未与发起请求的个人用户绑定，则反馈给客户端2错误信息。

又如，公司用户新增用户入网时，公司用户操作客户端2，输入公司用户名及密码认证后进入客户端2的软件系统，点击用户入网按钮，在弹出界面输入新增用户入网信息，点击确定。然后客户端2获取公司用户认证信息并调用用户入网接口，区块链平台1在接收到公司用户认证信息及新增用户入网指令后，调用智能合约中相应业务逻辑执行交易，在经过区块链内背书，排序服务节点生成区块，广播更新账本后，交易执行成功，各节点账本中用户信息更新，然后反馈给客户端2成功信息。若交易执行失败，则反馈给客户端2失败信息。

又如，公司用户新增用表入网(即新表入网)时，公司用户操作客户端2，输入公司用户名及密码认证后进入客户端2的软件系统，点击新表入网按钮，在弹出界面输入新表入网信息，点击确定。然后客户端2获取公司用户认证信息并调用新表入网接口，区块链平台1在接收到公司用户认证信息及新增用表入网指令后，调用智能合约中相应业务逻辑执行交易，在经过区块链内背书，排序服务节点生成区块，广播更新账本后，交易执行成功，各节点账本中表信息更新，然后反馈给客户端2成功信息。若交易执行失败，则反馈给客户端2失败信息。

又如，公司用户查询用户时，公司用户操作客户端2，输入公司用户名及密码认证后进入客户端2的软件系统，点击查询用户信息，在弹出界面输入用户ID，点击确定。然后客户端2获取公司用户认证信息并调用查询用户信息接口，区块链平台1在接收到公司用户认证信息及用户信息查询指令后，调用智能合约中相应业务逻辑执行交易，在区块链帐本中查询相应的用户信息，并将查询结果反馈给客户端2。以此类推，公司用户查询表信息及表数据的过程，在此不再赘述。

如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种基于区块链的四表集抄方法，其在前述的基于区块链的四表集抄系统中实现，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、数据采集端采集水表、电表、气表及热表上的能耗数据，并对所采集的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的公钥进行数据加密，且进一步待对数据加密后的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的私钥进行数据签名后，发送给区块链平台；

步骤S2、区块链平台接收并存储所述数据采集端发送过来的经数据加密及数据签名的水表、电表、气表及热表上的能耗数据，待认证客户端发起的访问请求有效后，获取客户端认证信息并向所述客户端反馈请求通过指令，且进一步接收到所述客户端发起的交互操作请求指令后，根据预设智能合约中的四表业务逻辑及客户端认证信息，选择所存储的水表、电表、气表及热表之中一个的能耗数据与所述客户端进行数据交互。

其中，所述区块链平台基于Fabric技术架构开发的。

其中，所述客户端发起的交互操作请求指令包括个人用户的交互操作请求指令和公司用户的交互操作请求指令；其中，

所述个人用户的交互操作请求指令包括余额查询指令、表单查询指令及充值指令；

所述公司用户的交互操作请求指令包括新增用户入网指令、新增用表入网指令、用户信息查询指令、表信息查询指令及表数据查询指令。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明基于非对称加密方式的数据隔离方法(如公钥数据加密及私钥数据签名)，同时基于区块链的去中心化、不可篡改、透明等特性，保证了四表集抄场景下可以得到数据隐私保护与数据的智能化管理，从而实现企业间的相互信任。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种基于区块链的四表集抄系统，其特征在于，包括区块链平台以及分别接入所述区块链平台上的客户端和数据采集端；其中，

所述数据采集端，用于采集水表、电表、气表及热表上的能耗数据，并对所采集的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的公钥进行数据加密，且进一步待对数据加密后的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的私钥进行数据签名后，发送给所述区块链平台；

所述客户端，用于向所述区块链平台发起访问请求，并待所发起的访问请求通过后，向所述区块链平台发起交互操作请求指令，与所述区块链平台进行数据交互；

所述区块链平台，用于接收并存储所述数据采集端发送过来的经数据加密及数据签名的水表、电表、气表及热表上的能耗数据；以及待认证所述客户端发起的访问请求有效后，获取客户端认证信息并向所述客户端反馈请求通过指令，且进一步接收到所述客户端发起的交互操作请求指令后，根据预设智能合约中的四表业务逻辑及客户端认证信息，选择所存储的水表、电表、气表及热表之中一个的能耗数据与所述客户端进行数据交互；

其中，所述区块链平台基于Fabric技术架构开发的。

2.如权利要求1所述的基于区块链的四表集抄系统，其特征在于，所述客户端发起的交互操作请求指令包括个人用户的交互操作请求指令和公司用户的交互操作请求指令；其中，

所述个人用户的交互操作请求指令包括余额查询指令、表单查询指令及充值指令；

所述公司用户的交互操作请求指令包括新增用户入网指令、新增用表入网指令、用户信息查询指令、表信息查询指令及表数据查询指令。

3.一种基于区块链的四表集抄方法，其特征在于，其在如权利要求1或2所述的基于区块链的四表集抄系统中实现，所述方法包括以下步骤：

数据采集端采集水表、电表、气表及热表上的能耗数据，并对所采集的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的公钥进行数据加密，且进一步待对数据加密后的水表、电表、气表及热表上的能耗数据分别根据各自预设的私钥进行数据签名后，发送给区块链平台；

区块链平台接收并存储所述数据采集端发送过来的经数据加密及数据签名的水表、电表、气表及热表上的能耗数据，待认证客户端发起的访问请求有效后，获取客户端认证信息并向所述客户端反馈请求通过指令，且进一步接收到所述客户端发起的交互操作请求指令后，根据预设智能合约中的四表业务逻辑及客户端认证信息，选择所存储的水表、电表、气表及热表之中一个的能耗数据与所述客户端进行数据交互；

其中，所述区块链平台基于Fabric技术架构开发的。

4.如权利要求3所述的基于区块链的四表集抄方法，其特征在于，所述客户端发起的交互操作请求指令包括个人用户的交互操作请求指令和公司用户的交互操作请求指令；其中，

所述个人用户的交互操作请求指令包括余额查询指令、表单查询指令及充值指令；

所述公司用户的交互操作请求指令包括新增用户入网指令、新增用表入网指令、用户信息查询指令、表信息查询指令及表数据查询指令。

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