一种电能数据的安全存储方法及系统

技术领域

本发明涉及电力数据采集存储领域，尤其涉及一种电能数据的安全存储方法及系统。

背景技术

据业内人士分析，全球每年的电力盗窃达近900亿美元，其中超过一半发生在包括印度、巴西和俄罗斯在内的世界新兴市场。电力盗窃指的是利用各种方法来改变电能表的数据输入，试图影响电能表的能量测量。

传统的电能数据存储过程中，主要是通过将电能数据分散，然后指定存储到多台独立的电能表设备中，并由多台独立的电能表设备分别将电能数据上传至服务器中。在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：多台电能表设备独立存储并上传电能数据，为电力窃贼提供了更多的偷电机会，一旦电力窃贼对任一电能表进行攻击，很容易篡改和伪造能源使用记录，实现电力盗窃。因此，实现电能表的电能数据的安全存储尤为重要。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种电能数据的安全存储方法及系统，通过将各电能表设备进行关联，实现电能数据的随机分散存储，有效地避免了电能数据在存储和传输过程中被篡改的可能性。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种电能数据的安全存储方法，包括：

每一电能表设备实时将自身的电能数据进行存储，并采用Mesh网组将自身存储的电能数据发送至其他电能表设备；以及，随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据；

采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链；并定时向终端服务器发送数据上传请求；

终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链。

作为上述方案的改进，所述电能表设备随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据，具体包括：

每一所述电能表设备对发送电能数据的电能表设备的身份进行核实；

在对所述发送电能数据的电能表设备的身份核实通过之后，随机接收并存储所述发送电能数据的电能表设备所发送的部分或全部电能数据。

作为上述方案的改进，所述采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，并将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链，具体包括：

所述采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据；

所述采集基站服务器检测自身采集到的电能数据与电能表设备存储的电能数据相比的一致性；检测自身采集到的电能数据的可用性；以及，检测自身采集到的电能数据的分区容忍性；

当采集到的电能数据满足预设的一致性、可用性和分区容忍性条件时，所述采集基站服务器将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链。

作为上述方案的改进，所述采集基站服务器检测自身采集到的电能数据与电能表设备存储的电能数据相比的一致性，具体包括：

所述采集基站服务器检测自身与每一电能表设备的网络连接状态；

当与所述电能表设备的网络连接状态异常时，认为当前时刻自身采集到的电能数据与所述电能表设备的电能数据不一致；

当与所述电能表设备的网络连接状态正常时，认为当前时刻自身采集到的电能数据与所述电能表设备的电能数据一致。

作为上述方案的改进，所述采集基站服务器检测自身采集到的电能数据的可用性，具体包括：

所述采集基站服务器检测自身采集到的电能数据是否为自身发出采集请求后的预设时间阈值内由超过第一预设数量的电能表设备所返回的；

若是，则认为自身采集到的电能数据满足可用性条件；若否，则认为自身采集到的电能数据不满足可用性条件。

作为上述方案的改进，所述采集基站服务器检测自身采集到的电能数据的分区容忍性，具体包括：

所述采集基站服务器检测每一电能表设备发送的电能数据是否收到超过第二预设数量的电能表的接收回复；

若是，则认为自身采集到的电能数据满足分区容忍性条件；若否，则认为自身采集到的电能数据不满足分区容忍性条件。

作为上述方案的改进，所述终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链，具体包括：

所述终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，对所述采集基站服务器进行身份认证；

当对所述采集基站服务器的身份认证通过时，调取所述采集基站服务器上传的区块链。

本发明实施例还提供了一种电能数据的安全存储系统，包括：终端服务器、采集基站服务器和若干个电能表设备；其中，

所述电能表设备用于实时将自身的电能数据进行存储，并采用Mesh网组将自身存储的电能数据发送至其他电能表设备；以及，随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据；

所述采集基站服务器用于实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链；并定时向终端服务器发送数据上传请求；

所述终端服务器用于根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链。

作为上述方案的改进，所述电能表设备具体用于：

对发送电能数据的电能表设备的身份进行核实；

在对所述发送电能数据的电能表设备的身份核实通过之后，随机接收并存储所述发送电能数据的电能表设备所发送的部分或全部电能数据。

作为上述方案的改进，所述采集基站服务器具体用于：

实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据；

检测自身采集到的电能数据与电能表设备存储的电能数据的一致性；检测自身采集到的电能数据的可用性；以及，检测自身采集到的电能数据的分区容忍性；

当采集到的电能数据满足预设的一致性、可用性和分区容忍性条件时，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链；

定时向终端服务器发送数据上传请求。

与现有技术相比，本发明公开的一种电能数据的安全存储方法系统，每一电能表设备实时将自身的电能数据进行存储，并采用Mesh网组将自身存储的电能数据发送至其他电能表设备；以及，随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据；采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链；并定时向终端服务器发送数据上传请求；终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链。本发明实施例通过将各电能表设备进行关联，实现电能数据的随机分散存储，有效地避免了电能数据在存储和传输过程中被篡改的可能性，提高了电能数据存储和传输的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展。

附图说明

图1是本发明实施例中一种电能数据的安全存储方法的步骤示意图；

图2是本发明实施例中实时数据采集系统的结构示意图；

图3是本发明实施例中电能数据的安全存储系统的结构示意图；

图4是本发明实施例中电能数据的安全存储系统的数据处理流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例中一种电能数据的安全存储方法的步骤示意图。

需要说明的是，本发明实施例提供的电能数据的安全存储方法，可由电能数据的安全存储系统执行，且本实施例均以电能数据的安全存储系统中的各部件模块作为执行主体进行说明。其中，所述电能数据的安全存储系统包括终端服务器、采集基站服务器和若干个电能表设备。

在本发明实施例中，所述电能数据的安全存储方法，通过步骤S1至S3执行：

S1、每一电能表设备实时将自身的电能数据进行存储，并采用Mesh网组将自身存储的电能数据发送至其他电能表设备；以及，随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据。

S2、采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链；并定时向终端服务器发送数据上传请求。

S3、终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链。

在本发明实施例中，参见图2，是本发明实施例中实时数据采集系统的结构示意图。每台电能表设备中包括客户端或存储器，用于存储数据节点生成的电能数据，以及存储其他电能表设备发送的电能数据。指定数量的电能表设备通过Mesh网状网组的方式进行关联，组成一个实时数据记账系统。在该实时数据记账系统中，每台电能表设备产生并存储电能数据，并将自身的电能数据通过网络通信的方式，以广播形式发送至其他电能表设备，同时也在接收其他电能表设备的电能数据，从而实现数据节点间的电能数据相互存储，降低了电能表设备的电能数据被篡改的可能性。

优选地，在步骤S1中，所述电能表设备随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据，具体包括：

S11、每一所述电能表设备对发送电能数据的电能表设备的身份进行核实；

S12、在对所述发送电能数据的电能表设备的身份核实通过之后，随机接收并存储所述发送电能数据的电能表设备所发送的部分或全部电能数据。

具体地，每一电能表设备均有一个固定的ID身份，电能表设备在对其他电能表设备所发送电能数据进行接收之前，需要核实其ID身份的真实性。当身份核实通过之后，再对其他电能表设备所发送的电能数据进行随机接收，并将接收的数据记在各自账本上，形成数据区块。

采用本发明实施例，对其他电能表设备的身份进行核实，能够有效降低黑客侵入系统冒充发送假数据的可能性；电能表设备只接收其他电能表所发送的电能数据中的部分或全部，在保证电能数据存储的完整性的基础上，增加了电能数据存储的随机性，相比现有技术中各电能表设备独立存储数据，能更有效地防止某一电能表设备的数据被恶意篡改导致电力盗窃的情况发生。

进一步地，所述采集基站服务器对每个电能表设备进行管理，构成所述实时数据采集系统，从而实现实时电能数据的分布式存储。

优选地，在步骤S2中，所述采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链，具体包括步骤S21至S23：

S21、所述采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据。

S22、所述采集基站服务器检测自身采集到的电能数据与电能表设备存储的电能数据相比的一致性；检测自身采集到的电能数据的可用性；以及，检测自身采集到的电能数据的分区容忍性；

S23、当采集到的电能数据满足预设的一致性、可用性和分区容忍性条件时，所述采集基站服务器将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链。

在本发明实施例中，“一致性”表示在同一时刻，采集基站服务器与各电能表设备之间传输的电能数据相同。因为采集基站与各电能表之间是网络来通信进行联接的，而网络通信并一定不是可靠的，当网络异常时，就很容易引起采集基站与各个电能表之间电能数据不一致。采集基站服务器Kendall W协调系数方法对数据的“一致性”进行查询检验。通过查询操作的状态，或者查询数据或消息的差异来判断是否有不一致的情况发生。

具体地，所述采集基站服务器检测自身与每一电能表设备的网络连接状态。当与所述电能表设备的网络连接状态异常时，认为当前时刻自身采集到的电能数据与所述电能表设备的电能数据不一致，也即认为自身采集到的电能数据满足一致性条件；当与所述电能表设备的网络连接状态正常时，认为当前时刻自身采集到的电能数据与所述电能表设备的电能数据一致，也即认为自身采集到的电能数据不满足一致性条件。

优选地，当采集基站服务器检测到所述电能数据不满足一致性条件时，需要执行补偿行为。每个电能表的数据在每次操作上传至采集基站服务器时，在本地会首先进行闪存备份，当采集基站服务器检查到电能数据不一致，也就是数据发送上传失败后，会控制电能表设备回滚到这个发送操作重新上传数据。

进一步地，“可用性”表示当采集基站服务器向电能表设备发出采集请求之后，电能表需要在有限的时间内处理请求并响应。当系统中超过一定数量的电能表设备在读写操作上出现问题导致无法在预定时间内返回结果时，认为采集基站服务器当前所采集到的电能数据不可用。

具体地，所述采集基站服务器检测自身采集到的电能数据是否为自身发出采集请求后的预设时间阈值内由超过第一预设数量的电能表设备所返回的。若是，则认为自身采集到的电能数据满足可用性条件；若否，则认为自身采集到的电能数据不满足可用性条件。

所述预设时间阈值和所述第一预设数量可以根据实际运行情况而设定，例如，设置当所述采集基站服务器发出采集请求后的5分钟内，收到大于总数量的80％的电能表设备的响应结果，即可认为采集到的电能数据是满足可用性条件的。

进一步地，“分区容忍性”表示当出现网络分区时，例如网络断了、程序bug、死机等情况时，系统仍可继续工作。即单台或多台电能表出问题后，正常运行的服采集基站服务器及其他电能表依然能正常提供服务，并且满足设计好的一致性和可用性。提高分区容忍性的方法就是一个电能表设备的电能数据发送并存储到多个电能表节点上，那么出现分区之后，这一数据项就可能分布到各个区里，容忍性就提高了。总的来说，电能数据存在的节点越多，分区容忍性越高。

具体地，所述采集基站服务器检测每一电能表设备发送的电能数据是否收到超过第二预设数量的电能表的接收回复。若是，则认为自身采集到的电能数据满足分区容忍性条件；若否，则认为自身采集到的电能数据不满足分区容忍性条件。

所述第二预设数量可以根据实际运行情况而设定，例如，设置所述第二预设数量为电能表设备总数量的50％。

进一步地，当所述采集基站服务器检测到自身采集到的电能数据满足预设的一致性、可用性和分区容忍性条件时，所述采集基站服务器将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链。

区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的链式数据库，是以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。在本发明实施例中，所述采集基站服务器对采集的每一电能表设备的电能数据进行汇总处理，生成电能数据摘要，并按照采集时间顺序生成区块链，并定时向终端服务器发送数据上传请求。

进一步地，在步骤S3中，所述终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链，具体包括：

S31、所述终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，对所述采集基站服务器进行身份认证。

S32、当对所述采集基站服务器的身份认证通过时，调取所述采集基站服务器上传的区块链。

具体地，采集基站服务器向区块链网络发送上传请求，将哈希值和信息类型等参数传入区块链网络；区块链节点收到请求首先验证用户身份，通过后执行智能合约将哈希值、客户端ID、数据采集节点ID、查询数据类型、数据收集时间绑定并广播该请求给其他节点执行相同的操作；然后在节点间达成共识后将执行结果写入区块链账本。

在本发明实施例中，采集基站服务器与终端服务器之间的身份认证基于数字签名算法，采用公用密钥加密技术为每个数据摘要生成数字证书以标识用户身份。数据摘要的发送方从数据摘要文本中生成一个散列值，发送方用自己的私人密钥对这个散列值进行加密来形成发送方的数字签名。然后，这个数字签名将作为报文的附件和数据摘要报文一起发送给接收方。报文的接收方首先从接收到的原始报文中计算出散列值，接着再用发送方的公用密钥来对报文附加的数字签名进行解密。如果两个散列值相同，那么接收方就确认该数字签名的发送方身份。通过数字签名能够实现对原始数据摘要的身份鉴别。

采用本发明实施例的技术手段，终端服务器接受来自各实时数据采集系统的区块链，从原来的面对大量多个电能表设备，改变为面对多个的实时数据采集系统。因为终端服务器是以分时访问各实时系统的，解决了现有技术中电能表设备独立上传数据导致的终端服务器存储消耗巨大，浪费大量的资源的问题，可以更好地让终端服务器进行有效调度运输资源去分析相应数据，有效地改善了数据阻塞、迭代数据次数多和更新慢的缺点。另外，在终端服务器与采集基站服务器进行数据传输过程中进行身份鉴定，从而有效地避免在数据上传过程中受到恶意篡改，进一步提供了电能数据的安全性。

在本发明实施例中，基于区块链“分布式”的特点，可以打通部门间的数据壁垒，实现信息和数据共享。与中心化的数据存储不同，区块链上的信息都会通过点对点广播的形式分布于每一个节点，通过“全网见证”实现所有信息的如实记录，从而形成“共识机制”，达到不可篡改的安全存储目的。

本发明实施例提供了一种电能数据的安全存储方法，每一电能表设备实时将自身的电能数据进行存储，并采用Mesh网组将自身存储的电能数据发送至其他电能表设备；以及，随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据；采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链；并定时向终端服务器发送数据上传请求；终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链。本发明实施例通过将各电能表设备进行关联，实现电能数据的随机分散存储，有效地避免了电能数据在存储和传输过程中被篡改的可能性，提高了电能数据存储和传输的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展。

参见图3～4，图3是本发明实施例中电能数据的安全存储系统的结构示意图；图4是本发明实施例中电能数据的安全存储系统的数据处理流程框图。本发明实施例提供了一种电能数据的安全存储系统20，包括：终端服务器21、采集基站服务器22和若干个电能表设备23；其中，

所述电能表设备23用于实时将自身的电能数据进行存储，并采用Mesh网组将自身存储的电能数据发送至其他电能表设备；以及，随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据；

所述采集基站服务器22用于实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链；并定时向终端服务器发送数据上传请求；

所述终端服务器21用于根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链。

作为优选的实施方式，所述电能表设备23随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据的过程，具体为：

对发送电能数据的电能表设备的身份进行核实；在对所述发送电能数据的电能表设备的身份核实通过之后，随机接收并存储所述发送电能数据的电能表设备所发送的部分或全部电能数据。

作为优选的实施方式，所述采集基站服务器22具体用于：

实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据。检测自身采集到的电能数据与电能表设备存储的电能数据的一致性；检测自身采集到的电能数据的可用性；以及，检测自身采集到的电能数据的分区容忍性。当采集到的电能数据满足预设的一致性、可用性和分区容忍性条件时，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链。定时向终端服务器发送数据上传请求。

作为优选的实施方案，所述终端服务器21具体用于：

根据所述采集基站服务器的数据上传请求，对所述采集基站服务器进行身份认证；当对所述采集基站服务器的身份认证通过时，调取所述采集基站服务器上传的区块链。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种电能数据的安全存储系统用于执行上述实施例的一种电能数据的安全存储方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。

本发明实施例提供了一种电能数据的安全存储系统，包括：终端服务器、采集基站服务器和电能表设备。每一电能表设备实时将自身的电能数据进行存储，并采用Mesh网组将自身存储的电能数据发送至其他电能表设备；以及，随机接收并存储其他电能表设备发送的电能数据；采集基站服务器实时采集每一所述电能表设备存储的电能数据，将采集到的电能数据按照采集时间顺序生成存储信息摘要的区块链；并定时向终端服务器发送数据上传请求；终端服务器根据所述采集基站服务器的数据上传请求，调取所述采集基站服务器上传的区块链。本发明实施例通过将各电能表设备进行关联，实现电能数据的随机分散存储，有效地避免了电能数据在存储和传输过程中被篡改的可能性，提高了电能数据存储和传输的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。