基于区块链的集装箱监管方法及系统

技术领域

本发明涉及集装箱运输技术领域，尤其涉及基于区块链的集装箱监管方法及系统。

背景技术

随着经济发展和社会进步，各国货物运输的标准化要求不断提高，集装箱运输逐渐取代了原有的传统运输方式。全球运输“集装箱化”的比重不断提高，尤其是在国际贸易中，集装箱运输已经成为一种主要的运输方式，发达国家的海上杂货运输基本实现集装箱化。

但目前集装箱监管方面还存在一些问题，例如海关、检验检疫、铁路部门有各自完备的信息系统，各地的口岸单位也在建设电子口岸系统；但各部门信息系统相对独立、封闭，各信息系统之间无法实现及时的信息共享与单证流转。这些问题极大地影响了集装箱监管的效率，因而利用先进的技术手段有效地对集装箱进行追踪和管理就显得极为迫切。

发明内容

本发明提供的基于区块链的集装箱监管方法及系统，能够实现集装箱运输在区域范围内的实时监管，进而实现信息的共享，使用户和货物管理中心走出信息孤岛，拓展可靠的信息来源。

一方面，本发明提供的基于区块链的集装箱监管方法，包括：

检测单元实时检测获取集装箱信息；

区块链获取集装箱信息后，通过计算对集装箱信息进行合理性判断；将判断后的集装箱信息进行整合，生成整合数据；

监管端通过整合数据监控对应集装箱。

进一步地，所述通过计算对集装箱信息进行合理性判断，具体包括：

区块链的服务层接收检测单元的集装箱信息，并对当前集装箱信息绑定唯一识别标识；

区块链的核心层对绑定唯一识别标识后的集装箱信息进行加密；

区块链的基础层对加密后的集装箱信息进行计算，判断计算结果是否在预定范围内：

若是，则将解密后集装箱信息和计算结果直接生成整合数据；

若否，则针对计算结果生成预警信息；

将解密后集装箱信息和计算结果生成整合数据；

将预警信息加入至整合数据。

进一步地，所述集装箱信息，包括：集装箱的状态信息和货物信息；

所述检测单元实时检测获取集装箱信息，具体包括：

检测单元的电子门封封锁对应集装箱的门后，实时生成状态信息；所述状态信息反馈集装箱门的封锁状态；

检测单元的传感器实时监控集装箱的货物信息；所述货物信息包括：集装箱的温度信息、湿度信息、震动信息、气压信息、物流状态信息、地理位置信息和证书信息；

检测单元的通讯盒接收状态信息和货物信息后发送至区块链。

另一方面，本发明提供的基于区块链的集装箱监管系统，包括：

检测单元，用于实时检测获取集装箱信息；

区块链，用于获取集装箱信息后，通过计算对集装箱信息进行合理性判断；将判断后的集装箱信息进行整合，生成整合数据；

监管端，用于通过整合数据监控对应集装箱；

所述区块链分别与检测单元和监管端相连。

进一步地，所述区块链，包括：

服务层，用于接收检测单元的集装箱信息，并对当前集装箱信息绑定唯一识别标识；

核心层，用于对绑定唯一识别标识后的集装箱信息进行加密；

基础层，用于对加密后的集装箱信息进行计算，判断计算结果是否在预定范围内：若是，则将解密后集装箱信息和计算结果直接生成整合数据；

若否，则针对计算结果生成预警信息；

将解密后集装箱信息和计算结果生成整合数据；

将预警信息加入至整合数据；

管理层，用于对服务层、核心层和基础层的流程进行监管；

所述管理层分别连接服务层、核心层和基础层。

进一步地，所述集装箱信息，包括：集装箱的状态信息和货物信息；

所述检测单元，包括：

电子门封，用于封锁对应集装箱的门后，实时生成状态信息；所述状态信息反馈集装箱门的封锁状态；

传感器，用于实时监控集装箱的货物信息；所述货物信息包括：集装箱的温度信息、湿度信息、震动信息、气压信息、物流状态信息、地理位置信息和证书信息；

通讯盒，用于接收状态信息和货物信息后发送至区块链；

所述通讯盒分别与传感器、通讯盒和区块链相连。

更进一步地，所述服务层，包括：

数据接入服务模块，用于实时接收检测单元发送的集装箱信息；

身份标识模块，用于对当前集装箱信息绑定唯一识别标识；

数据管理服务模块，用于管理接收的集装箱信息。

再进一步地，所述核心层，包括：

P2P网络模块，用于定位被绑定唯一识别标识后的集装箱信息；

加密方法模块，用于对定位后的集装箱信息进行加密；

隐私保护模块，用于对加密后的集装箱信息中的隐私信息进行保护；

智能合约模块，用于对从服务层获取的集装箱信息进行可信数据交易；所述交易在无第三方的情况下进行；

共识机制模块，用于使可获取集装箱信息的各参与方达成共识；

节点管理模块，用于管理和存储智能合约模块、P2P网络模块、共识机制模块、加密方法模块和隐私保护模块在各自流程中产生的数据。

在上述技术方案中，所述管理层，包括：

数据中心模块，用于收集服务层、核心层和基础层在各自流程中产生的数据；

权限管理模块，用于管理区块链中各模块在对应流程中的操作权限；

监控中心模块，用于处理区块链中各模块在对应流程中产生的异常情况；

授权管理模块，用于对区块链中各模块在对应流程中的操作权限进行授权。

在本发明中，本发明能够实现集装箱运输在区域范围内的实时监管，用户和监管端可以主动获取更为准确的进出口货物集装箱信息数据，从而走出信息孤岛，拓展可靠的信息来源，提高了集装箱运输的安全程度和集装箱运输的效率，实现了信息的共享。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的方法流程示意图；

图2为本发明实施例的系统结构示意图。

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做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。

区块链技术给互联网深化发展带来了巨大的想象空间，引发了互联网上传统信任机制的改变，使得集装箱的高效实时监管成为可能。例如区块链技术应用于集装箱监管系统中的数据存储，由于其天生的特征，存储的数据难以删除和更改，提供了一种区别于原有系统中心化数据存储的新信任机制，因此极大的提高了监管系统的可信度。

因此提出一种基于区块链的集装箱监管系统及其工作方法，通过引入区块链技术，实现集装箱运输在区域范围内的实时监管，使用户和货物管理中心走出信息孤岛，拓展可靠的信息来源，提高集装箱运输的安全程度和集装箱运输的效率，实现信息的共享，正是发明人要解决的问题。

本实施例提供的基于区块链的集装箱监管方法，包括：

101、检测单元5实时检测获取集装箱信息；所述集装箱信息，包括：集装箱的状态信息和货物信息；

具体地：

1011、检测单元5的电子门封53封锁对应集装箱的门后，实时生成状态信息；所述状态信息反馈集装箱门的封锁状态；

1012、检测单元5的传感器51实时监控集装箱的货物信息；所述货物信息包括：集装箱的温度信息、湿度信息、震动信息、气压信息、物流状态信息、地理位置信息和证书信息；

1013、检测单元5的通讯盒52接收状态信息和货物信息后发送至区块链。

102、区块链获取集装箱信息后，通过计算对集装箱信息进行合理性判断；将判断后的集装箱信息进行整合，生成整合数据；具体地：

1021、区块链的服务层1接收检测单元5的集装箱信息，并对当前集装箱信息绑定唯一识别标识；

1022、区块链的核心层2对绑定唯一识别标识后的集装箱信息进行加密；

1023、区块链的基础层4对加密后的集装箱信息进行计算，判断计算结果是否在预定范围内：

若是，则将解密后集装箱信息和计算结果直接生成整合数据；

若否，则针对计算结果生成预警信息；将解密后集装箱信息和计算结果生成整合数据；将预警信息加入至整合数据。

103、监管端6通过整合数据监控对应集装箱。

在本实施例中，在集装箱开关箱处安装一个电子门封53用于监管集装箱整体情况，在集装箱内根据需求安装多种传感器51用于监管集装箱内部货物情况。运用无线通讯技术将多个集装箱数据汇集到区块链中，通过区块链实现货物在集装箱内的位置和状态收集；利用云计算等技术处理相关数据，对集装箱位置及安全信息进行判断，如有异常，异常信息也将被发送；经过数据的整合经由无线通讯技术将信息实时传递给任意位置的监管端6；最后，实现集装箱货物在全球范围内运输时货物状态的实时监测和位置跟踪服务。所述监管端6包括用户和货物管理中心。

集装箱外部电子门封53数据为发货方完成运输货物的装载后，用电子门封锁53上集装箱的门，并用固定式或手持式阅读器发送一串经过加密的指令对其施封。施封成功后，电子门封标签会反馈信号表示已封锁成功。在集装箱运输过程中，电子门封不停向通讯盒52发送状态信息，通讯盒52将信息传输至区块链。

集装箱内部传感器数据为传感器设备51实时监控的温度、湿度、振动、气压等数据，保证货物处在合理区间内，并将物流状态信息、地理位置，证书等数据上传至区块链。

如图1所示，在本实施例中，所述方法的详细步骤如下：

步骤1、启动集装箱监管系统，各模块正常工作，进入步骤2；

步骤2、电子门封53向通讯盒52发送集装箱的状态信息，通讯盒52通信息发送到区块链；传感器51将收集到的集装箱内部的货物信息发送到区块链，进入步骤3；

步骤3、区块链汇总储存各集装箱信息，对所有数据信息进行加密处理，对各集装箱内外部状态信息进行分析，进入步骤4；

步骤4、将加密后的数据进行数据的处理和分析，进入步骤5；

步骤5、若处理后的数据信息判定为不合理，进入步骤6，若判定为合理，进入步骤7；

步骤6、将不合理数据信息进行汇总，进入步骤7；

步骤7、所有数据经过数据的整合经由无线通讯技术将信息实时传递给任意位置用户或货物管理中心，进入步骤8；

步骤8：用户或货物管理中心终端可以及时查看集装箱的实时监控信息。

如图2所示，本实施例所述的基于区块链的集装箱监管系统，包括：

检测单元5，用于实时检测获取集装箱信息；

区块链，用于获取集装箱信息后，通过计算对集装箱信息进行合理性判断；将判断后的集装箱信息进行整合，生成整合数据；

监管端6，用于通过整合数据监控对应集装箱；

所述区块链分别与检测单元5和监管端6相连。

所述区块链，包括：

服务层1，用于接收检测单元5的集装箱信息，并对当前集装箱信息绑定唯一识别标识；

核心层2，用于对绑定唯一识别标识后的集装箱信息进行加密；

基础层4，用于对加密后的集装箱信息进行计算，判断计算结果是否在预定范围内：若是，则将解密后集装箱信息和计算结果直接生成整合数据；

若否，则针对计算结果生成预警信息；

将解密后集装箱信息和计算结果生成整合数据；

将预警信息加入至整合数据；

管理层3，用于对服务层1、核心层2和基础层4的流程进行监管；

所述管理层3分别连接服务层1、核心层2和基础层4。

所述集装箱信息，包括：集装箱的状态信息和货物信息；

所述检测单元5，包括：

电子门封53，用于封锁对应集装箱的门后，实时生成状态信息；所述状态信息反馈集装箱门的封锁状态；

传感器51，用于实时监控集装箱的货物信息；所述货物信息包括：集装箱的温度信息、湿度信息、震动信息、气压信息、物流状态信息、地理位置信息和证书信息；

通讯盒52，用于接收状态信息和货物信息后发送至区块链；

所述通讯盒52分别与传感器51、通讯盒52和区块链相连。

所述服务层1，包括：

数据接入服务模块12，用于实时接收检测单元5发送的集装箱信息；

身份标识模块11，用于对当前集装箱信息绑定唯一识别标识；

数据管理服务模块13，用于管理接收的集装箱信息。

所述核心层2，包括：

P2P网络模块22，用于定位被绑定唯一识别标识后的集装箱信息；

加密方法模块24，用于对定位后的集装箱信息进行加密；

隐私保护模块25，用于对加密后的集装箱信息中的隐私信息进行保护；

智能合约模块21，用于对从服务层1获取的集装箱信息进行可信数据交易；所述交易在无第三方的情况下进行；

共识机制模块23，用于使可获取集装箱信息的各参与方达成共识；

节点管理模块26，用于管理和存储智能合约模块21、P2P网络模块22、共识机制模块23、加密方法模块24和隐私保护模块25在各自流程中产生的数据。

所述管理层3，包括：

数据中心模块31，用于收集服务层1、核心层2和基础层4在各自流程中产生的数据；

权限管理模块32，用于管理区块链中各模块在对应流程中的操作权限；

监控中心模块33，用于处理区块链中各模块在对应流程中产生的异常情况；

授权管理模块34，用于对区块链中各模块在对应流程中的操作权限进行授权。

所述基础层4，包括：云计算模块41、物联网模块42和大数据模块43。

如图2所示，本实施例所述的系统，包括：安装在集装箱上的检测单元5、区块链和监管端6。所述区块链，包括：服务层1、核心层2、管理层3和基础层4。服务层1，包括身份标识模块11、数据接入服务模块12和数据管理服务模块13；核心层2，包括：智能合约模块21、P2P网络模块22、共识机制模块23、加密方法模块24、隐私保护模块25和节点管理模块26；管理层3，包括：数据中心模块31、权限管理模块32、监控中心模块33和授权管理模块34；基础层4，包括：云计算技术模块41、物联网技术模块42和大数据技术模块43。

在集装箱内部安装传感器51和通讯盒52，在集装箱外部安装电子门封53，由电子门封53收集集装箱外部信息(状态信息)并向通讯盒52传递信号，由传感器51收集集装箱内部数据9(货物信息)。传感器51和通讯盒52经由无线通讯技术将集装箱内外部信息传输至区块链。

身份标识模块11在信息数据传输至区块链后即为数据绑定基于区块链的唯一数字ID，不同的身份之间没有关联信息，从而有效地避免了所有者身份信息的归集。数据接入服务模块12负责接收传感器51和通讯盒52传输的数据。数据管理服务模块13负责管理传感器51和通讯盒52传输的数据。

智能合约模块21允许在没有第三方的情况下进行可信数据交易，这些交易可追踪且不可逆转。P2P网络模块22可以解决在分布式环境下快速而又准确地路由、定位所有数据。共识机制模块23可以使所有参与者达成共识。加密方法模块24可以保证储存在区块链中的数据真实可靠、不被篡改，保证区块链中的数据安全。隐私保护模块25可以保护所有用户的隐私，防止用户信息的泄露。节点管理模块26可以管理储存数据信息。

数据中心模块31负责收集整个监管流程中的数据。权限管理模块32负责管理整个监管流程涉及到的用户的操作权限。监控中心模块33负责监控数据在整个监管流程中流传的异常情况。授权管理模块34负责对整个监管流程涉及到的用户进行操作权限的授予。

基础层4提供了基本的互联网基础信息服务，将数据安全的存储、分析和计算，提供高效、精准的数据服务。

区块链将经过整合的数据经由无线通讯技术将信息实时传递给任意位置用户或货物管理中心。

本实施例通过对集装箱内外部数据的收集、传输、储存和分析，实现对数据信息合理性的判断以及用户或货物管理中心对物流信息的全程可视化。最后，实现集装箱货物在全球范围内运输时货物状态的实时监测和位置跟踪服务。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。