一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法及系统

技术领域

本发明涉及区块链领域，具体而言，涉及一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法及系统。

背景技术

整体来说，区块链和物联网的结合目前还处于一个发展的阶段，到目前来说并没有一个超级应用出现，区块链通过共识算法在分布式节点间达成一致性，建立信任。目前虽然有多种共识算法可供选择，但是难以兼顾性能和安全要求。针对具体的应用场景需要选择适当的共识算法，例如，对于高频小额交易，可以在主链的基础上加入侧链结合一定授信机制的设计，并定期与主链同步数据，以保障交易快速完成；对于相对封闭环境中的数据共享，可以通过在一定程度内降低安全保证的方式来提升系统性能；对于大容量的数据上链存证，将计算数据的哈希值而非数据原文上链存证，确保上链的哈希值不可篡改等；对于区块链的监管，可以引入双链模型，确保所有交易都通过监管机构认可后方可执行，同时保证用户层面的身份隐私性。

由于分布式智能电力能源系统的自身特点,许多的难题也使其发展遇到了困境.首先,分布式发电源的类型繁多、发电能力不一、数量庞大、并且地理分布分散,以至于人工管理、调度、维护非常困难.再者风、光等新能源的发电量完全依仗自然条件,不可准确预测,且不稳定,再加上设备投入与维护费用,使得其利润低微甚至无法保障.这两大难题使得中心化的供电管理无法建立,或是不愿意去建立此类系统.然而系统的建立只是最初步的问题,如果这样的系统能成功建立并且连入电网投入使用,系统的运营又是另一大难题。

通常来说区块链电子存证数据会面临以下几个问题：(1)存证过程中自动化程度不高；(2)存证过程中电子数据存证风险较大；(3)第三方机构法律处理流程繁琐；(4)电子数据安全缺失；(5)双方信任缺失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法，其能够通过设置区块链账号的角色的权限，只有对应的账号可以加入到区块链网络，同时对身份进行二次验证，实现对区块链数据的隐私保护，保证的区块链系统的安全。

本发明的另一目的在于提供一种基于区块链技术的电力数据存储、查询系统，其能够运行一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法，其包括将电力数据进行分类，设计具有不同功能的区块链，将数据按其分类存入不同的区块链；在电力区块链中，使用椭圆曲线数字签名算法和非对称密码学进行系统初始化，并生成密钥；区块链智能合约通过密钥完成身份认证将数据存储到区块中。

在本发明的一些实施例中，在上述将电力数据进行分类，设计具有不同功能的区块链，将数据按其分类存入不同的区块链之前还包括：企业监测电力智能电网定时发布数据信号，应用服务接收信号获取电力数据。

在本发明的一些实施例中，上述在电力区块链中，使用椭圆曲线数字签名算法和非对称密码学进行系统初始化，并生成密钥包括：受信任的终端对用户权限进行身份验证，确定其为合法用户，为通过验证的用户发放公钥和私钥以及对应的数据签名证书，以对数据进行加密。

在本发明的一些实施例中，上述还包括：数据提供者使用不同的假名来加密不同的原始数据，以降低同一数据提供者生成的原始数据的相关性，并附加数据提供者的数字签名。

在本发明的一些实施例中，上述区块链智能合约通过密钥完成身份认证将数据存储到区块中包括：生成数据块，将新区块全网广播，添加到相应的区块链中。

在本发明的一些实施例中，上述还包括：如果所有用户都同意，则区块链系统将把包括当前已审核的块数据和相应的签名在内的记录发送到所有授权的用户进行存储，全网广播，添加到相应的区块链中。

在本发明的一些实施例中，上述还包括：通过后端服务验证用户身份，然后通过数字签名的方式对用户身份通过智能合约二次验证，同时对用户权限进行控制，通过设置区块链账号的角色的权限，只有对应的账号可以加入到区块链网络，同时对身份进行二次验证。

第二方面，本申请实施例提供一种基于区块链技术的电力数据存储、查询系统，其包括分类模块，用于将电力数据进行分类，设计具有不同功能的区块链，将数据按其分类存入不同的区块链；

加密模块，用于在电力区块链中，使用椭圆曲线数字签名算法和非对称密码学进行系统初始化，并生成密钥；

存储模块，用于区块链智能合约通过密钥完成身份认证将数据存储到区块中。

在本发明的一些实施例中，上述包括：用于存储计算机指令的至少一个存储器；与上述存储器通讯的至少一个处理器，其中当上述至少一个处理器执行上述计算机指令时，上述至少一个处理器使上述系统执行：分类模块、加密模块以及存储模块。

第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法中任一项的方法。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

其能够通过设置区块链账号的角色的权限，只有对应的账号可以加入到区块链网络，同时对身份进行二次验证，实现对区块链数据的隐私保护，保证的区块链系统的安全，通过许可区块链技术，可以实现去中心化和真正的冗余，无需任何第三方访问和控制数据，可以实现数据隐私保护；使用区块链技术，可以构建一个分布式边缘数据存储中心，该数据中心将数据保存在特定区域中的多个指定节点上，并可以智能地分发到分布式节点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法步骤示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法详细步骤示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的电力数据存储、查询系统模块示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备。

图标：10-分类模块；20-加密模块；30-存储模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例1

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法步骤示意图，其如下所示：

步骤S100，将电力数据进行分类，设计具有不同功能的区块链，将数据按其分类存入不同的区块链；

在一些实施方式中，准备电力数据，采用企业监测电力智能电网定时发布数据信号的数据，由于区块链存储大量数据时会对节点造成较大的存储负担，我们仅用区块链技术进行一些关键数据的存储，其他大数据采用分布式存储与云存储结合的方式进行存储。

对数据进行分类，例如，停电诊断类信息，如电压电流监测、开关变位、停电事件和设备状态等感知信息；台区监控类信息，如设备本体状态、电气运行状态、环境变量(温湿度、噪声、烟雾等)；台区能量类信息，如台区电表、用户电表的信息采集和费控等。

步骤S110，在电力区块链中，使用椭圆曲线数字签名算法和非对称密码学进行系统初始化，并生成密钥；

在一些实施方式中，受信任的终端对用户权限进行身份验证，确定其为合法用户；为通过验证的用户发放公钥和私钥以及对应的数据签名证书，以对数据进行加密；数据提供者使用不同的假名来加密不同的原始数据，以降低同一数据提供者生成的原始数据的相关性，并附加数据提供者的数字签名。

步骤S120，区块链智能合约通过密钥完成身份认证将数据存储到区块中。

在一些实施方式中，企业监测电力智能电网定时发布数据信号，应用服务接收信号获取数据，企业监测系统通过非对称加密方式对节点身份进行认证，区块链系统智能合约通过身份认证自动将数据存储到区块中，同时可以根据时间，唯一ID等特性去链上查询历史某一时刻的电力数据，区块链系统和智能合约对用户身份进行验证权限控制，极大了保证了数据的安全性和隐私性，可保证数据不被篡改，保证数据安全有效。包含多重用户权限验证系统，同时将预先设置的账户角色和权限的对应关系写入到区块链中，首先通过后端服务验证用户身份，然后通过数字签名的方式对用户身份通过智能合约二次验证，同事还可以对用户权限进行控制，通过设置区块链账号的角色的权限，只有对应的账号可以加入到区块链网络，同时对身份进行二次验证，实现对区块链数据的隐私保护，保证的区块链系统的安全。

实施例2

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法详细步骤示意图，其如下所示：

步骤S200，企业监测电力智能电网定时发布数据信号，应用服务接收信号获取电力数据。

步骤S210，受信任的终端对用户权限进行身份验证，确定其为合法用户，为通过验证的用户发放公钥和私钥以及对应的数据签名证书，以对数据进行加密。

步骤S220，数据提供者使用不同的假名来加密不同的原始数据，以降低同一数据提供者生成的原始数据的相关性，并附加数据提供者的数字签名。

步骤S230，生成数据块，将新区块全网广播，添加到相应的区块链中。

步骤S240，如果所有用户都同意该块数据，则区块链系统将把包括当前已审核的块数据和相应的签名在内的记录发送到所有授权的用户进行存储，全网广播，添加到相应的区块链中。

步骤S250，通过后端服务验证用户身份，然后通过数字签名的方式对用户身份通过智能合约二次验证，同时对用户权限进行控制，通过设置区块链账号的角色的权限，只有对应的账号可以加入到区块链网络，同时对身份进行二次验证。

在一些实施方式中，采用数据与用户对应映射关系查找来确保对电子数据池的高效访问控制。在本实施例中，提供了一个基于区块链的数据存证方案，允许数据用户/所有者在身份验证后，从电子存储库访问电子数据。数据存储主要进行分布式存储保证数据安全性，并且系统引入用户积分机制，保证系统负载均衡。验证和后续服务封闭在系统内部，写入区块并成区块链的一部分。

本实施例的设计采用浏览器/服务器(B/S)体系结构，分为4层，从上至下依次为：应用层、逻辑层、智能合约层和区块链层，

(1)应用层：主要包含前端用户界面、展示层和业务层。前端UI主要负责为用户访问系统提供可视化的Web界面。当获取用户提交的请求后，将用户请求信息发送给逻辑层进行核心计算；等待后台数据处理完毕后，再将用户信息通过Web界面直观地反馈给用户。用户既可以是需要保全数据的客户，也可以是需要下载数据进行公证的第三方机构。

(2)逻辑层：系统核心功能的实现层。根据应用层为用户提供的六大功能界面，逻辑层需要分别给出对应模块的实现方法。其中，基于传输控制协议(TCP)的Socket多线程并发模块是整个逻辑层能够顺利运行的框架基础，系统利用该模块实现多节点之间数据的可靠传输。进一步地，运用里所码的编码解码方式对电子数据进行分片处理，引入用户节点性能测试模块，对节点性能进行排序，用于数据的上传和下载功能模块；引入Hash比对模块检测文件数据是否保存完整；引入用户积分模块，保障系统的负载均衡；

(3)智能合约层：部署在以太坊上，并与系统进行交互。智能合约层主要负责将逻辑层的数据处理结果(如电子数据及其分片的指纹信息、用户节点的积分信息等)锚定到区块链层的存储区内。系统智能合约主要由若干的结构体组成，并以此结构方式存储电力数据的关键信息。该方法显著地提高了系统查询电力数据的效率，增强了系统的运行速率。

(4)区块链层：系统的去中心化数据库，存储系统交互产生的数据信息。其中，网络层承担信息通信，产生新区块，维护区块链网络稳定运行；数据层保存着整个系统所有上传的电力数据关键信息。借助区块链的新兴技术，把电力数据记录分布式存储在区块链上，并结合时间戳、哈希算法、和以太坊虚拟机以及智能合约等技术，我们设计并搭建了基于区块链的分布式存储系统。系统主要对数据进行冗余分片，根据用户需求，将数据分成n个信息片和m个冗余片，再将数据分片进行分布式存储。对系统存储主机信息进行采集，结合模糊层次分析法和理想优基点，计算出系统存储主机的网络综合性能评分，保证系统数据存储的负载均衡。并根据智能合约去中心化的特点，使用哈希算法进行数据的完整性验证，使用共识算法保障计算节点间数据的一致性。我们设计了一种去中心化的、可验证的分布式存储系统。基于该系统提供的功能，用户可以是双边或多边，等公检法第三方机构共同参与下，自动实现电子数据存证的事务处理和存证机制等。

实施例3

请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种基于区块链技术的电力数据存储、查询系统模块示意图，其如下所示：

分类模块10，用于将电力数据进行分类，设计具有不同功能的区块链，将数据按其分类存入不同的区块链；

加密模块20，用于在电力区块链中，使用椭圆曲线数字签名算法和非对称密码学进行系统初始化，并生成密钥；

存储模块30，用于区块链智能合约通过密钥完成身份认证将数据存储到区块中。

如图4所示，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(Random Access Memory，RAM)，只读存储器101(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器101(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器101(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器101(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器102(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器102(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

另一方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器101(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器101(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本申请实施例提供的一种基于区块链技术的电力数据存储、查询方法及系统，其能够通过设置区块链账号的角色的权限，只有对应的账号可以加入到区块链网络，同时对身份进行二次验证，实现对区块链数据的隐私保护，保证的区块链系统的安全，通过许可区块链技术，可以实现去中心化和真正的冗余，无需任何第三方访问和控制数据，可以实现数据隐私保护；使用区块链技术，可以构建一个分布式边缘数据存储中心，该数据中心将数据保存在特定区域中的多个指定节点上，并可以智能地分发到分布式节点。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。