CN108470401A - 一种带轻钱包的智能燃气表*** - Google Patents

一种带轻钱包的智能燃气表*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带轻钱包的智能燃气表***，包括用于处理、运算智能燃气表内的数据并控制数据交换的中央处理器、用于控制分户管道的燃气供应及计量供应燃气量的流量计量及控制模块、用于与所述中央处理器及外部记账节点进行数据交互的区块链轻钱包模块和用于实现中央处理器、流量计量及控制模块和区块链轻钱包模块之间的数据传输以及区块链网络中数据传输的通讯模块。本发明通过设置区块链轻钱包模块进行与此燃气表相关的燃气交易记录，并联合区块链网络中的记账节点，使得最终的燃气量信息、燃气交易信息都分布式地不可篡改地存储在区块链网络中。

Description

一种带轻钱包的智能燃气表***
技术领域
本发明涉及智能燃气表和区块链技术领域，尤其涉及一种带轻钱包的智能燃气表***。
背景技术
随着2016年我国资源产品价格改革持续升温，继居民阶梯电价和阶梯水价之后，酝酿多年的阶梯气价制度也渐行渐近。国家***发布指导意见表示到2016底，我国所有已通气的城市将建立阶梯气价制度。阶梯气价的推行对天然气计量方式无疑带来了新的要求，这直接催生了对于智能燃气表的需求，至2016年智能燃气表市场需求达到110亿元。多方因素催生市场需求。目前，我国智能燃气表行业正迎来市场需求全面放量的时期。智能燃气表需求的快速增长，不仅得益于我国目前对天然气等清洁能源的大力扶持，更有多方面的因素催生智能燃气表业的市场需求。
目前我国使用的燃气表中，约80％为传统的机械模式燃气表，20％为智能燃气表。我国燃气表制造企业中，实际制造智能燃气表的企业仅占10％左右。可见，智能燃气表行业仍有巨大的上升空间。
智能燃气表主要包括IC卡燃气表和远传燃气表两大类，IC卡表始终带电，对电池要求较高，在燃气表上应用比较可靠，而IC卡燃气表适用于宾馆、酒店、学校食堂、机关单位和商业网点等不好集中管理的零散用户使用，但是，目前接触式的IC卡智能燃气表仍然是市场上的主流产品。无线远传燃气表一般以膜式燃气表为计量基表，加装流量信号采集模块、无线传输模块等，除具燃气体积计量功能外，还具有计量数据机电转换、无线射频数据传输、阀门遥控等功能，适用于居民小区等用户的燃气远程集中自动抄表***，但是当前还处于规模应用的初期。
2009年比特币的出现带来了一种颠覆性的成果--区块链技术，区块链是一个安全的帐簿类数据库，由一个个数据区块组成，使用者可以在这个不断更新升级的平台查找数据，对于金融机构来说，区块链能加快交易处理过程、降低成本、减少中间人、提高市场洞察力，增加业务透明度。
区块链作为加密货币比特币的底层技术，是一个伟大的创新，区块链技术可以用于打击欺诈和非法交易，目前很多行业都开始使用区块链技术，尤其是采用区块链作为工具实现真正的能源互联网技术。区块链可以起到的作用是：第一，基于区块链的数据公正确保信任，公私钥结合的访问权限保护隐私，真正做到私密性，可信计量；第二，区块链防篡改，主体间采用一定的方式配合信任或者强制信任，实现强制信任下泛在交互；第三，区块链和大数据以及人工智能融合构成可信任预言机，签署外部数据，实现虚实交互的自律控制；第四，基于区块链部署的设备间点对点交互式决策，不需要将信任托付于中心化平台代为决策，去中心化从而实现设备民主与分布决策；第五，各主体间基于明确的互动规则进行随机博弈，***呈现中性良性演化，符合市场化规律和竞争演化的协调性和可进化性。
区块链的作用不仅仅是去中介化。区块链可能颠覆市场及现有价值链，区块链还可能通过释放此前尚未开发的供应创造出新的市场。区块链和能源互联网计量***的结合，将为未来能源互联网的发展提供可靠的燃气交易和计量的技术支持。
轻钱包(SPV)是“Simplified Payment Verification”(简单支付验证)的缩写。中本聪论文简要地提及了这一概念，指出：不运行完全节点也可验证支付，用户只需要保存所有的block header就可以了。用户虽然不能自己验证交易，但如果能够从区块链的某处找到相符的交易，他就可以知道网络已经认可了这笔交易，而且得到了网络的多少个确认。
按照中本聪的原文，有个细节需要注意，SPV指的是“支付验证“，而不是“交易验证”。这两种验证有很大区别。
“支付验证”则比较简单，只判断用于“支付”的那笔交易是否已经被验证过，并得到了多少的算力保护(多少确认数)。
原理：block header中有三个关键字段，一是prev_block_hash(前一区块的hash值，确保了区块链所记录的交易次序)；二是bits(当前区块的计算难度),三是merkle_root_hash(借助merkle tree算法，确保收录与区块中所有交易的真实性)。
优点：极大地节省存储空间。减轻终端用户的负担。无论未来的交易量有多大，block header的大小始终不变，只有80字节。按照每小时6个的出块速度，每年产出52560个区块。当只保存block header时，每年新增的存储需求约为4兆字节，100年后累计的存储需求仅为400兆，即使用户使用的是最低端的设备，正常情况下也完全能够负载。
目前传统智能燃气表一般是通过IC卡储值实现预交燃气费的功能，但是，IC卡储值账户加密安全性低，数据易遭到人为恶意篡改，容易造成用户钱财的损失。因此，如果能够将区块链技术应用到智能燃气表领域，则能有效避免上述情况的发生。
发明内容
本发明的目的是提供一种带轻钱包的智能燃气表***，通过设置区块链轻钱包模块进行与此燃气表相关的燃气交易记录，并联合区块链网络中的记账节点，使得最终的燃气量信息、燃气交易信息都分布式地不可篡改地存储在区块链网络中。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种带轻钱包的智能燃气表***，包括中央处理器、流量计量及控制模块、区块链轻钱包模块和通讯模块，所述流量计量与控制模块、所述区块链轻钱包模块分别与所述中央处理器连接；所述通讯模块分别无线或有线连接于所述中央处理器、流量计量及控制模块和区块链轻钱包模块；其中：
所述中央处理器用于处理、运算智能燃气表内的数据，并控制数据交换；
所述流量计量及控制模块控制分户管道的燃气供应及计量供应的燃气量，并将计量的燃气量数据传输至中央处理器；
所述区块链轻钱包模块与所述中央处理器及外部记账节点进行数据交互；
所述通讯模块用于实现所述中央处理器、流量计量及控制模块和区块链轻钱包模块之间的数据传输以及区块链网络中的数据传输。
进一步的，所述流量计量及控制模块包括电磁阀、流量传感器、I/V转换器和A/D转换器，所述电磁阀、流量传感器、I/V转换器、A/D转换器依次电气连接，其中：
所述电磁阀用于控制燃气的流量，以及调整介质的方向、速度和其他的参数；
所述流量传感器，用于测定燃气的流量，并产生相应的电流信号传输至I/V转换器；
所述I/V转换器，用于将输入的电流信号转换成相对应的电压模拟信号；
所述A/D转换器，用于将电压模拟信号转换为数字信号，并进一步将数字信号传输至所述中央处理器。
进一步的，所述区块链轻钱包模块设置有数据层，所述数据层用于存储以下任意数据之一或数据组合：
燃气量交易数据，为区块链中与此燃气表节点相关的燃气交易数据；
时间戳，用于记录区块链网络内燃气交易发生的时间；
燃气交易数字货币钱包数据，用于利用轻钱包地址和数字货币支付燃气交易费用；
所述数据层还用于将与此燃气表节点发生的燃气交易数据加盖时间戳，形成数据区块并不可篡改的记录在区块链中。
进一步的，所述区块链轻钱包模块包括加密管理单元，采用硬件或软件加密方式对数据进行加密，并用于管理用户的加密信息。
进一步的，所述区块链轻钱包模块带有数字货币储值或预存费用功能，用户可以用数字货币支付燃气费，并存储在所述区块链轻钱包模块中。
进一步的，所述区块链轻钱包模块会下载区块头信息，，从而得到钱包秘钥所对应的所有交易区块信息。
进一步的，所述区块链轻钱包模块所对应的区块链网络可以是公有链、联盟链或私有链；
所述私有链或联盟链的全部或部分节点拥有比较复杂的读写、记账的权限。
进一步的，还包括：
通讯接口，其与所述中央处理器连接,用于数据传输；
所述通讯接口为红外线数据传输、RS485通讯、RFID或GPRS无线、蓝牙、WIFI、MBUS、3G/4G/5G通讯中的一种或几种组合；
进一步的，所述区块链轻钱包模块通过中央处理器和通讯接口将经过所述区块链轻钱包模块处理后的数据传输至区块链网络。
进一步的，所述区块链轻钱包模块还用于给予每块智能燃气表一个唯一的ID，以形成所述区块链中的一个唯一ID的节点。
本发明还提供一种上述带轻钱包的智能燃气表***的运行方法，包括如下具体步骤：
S1流量计量及控制模块控制分户管道的燃气供应及计量供应的燃气量，并将计量的燃气量数据通过通讯模块传输至中央处理器；
S2中央处理器处理、运算由流量计量及控制模块计量的燃气量数据；
S3区块链轻钱包模块通过通讯模块与中央处理器进行数据交互，得到经过中央处理器处理、运算后的燃气量数据；
S4区块链轻钱包模块通过数据层存储燃气量交易数据、时间戳、燃气交易数字货币钱包数据中的任一数据或数据组合，并将燃气交易数据加盖时间戳；
S5区块链轻钱包模块采用硬件或软件加密方式对数据进行加密，并用于管理用户的加密信息；
S6区块链轻钱包模块给予每块智能燃气表一个唯一的ID，形成所述区块链中的一个唯一ID的节点；
S7区块链轻钱包模块与外部记账节点进行数据交互，下载区块头信息，得到钱包秘钥所对应的所有交易区块信息；
S8区块链轻钱包模块通过中央处理器和通讯接口将经过该区块链轻钱包模块处理后的数据传输至区块链网络。
本发明还提供一种拥有上述带轻钱包的智能燃气表***的燃气表，所述燃气表包括集成有上述区块链轻钱包模块的智能燃气表，所述智能燃气表还设有上述中央处理器、流量计量及控制模块和通讯模块。
进一步的，本发明还提供一种智能燃气表***，所述智能燃气表***包括常规智能燃气表和拥有区块链轻钱包模块的区块链路由器，所述常规智能燃气表设有中央处理器、流量计量及控制模块和通讯模块，所述区块链路由器内设有区块链轻钱包模块和通讯模块。
本发明在具体工程实践中根据新建或是改造项目拥有两套不同的方案，针对改造项目，在现有常规智能燃气表(拥有上述中央处理器、流量计量及控制模块和通讯模块)基础上添加区块链路由器(设有上述区块链轻钱包模块和通讯模块)，实现区块链轻钱包功能；对新建项目，可以直接安装内部集成有上述区块链轻钱包模块的智能燃气表(该智能燃气表还拥有上述的中央处理器、流量计量及控制模块和通讯模块)。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的带轻钱包的智能燃气表***，是未来智能燃气网络中的重要设备和节点，通过设置区块链轻钱包模块进行与此燃气表相关的燃气交易记录，并联合区块链网络中的记账节点(可以是小区物业公司的服务器等)，使得最终的燃气量信息、燃气交易信息都分布式地不可篡改地存储在区块链网络中。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的带轻钱包的智能燃气表***的架构图；
图2为本发明实施例一的区块链燃气交易网络的架构示意图；
图3为本发明实施例二提供的拥有区块链路由器的燃气表的架构图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
请参照图1、图2，本发明提供一种带轻钱包的智能燃气表***，包括中央处理器101、流量计量及控制模块、区块链轻钱包模块103和通讯模块104，所述流量计量与控制模块、所述区块链轻钱包模块103分别与所述中央处理器101连接；所述通讯模块104分别无线或有线连接于所述中央处理器101、流量计量及控制模块和区块链轻钱包模块103；其中：
所述中央处理器101用于处理、运算智能燃气表内的数据，并控制数据交换；
所述流量计量及控制模块控制分户管道的燃气供应及计量供应的燃气量，并将计量的燃气量数据传输至中央处理器101；
所述区块链轻钱包模块103与所述中央处理器101及外部记账节点进行数据交互；
所述通讯模块104用于实现所述中央处理器101、流量计量及控制模块和区块链轻钱包模块103之间的数据传输以及区块链网络105中的数据传输。
本实施例中，所述流量计量及控制模块包括电磁阀102、流量传感器106、I/V转换器107和A/D转换器108，所述电磁阀102、流量传感器106、I/V转换器107和A/D转换器108依次电气连接，其中：
所述电磁阀102用于控制燃气的流量，以及调整介质的方向、速度和其他的参数；
所述流量传感器106，用于测定燃气的流量，并产生相应的电流信号传输至I/V转换器107；
所述I/V转换器107，用于将输入的电流信号转换成相对应的电压模拟信号；
所述A/D转换器108，用于将电压模拟信号转换为数字信号，并进一步将数字信号传输至中央处理器。
本实施例中，所述区块链轻钱包模块103设置有数据层，所述数据层用于存储以下任意数据之一或数据组合：
燃气量交易数据，为区块链中与此燃气表节点相关的燃气交易数据；
时间戳，用于记录区块链网络105内燃气交易发生的时间；
燃气交易数字货币钱包数据，用于利用轻钱包地址和数字货币支付燃气交易费用；
所述数据层还用于将与此燃气表节点发生的燃气交易数据加盖时间戳，形成数据区块并不可篡改的记录在区块链中。
本实施例中，所述区块链轻钱包模块103包括加密管理单元，采用硬件或软件加密方式对数据进行加密，并用于管理用户的加密信息。
本实施例中，所述区块链轻钱包模块103带有数字货币储值或预存费用功能，用户可以用数字货币支付燃气费，并存储在所述区块链轻钱包模块103中。
本实施例中，所述区块链轻钱包模块103会下载区块头信息，，从而得到钱包秘钥所对应的所有交易区块信息。
本实施例中，所述区块链轻钱包模块103所对应的区块链网络105可以是公有链、联盟链或私有链；
所述私有链或联盟链的全部或部分节点拥有比较复杂的读写、记账的权限。
本实施例中，还包括：
通讯接口，其与所述中央处理器101连接,用于数据传输；
所述通讯接口为红外线数据传输、RS485通讯、RFID或GPRS无线、蓝牙、WIFI、MBUS、3G/4G/5G通讯中的一种或几种组合。
本实施例中，所述区块链轻钱包模块103通过中央处理器101和通讯接口将经过所述区块链轻钱包模块103处理后的数据传输至区块链网络105。
本实施例中，所述区块链轻钱包模块103还用于给予每块智能燃气表一个唯一的ID，以形成所述区块链中的一个唯一ID的节点。
本实施例中，还包括：
时钟模块109，用于为中央处理器101提供运行时钟；
显示模块110，用于显示相关数据；
电源模块111，用于为智能燃气表提供工作电源。
实施例2
本实施例为一种拥有如实施例1所述的带轻钱包的智能燃气表***的燃气表，所述燃气表包括集成有区块链轻钱包模块103的智能燃气表，所述智能燃气表还设有所述中央处理器101、流量计量与控制模块102和通讯模块104。
本实施例中，燃气表各个模块的功能和运行方式与实施例1相同，在此不作赘述。
实施例3
请参照图3，本实施例为一种智能燃气表***，所述智能燃气表***包括常规智能燃气表300和区块链路由器400，所述常规智能燃气表300设有所述中央处理器301、流量计量及控制模块302和通讯模块303；所述区块链路由器400内设有所述区块链轻钱包模块403和通讯模块404。
本实施例中，所述常规智能燃气表300还设有数字信号模块304、协议接口模块305、电源模块306、显示模块307、时钟模块308。
本实施例中，所述区块链路由器内还设有控制模块401和获取模块402。
本实施例中，所述常规智能燃气表300通过所述通讯模块303与所述区块链路由器400进行数据传输，所述区块链路由器400通过所述通讯模块404与区块链网络200进行数据传输。
本实施例的智能燃气表***在运行时：
所述数字信号模块105收集流量计量及控制模块302的数字信号或模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号；所述协议接口模块305管理通讯协议接口和接收外部输入的数据；所述电源模块306为常规智能燃气表300提供工作电源；所述显示模块307显示相关数据；所述时钟模块308为中央处理器101提供运行时钟。
本实施例的常规智能燃气表300的组成部件包括但不限于上述各部件，还包括组成常规燃气表的其它必要部件。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种带轻钱包的智能燃气表***，其特征在于，包括中央处理器、流量计量及控制模块、区块链轻钱包模块和通讯模块，所述流量计量与控制模块、所述区块链轻钱包模块分别与所述中央处理器连接；所述通讯模块分别无线或有线连接于所述中央处理器、流量计量及控制模块和区块链轻钱包模块；其中：
所述中央处理器用于处理、运算智能燃气表内的数据，并控制数据交换；
所述流量计量及控制模块控制分户管道的燃气供应及计量供应的燃气量，并将计量的燃气量数据传输至中央处理器；
所述区块链轻钱包模块与所述中央处理器及外部记账节点进行数据交互；
所述通讯模块用于实现所述中央处理器、流量计量及控制模块和区块链轻钱包模块之间的数据传输以及区块链网络中的数据传输。
2.根据权利要求1所述的带轻钱包的智能燃气表***，其特征在于，所述流量计量及控制模块包括电磁阀、流量传感器、I/V转换器和A/D转换器，所述电磁阀、流量传感器、I/V转换器、A/D转换器依次电气连接。
3.根据权利要求1所述的带轻钱包的智能燃气表***，其特征在于，所述区块链轻钱包模块设置有数据层，所述数据层用于存储以下任意数据之一或数据组合：
燃气量交易数据，为区块链中与此燃气表节点相关的燃气交易数据；
时间戳，用于记录区块链网络内燃气交易发生的时间；
燃气交易数字货币钱包数据，用于支付燃气交易费用；
所述数据层还用于将与此燃气表节点发生的燃气交易数据加盖时间戳，形成数据区块并不可篡改的记录在区块链中。
4.根据权利要求1所述的带轻钱包的智能燃气表***，其特征在于，所述区块链轻钱包模块包括加密管理单元，采用硬件或软件加密方式对数据进行加密，并用于管理用户的加密信息；
所述区块链轻钱包模块还带有数字货币储值或预存费用功能，用户可以用数字货币支付燃气费，并存储在所述区块链轻钱包模块中。
5.根据权利要求1所述的带轻钱包的智能燃气表***，其特征在于，所述区块链轻钱包模块下载区块头信息，从而得到钱包秘钥所对应的所有交易区块信息。
6.根据权利要求1所述的带轻钱包的智能燃气表***，其特征在于，所述区块链轻钱包模块所对应的区块链网络可以是公有链、联盟链或私有链；
所述私有链或联盟链的全部或部分节点拥有复杂的读写、记账的权限。
7.根据权利要求1所述的带轻钱包的智能燃气表***，其特征在于，还包括：
通讯接口，其与所述中央处理器连接,用于数据传输；
所述通讯接口为红外线数据传输、RS485通讯、RFID或GPRS无线、蓝牙、WIFI、MBUS、3G/4G/5G通讯中的一种或几种组合；
所述区块链轻钱包模块通过中央处理器和通讯接口将经过所述区块链轻钱包模块处理后的数据传输至区块链网络。
8.根据权利要求1所述的带轻钱包的智能燃气表***，其特征在于，所述区块链轻钱包模块还用于给予每块智能燃气表一个唯一的ID，以形成所述区块链中的一个唯一ID的节点。
9.一种如权利要求1～8任一所述的带轻钱包的智能燃气表***的运行方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1流量计量及控制模块控制分户管道的燃气供应及计量供应的燃气量，并将计量的燃气量数据通过通讯模块传输至中央处理器；
S2中央处理器处理、运算由流量计量及控制模块计量的燃气量数据；
S3区块链轻钱包模块通过通讯模块与中央处理器进行数据交互，得到经过中央处理器处理、运算后的燃气量数据；
S4区块链轻钱包模块通过数据层存储燃气量交易数据、时间戳、燃气交易数字货币钱包数据中的任一数据或数据组合，并将燃气交易数据加盖时间戳；
S5区块链轻钱包模块采用硬件或软件加密方式对数据进行加密，并用于管理用户的加密信息；
S6区块链轻钱包模块给予每块智能燃气表一个唯一的ID，形成所述区块链中的一个唯一ID的节点；
S7区块链轻钱包模块与记账节点进行数据交互，下载区块头信息，得到钱包秘钥所对应的所有交易区块信息；
S8区块链轻钱包模块通过中央处理器和通讯接口将经过该区块链轻钱包模块处理后的数据传输至区块链网络。
10.一种拥有如权利要求1～8任一所述的带轻钱包的智能燃气表***的燃气表，其特征在于，包括集成有所述区块链轻钱包模块的智能燃气表，所述智能燃气表还设有所述中央处理器、流量计量及控制模块和通讯模块。
11.一种智能燃气表***，其特征在于，包括常规智能燃气表和拥有区块链轻钱包模块的区块链路由器，所述常规智能燃气表设有中央处理器、流量计量及控制模块和通讯模块，所述区块链路由器内设有区块链轻钱包模块和通讯模块。
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