CN108540483A - 一种基于区块链的设备监控方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施方式公开了一种基于区块链的设备监控方法及装置，其中，方法包括：获取监控数据；对所述监控数据进行格式化处理，构建交易数据；利用私钥对所述交易数据进行签名，获得交易信息；其中，所述私钥为监控业务方根据加密算法生成；设置于监控设备上，用于表示对监控设备提供的监控数据的信任；将所述交易信息发送至区块链网络上，以使区块链网络上的服务节点对达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据，利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。

Description

一种基于区块链的设备监控方法及装置
技术领域
本申请涉及监控技术领域，特别涉及一种基于区块链的设备监控方法及装置。
背景技术
电力***中涉及到种类繁多的设备，有很多设备造价昂贵，而且担当的角色十分重要，只有其可靠运行才能保证供电网络的正常运转。为了保证这些设备的正常运行，可靠的监控***至关重要，因为这类设备的故障往往会造成非常严重的后果。所以，如何在故障发生的时候提供足够和有力的证据，追究相关负责人员或者公司的责任是至关重要的。
进一步地，设备的正常运行，除了采购使用方关心之外，设备的提供方也可能需要关心它的运行状态，以方便提供使用期的售后服务，并且设备一旦出现事故，通过完善可靠的监控数据也比较容易界定责任的所属权和边界。
传统的监控***需要通过传感器监测设备的运行参数，传感器通过通信网络回传给数据监控中心。数据监控中心服务器在监控***中处于中心，它负责收集和处理接收到的监控数据。
作为一个中心化的监控***，监控***本身的可靠性要求非常高，因为该监控***中的监控中心服务器一旦出现问题会导致监控网络无法正常运转。并且作为一个中心化的***，***数据的公信力本身不是很强，如何做到除了***运维方之外的其他方的认可，也是一个需要解决的问题。
发明内容
本申请实施方式的目的是提供一种基于区块链的设备监控方法及装置，本技术方案构成一种分布式监控网络，提高设备监控的可靠性以及保障数据的可信性。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种基于区块链的设备监控方法，包括：
获取监控数据；
对所述监控数据进行格式化处理，构建交易数据；
利用私钥对所述交易数据进行签名，获得交易信息；其中，所述私钥为监控业务方根据加密算法生成；设置于监控设备上，用于表示对监控设备提供的监控数据的信任；
将所述交易信息发送至区块链网络上，以使所述区块链网络上的服务节点对达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据，利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
优选地，所述交易信息包括：公钥字段、交易数据字段、时间字段和签名字段；其中，所述公钥字段为所有私钥对应的密钥信息；所述交易数据字段为监控数据格式化处理之后的数据信息；所述签名字段为利用所有私钥签发所述交易信息的签名结果。
优选地，所述监控数据包括：电压、电流、功率、温度、湿度、频率和相角。
优选地，所述私钥的个数等于监控业务的个数；其中，所述监控业务包括：保险业务、维修业务和运营业务。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种基于区块链的设备监控方法，包括：
接收交易信息；
对所述交易信息达成共识，将达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据；
利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
优选地，形成新的区块链数据的步骤包括：
将区块链网络中所有服务节点参与投票，选出得票前N名的服务节点，前N名的服务节点按照设定的顺序在同一时刻由一个服务节点将所述交易信息与前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种基于区块链的设备监控设备，包括：
数据采集模块，用于获取监控数据；
交易数据模块，用于对所述监控数据进行格式化处理，构建交易数据；
签名模块，用于利用私钥对所述交易数据进行签名，获得交易信息；其中，所述私钥为监控业务方根据加密算法生成；设置于监控设备上，用于表示对监控设备提供的监控数据的信任；
发送模块，用于将所述交易信息发送至区块链网络上，以使所述区块链网络中的服务节点对达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据，利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
优选地，所述签名模块使用的私钥的个数等于监控业务的个数；其中，所述监控业务包括：保险业务、维修业务和运营业务。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种基于区块链的设备监控装置，包括：
接收模块，用于接收交易信息；
区块生成模块，用于对所述交易信息达成共识，将达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据；
监控模块，用于利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
优选地，所述区块生成模块具体用于将区块链网络中所有服务节点参与投票，选出得票前N名的服务节点，前N名的服务节点按照设定的顺序在同一时刻由一个服务节点将所述交易信息与前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据。
由上可见，与现有技术相比较，本技术方案采用区块链网络技术，将中心化的监控网络转换为分布式监控网络，通过区块链网络的共识机制，用技术手段解决多方对监控数据的信任问题。通过非对称加密签名的手段，解决监控数据的真实性问题，作为之后的追责依据。通过智能合约的形式，实现自动报警，自动判责和理赔，数据权限的自由配置等。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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申请中记载的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提出的区块链网络示意图；
图2为监控设备功能示意图；
图3为本申请实施例提出一种基于区块链的设备监控装置功能框图之一；
图4为本申请实施例提出一种基于区块链的设备监控装置功能框图之二；
图5为本申请实施例的智能合约执行流程图；
图6为本申请实施例提出一种基于区块链的设备监控方法流程图之一；
图7为本申请实施例提出一种基于区块链的设备监控方法流程图之二；
图8为本申请实施例提供的一种电子设备示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示，为本申请实施例提出的区块链网络示意图。包括服务节点和监控设备。服务节点通过网络连接在一体。每个服务节点上运行着相同的服务程序，每个服务节点由与监控业务相关的不同机构运行。每个服务节点都拥有监控设备上的所有数据，都可以处理网络发送来的请求业务，并都可以生成并广播新的区块，都可以对网络中的数据真实性进行验证。
如图2所示，为监控设备功能示意图。监控设备是在传统地传感器的基础上加装区块链数据终端装置。这一终端装置的主要作用是收集设备自身的监控数据，对数据进行统一格式化处理，构造成区块链交易数据，利用内置的所有私钥对交易数据进行签名，通过网络向服务节点发送签名后的交易信息。
基于上述描述，本申请实施例提出一种基于区块链的设备监控装置，如图3所示。包括：
数据采集模块301，用于获取监控数据。
在本实施例中，需要监控的设备上设置有传感器，传感器定期采集电气设备运行参数。参数包括但不限于电压、电流、功率、温度、湿度、频率和相位。
交易数据模块302，用于对所述监控数据进行格式化处理，获得交易数据。
在本实施例中，将采集获得的电气设备运行参数统一进行处理，获得交易数据。该交易数据的格式与区块链网络中的区块数据格式一致。
签名模块303，用于利用私钥对所述交易数据进行签名，获得交易信息；其中，所述私钥为监控业务方根据加密算法生成；设置于监控设备上，用于表示对监控设备提供的监控数据的信任。
在本实施例中，本装置向区块链网络提供交易信息。在装置装备之前，为了表达对监控设备监控的数据的认可，监控业务相关的运维方(比如：设备售后服务方、保险方、***监控中心方等。)将自己的私钥设置在本装置中。也就是说，本装置设置多个私钥。
本装置按照指定的数据采集间隔(比如1分钟，1秒钟等)将监控数据按照相应的格式打包成交易数据，并由本装置内设置的所有私钥进行签名。在本实施例中，签名方法包括但不限于secp256k1加密算法。对交易数据经签名处理后获得交易信息。下表1为交易信息的格式。
表1
字段 说明
公钥 装置内设置的所有私钥对应的公钥信息
交易数据 监控数据格式化处理之后的数据信息
签名 由装置内所有私钥对上述数据签名的结果
发送模块204，用于将所述交易信息发送至区块链网络上，以使所述区块链网络中的服务节点对达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据，利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
如图4所示，为本申请实施例提出一种基于区块链的设备监控装置功能框图之二。该装置对应网络中的服务节点。在实际中，区块链网络是非公开式的，新的服务节点的加入需要现有服务节点的认可。服务节点分为两种，一种是全功能服务节点，可以处理交易，广播数据，生成区块；另一种是只读服务节点，这类服务节点仅能够接受其他服务节点广播的区块信息，本身不能够发起交易或生成区块，但是其维护了一份本地的监控数据，可以进行数据的查询操作，这类服务节点适合作为单纯的数据使用方的查询节点，用作对外提供查询服务或者进行数据的分析等应用场景。划分两种类型节点使得网络的安全性和可伸缩性得到保障。由图4可知，本装置包括：
接收模块401，用于接收交易信息。
区块生成模块402，用于对所述交易信息达成共识，将达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据。
在本实施例中，本区块链网络本质上是一个封闭的分布式网络，仅有被整个网络认可的节点才能够加入到网络中来。任何一个待加入网络的服务节点，都需要通过网络中所有服务节点的投票方能进入网络，只有超过半数的服务节点认可，待加入网络的服务节点方可加入到网络中。为了加快网络的处理速度，本区块链不采用工作量证明的方式来达成共识，而是以投票的方式进行。***可以设定由N(1≤N≤服务节点总数)个服务节点来产生区块链数据。具体来说，区块生成模块402将区块链网络中所有服务节点参与投票，选出得票前N名的服务节点，前N名的服务节点按照设定的顺序在同一时刻由一个服务节点将所述交易信息与前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据。
因为同一时间只有一个节点产生区块，而不存在竞争，所以网络的数据处理速度可以得到保证。另外，由于网络本身的封闭性以及所有的区块生产的服务节点都是由选举产生的，并且任何节点都可以对其他节点生成的数据进行验证，所以网络的安全性和数据的可靠性是可以得到保证的。
监控模块403，用于利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
在本实施例中，区块链网络支持有限形式的智能合约，用于对特定监控场景的自动处理。智能合约是在服务节点运行的，并且是所有的服务节点。实际上一个智能合约的部署过程，就是将合约以交易的形式发送到区块链网络，被区块链网络达成共识接收后合约开始生效。一旦合约的触发条件被满足，所有的节点都会自动执行该合约，并且由区块链网络的特性保证所有节点的执行结果是一致的，可以达成共识的。一个典型的智能合约的执行流程如图5所示。
下面简单介绍几种智能合约的应用场景：
1.根据监控设备的特性——设置报警策略，一旦设备监控出现异常(数据上报中断，数据偏离正常阈值，数据签名异常等)，则执行合约里预定的报警策略。
2.自动的责任判定和理赔——根据预先制定的责任判定原则和理赔方法编制智能合约，一旦出现故障，则自动的判定责任和发起理赔流程。
3.数据授权——监控数据是区块链网络上的公开数据，但是监控设备本身是可以把发送到网络的数据以加密的形式发往区块链，至于可以读取这份数据的权限，则可以通过智能合约的形式来表达和判定。
本技术方案采用区块链网络技术，将中心化的监控网络转换为分布式监控网络，通过区块链网络的共识机制，用技术手段解决多方对监控数据的信任问题。通过非对称加密签名的手段，解决监控数据的真实性问题，作为之后的追责依据。通过智能合约的形式，实现自动报警，自动判责和理赔，数据权限的自由配置等。
如图6所示，为本申请实施例提出的一种基于区块链的设备监控方法流程图之一。包括：
步骤601)：获取监控数据；
步骤602)：对所述监控数据进行格式化处理，获得交易数据；
步骤603)：利用私钥对所述交易数据进行签名，获得交易信息；其中，所述私钥为监控业务方根据加密算法生成；设置于监控设备上，用于表示对监控设备提供的监控数据的信任；
步骤604)：将所述交易信息发送至服务节点，以使所述服务节点对达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据，利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
在本实施例中，所述交易信息包括：公钥字段、交易数据字段和签名字段；其中，所述公钥字段为所有私钥对应的密钥信息；所述交易数据字段为监控数据格式化处理之后的数据信息；所述签名字段为利用所有私钥签发所述交易信息的签名结果。
在本实施例中，所述监控数据包括：电压、电流、功率、温度、湿度、频率和相位。
在本实施例中，所述私钥的个数等于监控业务的个数；其中，所述监控业务包括：保险业务、维修业务和运营业务。
如图7所示，为本申请实施例提出的一种基于区块链的设备监控方法流程图之二。包括：
步骤701)：接收交易信息；
步骤702)：对所述交易信息达成共识，将达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据；
在本实施例中，形成新的区块链数据的步骤包括：
将区块链网络中所有服务节点参与投票，选出得票前N名的服务节点，前N名的服务节点按照设定的顺序在同一时刻由一个服务节点将所述交易信息与前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据。
步骤703)：利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
如图8所示，为本申请实施例提供的一种电子设备示意图。包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的基于区块链的设备监控方法。
本说明书实施方式提供的基于区块链的设备监控方法，其存储器和处理器实现的具体功能，可以与本说明书中的前述实施方式相对照解释，并能够达到前述实施方式的技术效果，这里便不再赘述。
在本实施方式中，所述存储器可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方法的媒体加以存储。本实施方式所述的存储器又可以包括：利用电能方式存储信息的装置，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置，如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置，如CD或DVD。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
在本实施方式中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，所述处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegratedCircuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。
在本实施例中，本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述所述的基于区块链的设备监控方法的步骤。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字***“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera HardwareDescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University ProgrammingLanguage)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed IntegratedCircuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现客户端和服务器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得客户端和服务器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种客户端和服务器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。尤其，针对客户端和服务器的实施方式来说，均可以参照前述方法的实施方式的介绍对照解释。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (10)

1.一种基于区块链的设备监控方法，其特征在于，包括：
获取监控数据；
对所述监控数据进行格式化处理，构建交易数据；
利用私钥对所述交易数据进行签名，获得交易信息；其中，所述私钥为监控业务方根据加密算法生成；设置于监控设备上，用于表示对监控设备提供的监控数据的信任；
将所述交易信息发送至区块链网络上，以使区块链网络上的服务节点对达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据，利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
2.如权利要求1所述的设备监控方法，其特征在于，所述交易信息包括：公钥字段、交易数据字段和签名字段；其中，所述公钥字段为所有私钥对应的密钥信息；所述交易数据字段为监控数据格式化处理之后的数据信息；所述签名字段为利用所有私钥签发所述交易信息的签名结果。
3.如权利要求1所述的设备监控方法，其特征在于，所述监控数据包括：电压、电流、功率、温度、湿度、频率和相位。
4.如权利要求1所述的设备监控方法，其特征在于，所述私钥的个数等于监控业务的个数；其中，所述监控业务包括：保险业务、维修业务和运营业务。
5.一种基于区块链的设备监控方法，其特征在于，包括：
接收交易信息；
对所述交易信息达成共识，将达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据；
利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
6.如权利要求5所述的设备监控方法，其特征在于，形成新的区块链数据的步骤包括：
将区块链网络中所有服务节点参与投票，选出得票前N名的服务节点，前N名的服务节点按照设定的顺序在同一时刻由一个服务节点将所述交易信息与前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据。
7.一种基于区块链的设备监控装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于获取监控数据；
交易数据模块，用于对所述监控数据进行格式化处理，构建交易数据；
签名模块，用于利用私钥对所述交易数据进行签名，获得交易信息；其中，所述私钥为监控业务方根据加密算法生成；设置于监控设备上，用于表示对监控设备提供的监控数据的信任；
发送模块，用于将所述交易信息发送至区块链网络上，以使所述区块链网络中的服务节点对达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据，利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
8.如权利要求7所述的设备监控装置，其特征在于，所述私钥的个数等于监控业务的个数；其中，所述监控业务包括：保险业务、维修业务和运营业务。
9.一种基于区块链的设备监控装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收交易信息；
区块生成模块，用于对所述交易信息达成共识，将达成共识的所述交易信息和前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据；
监控模块，用于利用所述新的区块链数据执行智能合约的逻辑，实现设备监控。
10.如权利要求9所述的设备监控装置，其特征在于，所述区块生成模块具体用于将区块链网络中所有服务节点参与投票，选出得票前N名的服务节点，前N名的服务节点按照设定的顺序在同一时刻由一个服务节点将所述交易信息与前一区块的哈希写入当前区块内，形成新的区块链数据。
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