CN215181817U - 一种面向微电网的区块链数据共享设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种面向微电网的区块链数据共享设备，该设备包括：处理器模块，用于控制该设备的整体运行；微网控制器接口，用于实现与微网控制器的通信；存储模块，用于保存区块链数据、该设备的配置信息、操作***和应用程序；电力数据网接口，用于实现与电力数据网的通信连接；和电力安全模块，用于实现对通信数据的加密和解密运算，实现区块链摘要运算。本实用新型是基于区块链技术对微电网进行改造，构建可信生态体系，可实现数据防伪溯源、安全存储、安全共享、安全交易等应用。本实用新型能便捷地将微网终端接入电力通信网络，与大电网中的其他区块链设备进行通信，并连接电力交易中心，实施安全的电力交易。

Description

一种面向微电网的区块链数据共享设备

技术领域

本实用新型涉及微电网技术领域，特别涉及一种面向微电网的区块链数据共享设备。

背景技术

微电网是由储能装置、分布式电源、能量流转装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发电配电***。微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。微电网是大电网的有力补充，也是智能电网领域的重要组成部分。但是，微电网电力交易的方案存在着很多问题。例如：电力交易无法追踪溯源，缺乏安全可信任的支撑，数据存在被复制、保存，甚至倒卖等风险，数据资产得不到有效保障等。

区块链是一种安全的数据管理技术。区块链管理数据的特点是分布式存储、不可篡改以及可追溯性。对于本领域技术人员来说，亟需一种面向微电网的区块链数据共享设备。基于此，特提出本实用新型。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种面向微电网的区块链数据共享设备。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种面向微电网的区块链数据共享设备，该设备包括：

处理器模块，用于控制该设备的整体运行；

微网控制器接口，连接所述处理器模块，用于实现与微网控制器的通信；

存储模块，连接所述处理器模块，用于保存区块链数据、该设备的配置信息、操作***和应用程序；

电力数据网接口，连接所述处理器模块，用于实现与电力数据网的通信连接；和

电力安全模块，连接所述电力数据网接口和所述处理器模块，用于实现对通信数据的加密和解密运算，实现区块链摘要运算。

进一步的，所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，该设备还包括：电源模块，用于对该设备进行供电。

进一步的，所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，该设备还包括箱体，所述处理器模块、所述微网控制器接口、所述存储模块、所述电力数据网接口和所述电力安全模块设置于所述箱体内。

进一步的，所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，所述箱体的侧面设置连通所述箱体内外的散热风扇。

进一步的，所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，所述箱体的外侧设置LED状态指示灯和液晶显示屏。

进一步的，所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，所述微网控制器接口包括电力载波PLC接口、EIA-485接口和第一以太网接口。

进一步的，所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，所述电力数据网络接口包括第二以太网接口和4G/5G公网接口。

本实用新型的优点与效果是：

1.本实用新型提供的面向微电网的区块链数据共享设备是基于区块链技术对微电网进行改造，构建可信生态体系，可实现数据防伪溯源、安全存储、安全共享、安全交易等应用。本实用新型能便捷地将微网终端接入电力通信网络，与大电网中的其他区块链设备进行通信，并连接电力交易中心，实施安全的电力交易。

2.本实用新型提供的面向微电网的区块链数据共享设备包括存储部件和电力安全模块，能够存储区块链数据，实现了微网数据的分布式安全存储，促进微电网向更安全、可靠、稳定的方向迈进。

附图说明

图1示出本实用新型提供的区块链数据共享设备的结构示意图；

图2示出本实用新型提供的区块链数据共享设备在微电网中的安装连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1示出本实用新型提供的区块链数据共享设备的结构示意图。该设备包括处理器模块、微网控制器接口、存储模块、电力数据网接口和电力安全模块。电力安全模块连接所述电力数据网接口，微网控制器接口、存储模块、电力数据网接口和电力安全模块分别连接处理器模块。处理器模块用于控制该设备的整体运行。具体的是，一实施例中，处理器模块采用高性能ARM Cortex-A SoC控制器，内部集成了运行内存SRAM、电源管理、GPIO、调试接口、DMA、总线控制等电路。处理器模块自身的运行程序和配置参数保存在存储模块中。处理器模块通过微网控制器接口可以连接控制多个微网控制器。处理器模块通过电力数据网络接口连接到电力数据网，实现与其他区块链设备和电力交易中心的数据共享。

微网控制器接口用于实现与微网控制器的通信。微网控制器根据用户设定和微网负荷与出力变化情况，自动通过电力交易中心进行电力售出购入交易。具体的是，为了保证交易数据和相关控制命令的准确、安全传输，以及增加该设备的适应性，微网控制接口没有设计无线通信接口，但包括三种有线通信接口。微网控制器接口包括电力载波PLC接口、EIA-485接口和第一以太网接口。电力载波PLC采用宽带载波芯片，利用电力线作为数据传输信道，连接成本低，维护便捷，通信速率最高可达200Mbps。EIA-485接口为电力终端标准接口，传输距离远，可靠性高，最高速率10Mbps。以太网接口支持工业以太网技术，最高速率100Mbps，数据传输延迟低，实时性好，支持Modbus TCP/IP协议。有线接口可以同时连接多个微网终端。

存储模块，用于保存区块链数据、该设备的配置信息、操作***和应用程序。存储模块由处理器模块控制，存储模组为M.2接口的MLC X-60M模组，该设备对存储模块容量不受限定。M.2接口的特点是尺寸小，数据传输率高，CPU资源占用率低，支持大容量存储模组。存储模块采用可更换设计，升级方便。处理器模块将从电力数据网络接口收到的区块链数据保存在存储模块。处理器模块运行的操作***、配置参数和应用程序也保存在存储模块。设备加电后，处理器模块从存储模块引导操作***，之后在处理器模块自身的SRAM中运行。

电力数据网接口用于实现与电力数据网的通信连接。电力数据网络接口包括第二以太网接口和4G/5G公网接口。微网控制器通过微网控制器接口连接到该设备，然后通过电力数据网接口接入电力数据网，实现和其他电力设施及微网的数据共享。第二以太网接口支持工业以太网Ethernet/IP标准，数据端到端时延小于100ms，连接速率最高100Mbps。4G/5G公网接口用于在没有有线通信连接的区域，比如农村和近海海岛中的微网。这些微网有电缆连接到主电网，与主电网进行能量交换，交换信息即电力交易数据需要通过4G/5G公网接口进行传输。4G/5G公网接口最高速率可达100Mbps、数据传输延迟低，覆盖范围广。

电力安全模块用于实现对通信数据的加密和解密运算，实现区块链摘要运算。具体的是，电力安全模块内置通过国家密码局认证的电力专用安全芯片，提供32位硬件加解密计算引擎，支持国家商用密码SM1、SM2、SM3算法、DES/3DES算法、RSA公钥算法引擎、真随机数发生器、椭圆曲线算法等多种加解密算法。其可用于实现公钥加减密、数据摘要、电子签名、接入认证等功能。电力安全模块与处理器模块通过高速总线连接，处理器模块将需要加密、解密、摘要等需要安全运算的数据输入到电力安全模块，电力安全模块将这些数据按需进行安全运算，将结果返回给处理器模块，同时保存到存储模块。

该设备还包括电源模块，其用于对该设备中各模块进行供电。电源模块的电能来自微电网。

该设备还包括箱体10，箱体10采用带电磁屏蔽功能的金属材料或复合材料构成。处理器模块、微网控制器接口、存储模块、电力数据网接口、电力安全模块和电源模块均设置于箱体10内。箱体10的侧面设置连通箱体内外的散热风扇，电源模块与散热风扇连接，设备加电，风扇即开始运行。箱体10的外侧设置LED状态指示灯和液晶显示屏。处理器模块通过自身的GPIO总线连接并控制箱体上的LED状态灯和显示屏。

该设备可以使微电网接入电力数据网，再连接到电力交易中心的区块链网络。图2示出本实用新型提供的区块链数据共享设备在微电网中的安装连接示意图。

将该设备连接到微网控制器(微网设备)和电力数据网络之间。微网控制器可采用EIA-485技术、工业以太网、PLC等有线通信方式接入该设备。微网控制器接入该设备支持以下方式：

①微网控制器通过电力载波PLC接口、EIA0485接口或以太网接口点对点直接连接到该设备；

②EIA-485串行接口和PLC电力载波接口以菊花链的形式连接多个微网控制器。

③第一以太网接口连接工业以太网交换机，微网控制器连接到工业以太网交换机。

该设备通过电力数据网络接口接入电力数据网，实现与其他电力设备和电力交易中心的区块数据共享和传输。接入电力数据网的方式如下：

①该设备通过第二以太网络接口直接连接到电力数据网，处理器模块控制电力安全模块完成设备认证和入网。

②该设备通过4G/5G公网接口连接到电力安全网关，处理器模块控制电路安全模块和电力安全网关完成设备认证和入网。

该设备加电后，处理器模块从存储模块引导操作***，之后在处理器模块自身的SRAM中运行。处理器模块控制电力安全模块通过电力数据网接口首先完成设备的安全认证。之后，在处理器模块控制下，微网控制器的电力交易数据A传输到处理器模块，处理器模块从电力安全模块获得时间戳附加到数据A尾部，得到数据B，然后将B发送到电力安全模块进行摘要运算，电力安全模块返回结果为数据C；处理器模块将数据C作为一个区块，保存到存储模块。同时，处理器模块将数据C打包，通过电力数据网接口发送到电力数据网，传输到电力交易中心。

电力交易中心将其他交易区别和交易结构发送到电力数据网，电力数据网接口从电力数据网收到的数据D传递给处理器模块，处理器模块将D传递给电力安全模块进行摘要验证，如果验证正确，将D保存到存储模块，保证全网区块链数据的一致性；如果验证错误，直接将其丢弃。处理器模块将验证正确的数据D再次传递到电力安全模块进行解密，得到原始交易数据E，处理器模块通过微网控制器接口将数据E发送到微网控制器，完成电力交易。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，并非用来限定本实用新型的实施范围。但凡在本实用新型的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为落入了本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种面向微电网的区块链数据共享设备，其特征在于，该设备包括：

处理器模块，用于控制该设备的整体运行；

微网控制器接口，连接所述处理器模块，用于实现与微网控制器的通信；

存储模块，连接所述处理器模块，用于保存区块链数据、该设备的配置信息、操作***和应用程序；

电力数据网接口，连接所述处理器模块，用于实现与电力数据网的通信连接；和

电力安全模块，连接所述电力数据网接口和所述处理器模块，用于实现对通信数据的加密和解密运算，实现区块链摘要运算。

2.根据权利要求1所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，其特征在于，该设备还包括：电源模块，用于对该设备进行供电。

3.根据权利要求1或2所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，其特征在于，该设备还包括箱体，所述处理器模块、所述微网控制器接口、所述存储模块、所述电力数据网接口和所述电力安全模块设置于所述箱体内。

4.根据权利要求3所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，其特征在于，所述箱体的侧面设置连通所述箱体内外的散热风扇。

5.根据权利要求3所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，其特征在于，所述箱体的外侧设置LED状态指示灯和液晶显示屏。

6.根据权利要求1或2所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，其特征在于，所述微网控制器接口包括电力载波PLC接口、EIA-485接口和第一以太网接口。

7.根据权利要求1或2所述的一种面向微电网的区块链数据共享设备，其特征在于，所述电力数据网络接口包括第二以太网接口和4G/5G公网接口。

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