基于区块链架构的生态环境监管系统及其实现方法与流程

本发明涉及生态环境监管领域，特别是基于区块链架构的生态环境监管系统及其实现方法。

背景技术：

传统的生态环境监管机制，主要依靠相关被监测主体组织的自觉性以及执法部门定期检查，由于执法主体和监测力量分散，生态环境监管难以到位，尤其对超标排放、环境污染和辐射等严峻问题的监管无法到位，违法企业还存在对监测设备进行特别处置，或者篡改监测数据，或者伪造监测数据等不法行为，甚至在基层执法组织中的个别不守法者也存在这种行为，这导致解决生态环境问题的政策措施打了折扣。现有的生态环境监测系统只是对监测数据进行储存分析和信息发布，还不具备鉴别和防范监测数据被篡改、被伪造或者被删除的技术能力。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种不可被篡改、不可被伪造、人为删除后可再强制恢复的基于区块链架构的生态环境监管系统及其实现方法。

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是： 基于区块链架构的生态环境监管系统，包括采集单元、处理单元、传输单元、分析单元、本地服务器、可信服务器、对外服务器。

进一步的，所述采集单元包括水质信息采集设备、土壤信息采集设备、水文信息采集设备、地理信息采集设备、大气信息采集设备、噪声信息采集设备、辐射信息采集设备及图像信息采集设备。

进一步的，所述采集单元中的各种所述信息采集设备都内置有出厂后不可更改的设备序列号。

进一步的，所述本地服务器是数据监测所在区域配置的分布式服务器之一，由本地基层组织管理。

进一步的，所述对外服务器是环保主管部门面向公众开放的服务器，所述对外服务器提供API接口或者查询工具供社会公众自由查阅。

进一步的，所述可信服务器是环保主管部门监管的可信服务器，所述可信服务器、各监测区域的所述本地服务器以及所述对外服务器组成一个去中心化的网络系统，协同维持区块链的正常运转。

进一步的，所述可信服务器的主管部门拥有用于数字签名加解密的公钥及私钥的管理权，且公钥不对外公开。

进一步的，所述采集单元中的数据监测设备执行统一的技术规范和数据评价体系，所述数据评价体系包括对区块链探访者足迹的记录，所述记录同步写入所述区块链。

进一步的，所述处理单元、所述传输单元及所述分析单元是基于区块链架构的一种技术实现方法。

基于区块链架构的生态环境监管系统的实现方法，按以下步骤进行：

（1）给每个采集单元上的采集设备按设备序列号加上地理信息重新组成一个全网唯一的标识，优选地，可用哈希运算生成全网唯一的标识信息；

（2）对监测数据加以处理并构造区块链的新区块，其特征在于，按以下步骤进行：

S201：给每个采集单元的实时监测数据加上时间戳；

S202：对已经加上全网唯一标识和时间戳的监测数据进行私钥DSA签名；

S203：颁发可信签名数据，同时构造区块链的新区块；

S204：新区块全网广播；

S205：根据判断策略判别新区块是否合法，如果不合法则丢弃，如果合法则加入区块链；

S206：此项步骤作为备选，遇到分叉区块链时启用，根据判断策略判别，取长区块链有效，短区块链丢弃；

S207：经过非对称加密签名的区块链打包进入传输阶段，网内每个参与者都拥有一份拷贝；

（3）收到区块链后进行分析解密，其特征在于，按以下步骤进行：

S401：用从不对外公布的公钥进行数字签名的解密；

S402：对解密后的区块数据按识别策略进行标识识别；

S403：根据数据结构分析策略对区块链数据进行结构化构造；

（4）区块链按标识识别策略和数据存储策略存入所述可信服务器，同时在所述本地服务器和所述对外服务器上都拥有一份拷贝。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过对水质、土壤、水文、地理、大气、噪声、辐射及图像信息采集设备的唯一标识认证，加上时间戳和数字签名处理，所有数据在传输过程不可被篡改，也不可被伪造，每个网内参与者都拥有一个数据备份，就算在某个服务器上被强制删除后也可以恢复区块链数据，确保数据的完整性和真实性。可以切实改变生态环境保护管理机制，增强生态环境监管的统一性和有效性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的功能模块与流程示意图。

图中：1-采集单元，2-处理单元，3-传输单元，4-分析单元，5-本地服务器，6-可信服务器，7-对外服务器，101-水质信息采集设备，102-土壤信息采集设备，103-水文信息采集设备，104-地理信息采集设备，105-大气信息采集设备，106-噪声信息采集设备，107-辐射信息采集设备，108-图像信息采集设备。

具体实施方式

如图1所示，基于区块链架构的生态环境监管系统，包括所述生态环境监管系统包括采集单元1、处理单元2、传输单元3、分析单元4、本地服务器5、可信服务器6、对外服务器7。

在本实施例中，所述采集单元1包括水质信息采集设备101、土壤信息采集设备102、水文信息采集设备103、地理信息采集设备104、大气信息采集设备105、噪声信息采集设备106、辐射信息采集设备107及图像信息采集设备108。

在本实施例中，每个所述信息采集设备都内置有出厂后不可更改的设备序列号。

在本实施例中，所述本地服务器5是数据监测所在区域配置的分布式服务器之一，由本地基层组织管理。

在本实施例中，所述对外服务器7是环保主管部门面向公众开放的服务器，所述对外服务器7提供API接口或者查询工具供社会公众自由查阅。

在本实施例中，所述可信服务器6是环保主管部门监管的可信服务器，所述可信服务器6、各监测区域的所述本地服务器5以及所述对外服务器7组成一个去中心化的网络系统，协同维持区块链的正常运转。

在本实施例中，所述可信服务器6的主管部门拥有用于数字签名加解密的公钥及私钥的管理权，且公钥不对外公开。

在本实施例中，所述采集单元中的数据监测设备执行统一的技术规范和数据评价体系，所述数据评价体系包括对区块链探访者足迹的记录，所述记录同步写入所述区块链。

在本实施例中，所述处理单元2、所述传输单元3及所述分析单元4是基于区块链架构的一种技术实现方法。

基于区块链架构的生态环境监管系统的实现方法，按以下步骤进行：

（1）给每个采集单元上的采集设备按设备序列号加上地理信息重新组成一个全网唯一的标识，优选地，可用哈希运算生成全网唯一的标识信息；

（2）对监测数据加以处理并构造区块链的新区块，其特征在于，按以下步骤进行：

S201：给每个采集单元的实时监测数据加上时间戳；

S202：对已经加上全网唯一标识和时间戳的监测数据进行私钥DSA签名；

S203：颁发可信签名数据，同时构造区块链的新区块；

S204：新区块全网广播；

S205：根据判断策略判别新区块是否合法，如果不合法则丢弃，如果合法则加入区块链；

S206：此项步骤作为备选，遇到分叉区块链时启用，根据判断策略判别，取长区块链有效，短区块链丢弃；

S207：经过非对称加密签名的区块链打包进入传输阶段，网内每个参与者都拥有一份拷贝；

（3）收到区块链后进行分析解密，其特征在于，按以下步骤进行：

S401：用从不对外公布的公钥进行数字签名的解密；

S402：对解密后的区块数据按识别策略进行标识识别；

S403：根据数据结构分析策略对区块链数据进行结构化构造；

（4）区块链按标识识别策略和数据存储策略存入所述可信服务器，同时在所述本地服务器和所述对外服务器上都拥有一份拷贝。

在本实施例中，本发明通过对水质、土壤、水文、地理、大气、噪声、辐射及图像信息采集设备的唯一标识认证，加上时间戳和数字签名处理，数据在各个环节的参与者都无法掺假，无需任何中心化机构的审核即可确认数据的可信度，篡改无效、伪造无效且删除无效，每个网内参与者都拥有一个数据拷贝，保证了数据的完整性和真实性。本发明可促进生态环境保护管理机制改革手段的完善，可增强生态环境监管的统一性和有效性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。