一种基于区块链的配电网抢修评价系统及方法

本发明涉及区块链领域，具体是一种基于区块链的配电网抢修评价系统及方法。

背景技术：

配电网抢修是一个包括供电服务指挥中心、用户、抢修队、仓库多方参与的业务场景。随着配网规模的扩大和电力体制改革的深化，越来越多的社会化资源将参与配网的运维抢修业务。因此，配电网抢修一方面要求供电抢修调度需要依托一套高效、高安全性和可靠性的信息化系统，解决多点注入的数据在不同用户之间共享和调度方案下发的需求；另一方面，抢修调度工单需要具备防篡改和可追溯的能力，通过抢修方案的公开透明实现抢修业务实施方与管理方之间的多方互信，并且今后还需要结合准确可信的工单历史评价完成更加合理的调度。针对该问题，本发明提出一种基于区块链的配电网抢修评价方法及系统，可以实现对抢修工作准确可信地评价以及抢修方案和评价结果的分布式安全存储，对于今后进行抢修大数据分析以及提升用户满意度具有现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于区块链的配电网抢修评价系统及方法，本发明能够使抢修工单信息具备防篡改和可追溯的能力，通过抢修信息和历史评价的公开透明实现抢修业务实施方、管理方和用户之间的多方互信，同时为抢修数据提供分布式安全存储，有效提升数据可信度和用户满意度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于区块链的配电网抢修评价系统，所述配电网抢修评价系统包括供电服务指挥中心节点、用户节点、抢修队节点和物资仓库节点，配电网抢修评价系统经过管理机构的身份认证授权后将各自身份信息共识上链备份构成联盟链，并且根据所具有的算力大小进行强弱算力节点划分，所述供电服务指挥中心节点和抢修队节点是强算力节点，所述用户节点和物资仓库节点是弱算力节点；

所述区块链系统中收发抢修任务信息时，会借助区块链系统公钥加密算法包含的两种密钥——公钥和私钥，来确保信息安全传输。

进一步的，所述管理机构为电力主管部门。

进一步的，所述确保信息安全传输具体包括：

所述密钥的生成算法利用椭圆曲线函数和哈希算法为用户生成相应的公钥和私钥，公钥是公开的，任意节点可以获取；私钥必须由用户自己秘密保存；发信者利用公钥加密算法和接收者公钥，对交易信息进行加密，生成密文并发送给接收者，接收者利用其私钥解密密文，获取交易信息；同时，为了验证发送者的身份信息，确保交易信息不被篡改，发送者利用数字签名算法，将其私钥和交易信息作为输入，生成签名，并将该数字签名发送给接收者，接收者利用发送者的公钥验证该数字签名，从而确保交易信息来源的可靠性和防篡改性。

一种基于区块链的配电网抢修评价方法，所述方法包括以下步骤：

s1：提出基于区块链系统的配电网抢修服务评价指标体系；

s2:对抢修任务使用综合赋权法进行评价；

s3:对区块链网络中涉及的抢修任务相关实体节点进行弱算力节点和强算力节点的划分；

s4:在每次抢修任务完成后，任务相关信息由各节点发送至强算力节点并依据所提评价方法进行计算；

s5:系统将计算结果完成共识过程后，将新的抢修任务信息和当次任务评价一同作为区块体中的交易信息构建新区块上链。

进一步的，所述s1中建立的评价指标体系中的主观指标包含故障类型、故障率、抢修超时率，客观指标包含业务满意度、抢修到达时长、抢修时长和报修响应时长。

进一步的，所述s2具体包括：

主观指标和客观指标分别使用改进层次分析法和熵权法计算主观指标权重和客观指标权重；并根据实际情况进行修正，得到抢修评价函数，所述评价函数为：

其中，gser为抢修队的一次历史服务综合得分；cp_sub为主观偏好系数；ωi_subn(n＝1,2,3)分别为故障类型tf、故障率rf和抢修超时率rto对应的主观指标权重；ωi_objl(l＝1,…,4)分别为业务满意度sf、抢修到达时长tar、抢修时长tre和报修响应时长trs对应的客观指标权重；gm(m＝1,…,7)为故障类型tf、故障率rf、抢修超时率rto、业务满意度sf、抢修到达时长tar、抢修时长tre和报修响应时长tar这7项指标的评分；fcor_to、fcor_re和fcor_ar分别为抢修超时率rto、抢修时长tre和抢修到达时长tar的修正系数。

进一步的，所述s4中供电服务指挥中心节点和抢修队节点接收抢修任务的相关数据信息，并各自根据所述评价函数计算本次抢修任务的评价得分。

进一步的，所述s5是针对执行评价得分计算的强算力节点的计算结果采取的；

所述强算力节点采集当次抢修任务数据，将计算得的结果及其时间戳广播到其他参与计算节点以进行验证和审计，所述参与计算的强算力节点校验接收到的数据，并将比较结果连同他们的签名一起相互广播；在收到其他预选强算力节点传来的审核结果后，所述每个强算力节点将这个结果与其他强算力节点的相比较，并将最终回复发送给最快算出结果的预选强算力节点，最终回复内容包括本节点的计算结果、比较结果、签名和收到的审核结果记录；由计算最快的预选强算力节点分析收到的所有回复，设计达成共识的要求是大于三分之二的节点都同意该计算结果，就将包括计算得到的数据和相应签名的记录作为区块体信息生成新区块上链，存储在所述配电网抢修评价系统的联盟链中；若大于三分之一的强算力节点不同意该块中结果，则系统重新开始新一轮计算和共识过程争夺记账权。

本发明的有益效果：

本发明能够使抢修工单信息具备防篡改和可追溯的能力，通过抢修信息和历史评价的公开透明实现抢修业务实施方、管理方和用户之间的多方互信，同时为抢修数据提供分布式安全存储，有效提升数据可信度和用户满意度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明配电网抢修评价方法流程图；

图2是本发明配电网抢修评价系统结构示意图；

图3是本发明综合赋权法求评价函数流程图；

图4是本发明配电网抢修工单数据；

图5是本发明指标打分对照表；

图6是本发明和修正系数；

图7是本发明共识上链的示意图；

图8是本发明调度数据评价表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于区块链的配电网抢修评价系统，配电网抢修评价系统包括供电服务指挥中心节点、用户节点、抢修队节点和物资仓库节点，他们在可信的管理机构(例如电力主管部门)上注册后，该节点合法化并具有真实身份id，同时会获得其公钥、私钥和证书，证书可用于通过绑定节点的注册信息来唯一识别该节点，从而构成联盟链。供服节点、抢修队节点和仓库节点还将从权威机构处获得一组钱包地址，在执行系统初始化时，各节点将其钱包地址上载，系统检查其钱包完整性，并下载有关其钱包的最新数据。

之后在该区块链系统中收发抢修任务信息时，会借助区块链系统公钥加密算法包含的两种密钥——公钥和私钥，来确保信息安全传输。具体做法是：密钥生成算法利用椭圆曲线函数和哈希算法为用户生成相应的公钥和私钥，公钥是公开的，任意节点可以获取；私钥必须由用户自己秘密保存。发信者利用公钥加密算法和接收者公钥，对交易信息进行加密，生成密文并发送给接收者，接收者利用其私钥解密密文，获取交易信息。同时，为了验证发送者的身份信息，并确保交易信息不被篡改，发送者利用数字签名算法，将其私钥和交易信息作为输入，生成签名，并将该数字签名发送给接收者，接收者利用发送者的公钥验证该数字签名，从而确保交易信息来源的可靠性和防篡改性。

一种基于区块链的配电网抢修评价方法，配电网抢修评价方法包括以下步骤：

s1：建立配电网抢修评价指标体系，其中主观指标包含故障类型、故障率、抢修超时率，客观指标包含业务满意度、抢修到达时长、抢修时长和报修响应时长。

其中，故障率表示用户故障所在区域内的故障率，抢修超时率表示该区域内超时的抢修工单数占所有工单数的比重。由于抢修时长受到故障类型的影响，抢修到达时长受到交通状况的影响，抢修超时率受区域内负载率和故障类型影响，因此在评价模型中加入修正系数进行修正。

s2：针对所述主观指标和客观指标分别使用改进层次分析法(improvedanalytichierarchyprocess,iahp)和熵权法(entropyweightmethod,ewm)计算主观指标权重和客观指标权重。iahp根据所构建的递阶层次分析结构，为反映指标间的相对重要程度采用3标度法确立评价指标的比较矩阵a，然后进一步计算比较矩阵所对应的最优传递矩阵r，并引入指数函数将传递矩阵转化为判断矩阵d，最后计算各评价指标的主观权重，进行如下步骤：

s21:确立比较矩阵的确。为反映同一层次的不同指标的重要关系，结合专家意见，采用3标度法对同一层次的各指标进行重要性比较，确立评价指标的比较矩阵a，如式(1)所示：

式中aij为比较矩阵中因素i相对于因素j的重要性，i,j＝1,2,3…,n，且满足aii＝0，aij+aji＝0。aij不同取值代表的含义如式(2)所示：

s22:最优化传递矩阵的确立。由于专家个人偏好不同，所给的比较矩阵存在差异，为尽可能减少劣质矩阵对评判结果的影响，采用加权法获得最优化传递矩阵r来对各判断矩阵进行综合评判，如式(3)所示：

式中

s23:综合判断矩阵的确立。引入指数函数对最优化传递矩阵进行计算，得到优化的综合判断矩阵d，如式(4)所示：

式中din＝exp(rij)。

s24:iahp法主观权重。为简化计算过程，应用较为普遍的方根法计算主观权重，其计算过程如式(5)～(7)所示：

wa＝(wa1,wa2,…,wan)^t(7)

式中ωa为主观权重向量；为第i个元素的权重；ωai为第i个元素权重的归一化结果。

由所述公式(1)、(2)建立评价指标比较矩阵：

由所述公式(3)～(6)得主观权重为：wa1＝(0.164,0.297,0.539)。

熵权法通过分析指标调研数据所携带的信息量的大小来求解指标的客观权重。m个评价对象，n个评价指标，对于某项指标j，如果测评对象的指标值xij差别比较明显，那么说明该指标的评价效果显著，反之，评价效果不显著。熵权法的主要步骤如下式(8)～(11)所示：

s10:对数据矩阵x＝(xij)m×n标准化，得标准化矩阵y＝(yij)m×n：

s20:确定i项指标的客观信息熵值：

s30:确定第i项指标的权重

采用所述公式(8)～(11)，对下图4的工单数据进行计算，由所述公式(8)～(11)得各指标客观权重为：we＝(0.224,0.339,0.249,0.188)。

综上可得到抢修评价函数，所述评价函数为：

其中，gser为抢修队的一次历史服务综合得分；cp_sub为主观偏好系数；ωi_subn(n＝1,2,3)分别为故障类型tf、故障率rf和抢修超时率rto对应的主观指标权重；ωi_objl(l＝1,…,4)分别为业务满意度sf、抢修到达时长tar、抢修时长tre和报修响应时长trs对应的客观指标权重；gm(m＝1,…,7)为故障类型tf、故障率rf、抢修超时率rto、业务满意度sf、抢修到达时长tar、抢修时长tre和报修响应时长tar这7项指标的评分；fcor_to、fcor_re和fcor_ar分别为抢修超时率rto、抢修时长tre和抢修到达时长tar的修正系数。依据图5、图6中的标打分对照表和修正系数，再代入以上计算出的权重，即可计算某次抢修任务的评价得分，如图8所示。

s3：对如图2所示的区块链网络中涉及的抢修任务相关实体节点进行弱算力节点和强算力节点的划分，而所述实体节点包括供电服务指挥中心节点、用户节点、抢修队节点和物资仓库节点，根据所具有的算力大小，所述供电服务指挥中心节点和抢修队节点是强算力节点，所述用户节点和物资仓库节点是弱算力节点。

s4：在每次抢修任务完成后，任务相关信息由各节点发送至强算力节点并依据所提评价方法进行计算。

s5：所述强算力节点采集当次抢修任务数据，将计算得的结果及其时间戳广播到其他参与计算节点以进行验证和审计，所述参与计算的强算力节点校验接收到的数据，并将比较结果连同他们的签名一起相互广播；在收到其他预选节点传来的审核结果后，所述每个强算力节点将这个结果与其他人的相比较，并将最终回复发送给最快算出结果的预选节点，最终回复内容包括本节点的计算结果、比较结果、签名和收到的审核结果记录；由计算最快的预选强算力节点分析收到的所有回复，设计达成共识的要求是大于三分之二的节点都同意该计算结果，就将包括计算得到的数据和相应签名的记录作为区块体信息生成新区块上链，存储在所述配电网抢修评价系统的联盟链中；若大于三分之一的强算力节点不同意该块中结果，则系统重新开始新一轮计算和共识过程争夺记账权。系统将所述计算结果完成共识过程后，将新的抢修任务信息和当次任务评价一同作为区块体中的交易信息构建新区块上链，如图7所示。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。