本发明涉及区块链技术在共享单车方面的应用领域，涉及一种基于区块链技术的共享单车使用记录系统。
背景技术
自行车作为一种短距离出行工具，也有助于城市“慢交通”系统的搭建。搭配步行或者公交车、地铁等交通方式，共享单车可用作换乘接驳，这不仅节省了市民的出行成本，还对城市的低碳、绿色和可持续发展有不可忽视的推动作用。几乎在一夜之间，街头巷尾被共享单车“攻占”，共享单车因其便捷、便宜和灵活，受到了市民的青睐。但是目前，共享单车后续管理问题接踵而至：共享单车随意停放、占用人行道；共享单车被人挂上树、被小偷盗窃、被恶意破坏；骑共享单车摔伤，找不到人赔偿。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的基于区块链技术的共享单车使用记录系统。
为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：基于区块链技术的共享单车使用记录系统，包含以下内容：
共享单车使用记录系统包括身份识别模块、记录模块、调度模块和查询模块；共享单车使用记录系统的参与者包括管理节点、骑行节点和查询节点；管理节点指共享单车管理人员，骑行节点指共享单车使用者，全网所有节点都可作为查询节点；
身份识别模块用于获取骑行节点的公钥地址作为身份id，获取过程如下：骑行节点在多个客户端注册有用户名，用户名和骑行节点的公钥地址是多对一的映射，骑行节点的本地数据库中存储有一张账号记录表，账号记录表中记录用户名、骑行节点的公钥地址、多对一的映射，使用节点在不同的客户端登录时即启动身份识别模块，查询账号记录表，识别出身份id；
管理节点给每辆共享单车编制唯一的车牌id并生成一对车辆公钥和车辆私钥，同时配有一个车辆芯片，将车辆公钥和车辆私钥植入车辆芯片；管理节点给每辆共享单车建立创世区块，在创世区块中记录车牌id和共享单车信息，将创世区块加入到分布式账本中；
记录模块包括开锁单元、结束单元、关锁单元、报修单元；骑行节点在客户端输入车牌id后即可启动开锁单元，将车辆私钥利用椭圆曲线算法生成数字签名，将数字签名在客户端以开锁密码的形式反馈给骑行节点，骑行节点在车辆芯片的输入端输入开锁密码，车辆芯片用车辆公钥对验证码进行解密，解密过程使用椭圆曲线算法，如果验证开锁密码是由车辆私钥生成，则车锁被打开，同时将车牌id和身份id存储到新区块中；骑行节点在客户端的界面上选择结束按钮可启动结束单元，将骑行信息打包记录到新区块中；关锁单元自行启动，关锁单元内置有计时器，计时器从启动结束单元开始计时，车锁关闭时停止计时，如果计时器记录的时间超过2min时车锁还未关闭，则将车锁未关闭的信息加入到新区块中，计时器也停止计时；计时器停止计时后，给新区块盖上时间戳，加入到分布式账本中；报修单元在车锁打开后即可启动，将故障信息加入到新区块中，同时报修单元与调度模块之间建立临时传输网络，报修单元将故障信息打包发送给调度模块，报修单元在计时器停止计时后则无法启动；
调度模块包括修理单元、统计单元和规划单元；修理模块用于收集故障车信息，收集过程如下：报修单元发送的故障信息存储在修理单元的本地数据库中，修理单元每天定时生成一张故障信息表并发送给规划单元，故障信息表包括前一天内报修单元发送的故障信息和前一周内没有使用记录的共享单车信息；
统计单元用于优化每个停车点的共享单车数量，优化过程如下：正在优化的停车点为当前停车点，用公式一计算当前停车点的合理单车数：
公式一：
其中，ε为当前停车点的合理单车数，n为停车点的个数，i为停车点的编号，p为前一天中所有骑行起点为停车点的共享单车的数量，q为前一天中所有骑行终点为停车点的共享单车的数量，pi为前一天中所有骑行起点为第i个停车点的共享单车的数量，qi为前一天中所有骑行终点为第i个停车点的共享单车的数量，u为前一天中所有骑行起点为当前停车点的共享单车的数量，v为前一天中所有骑行终点为当前停车点的共享单车的数量，r为前一周中所有骑行终点为当前停车点的共享单车的数量；ε、n、i、p、q、pi、qi、u、v、r均为正整数；
统计单元每天定时计算合理单车数生成一张统计信息表并发送给规划单元；
规划单元利用云计算和智能算法设计出共享单车的调度方案，统计信息表和故障信息表作为云计算和智能算法的数据源，调度方案包括每个停车点增加或减少的共享单车数量，需要返厂维修的共享单车的数量，停车点之间的行走路线；
分布式账本中记录的信息可以从两个维度进行追溯，第一维度的信息追溯链可查询同一辆共享单车的使用记录，第二维度的信息追溯链可查询同一个骑行节点的用车记录，在分布式账本中分别以车牌id和骑行节点的公钥地址为关键字搜索，将搜索到的区块按时间戳顺序依次排列，形成可追溯链式结构；
查询模块包括车辆追踪单元和使用者追踪单元；车辆追踪单元用于查询第一维度的信息追溯链，追溯过程如下：查询节点用车牌id在客户端启动车辆追踪单元，得到的反馈信息包括车牌id对应的共享单车的历史使用信息；使用者追踪单元用于查询第二维度的信息追溯链，查询过程如下：查询节点用骑行节点的公钥地址在客户端启动使用者追踪，得到的反馈信息包括骑行节点的用车记录。
本发明的有益成果为：本发明提供了一种基于区块链技术的共享单车使用记录系统，可以识别骑行者在不同客户端的用户名，统一成骑行者唯一的身份id，汇总不同移动终端的数据；将骑行者的骑行数据以区块的形式加入到分布式账本中，保证数据的真实不可篡改，将骑行者和单车建立关联，每个区块都带有骑行者和单车的身份信息；可以从两个维度追溯，第一维度的单车和第二维度的骑行者，查询到同一辆单车被使用的记录和同一个骑行者骑行的记录。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例1：本实施例具体说明了基于区块链技术的共享单车使用记录系统系统结构，如下：
共享单车使用记录系统包括身份识别模块、记录模块、调度模块和查询模块；共享单车使用记录系统的参与者包括管理节点、骑行节点和查询节点；管理节点指共享单车管理人员，骑行节点指共享单车使用者，全网所有节点都可作为查询节点；
身份识别模块用于获取骑行节点的公钥地址作为身份id，获取过程如下：骑行节点在多个客户端注册有用户名，用户名和骑行节点的公钥地址是多对一的映射，骑行节点的本地数据库中存储有一张账号记录表，账号记录表中记录用户名、骑行节点的公钥地址、多对一的映射，使用节点在不同的客户端登录时即启动身份识别模块，查询账号记录表，识别出身份id；
管理节点给每辆共享单车编制唯一的车牌id并生成一对车辆公钥和车辆私钥，同时配有一个车辆芯片，将车辆公钥和车辆私钥植入芯车辆片；管理节点给每辆共享单车建立创世区块，在创世区块中记录车牌id和共享单车信息，将创世区块加入到分布式账本中；
记录模块包括开锁单元、结束单元、关锁单元、报修单元；骑行节点在客户端输入车牌id后即可启动开锁单元，将车辆私钥利用椭圆曲线算法生成数字签名，将数字签名在客户端以开锁密码的形式反馈给骑行节点，骑行节点在车辆芯片的输入端输入开锁密码，车辆芯片用车辆公钥对验证码进行解密，解密过程使用椭圆曲线算法，如果验证开锁密码是由车辆私钥生成，则车锁被打开，同时将车牌id和身份id存储到新区块中；骑行节点在客户端的界面上选择结束按钮可启动结束单元，将骑行信息打包记录到新区块中；关锁单元自行启动，关锁单元内置有计时器，计时器从启动结束单元开始计时，车锁关闭时停止计时，如果计时器记录的时间超过2min时车锁还未关闭，则将车锁未关闭的信息加入到新区块中，计时器也停止计时；计时器停止计时后，给新区块盖上时间戳，加入到分布式账本中；报修单元在车锁打开后即可启动，将故障信息加入到新区块中，同时报修单元与调度模块之间建立临时传输网络，报修单元将故障信息打包发送给调度模块，报修单元在计时器停止计时后则无法启动；
调度模块包括修理单元、统计单元和规划单元；修理模块用于收集故障车信息，收集过程如下：报修单元发送的故障信息存储在修理单元的本地数据库中，修理单元每天定时生成一张故障信息表并发送给规划单元，故障信息表包括前一天内报修单元发送的故障信息和前一周内没有使用记录的共享单车信息；
统计单元用于优化每个停车点的共享单车数量，优化过程如下：正在优化的停车点为当前停车点，用公式一计算当前停车点的合理单车数：
公式一：
其中，ε为当前停车点的合理单车数，n为停车点的个数，i为停车点的编号，p为前一天中所有骑行起点为停车点的共享单车的数量，q为前一天中所有骑行终点为停车点的共享单车的数量，pi为前一天中所有骑行起点为第i个停车点的共享单车的数量，qi为前一天中所有骑行终点为第i个停车点的共享单车的数量，u为前一天中所有骑行起点为当前停车点的共享单车的数量，v为前一天中所有骑行终点为当前停车点的共享单车的数量，r为前一周中所有骑行终点为当前停车点的共享单车的数量；ε、n、i、p、q、pi、qi、u、v、r均为正整数；
统计单元每天定时计算合理单车数生成一张统计信息表并发送给规划单元；
规划单元利用云计算和智能算法设计出共享单车的调度方案，统计信息表和故障信息表作为云计算和智能算法的数据源，调度方案包括每个停车点增加或减少的共享单车数量，需要返厂维修的共享单车的数量，停车点之间的行走路线；
分布式账本中记录的信息可以从两个维度进行追溯，第一维度的信息追溯链可查询同一辆共享单车的使用记录，第二维度的信息追溯链可查询同一个骑行节点的用车记录，在分布式账本中分别以车牌id和骑行节点的公钥地址为关键字搜索，将搜索到的区块按时间戳顺序依次排列，形成可追溯链式结构；
查询模块包括车辆追踪单元和使用者追踪单元；车辆追踪单元用于查询第一维度的信息追溯链，追溯过程如下：查询节点用车牌id在客户端启动车辆追踪单元，得到的反馈信息包括车牌id对应的共享单车的历史使用信息；使用者追踪单元用于查询第二维度的信息追溯链，查询过程如下：查询节点用骑行节点的公钥地址在客户端启动使用者追踪，得到的反馈信息包括骑行节点的用车记录。
实施例2：本实施例主要举例说明了基于区块链技术的共享单车使用记录系统，如下：
骑行者节点骑行时可以使用不同的app，登陆后身份识别模块识别出骑行节点的公钥地址作为身份id；
管理节点给每辆共享单车编制唯一的车牌id并生成一对车辆公钥和车辆私钥，同时配有一个车辆芯片，将车辆公钥和车辆私钥植入车辆芯片；管理节点给每辆共享单车建立创世区块，在创世区块中记录车牌id和共享单车信息，将创世区块加入到分布式账本中；
骑行节点需要骑车时，在移动终端的app通过扫码或键盘输入车牌id后启动开锁单元，客户端反馈给骑行节点开锁密码，骑行节点在车辆芯片的输入端输入开锁密码，验证成功后即可开锁；骑行结束后，在客户端的界面上选择结束按钮可启动结束单元；手动将锁关闭后，关锁单元即可启动，如果忘记关锁，则2分钟后关锁单元自行启动，骑行节点忘记关锁的行为则被记录；如果骑行过程中发现车辆损坏，可随时报修，报修信息会发送给调度模块；
调度模块每天制定调度方案，包括每个停车点增加或减少的共享单车数量，需要返厂维修的共享单车的数量，停车点之间的行走路线；管理节点根据调度方案安排车辆和人员在城市内回收、摆放共享单车；
查询节点可以查询某一辆车的具体信息，查询方法如下：查询节点在移动终端的app通过扫码或键盘输入车牌id后，可以选择时间范围，得到的反馈信息包括车在某一段时间内的使用者，每次使用的具体信息；查询节点还可以查询某一个骑行节点的用车记录，查询方法如下：查询节点在移动终端的app输入身份id后，可以选择时间范围，得到的反馈信息包括骑行节点在某一段时间内的使用过的单车信息，每次骑行的具体信息。
本发明的有益成果为：本发明提供了一种基于区块链技术的共享单车使用记录系统，可以识别骑行者在不同客户端的用户名，统一成骑行者唯一的身份id，汇总不同移动终端的数据；将骑行者的骑行数据以区块的形式加入到分布式账本中，保证数据的真实不可篡改，将骑行者和单车建立关联，每个区块都带有骑行者和单车的身份信息；可以从两个维度追溯，第一维度的单车和第二维度的骑行者，查询到同一辆单车被使用的记录和同一个骑行者骑行的记录。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。