一种基于区块链技术的结算方法、装置及区块链网络与流程

本申请涉及区块链交易领域，特别是涉及一种基于区块链技术的结算方法、装置及区块链网络。

背景技术：

近年来，随着互联技术的发展，分布式新能源、储能、电动汽车、碳交易等的快速兴起，使得能源互联网的系统更加复杂、参与者更加多元、买卖身份更加自由、能源流、信息流、资金的流向更加交错。

在现有技术中，电力市场的运营方式是由电网公司向电厂购电及向用户售电，并且电网公司将购买到的电力输送到中心电站，再统一按照需求分别传输给各用户。这种输配售一体的运营方式比较僵化，并且其结算和清算的过程繁琐、耗时长，并且其中的数据记录和核对环节往往需要人工操作，容易出现人工错误，从而增加了电力市场的运营成本。

目前提出了电力交易市场化改革，即基于区块链技术进行电力交易，区块链技术是一种去中心化、开源共享的技术，交易双方的交易验证和交易结算过程均在区块链上进行，由此，区块链需要对大量的交易数据进行处理，影响了区块链网络的交易处理能力，影响交易处理效率。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种基于区块链技术的结算方法、装置及区块链网络，该交易方法能够提高区块链网络的交易处理能力。

为了解决上述问题，本申请第一方面提供了一种基于区块链技术的结算方法，所述结算方法包括：

第一用户节点向区块链网络提交签署后的交易协议，以使所述区块链网络验证所述交易协议的有效性；

当所述交易协议验证有效时，所述第一用户节点获取所述交易协议中的交易信息，判断所述交易信息为第一类交易信息或第二类交易信息；

当所述交易信息为第一类交易信息时，所述第一用户节点利用区块链网络以外的结算通道与所述交易协议中对应的第二用户节点进行资金结算；或

当所述交易信息为第二类交易信息时，所述第一用户节点利用所述区块链网络与所述第二用户节点进行资金结算。

为了解决上述问题，本申请第二方面提供了一种基于区块链技术的电力交易装置，该电力交易装置包括存储器、处理器和通信电路，所述处理器连接所述存储器和所述通信电路；

所述存储器，用于存储所述处理器执行的程序指令，以及所述电力交易装置的交易数据；

所述通信电路，用于所述电力交易装置与区块链网络或外部网络之间的数据传输；

所述处理器用于执行指令以实现上述交易方法。

为了解决上述问题，本申请第三方面提供了一种区块链网络，该区块链网络包括第一用户节点和第二用户节点；

所述第一用户节点向区块链网络提交签署后的交易协议，以使所述区块链网络验证所述交易协议的有效性；

当所述交易协议验证有效时，所述第一用户节点获取所述交易协议中的交易信息；

当所述交易信息为第一类交易信息时，所述第一用户节点利用区块链网络以外的结算通道与所述交易协议中对应的第二用户节点进行资金结算；或

当所述交易信息为第二类交易信息时，所述第一用户节点利用所述区块链网络与所述第二用户节点进行资金结算；

其中，所述第一用户节点为上述电力交易装置。

上述方案中，基于区块链技术的结算方法通过在第一用户节点签署的交易协议被验证有效后，判断交易协议对应的交易信息为第一类交易信息或第二类交易信息；当所述交易信息为第一类交易信息时，所述第一用户节点利用区块链网络以外的结算通道与所述交易协议中对应的第二用户节点进行资金结算；当所述交易信息为第二类交易信息时，所述第一用户节点利用所述区块链网络与所述第二用户节点进行资金结算。基于上述结算方法，根据交易信息的类别，分别采用相对应的结算方式，将部分交易的结算过程通过区块链网络以外的结算通道进行结算，进而降低了区块链网络对结算的处理压力，提高区块链网络的交易效率，提高交易的处理能力。

附图说明

图1是本申请基于区块链技术的智能电表一实施例的结构示意图；

图2是图1中区块链支撑模块的数据平台架构模型的示意图；

图3是本申请一实施例中采用的区块链的区块的结构示意图；

图4是本申请区块链网络一实施例的结构示意图；

图5是本申请区块链网络的底层平台的架构示意图；

图6是本申请基于区块链网络的交易方法一实施例的流程示意图；

图7是本申请基于区块链网络的独立交易通道的结构示意图；

图8是图6中步骤s12一实施方式的流程示意图；

图9是本申请基于区块链网络的结算方法一实施例的流程示意图；

图10是图9中步骤s23一实施方式的流程示意图；

图11是本申请基于区块链网络的电力数据访问方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本申请实施例的方案进行详细说明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。

本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参阅图1，图1是本申请基于区块链技术的智能电表一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的智能电表10至少包括计量模块11和区块链支撑模块12；其中，计量模块11用于电量计量，区块链支撑模块12与计量模块11连接，用于令智能电表10在区块链网络中进行电力交易，以及将电量计量与交易数据存储于区块链中。进一步，计量模块11包括电流信号采样模块111和电压信号采样模块112，电流信号采样模块111用于计量单向和/或双向的电流值，电压信号采样模块112用于计量单向和/或双向的电压值。

进一步，本实施例的智能电表10还包括中央数据处理模块13，中央数据处理模块13分别与计量模块11和区块链支撑模块12连接，用于接收计量模块11的电量计量，并对电量计量进行逻辑处理，将逻辑处理后的电量数据发送至区块链支撑模块12；以及接收区块链支撑模块12从区块链网络中获取的数据。此外，本实施例的智能电表10还包括通讯模块14、显示模块15和电源模块16，其中，通讯模块14和显示模块15也与中央数据处理模块13连接，显示模块15可接受中央数据处理模块13进行逻辑处理后的电量数据，对智能电表10的电量数据以及各类信息(例如，智能电表10的类型，用户信息等)进行显示，通讯模块14设置有不同的通讯接口，进而还与不同的通讯电路连接，用于接收中央数据处理模块13进行逻辑处理后的电量数据，并将电量数据通过不同的通讯接口传输至外部网络；或者通过不同的通讯接口接收外部网络传输的数据，并数据传递给中央数据处理模块13。其中，通讯模块14的通讯接口根据其连接的通讯电路可包括rs485通讯接口141、蓝牙通讯接口142、红外通讯接口143、rfid通讯接口144、wifi通讯接口145、sim卡通讯接口146、nb-iot通讯接口147、电力线载波通讯接口148等通讯接口中的一个或多个，本实施例不做具体限制。进一步，本实施例的智能电表10还包括有电源模块16，电源模块16与上述所有模块连接，为上述所有模块提供电源。

本实施例中，上述的每个模块可分别为单独的电路结构，也可集成在同一电路结构中，此外，可以将其中的某几个模块集成在同一电路结构中，剩余的模块集成在另一电路结构中，本实施例对不作具体限制。

进一步，区块链支撑模块12中区块链相关的数据平台架构模型如图2所示，该数据架构模型包括数据层、网络层、共识层、合约层、服务层和应用层。

其中，数据层用于封装底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术。并且，可利用不可逆加密算法(如sha256算法)对文件数据进行至少一次(如两次)计算，生成唯一的区块链id，即哈希(hash)值。具体地，该区块链可为区块联盟链，以保证该区块链并非完全公开，只有注册的会员节点才可访问。此外，数据层通过中央数据处理模块13获取电量计量的数据，并不断向区块链网络传输自身的电量产销数据等。网络层，封装了区块链网络系统的p2p组网方式、消息传播协议和数据验证机制等要素，使各节点地位对等且以扁平式拓扑结构相互连通和相互，拥有分布式、自治性、开放可自由进出等特性。区块链网络中每一个节点都能参与区块数据的校验和记账过程，仅当区块数据通过全网大部分节点验证后，才能记入区块链。区块链这种去中心化设计保证文件数据不可篡改、不可伪造。共识层，参与区块链网络的共识机制。合约层，封装有电力清、结算的合约代码，合约代码中的条件被触发时，自动执行相应交易，同时可通过合约内容规定相应的电力交易价格、结算规则等。服务层，用于针对不同的应用场景定制个性化的baas服务，在区块链底层平台上部署不同结算规则的智能合约代码供各类情况调用。应用层将区块链技术应用在智能电表10的相关处理上，例如用户注册、智能合约的自动结算、数据访问控制等。

区块链网络用一种去中心化的方式来收集，打包且安全保护智能电表10的电量数据，并把电量数据锚定到区块链上。具体，区块链可以采用区块联盟链的网络来实现。区块链的节点不断变换在网络系统中所承担的责任，永远不会只有一个节点在控制整个网络系统，即不会只有一个记账节点进行记账。每个节点都只是网络系统中的一部分。区块链的节点定时如每一分钟变换一次角色，没有节点会永久控制网络系统的任何一部分。

在一实施例中，区块链的区块封装可如图3所示。该区块链的区块包括区块头31(header)和区块体32(body)。该区块体32存储有至少一条对电力交易数据进行设定哈希运算得到的哈希值(hash)。该区块头31可以封装有当前版本号311、前一区块地址312、当前区块的目标哈希值313、当前区块pow(工作量证明)共识过程的解随机数314、merkle根315(merkle-root)以及时间戳316等信息。其中，该当前版本号311，用于标示软件及协议的相关版本信息；该前一区块地址312，也可称为前一区块哈希值，通过该值才可将每个区块才首尾相连组成了区块链；该解随机数314为记录解密该区块相关数学题的答案的值；该merkle根315是由区块体32中所有数据哈希值计算出来的，用于检验文件数据是否存在于该区块中；该时间戳316用于记录该区块30产生的时间。可以理解的是，该区块的结构可根据采用的区块链技术的不同进行调整，例如不采用pow共识机制，则不存在上述的解随机数。

在一具体应用中，该区块链底层系统可由分层结构的区块(block)组成。根部是目录区块(directoryblock)。这些区块构成了一个微型链,链上存储着压缩过的引用(reference)。为了避免数据规模过大，目录区块(directoryblock)中的引用只是记录区块(entryblock)的哈希值。

目录区块对应这个系统的第一分层，是记录该记录区块完整性(hash值)证明的区块。目录区块是由所有服务器中定义的所有记录区块组合到一起建造而生成的。因此，每个服务器都拥有所有的记录区块，所有的目录区块，和所有记录(entry)。

记录区块(entryblock)对应这个系统的第二分层，是记录entry完整性(hash值)证明的区块。在寻找记录的应用会需要记录区块，可以从一个数字指纹搜索到所有可能相关的购售电合同记录。记录区块包含着电子记录的哈希值。电子记录的哈希值同时证明了数据的存在和在分布式散列表(dht)网络中找到记录的钥匙。

记录区块(entryblock)包含了和一个链id有关的全部entry。如果某个entry是关联到某个记录区块(entryblock)的话，那么可以认为这个entry并不存在。这样的设计能让应用程序很容易的证伪，方便的识别哪些entry是真实可靠的。

请参阅图4，图4是本申请区块链网络一实施例的结构示意图。如图4所示，在本实施例中的区块链网络41中至少包括用户节点411、监管节点412、中央结算节点413、管理节点415和记账节点414。用户节点411可包括普通家庭用户、电网企业、购售电公司等电力产销用户，其中，普通家庭用户、电网企业、购售电公司等均可通过智能电表(其硬件结构如图1所示的智能电表10相同)作为用户节点加入区块链网络，智能电表可与客户端连接，即智能电表通过客户端(智能手机、平板电脑等智能终端)接收用户的各类操作指令(例如，转账指令、电力查询指令等)；此外，智能电表还与电力产消设备(例如，电视机、冰箱、点灯、光伏发电设备等，图中未画出)连接，通过智能电表中的计量模块获取电力产消设备的产电量和/或耗电量等电力数据。此外，电网企业和购售电公司也可采用其他的具有区块链支撑模块的电力设备加入区块链网络中，本实施例以用户节点411均对应智能电表411为例。监管机构、中央结算机构可分别作为监管节点412和中央结算节点413加入到区块链网络41中。可以理解的是，本实施例中，每个对应于智能电表的用户节点411均可电力的需求方或电力的供应方。

该区块链网络41即为利用区块链技术组成的多节点网络系统。本实施例中，智能电表对应的用户节点411、监管机构对应的监管节点412、中央结算机构对应的中央结算节点413均作为区块链网络中41的节点，共同参与智能合约执行、合约有效性验证等。此外，区块链网络41中还包括多个运行区块链技术而参与同一区块链的记账节点414(也成为区块链记账节点)，该区块链网络中的每个记账节点414为具有竞争记账能力的节点，以将用户节点411的电力数据、支付结算等交易数据存储于该区块链网络中的每个记账节点414的本地区块链的区块(可如图3所示)中，故每个记账节点414均保存用户节点411的电力数据、支付结算等交易数据，实现各个用户节点411的电力数据和交易数据的分布式存储。

区块链网络41还可包括管理节点415，用于用户节点411、监管节点412、中央结算节点413以及记账节点414进行身份注册，管理用户节点411、监管节点412、中央结算节点413以及记账节点414的身份信息和实名认证、处理合同模板等各种业务功能。

上述监管节点412、中央结算节点413、记账节点414以及管理节点415具体可以为任意电子设备，例如服务器、手机、计算机、平板电脑等，在一实施例，该记账节点414为区块链服务器、管理节点415为具有业务处理能力的应用服务器，且可作为基于区块链的存证系统。可以理解的是，上述用户节点411、监管节点412、中央结算节点413和管理节点415与记账节点414可通信，本实施例中的用户节点411和管理节点415作为区块链节点，例如为区块链的轻量记账节点，但在其他实施例中，用户节点411和管理节点415不限定为区块链节点，即该用户节点411和管理节点415的至少部分未必参与区块链。另外，上述节点的区分均是根据通过该节点登录的账户确定的。故上述节点的相应主体如普通家庭用户、电网企业、购售电公司、监管机构、中央结算机构等，都需要事先在区块链平台上完成注册(在一应用中，该区块链为区块联盟链，故事先在区块联盟链平台上完成会员制注册)，并获取公私钥，确定其身份可信后，允许开展如下的电力数据访问和电力交易业务。

在一实施例中，该管理节点415用于对用户节点411、监管节点412、中央结算节点413进行身份管理和身份认证。其中，该身份认证用于新节点用户注册进入区块链网络中，以及在电力交易中根据用户节点411的身份信息匹配相应的智能合约。具体如，新节点411/412/413向管理节点415发送账户注册请求，其中，该账户注册请求包括请求注册的账户名(提供于注册成功后用户登录该区块链网络)以及该新节点411/412/413的身份信息，例如身份证号、护照号、企业号等可证明该用户身份的信息。其中，该账户注册请求也可仅包含用户节点的身份信息。管理节点415将账户注册请求中的身份信息与预设身份数据库中的身份信息进行比对；若预设身份数据库不存在匹配的身份信息，则认证不通过，并返回包含失败原因的注册失败消息；若预设身份数据库存在匹配的身份信息，则认证通过，发送注册成功消息。进一步地，管理节点415还可将账户注册请求中的身份信息保存至设定管理数据库，以统一管理参与该区块链的用户身份。新节点411/412/413在接收该注册成功消息后，自身运行区块链技术中的相关算法或者由区块链网络的其他节点为其生成区块链地址，作为注册的账户的区块链地址；并且自身运行区块链技术中的相关算法如设定哈希运算生成一组公钥和私钥作为注册的账户的公钥和私钥。然后，新节点411/412/413将该公钥广播于该区块链网络，以使网络中的其他节点均接收并保存该用户注册的账户公钥。并且，该新节点411/412/413将其私钥和区块链地址保存于本地，或者该私钥还可发送于设定的可信任的节点进行存储，以作备份。此时，账户注册完成。

本实施例的区块链网络以联盟链网络为例，即节点加入区块链网络时需要进行身份信息注册，只有注册的身份信息的会员节点才能对该区块链网络进行访问。本实施例联盟链网络的底层平台的架构示意图如图5所示。

进一步，本实施例中，加入的新节点不直接作为可参与共识的节点，而是向管理节点415发送加入共识的请求，当管理节点415接收到新节点311/313/314的加入请求时，对新节点进行数据同步，而暂时不进行共识。由管理节点415对新节点进行判断，判断新节点是否满足作为可参与共识的节点的要求，如果满足，则将新节点作为可参与共识的节点；如果不满足，则周期性的对该新节点是否满足作为可参与共识的节点的要求进行判断，直至该新节点满足作为可参与共识的节点的要求。

本实施例在共识之前，判断新节点是否能参与全网共识的方式解决了新加入的节点由于区块链数据不完整无法验证交易，以及节点列表维护不一致而导致的共识双主问题，保证了改进后的采用投票式拜占庭容错共识算法有序进行，实现全网数据一致性、不可篡改性。

进一步，本实施例采用零知识证明算法对节点的身份进行验证，在验证过程中，被验证的用户节点可无需泄露交易数据以及额外信息，即可被验证。零知识证明算法工作高效，计算过程量小，验证节点和被验证节点之间交换信息小，能很好满足日渐增量的电力交易。借鉴并扩展该算法，可实现了具有隐私保护的智能合约，可支持任意交易的隐私保护。

请参阅图6，图6是本申请基于上述区块链网络的交易方法一实施例的流程示意图。如图6所示，本实施例的交易方法可包括如下步骤：

在步骤s11中，第一用户节点向区块链网络提交对应于第二用户节点的交易请求，以使区块链网络的管理节点根据交易请求建立第一用户节点和第二用户节点之间的独立交易通道。

上述区块链网络的任一用户节点可作为需求方向另一用户节点发起交易请求，进而进行电力交易；区块链网络中，各个用户节点通过智能电表的区块链支撑模块将各自的电力数据广播至区块链中，此外，每个智能电表的用户可设置电力交易价格，并将交易价格广播至区块链网络；因此，每个用户节点的电力数据以及电力价格可被其他任意节点获取。需求方的用户节点即可通过获取到的其他每个用户节点的电力数据和电力价格等信息确定要进行电力交易的另一用户节点，进而向该另一用户节点发起交易请求。

本实施例中，第一用户节点和第二用户节点均为图4所示的用户节点411中的任一节点，两者对应的主体机构可以为普通家庭用户、电网企业或购售电公司，本实施例中，第一用户节点作为需求方，一般情况下可对应于普通家庭用户或个人用户，第二用户节点最为供应方，一般情况下可对应于电网企业或购售电公司，此外，第二用户节点也可以为设置有光伏发电设备等产电装置的普通家庭用户或个人用户。其中，第一用户节点对应的硬件装置即为智能电表，第二用户节点对应的硬件装置可为智能电表，也可为其他可执行区块链技术的电力设备。

本实施例中，第一用户节点可通过区块链网络中的用户节点数据确定要进行电力交易的第二用户节点，进而向第二用户节点发起交易请求；该交易请求中至少可包括第一用户节点和第二用户节点的身份信息、地址信息、电力数据和交易价格等交易数据。区块链网络中的管理节点根据该交易请求中的信息匹配相应的交易协议，此时，管理节点可根据第一用户节点和第二用户节点的身份信息和地址信息建立第一用户节点和第二用户节点之间的独立交易通道。

本实施例中，交易协议即为智能合约；其中，智能合约是区块链的核心构成要素(合约层)，是由事件驱动的、具有状态的、运行在可复制的共享区块链数据账本上的计算机程序，能够实现主动或被动的处理数据，接受、储存和发送价值，以及控制和管理各类链上智能资产等功能。具体的，智能合约是一组情景-应对型的程序化规则和逻辑，是部署在区块链上的去中心化、可信共享的程序代码。智能合约同样具有区块链数据的一般特征，如分布式记录、存储和验证，不可篡改和伪造等。签署合约的各方就合约内容达成一致后，以智能合约的形式部署在区块链上，即可不依赖任何中心机构地自动化代表各签署方执行合约。

本实施例中，该独立交易通道可通过建立独立的通信通道来实现。用户节点之间的独立交易通道的结构示意图可如图7所示，本实施例中，同一用户节点可同时与其他多个用户节点之间连接不同的独立交易通道，当每个独立交易通道之间相互独立，即独立交易通道是基于交易的双方节点进行建立。如图7所示，第一用户节点71与第二用户节点72之间建立有独立交易通道701，此外，第二用户节点71还可以与第三用户节点73之间建立有独立交易通道702，第一用户节点71和第三用户节点73之间也可建立独立交易通道703。

在步骤s12中，第一用户节点利用独立交易通道与第二用户节点进行交易验证。

在独立交易通道建立后，第一用户节点和第二用户节点的交易流程均在独立交易通道同进行。

进一步，请参阅图8，步骤s12可包括如下步骤：

在步骤s121中，第一用户节点通过独立交易通道接收与交易请求对应的第一交易协议。

管理节点负责管理合约以及用户身份信息，根据用户身份信息匹配得到相应的交易协议，即智能合约；并将匹配得到的智能合约通过独立交易通道发送至第一用户节点和二用户节点，由第一用户节点和第二用户节点分别对各自接收到的智能合约进行签署。一般来说，管理节点通过独立交易通道将匹配得到的智能合约发送至第一用户节点和第二用户节点中的一个用户节点，由首先接收到智能合约的用户节点对该智能合约进行签署，经过一个用户节点签署的智能合约再发送至另一个用户节点，由另一个用户节点对智能合约再次签署，最终，经过两个用户节点签署的智能合约传输至区块链网络进行有效性验证。

本实施例中，将第一用户节点接收到的智能合约为第一交易协议，该第一交易协议可以是经过第二用户节点签署后的智能合约，也可以是直接由管理节点匹配到的未经过第二用户节点签署的智能合约。

在步骤s122中，对第一交易协议进行签署，形成第二交易协议。

第一用户节点对接收到的第一交易协议(智能合约)进行签署，具体的，第一用户节点接收到智能合约，利用自身的私钥对该智能合约进行签署，得到第二交易协议(通过私钥签署后的智能合约)。此外，第二用户节点也对其接收到的智能合约进行签署。智能合约需要交易双方确认签署才能生效。

在步骤s123中，将签署后的第二交易协议提交至能够访问独立交易通道的节点处，由能够访问独立交易通道的节点对第二交易协议进行有效性验证，或将第二交易协议发送至第二用户节点，由第二用户节点对第二交易协议进行签署。

本实施例中，由于独立交易通道的存在，第一用户节点将其签署后的第二交易协议(智能合约)提交至区块链网络中能够访问独立交易通道的节点，此时，若第一交易协议是经过第二用户节点签署后的智能合约，则由区块链网络中的参与合约验证的节点对该第一用户节点传输至区块链网络中的第二交易协议(智能合约)进行有效性验证。若第一交易协议是直接由管理节点匹配到的未经过第二用户节点签署的智能合约，则经过第一用户节点签署的第二交易协议进一步被传输至第二用户节点处，由第二用户节点进行签署，形成经过第一用户节点和第二用户节点签署的第三交易协议，并通过第二用户节点将第三交易协议传输至区块链网络提交至区块链网络中能够访问独立交易通道的节点，由区块链网络中的参与合约验证的节点对第三交易协议(智能合约)进行有效性验证。

本实施例中，参与合约验证的节点为能够访问第一用户节点和第二用户节点之间的独立交易通道的节点。对智能合约有效性验证可采用投票式拜占庭容错共识机制；此外，本实施例的投票式拜占庭容错共识机制可进一步进行改进，即对每个参与共识的节点，根据其身份信息分配相应的投票权重，在各个节点进行投票时，每个节点的投票权重也将计入投票计数中，若投票权重超过预设比例，即认为达成共识，保证交易有效、数据的一致性和安全性。该预设比例可设置三分之二。

在步骤s13中，第一用户节点基于交易请求与第二用户节点进行结算。

当步骤s12中交易验证通过(智能合约被验证有效)后，第一用户节点即可根据向第一用户节点进行资金结算，向第二用户节点转入相应的金额，第二用户节点也将相应的电力供应给第一用户节点。该过程可基于智能合约自动执行。第一用户节点和第二用户节点完成资金结算后，将资金结算的结果提交至区块链网络，由区块链网络中的各个节点获取并处理，并由记账节点对相应数据进行记账。

进一步参阅图7，每个独立交易通道701、702、703均允许监管节点412访问，监管节点412的主体机构为电力监管机构，监管节点412可通过访问独立交易通道701、702、703获取交易双方的交易信息，对双方的电力交易是否符合规定进行验证和监控。例如，监管节点412可通过第一用户节点71和第二用户节点72之间的独立交易通道701获取第一用户节点71和第二用户节点72的身份信息以及交易信息，判断两者的身份是否不符合购售电规定，以及两者的电力交易金额等信息是否符合购售电规定等。

进一步参阅图7，每个独立交易通道701、702、703还可允许中央结算节点413访问，中央结算节点413的主体机构为银行、支付平台等结算机构。中央结算节点413可通过独立交易通道701、702、703获取交易双方的账户余额，进而对交易双方的账户余额是否满足智能合约规定的交易金额(一般是对需求方的账户余额进行判断)，当某一用户节点的账户余额不满足智能合约规定的交易金额时，向相应的用户节点发送账户余额不足提醒，以使用户及时充值，此外，供应方可根据接收到的账户余额不足提醒停止向需求方供电，避免拖欠电费的事件发生。例如，中央结算节点413可通过第一用户节点71和第二用户节点72之间的独立交易通道701获取第一用户节点71(需求方)的账户余额，判断账户余额是否满足智能合约规定的交易金额，当账户余额不满足交易金额时，向对应的第一用户节点71和/或第二用户节点72发送账户余额不足提醒；此时，第一用户节点71可及时对账户进行充值，以避免拖欠电费的事件发生，第二用户节点72则可停止向第一用户节点71供电；若第一用户节点71完成充值，则中央结算节点413可将相应充值信息发送至第二用户节点72，以使第二用户节点72恢复向第一用户节点71供电。

请参阅图9，图9是本申请基于上述区块链网络的结算方法一实施例的流程示意图。如图9所示，本实施例的结算方法可包括如下步骤：

在步骤s21中，第一用户节点向区块链网络提交签署后的交易协议，以使区块链网络验证交易协议的有效性。

本实施例中，上述区块链网络的任一用户节点可作为需求方向另一用户节点发起交易请求，进而进行电力交易；区块链网络中，各个用户节点通过智能电表的区块链支撑模块将各自的电力数据广播至区块链中，此外，每个智能电表的用户可设置电力交易价格，并将交易价格广播至区块链网络；因此，每个用户节点的电力数据以及电力价格可被其他任意节点获取。需求方的用户节点即可通过获取到的其他每个用户节点的电力数据和电力价格等信息确定要进行电力交易的另一用户节点，进而向该另一用户节点发起交易请求。

本实施例中，第一用户节点为需求方，第二用户节点为供应方，第一用户节点可通过区块链网络中的用户节点数据确定要进行电力交易的第二用户节点，进而向第二用户节点发起交易请求；该交易请求中至少可包括第一用户节点和第二用户节点的身份信息、地址信息、电力数据和交易价格等交易数据，区块链网络中的管理节点根据该交易请求中的信息匹配相应的交易协议；其中，交易协议即为智能合约。

进一步，管理节点并将匹配得到的智能合约发送至第一用户节点和第二用户节点，由第一用户节点和第二用户节点分别对各自接收到的智能合约进行签署。

第一用户节点对接收到的交易协议(智能合约)进行签署，具体的，第一用户节点接收到智能合约，利用自身的私钥对该智能合约进行签署，第二用户节点也对其接收到的智能合约进行签署。智能合约需要交易双方确认签署才能生效。

第一用户节点将其签署后的智能合约提交至区块链网络，第二用户节点同样将其签署后的智能合约提交至区块链网络，由区块链网络中的参与合约验证的节点对该智能合约进行有效性验证。本实施例可采用投票式拜占庭容错共识机制对智能合约有效性验证；此外，本实施例的投票式拜占庭容错共识机制可进一步进行改进，即对每个参与共识的节点，根据其身份信息分配相应的投票权重，在各个节点进行投票时，每个节点的投票权重也将计入投票计数中，若投票权重超过预设比例，即认为达成共识，保证交易有效、数据的一致性和安全性。该预设比例可设置三分之二。

在步骤s22中，第一用户节点获取交易协议中的交易信息，判断交易信息为第一类交易信息或第二类交易信息。

此时，第一用户节点能够获取智能合约中包含的交易信息，进而对交易信息的类别进行判断，根据交易信息的不同类型，采用不同的结算方式；本实施例中，交易信息可包括第一类交易信息和第二类交易信息。

在一实施方式中，第一类交易信息为第一用户节点和第二用户节点的身份信息均为第一类用户身份；第二类交易信息为第一用户节点和第二用户节点的身份信息为第二类用户身份，值得注意的是，第二类用户身份的预期交易金额大于第一类用户身份的预期交易金额。

对上述的第一类用户身份和第二类用户身份做进如下说明：上述区块链网络中用户节点的主体机构包括了普通家庭用户，企业用户、电网企业、购售电公司。本申请中的上述每个用户节点均可作为电力供应方和需求方，例如，家庭用户a利用光伏发电设备和储电设备存储有一定电力，家庭用户a可将对电力设置交易价格，并将自身的电力的数据和交易价格广播至区块链网络；则家庭用户b可通过区块链网络确定从家庭用户a处购买电力，此时，供应方不在是常见的电网企业或购售电公司。因此，对于交易双方的主体机构更加灵活的区块链网络，当家庭用户和家庭用户进行电力交易时，往往交易次数的频率相对较高，交易金额相对较小；但对于企业用户、电网企业或购售电公司而言，其交易次数的频率相对较低，交易金额相对较大。由此，本申请根据不同主体机构可能出现的与其交易金额对用户节点进行区分，将预期交易金额较小的主体机构的用户身份作为第一类用户身份，预期交易金额较大的主体机构的用户身份为第二类用户身份；进而根据不同的用户身份，采用不同的结算方式。

在另一实施方式中，可直接采用交易金额对交易信息进行分类，即第一类交易信息为第二交易协议中包含的交易金额小于或等于预设金额阈值；第二类交易信息为第二交易协议中包含的交易金额大于预设金额阈值。其中，预设金额阈值可根据电力交易大数据进行预估设置，本实施例不做具体限制。

在步骤s23中，第一用户节点利用区块链网络以外的结算通道与交易协议中对应的第二用户节点进行资金结算。

当步骤s22中判断交易信息为第一类交易信息时，说明此时的交易属于交易次数频率相对较高，而交易金额相对较低的交易，由此，第一用户节点通过区块链网络以外的结算通道与第二用户节点进行资金结算。

进一步，请参阅图10，步骤s23可包括如下步骤：

在步骤s231中，第一用户节点接收到结算通道的建立消息。

当交易信息为第一类交易信息时，第一用户节点和第二用户节点之间可建立区块链网络以外的结算通道，当结算通道结算完成后，建立结算通道的节点(可以为管理节点或第一用户节点)，向第一用户节点发送相应的建立消息，第一用户节点接收到该建立消息后。

本实施例中，区块链网络以外的结算通道可采用通信通道的方式建立。

在步骤s232中，利用结算通道，根据交易协议中指定的交易金额向第二用户节点进行资金转账。

第一用户节点接收到建立消息即确定区块链网络以外的结算通道建立完成，此时，第一用户节点即可通过该结算通道，按照智能合约中规定的交易金额，向第二用户节点转账。

在步骤s233中，将资金转账的结果提交至区块链网络。

当第一用户节点完成转账时，或者当第一用户节点或第二用户节点退出结算通道时，第一用户节点和/或第二用户节点则将转账结果提交至区块链网络，由区块链网络中的各个节点对转账结果进行验证和存储，此外，记账节点对提交的转账结果等交易数据进行记账。

通过将交易相对频繁，交易金额相对较小的结算采用离链结算方式，结算过程中不与区块链网络的主链交互，而在结算通道关闭或交易方退出时才请求区块链网络的记录交易最终状态，包括交易是否成功、交易账户余额变动等敏感信息，实施“链上锁定—链下执行”的操作，能够极大的缓解区块链网络的主链处理压力，提升系统在单位时间内交易处理能力，提高交易效率。

在步骤s24中，第一用户节点利用区块链网络与第二用户节点进行资金结算。

当步骤s22中判断交易信息为第二类交易信息时，说明此时的交易属于交易次数频率相对较低，而交易金额相对较高的交易，由此，第一用户节点通过区块链网络与第二用户节点进行资金结算。

在一实施方式中，当采用区块链网络进行资金结算时，第一用户节点可通过预设的货币类型进行转账。在一实施方式中，预设的货币类型可以为数字货币，此时，用户节点(智能电表)均对应有相应的钱包账户，用户通过法定货币(人民币、美元等货币)兑换相应的数字货币，并将兑换的数字货币存入钱包账户中，当第一用户节点向第二用户节点转账时，则直接将自身的钱包账户中对应于智能合约中规定的数字货币金额转入第二用户节点的钱包账户中。本实施例中，用户若将钱包账户中的数字货币转为相应的法定货币时，钱包账户中的数字货币将会销毁。通过数字货币在不同用户节点的钱包账户之间进行资金转账，能够实现交易摩擦最小化。

本实施例中，法定货币与数字货币之间的兑换率可根据由管理节点进行管理，兑换率可设置为1、0.5、0.7等，本实施例不做具体限定，当兑换率为1时，1法定货币(本实施例以人民币为例)兑换1数字货币，因此，第一用户节点向第二用户节点转账1数字货币时，即购买了价值1人民币的电力。

在另一实施方式中，预设的货币类型也可以为法定货币，即用户可设置钱包账户，该钱包账户可作为电力交易的专用账户，也可以为其他支付平台的钱包账户，或与银行卡直接绑定的钱包账户，用户可提前在钱包账户中存入一定数额的法定货币，当第一用户节点向第二用户节点转账时，则直接将自身的钱包账户中对应于智能合约中规定的法定货币金额转入第二用户节点的钱包账户中。可以理解的是，随着交易手段的发展和变更，本申请中的预设的货币类型也可以是其他的货币类型，本申请不做具体限制。

进一步，本实施例可设置保证金制度，即用户节点(智能电表)的钱包账户中需存入约定金额的保证金；当第一用户节点(需求方的用户节点)用电后未能及时向第二用户节点(供应方的用户节点)转账时，第二用户节点可从第一用户节点的钱包账户中扣除保证金，并继续为第一用户节点供电，当第一用户节点的钱包账户的保证金的余额低于预设额度时，第二用户节点可停止向第一用户节点供电，并向其发送相应的提示信息。

在另一实施方式中，当采用区块链网络进行资金结算时，第一用户节点根据交易协议中指定的交易金额向第三支付方发送转账指令，以使第三支付方根据转账指令向第二用户节点进行资金转账；以及第一用户节点和/或第二用户节点将资金转账的结果提交至区块链网络。

此时，第一用户节点(智能电表)可接收到根据智能合约计算得到转账金额的数值；第一用户节点利用通信接口向第三支付方发送转账指令，进而通过第三支付方向第二用户节点进行转账。本实施例中，第三支付方为第一用户节点是对应于用户实名身份锚定的第三支付平台(例如，支付宝、微信、网银等)。

当第一用户节点完成转账时，第一用户节点和/或第二用户节点则将转账结果提交至区块链网络，由区块链网络中的各个节点对转账结果进行验证和存储，此外，记账节点对提交的转账结果等交易数据进行记账。

本实施例的结算方法根据交易信息的类别，分别采用相对应的结算方式，将部分交易的结算过程通过区块链网络以外的结算通道进行结算，进而降低了区块链网络对结算的处理压力，提高区块链网络的交易效率，提高交易的处理能力。

进一步，上述图6至图8所示的交易方法一实施例与图9至图10所示的结算方法一实施例可进行结合，形成新的实施例，即第一用户节点和第二用户节点进行电力交易时，可通过图6至图8所示的交易方法一实施例，在第一用户节点和第二用户节点之间建立独立交易通道，另第一用户节点和第二用户节点通过独立交易通道对交易进行验证，且在交易验证通过后，采用图9至图10所示的结算方法一实施例进行资金结算，即根据交易信息类别，采用与交易信息类别对应的资金结算方式。

进一步，请参阅图11，图11是本申请基于上述区块链网络的电力数据访问方法一实施例。如图11所示，本实施例可包括如下步骤：

在步骤s31中，第一用户节点向第二用户节点发送访问请求，以使第二用户节点根据访问请求创建访问策略并广播至区块链网络进行验证。

本实施例中，上述区块链网络的任一用户节点可作访问主体向另一用户节点发起访问请求，进而访问另一用户节点的电力数据；本实施例中，第一用户节点为访问主体，第二用户节点为被访问主体。

第二用户节点接收到第一用户节点发送的访问请求后，基于该访问请求创建相应的访问策略(包含有访问通信证)，进一步，第二用户节点将创建的访问策略发送至区块链网络中，由区块链网络中能够进行验证的节点对该访问策略进行有效性验证，当访问策略被验证有效后，由记账节点进行记账，进而加入到区块链网络的区块中进行存储。此时，访问策略被验证有效，即说明第二用户节点对第一用户节点进行了访问授权，第一用户节点具有了对第二用户节点进行访问的权限。

在步骤s32中，第一用户节点获取与访问策略对应的访问通行证，利用访问通行对第二用户节点进行访问。

第一用户节点被授权后，即可通过区块链网络获取相应的访问通信证，并利用自身的私钥对访问通信证进行签名，利用签名后的访问通信证向第二用户节点发起访问请求。进一步，第二用户节点对第一用户节点签名的访问通信证进行验证，根据验证结果接受或拒绝第一用户节点的访问。

本实施例中，每个用户节点的操作都记录在区块链网络中，且对所有用户节点是公开可见的。如果用户节点恶意地拒绝了某个满足条件的访问请求，可被公共审计。

上述方案可实现以下有益效果：

(1)通过本申请的智能电表的硬件设备，满足不同种类的分布式能源和蓄电池的电量收集、交易和记录，显示正反有功电量，方便用户读取实时耗电量。

(2)利用智能电表作为联盟链的节点，具备区块链数字身份，并与用户实名身份信息相锚定，交易更加安全、可靠。

(3)利用智能电表，使电力数据从采集初始就存储在区块链上，且精确计量，根源性保证数据真实可信、不可篡改，进而强化交易双方信任感。

(4)区块链网络是去中心化，保证不需要中央服务器就能使节点有序、有效、自动地执行对智能电表身份可信认证和数据访问，不存在单点故障，防止恶意设备被攻击。

(5)用户对设备、及其生产的数据都自主管控，数据使用与访问记录可信、可追溯、可审计、不可篡改。用户对资源请求者的访问权限可根据对方角色和业务需要实时动态、低成本管理。

(6)利用区块链智能合约编写电费结算规则，将采集到电量数据与当地单位电价进行量价匹配，并定期自动执行点对点的电费清结算，实现交易即结算，降低交易成本、提升电力交易可信安全。

(7)实现能源数字化管理、电能数字资产化，数字化建模电力网络，实现精准管理。

(8)为微电网、新能源交易、分布式光伏产销、储电池提供高效安全的可信电力数据采集终端。

(9)打破电力企业内营销部门、财务部门等各业务系统的信息壁垒，加速推进“营财一体化”，简化电费对账流程和工作量，提高准确性，降低电力企业运营成本。

以上描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。