一种基于联盟链的水质监测管理系统及方法与流程

本发明属于区块链技术领域，涉及水质监测，为一种基于联盟链的水质监测管理方法和系统。

技术背景

水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各种各样的工业排水等。《全国城市饮用水水源地环境保护规划(2008-2020)》多次强调，未来将提升城市饮用水水源的监测能力，饮用水监测将成为未来防止水污染的重中之重，因此饮用水源地对水质监测市场的需求将逐渐提高。此外，我国城镇化建设不断加快，未来城市景观河道对水质监测市场的需求也将逐渐提高。

水质监测作为水质治理和管理的基础，为各项标准提供评判依据，能够辅助政府的监管。

水质监管力度不断加大，但是在实际操作过程中还是存在很多问题，包括水质监测设备部署数量不足、运营时长不够、采集的数据易被篡改等，导致采集的数据不准确、不真实，影响到水质环境决策和污染治理的战略布局。因此，各地政府陆续出台贯彻落实好国家层面已经出台的联合奖惩备忘录，并且对照社会信用体系建设规划纲要，在水质环保及监测领域建立起联合奖惩对象名单及管理办法，细化联合奖惩措施，有效构建“监测守信一路畅通，监测失信处处受限”的联合惩戒格局。

技术实现要素：

为了克服现有技术中水质监测数据的真实准确性问题、设备部署问题，本发明提供一种基于联盟链的水质监测管理系统和方法，保证数据的真实准确，为水质监测设备部署和运营提供客观数据依据。

本发明的技术方案为：一种基于联盟链的水质监测管理系统，包括传感器层，联盟链层和去中心化应用dapp层，传感器层包括物联网传感器和对应的上链模块，物联网传感器设置于水质监测点，一个水质监测点的物联网传感器的数据通过上链模块传输给联盟链层，形成一个水质检测数据节点，联盟链层用于实现联盟链，所述联盟链的联盟成员包括水质监测点、监管部门以及第三方协管机构，每个联盟成员对应管理维护一个水质检测数据节点，去中心化应用dapp层用于基于联盟链层提供去中心化应用程序。

进一步的，联盟链层包括存证服务模块，可信执行环境(tee)加密模块、公式机制模块、信息检验/审计模块、交易模块和合约引擎模块，去中心化应用dapp层包括计算框架模块和数据展示模块。

进一步的，所述联盟链上创建有定期检查点，每个检查点在前一个检查点的基础上进行数据验证。

一种基于联盟链的水质监测管理方法，在上述的基于联盟链的水质监测管理系统中，联盟链的联盟成员管理一一对应维护水质监测数据节点，每个数据节点的数据自动同步至其他数据节点，每个节点的数据公开透明、不可篡改，联盟成员通过自身管理维护的数据节点同步读取所有数据节点的数据，通过联盟链中的智能合约，监管部门实现对水质监测点工作的考评，第三方协管机构实现对水质监测点水质监测的协管。

进一步的，每次物联网传感器数据上链之前，联盟链上成员投票选出一定数量的见证人，再由被推选出的见证人在规定时间内行使投票权利，当投票超过设定阈值以上，所述物联网传感器数据即变成新的区块，同时通过网络广播到其他节点。

进一步的，监管部门对于各水质监测点工作的考评，在智能合约中通过考评指标实现，考评指标包括水质数据采集量、数据质量和水质治理效果。

进一步的，去中心化应用dapp层提供的去中心化应用程序包括空间交互与流分析、基于神经网络计算的多维时空云和多维属性特征分区，实现处理、分析、展示数据。

本发明提供的一种基于联盟链的水质监测管理系统和方法，数据上链保证真实准确性，监管部门可以快速实现对水质监测点工作的考评，从而激励各水质监测点增加检测设备的部署、同时确保设备7*24小时的运行状态。利用本发明的dapp上层应用程序，可以处理、分析、展示数据，为水质环境决策和污染治理的战略布局提供依据。相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、通过保证水质监测设备的部署数量以及运营时间，确保水质数据采集量和多样性；

2、水质数据在联盟内部真实、透明，不可篡改，便于监管机构以及第三方机构进行审计和向社会公示；

3、监管部门通过编写智能合约，根据数据量、数据质量、水质效果建立模型，公平公正的进行效果评价，发放补贴等，提高工作效率；

4、监管部门可利用dapp上层应用程序，可以处理、分析、展示数据，为水质环境决策和污染治理的战略布局提供依据。

附图说明

图1为本发明基于联盟链的水质监测管理系统的架构示意图。

图2是本发明的联盟链实例图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明的一种基于联盟链的水质监测管理系统，包括传感器层、联盟链层和去中心化应用dapp层，传感器层包括物联网传感器和对应的上链模块，物联网传感器设置于水质监测点，一个水质监测点的物联网传感器的数据通过上链模块传输给联盟链层，形成一个水质检测数据节点，联盟链层用于实现联盟链，所述联盟链的联盟成员包括水质监测点、监管部门以及第三方协管机构，如图2所示，每个联盟成员对应管理维护一个水质检测数据节点，去中心化应用dapp层用于基于联盟链层提供去中心化应用程序。所述联盟链上创建有定期检查点，每50个区块创建一个定期检查点，每个检查点在前一个检查点的基础上进行数据验证。

如图1所示的具体实施例，联盟链层包括存证服务模块，可信执行环境(tee)加密模块、公式机制模块、信息检验/审计模块、交易模块和合约引擎模块，去中心化应用dapp层包括计算框架模块和数据展示模块，计算框架用于提供数据计算处理系统，包括搜索和数据分析引擎elasticsearch，分布式基于发布/订阅的消息系统kafka，流式批处理引擎sparkstreaming和分布式系统hadoop，数据展示模块用于数据展示，包括空间交互与流分析、基于神经网络计算的多维时空云、多维属性特征分区和分区优化选址于评估，实现对各水质监测点上传数据的处理、分析和展示。

本发明在上述管理系统的基础上还提供一种基于联盟链的水质监测管理方法，联盟链的联盟成员管理一一对应维护水质监测数据节点，每个数据节点的数据自动同步至其他数据节点，每个节点的数据公开透明、不可篡改，联盟成员通过自身管理维护的数据节点同步读取所有数据节点的数据，通过联盟链中的智能合约，监管部门实现对水质监测点工作的考评，在智能合约中通过考评指标实现，考评指标包括水质数据采集量、数据质量和水质治理效果。第三方协管机构实现对水质监测点水质的协管。联盟链的成员可以动态加入或退出联盟链，也可以根据业务需求的不同，同时存在于一个或多个联盟链中。

进一步的，每次物联网传感器数据上链之前，联盟链上成员投票选出一定数量的见证人，再由被推选出的见证人在规定时间内行使投票权利，当投票超过设定阈值以上，所述物联网传感器数据即变成新的区块，同时通过网络广播到其他节点。

本发明提供的一种基于联盟链的水质监测管理系统和方法，一方面保证数据的公开透明、不可篡改，另一方面方便监管部门和第三方协管机构查看处理，可以快速实现对水质监测点工作的考评，从而激励各水质监测点增加检测设备的部署、同时确保设备7*24小时的运行状态。利用本发明的dapp上层应用程序，可以处理、分析、展示数据，为水质环境决策和污染治理的战略布局提供依据。