基于区块链的充电桩运营方法、装置及系统与流程

本发明涉及区块链技术领域，具体地，涉及一种基于区块链的充电桩运营方法、装置及系统。

背景技术：

充电桩功能类似于加油站里面的加油机，其输入端与交流电网相连接，输出端通过充电插头为电动汽车电池充电。公共充电桩安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场，私有充电桩一般根据个人需要安装在居民小区停车场的私人车位。

据公开统计数据显示，2012年至2018年，中国电动汽车充电桩数量处于逐年增长趋势。2012年中国电动汽车充电桩数量仅仅达到1.8万台，2016年后则进入爆发式增长期，达到14.1万台，截至2018年，中国充电桩数量已接近30万台。进入2019年，公共充电桩数量已接近40万台。

虽然充电桩的数量在不断增长，但从现状看，用户充电体验并没有相应地提升。现有充电桩的利用率非常低，存在极大的资源浪费，即“有车的地方没有桩，有桩的地方没有车”。周围电动汽车保有量大、地理位置方便的充电桩，方便用户前往充电，则充电用户经常会遇上电动车扎堆充电和充电时段冲突等难题；而一些充电桩则因为成本原因设置在郊区或其他远离电动汽车活动范围的地方，导致无人使用，几乎完全闲置，成为所谓的“僵尸充电桩”。另一方面则是充电桩运营商盈利困难的问题。因为充电桩行业投资大、回报周期长的特点，近年来有关充电桩运营企业倒闭、退市和被收购的消息层出不穷，恰好反映了整个行业的门槛之高和盈利之难。

另外，现有的充电桩运营商数量众多，通常每个运营商都建立了自己的支付平台；各运营商出于运营考虑，会建立不同的用户体系和支付体系，给电动汽车用户带来很大不便，同时也造成运营商投入巨大，盈利困难的情况。

技术实现要素：

本发明实施例的主要目的在于提供一种基于区块链的充电桩运营方法、装置及系统，以建立统一的充电桩运营平台，提高充电桩的使用效率和用户体验，降低运营成本。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于区块链的充电桩运营方法，充电桩运营方法应用于运营商节点，充电桩节点与至少一个运营商节点构成区块链网络，充电桩运营方法包括：

通过区块链网络获取充电桩节点广播的经过加密的交易信息；交易信息包括银行信息、用户信息和充电金额；

对经过加密的交易信息进行解密，根据解密获得的充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行，以使银行根据充电金额锁定指令锁定充电金额；

广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识；

根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行，以使银行根据充电金额转移指令转移充电金额至对应的运营商账户。

本发明实施例还提供一种基于区块链的充电桩运营装置，充电桩运营装置应用于运营商节点，充电桩节点与至少一个运营商节点构成区块链网络，充电桩运营装置包括：

获取单元，用于通过区块链网络获取充电桩节点广播的经过加密的交易信息；交易信息包括银行信息、用户信息和充电金额；

充电金额锁定单元，用于对经过加密的交易信息进行解密，根据解密获得的充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行，以使银行根据充电金额锁定指令锁定充电金额；

广播单元，用于广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识；

充电金额转移单元，用于根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行，以使银行根据充电金额转移指令转移充电金额至对应的运营商账户。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现所述的基于区块链的充电桩运营方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的基于区块链的充电桩运营方法的步骤。

本发明实施例还提供一种基于区块链的充电桩运营系统，包括：

充电桩节点、运营商节点和银行，其中，充电桩节点和至少一个运营商节点构成区块链网络；

充电桩节点对交易信息进行加密后广播至区块链网络；交易信息包括银行信息、用户信息和充电金额；

运营商节点通过区块链网络获取交易信息后对该交易信息进行解密，根据解密获得的充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行；广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识；根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行；

银行根据接收到的充电金额锁定指令锁定充电金额；根据接收到的充电金额转移指令转移充电金额至对应的运营商账户。

本发明实施例的基于区块链的充电桩运营方法、装置及系统先对经过加密的交易信息进行解密，根据充电金额和用户信息生成并上传充电金额锁定指令至银行信息对应的银行以使银行锁定充电金额，再广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识，最后根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行以使银行转移充电金额至对应的运营商账户，可以建立统一的充电桩运营平台，提高充电桩的使用效率和用户体验，降低运营成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中基于区块链的充电桩运营方法的流程图；

图2是本发明实施例中生成共享加密秘钥的流程图；

图3是本发明实施例中反馈充电桩状态的流程图；

图4是本发明实施例中区块链网络的示意图；

图5是本发明实施例中充电桩节点的处理流程图；

图6是本发明实施例中运营商节点与其他节点的交互流程图；

图7是本发明实施例中共识节点的处理流程图；

图8是本发明实施例中建立权限隔离区的流程图；

图9是本发明另一实施例中生成共享加密秘钥的流程图；

图10是本发明另一实施例中反馈充电桩状态的流程图；

图11是本发明实施例中基于区块链的充电桩运营装置的结构框图；

图12是本发明另一实施例中基于区块链的充电桩运营装置的结构框图；

图13是本发明实施例中计算机设备的结构框图；

图14是本发明实施例中基于区块链的充电桩运营系统的示意图；

图15是本发明实施例中充电桩节点的结构框图；

图16是本发明实施例中银行节点的结构框图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

鉴于目前充电桩的利用率低，运营困难，给用户带来很大不便，本发明实施例提供一种基于区块链的充电桩运营方法，以建立统一的充电桩运营平台，提高充电桩的使用效率和用户体验，降低运营成本。以下结合附图对本发明进行详细说明。

由于区块链网络是去中心的、可信任的，采用区块链技术建立统一的充电桩运营平台更容易为公众所接受，也可以充分利用充电桩设施资源，让参与联盟的运营商降低投入共同分担基础设施投资风险，共享盈利。

图1是本发明实施例中基于区块链的充电桩运营方法的流程图。图4是本发明实施例中区块链网络的示意图。图5是本发明实施例中充电桩节点的处理流程图。图6是本发明实施例中运营商节点与其他节点的交互流程图。图7是本发明实施例中共识节点的处理流程图。节点的处理流程图如图1、图4-图7所示，区块链网络包括运营商节点1、银行节点2和充电桩节点3。充电桩节点3与时间戳服务器4连接。

其中，运营商节点1和银行节点2为共识节点和记账节点，负责处理充电桩节点3广播的交易信息，运营商节点1还负责对加密后的交易信息进行打包生成区块。充电桩节点3作为轻节点接入区块链网络，仅提供用户交互、生成交易信息和请求时间戳等功能，不参与区块打包及交易共识，这样设计的目的是共识节点的个数相对较少，能实现区块链网络的快速共识，利于快捷交易。时间戳服务器4部署在链下，以网络通信方式向充电桩节点3提供全网唯一的时间戳。

本发明实施例的区块链网络还包括ca节点(图中未示)，当新增的充电桩节点接入区块链网络中时，ca节点将为其分配唯一的充电桩公私钥对以及运营商节点的运营商公钥。充电桩公私钥对和运营商公钥存储于新接入的充电桩节点中，用于对充电信息进行加密和签名。充电桩运营方法应用于运营商节点，充电桩节点与至少一个运营商节点构成区块链网络，基于区块链的充电桩运营方法包括：

s101：通过区块链网络获取充电桩节点广播的经过加密的交易信息。

其中，交易信息包括银行信息、根据预设的全网统一的计费规则确定的充电金额、运营商信息、交易时间戳、全网唯一的充电桩标识、充电时长和用户信息。

s101包括：通过区块链网络获取充电桩节点广播的充电桩公钥以及经过运营商信息对应的运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的交易信息。

如图5所示，具体实施时，充电桩节点与充电用户进行交互，获取本次充电交易的交易信息。充电用户在与充电桩节点交互成功后启动充电，充电桩节点通过内部预设的第一通信单元向时间戳服务器4发起请求，获取该次充电交易的全网唯一交易时间戳。充电行为结束后，充电桩节点根据运营商信息对应的运营商预设的计费规则对该次充电行为进行计费，将得到的充电金额与之前获取的交易时间戳、运营商信息、充电时长、用户信息、充电用户预先设定的银行信息以及全网唯一的充电桩标识组合得到交易信息。先使用对应的运营商公钥对交易信息进行加密，再使用充电桩私钥对运营商公钥加密后的交易信息进行数字签名。最后在区块链网络中广播充电桩公钥以及经过运营商信息对应的运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的交易信息。

s102：对经过加密的交易信息进行解密，根据解密获得的充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行，以使银行根据充电金额锁定指令锁定充电金额。

一实施例中，执行s102之前还包括：根据充电桩公钥验证经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的交易信息；当验证通过时，通过预先获取的运营商私钥基于非对称加密算法对经过加密的交易信息进行解密。当验证失败或解密失败时，丢弃交易信息，返回交易失败信息至用户。

一实施例中，区块链网络还包括银行节点；执行s102之后还包括：根据银行信息对应的银行节点确定权限隔离区的共享加密秘钥以加密交易信息。

具体实施时，将交易信息转换为键值对k:v，k代表键，v代表值。使用共享加密秘钥key通过sm4算法的ebc模式对键k和值v进行加密，得到加密交易信息(kc:vc)。其中，kc＝sm4_ebc(k)；vc＝sm4_ebc(v)。

表1

表1为权限隔离区示意表。图8是本发明实施例中建立权限隔离区的流程图。如表1和图8所示，r为读权限，w为写权限。充电桩区块链网络的网络管理员以“权限隔离区&节点&读权限/写权限”为权限粒度将不同权限隔离区的权限关系预先设置在区块链网络的ca节点中，该权限关系经过ca节点签名认证，并同步到区块链网络的各个vp节点(vp节点包括运营商节点和银行节点)。基于预先设置的权限关系，区块链网络的ca节点对运营商节点和银行节点分别签发用于业务权限隔离的包含公私钥对的证书，由各vp节点分别保存，证书中的公钥和私钥用于在充电桩区块链交易中对交易信息进行非对称加密和解密。ca节点本身则保存所有已预先设置的业务权限隔离区的包含公私钥对的证书。如果需要对某个预先设置的业务权限隔离区的账本数据进行读操作(如在交易结束后读取加密后的交易信息)或者写操作(如将加密后的交易信息写入权限隔离区)，vp节点会判断自身是否有该业务权限隔离区的读权限或者写权限，如果没有则拒绝执行，如果有则执行读权限或者写权限。

s103：广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识。

一实施例中，s103包括：广播加密后的交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识。

一实施例中，执行s103之前还包括：根据运营商私钥对加密后的交易信息进行运营商数字签名。此时s103包括：广播经过运营商数字签名的交易信息和运营商公钥至区块链网络中的共识节点以进行交易共识。其中，共识节点包括银行节点和区块链网络中的其余运营商节点。

s104：根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行，以使银行根据充电金额转移指令转移充电金额至对应的运营商账户。

一实施例中，执行s104之前还包括：获取共识节点根据运营商公钥和交易时间戳验证经过运营商数字签名的交易信息得到的共识结果。

具体实施时，共识节点通过通信单元(第二通信单元或第三通信单元)获取广播的经过运营商数字签名的交易信息和运营商公钥。先根据运营商公钥验证经过运营商数字签名的交易信息；当验证通过时，通过交易时间戳验证交易信息是否有效(共识节点向时间戳服务器4发起请求，获取当前时间戳。当当前时间戳与交易时间戳的差值小于预设时间阈值，则交易信息有效)。当验证成功时，返回共识结果。当验证失败时，丢弃交易信息，返回交易失败信息至用户。

一实施例中，s104包括：当收到f+1个共识结果则代表共识成功，发送充电金额转移指令至银行。当银行收到充电金额转移指令时，根据充电金额转移指令解锁并转移用户信息对应的银行账户中的充电金额至对应的运营商账户。其中，区块链网络中共有3f+1个共识节点。f为大于1的正整数。

一实施例中，执行s104之后还包括：将加密后的交易信息写入权限隔离区(即将(kc:vc)写入区块链网络的权限隔离区上)，调用区块生成单元对加密后的交易信息进行打包生成区块，调用第二通信单元广播区块至区块链网络中的记账节点(银行节点和区块链网络中的其余运营商节点)。记账节点根据区块更新本地账本数据，交易完成。

在交易完成后，权限隔离区的运营商节点或银行节点还可以读取加密后的交易信息，例如，使用共享加密秘钥key通过sm4算法的ebc模式对(kc:vc)进行解密，得到解密后的交易信息k:v。其中，k＝sm4_ebc(kc)；v＝sm4_ebc(vc)。

图1所示的基于区块链的充电桩运营方法的执行主体为运营商信息对应的运营商节点。由图1所示的流程可知，本发明实施例的基于区块链的充电桩运营方法先对经过加密的交易信息进行解密，根据充电金额和用户信息生成并上传充电金额锁定指令至银行信息对应的银行以使银行锁定充电金额，再广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识，最后根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行以使银行转移充电金额至对应的运营商账户，可以建立统一的充电桩运营平台，提高充电桩的使用效率和用户体验，降低运营成本。

图2是本发明实施例中生成共享加密秘钥的流程图。图9是本发明另一实施例中生成共享加密秘钥的流程图。如图2和图9所示，基于区块链的充电桩运营方法还包括：

s201：获取来自权限隔离区的银行节点的传输信息。

其中，传输信息包括该银行节点根据运营商公钥对第二共享加密秘钥分量进行加密得到的第一银行节点加密信息和该银行节点根据银行私钥对第一银行节点加密信息进行加密得到的第二银行节点加密信息。

在执行s201之前，还包括：请求银行公钥pub_yh，使用银行节点提供的银行公钥通过sm2算法加密预先设置的第一共享加密秘钥分量key1，得到第一运营商节点加密信息key_c1。使用运营商私钥pri_yys通过sm2算法对第一运营商节点加密信息key_c1进行加密，得到第二运营商节点加密信息key_c1’，发送第一传输信息m1至银行节点。

其中，第一传输信息m1为：

m1＝(key_c1||key_c1’||pub_yys)；pub_yys为运营商公钥，||表示连接操作。

银行节点接收第一传输信息m1，使用运营商公钥pub_yys对m1中的第二运营商节点加密信息key_c1’进行解密得到key_d1，如果key_d1＝key_c1，则证明m1是由该运营商节点发送，解密正常，使用银行私钥pri_yh对m1中的第一运营商节点加密信息key_c1进行解密，解密正常时得到第一共享加密秘钥分量key1。

银行节点使用运营商公钥pub_yys通过sm2算法对第二共享加密秘钥分量key2进行加密得到的第一银行节点加密信息key_c2。使用银行私钥pri_yh通过sm2算法对第一银行节点加密信息key_c2进行加密，得到第二银行节点加密信息key_c2’，发送第二传输信息m2至运营商节点。

其中，第二传输信息m2为：

m2＝(key_c2||key_c2’)。

具体实施时，运营商节点获取来自权限隔离区的银行节点的第二传输信息。

s202：根据预先获取的银行公钥对第二银行节点加密信息进行解密。

具体实施时，根据银行公钥pub_yh对m2中的第二银行节点加密信息key_c2’进行解密得到key_d2。

s203：当解密结果与第一银行节点加密信息一致时，根据运营商私钥对第一银行节点加密信息进行解密，得到第二共享加密秘钥分量。

具体实施时，如果解密结果key_d2＝key_c2，则证明m2是由该银行节点发送，解密正常，使用运营商私钥pri_yys对m2中的第一银行节点加密信息key_c2进行解密，解密正常时得到第二共享加密秘钥分量key2。

s204：根据预先获得的第一共享加密秘钥分量和第二共享加密秘钥分量生成权限隔离区的共享加密秘钥。

具体实施时，根据第一共享加密秘钥分量key1和第二共享加密秘钥分量key2执行国密sm3杂凑算法生成权限隔离区的共享加密秘钥key：

c(0)＝sm3_hash(key1)；

c(n)＝sm3_hmacc(n-1)(sm3_hash(key2))；

key＝sm3_hmacsm3_hash(key1||key2)(c0+c1)。

其中，n为大于0的正整数，sm3_hash为采用国密sm3杂凑算法的哈希函数，sm3_hmac为与密钥相关的采用sm3算法的哈希运算，||表示连接操作。

图3是本发明实施例中反馈充电桩状态的流程图。图10是本发明另一实施例中反馈充电桩状态的流程图。如图3和图10所示，基于区块链的充电桩运营方法还包括：

s301：获取充电桩节点广播的经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的充电桩状态信息以及充电桩公钥。

具体实施时，充电桩节点通过内部预设的第一通信单元向时间戳服务器4发起请求，获取全网唯一公共时间戳；先使用各个运营商公钥对充电桩状态信息进行加密，再使用充电桩私钥对各个运营商公钥加密后的充电桩状态信息进行数字签名。最后在区块链网络中广播充电桩公钥、运营商唯一标识以及经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的充电桩状态信息。每个运营商节点均对应一个充电桩状态信息。充电桩状态信息包括公共时间戳、全网唯一的充电桩标识和充电桩状态。

s302：根据充电桩公钥验证经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的充电桩状态信息。

s303：当验证通过时，通过预先获取的运营商私钥对该充电桩状态信息进行解密。

具体实施时，通过运营商唯一标识对应的运营商私钥对该充电桩状态信息进行解密。

s304：根据充电桩状态信息中的公共时间戳验证解密后的充电桩状态信息是否有效。

具体实施时，向时间戳服务器4发起请求，获取当前公共时间戳。当当前公共时间戳与公共时间戳的差值小于预设阈值时，充电桩状态信息有效。

s305：当充电桩状态信息有效时，根据解密后的充电桩状态信息更新原充电桩状态信息，并推送更新后的充电桩状态信息至客户端。

一实施例中，当验证失败或解密失败时，丢弃充电桩状态信息，不进行状态更新。充电用户可以登录充电桩管理系统客户端，查询充电桩区块链网络上最新的充电桩状态信息以自由选择最近的空闲状态的充电桩进行充电。

综上，本发明实施例的具体流程如下：

1、充电桩节点与充电用户进行交互，获取本次充电交易的交易信息。充电用户在与充电桩节点交互成功后启动充电，充电桩节点向时间戳服务器4发起请求，获取该次充电交易的全网唯一交易时间戳。充电行为结束后，充电桩节点对该次充电行为进行计费，将得到的充电金额与之前获取的交易时间戳、运营商信息、充电时长、用户信息、充电用户预先设定的银行信息以及全网唯一的充电桩标识组合得到交易信息。

2、充电桩节点使用对应的运营商公钥对交易信息进行加密，使用充电桩私钥对运营商公钥加密后的交易信息进行数字签名，在区块链网络中广播充电桩公钥以及经过运营商信息对应的运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的交易信息。

3、运营商节点根据充电桩公钥验证经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的交易信息；当验证通过时，通过预先获取的运营商私钥基于非对称加密算法对该交易信息进行解密。当验证失败或解密失败时，丢弃交易信息，返回交易失败信息至用户。

4、运营商节点根据充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行，银行根据充电金额锁定指令锁定用户信息对应的银行账户中的充电金额。

5、运营商节点根据银行信息对应的银行节点确定权限隔离区的共享加密秘钥以加密交易信息，根据运营商私钥对加密后的交易信息进行运营商数字签名。

6、运营商节点广播经过运营商数字签名的交易信息和运营商公钥至区块链网络中的共识节点以进行交易共识。

7、共识节点根据运营商公钥验证经过运营商数字签名的交易信息；当验证通过时，通过交易时间戳验证交易信息是否有效；当交易信息有效时，返回共识结果；当验证失败时，丢弃交易信息，返回交易失败信息至用户。

8、运营商节点根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行，银行根据充电金额转移指令解锁并转移用户信息对应的银行账户中的充电金额至对应的运营商账户。

9、运营商节点将加密后的交易信息写入权限隔离区，对加密后的交易信息进行打包生成区块，广播区块至区块链网络中的记账节点。

10、记账节点根据区块更新本地账本数据。

综上，本发明由运营商节点和银行节点组成区块链主干网络，并统一收费标准；充电桩节点作为轻节点接入区块链主干网络，通过非对称加密技术对交易信息进行加密传输保障通信安全。区块链网络对交易信息进行交易验证，验证通过即把交易信息进行区块打包加入到区块链中，若干后继区块产生后即完成交易，可达到防篡改的目标，从而使充电车辆可以在位于同一区块链网络中的任意充电桩上进行充电而不会受到充电桩运营商的限制，降低了充电桩的使用限制，充分提高了充电桩的使用效率。同时，银行节点的直接加入使得充电交易涉及的资金要求得到充分保障，无需通过第三方支付平台，有效避免了资金风险，并在一定程度上简化了资金转移流程；且通过区块链的数据隔离技术，不同运营商和银行的交易信息仅由运营商与银行之间共享，确保了业务账本数据安全。

本发明具有以下优点：

1、交易可信：区块链技术的不可篡改技术、共识机制和同步机制保证每个账本保持一致且安全，且交易可审计、可回溯，保证交易合法合规。

2、方便快捷：解决了当前共享充电桩使用率低下的问题。充电用户和充电车辆可以在位于同一区块链网络中的任意充电桩上进行充电，而不会受到充电桩运营商的限制，降低了充电桩的使用限制，充分提高了充电桩的使用效率。

3、数据安全：运营商和银行间的业务数据通过区块链隔离技术进行数据隔离，每个区块链用户只能访问有对应权限的权限隔离区，提高了账本数据的安全性和隐私性。数据存储以加密保护，即使绕过区块链直接访问数据库，也无法访问到业务数据。

4、算法安全：采用国密sm2、sm3及sm4算法，安全性由国家背书。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于区块链的充电桩运营装置，由于该装置解决问题的原理与基于区块链的充电桩运营方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图11是本发明实施例中基于区块链的充电桩运营装置的结构框图。图12是本发明另一实施例中基于区块链的充电桩运营装置的结构框图。如图11-图12所示，充电桩运营装置应用于运营商节点，充电桩节点与至少一个运营商节点构成区块链网络，基于区块链的充电桩运营装置包括：

获取单元，用于通过区块链网络获取充电桩节点广播的经过加密的交易信息；交易信息包括银行信息、用户信息和充电金额；

充电金额锁定单元，用于对经过加密的交易信息进行解密，根据解密获得的充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行，以使银行根据充电金额锁定指令锁定充电金额；

广播单元，用于广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识；

充电金额转移单元，用于根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行，以使银行根据充电金额转移指令转移充电金额至对应的运营商账户。

在其中一种实施例中，区块链网络还包括银行节点，充电桩运营装置还包括：

共享加密单元，用于根据银行信息对应的银行节点确定权限隔离区的共享加密秘钥以加密交易信息；

写入单元，用于将加密后的交易信息写入权限隔离区；

广播单元具体用于：

广播加密后的交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识。

在其中一种实施例中，交易信息还包括运营商信息；

获取单元具体用于：

通过区块链网络获取充电桩节点广播的充电桩公钥以及经过运营商信息对应的运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的交易信息；

基于区块链的充电桩运营装置还包括：

数字签名验证单元，用于根据充电桩公钥验证经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的交易信息；

第一解密单元，用于当验证通过时，通过预先获取的运营商私钥对经过加密的交易信息进行解密。

在其中一种实施例中，还包括：

运营商数字签名单元，用于根据运营商私钥对加密后的交易信息进行运营商数字签名；

广播单元具体用于：

广播经过运营商数字签名的交易信息和运营商公钥至区块链网络中的共识节点以进行交易共识；

交易信息还包括交易时间戳；

获取单元还用于：获取共识节点根据运营商公钥和交易时间戳验证经过运营商数字签名的交易信息得到的共识结果。

在其中一种实施例中，获取单元还用于：

获取来自权限隔离区的银行节点的传输信息；传输信息包括该银行节点根据运营商公钥对第二共享加密秘钥分量进行加密得到的第一银行节点加密信息和该银行节点根据银行私钥对第一银行节点加密信息进行加密得到的第二银行节点加密信息；

第二解密单元，用于根据预先获取的银行公钥对第二银行节点加密信息进行解密；

第三解密单元，用于当解密结果与第一银行节点加密信息一致时，根据运营商私钥对第一银行节点加密信息进行解密，得到第二共享加密秘钥分量；

共享加密秘钥生成单元，用于根据预先获得的第一共享加密秘钥分量和第二共享加密秘钥分量生成权限隔离区的共享加密秘钥。

在其中一种实施例中，获取单元还用于：

获取充电桩节点广播的经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的充电桩状态信息以及充电桩公钥；

数字签名验证单元还用于：根据充电桩公钥验证经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的充电桩状态信息；

第一解密单元还用于：当验证通过时，通过预先获取的运营商私钥对该充电桩状态信息进行解密；

充电桩运营装置还包括：

充电桩状态信息验证单元，用于根据充电桩状态信息中的公共时间戳验证解密后的充电桩状态信息是否有效；

更新单元，用于当充电桩状态信息有效时，根据解密后的充电桩状态信息更新原充电桩状态信息，并推送更新后的充电桩状态信息至客户端。

如图12所示，在实际应用中，基于区块链的充电桩运营装置包括第二通信单元、第一权限管理单元、区块生成单元、状态管理单元、第一共识单元和第一记账单元。

第二通信单元包括获取单元、充电金额锁定单元、广播单元和充电金额转移单元。

第一权限管理单元包括共享加密单元、数字签名验证单元、第一解密单元、第二解密单元、第三解密单元、运营商数字签名单元和共享加密秘钥生成单元，第一权限管理单元还用于设置权限隔离区，权限隔离区内的账本数据只对拥有相应权限的节点开放，没有隔离区权限的用户无法访问该隔离区的账本数据。

区块生成单元用于对加密后的交易信息进行打包生成区块。

状态管理单元包括充电桩状态信息验证单元和更新单元；第一共识单元用于执行共识节点的功能。

第一记账单元包括写入单元，还可以执行记账节点的功能，将区块写入分布式账本。

综上，本发明实施例的基于区块链的充电桩运营装置先对经过加密的交易信息进行解密，根据充电金额和用户信息生成并上传充电金额锁定指令至银行信息对应的银行以使银行锁定充电金额，再广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识，最后根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行以使银行转移充电金额至对应的运营商账户，可以建立统一的充电桩运营平台，提高充电桩的使用效率和用户体验，降低运营成本。

本发明实施例还提供能够实现上述实施例中的基于区块链的充电桩运营方法中全部步骤的一种计算机设备的具体实施方式。图13是本发明实施例中计算机设备的结构框图，参见图13，所述计算机设备具体包括如下内容：

处理器(processor)1301和存储器(memory)1302。

所述处理器1301用于调用所述存储器1302中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的基于区块链的充电桩运营方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：

通过区块链网络获取充电桩节点广播的经过加密的交易信息；交易信息包括银行信息、用户信息和充电金额；

对经过加密的交易信息进行解密，根据解密获得的充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行，以使银行根据充电金额锁定指令锁定充电金额；

广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识；

根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行，以使银行根据充电金额转移指令转移充电金额至对应的运营商账户。

综上，本发明实施例的计算机设备先对经过加密的交易信息进行解密，根据充电金额和用户信息生成并上传充电金额锁定指令至银行信息对应的银行以使银行锁定充电金额，再广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识，最后根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行以使银行转移充电金额至对应的运营商账户，可以建立统一的充电桩运营平台，提高充电桩的使用效率和用户体验，降低运营成本。

本发明实施例还提供能够实现上述实施例中的基于区块链的充电桩运营方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的基于区块链的充电桩运营方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：

通过区块链网络获取充电桩节点广播的经过加密的交易信息；交易信息包括银行信息、用户信息和充电金额；

对经过加密的交易信息进行解密，根据解密获得的充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行，以使银行根据充电金额锁定指令锁定充电金额；

广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识；

根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行，以使银行根据充电金额转移指令转移充电金额至对应的运营商账户。

综上，本发明实施例的计算机可读存储介质先对经过加密的交易信息进行解密，根据充电金额和用户信息生成并上传充电金额锁定指令至银行信息对应的银行以使银行锁定充电金额，再广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识，最后根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行以使银行转移充电金额至对应的运营商账户，可以建立统一的充电桩运营平台，提高充电桩的使用效率和用户体验，降低运营成本。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于区块链的充电桩运营系统，由于该系统解决问题的原理与基于区块链的充电桩运营方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图14是本发明实施例中基于区块链的充电桩运营系统的示意图。图15是本发明实施例中充电桩节点的结构框图。图16是本发明实施例中银行节点的结构框图。如图14-图16所示，基于区块链的充电桩运营系统包括：

充电桩节点3、运营商节点1和银行5，其中，充电桩节点3和至少一个运营商节点1构成区块链网络；

充电桩节点对交易信息进行加密后广播至区块链网络；交易信息包括银行信息、用户信息和充电金额；

运营商节点通过区块链网络获取交易信息后对该交易信息进行解密，根据解密获得的充电金额和用户信息生成充电金额锁定指令后上传至银行信息对应的银行；广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识；根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行；

银行根据接收到的充电金额锁定指令锁定充电金额；根据接收到的充电金额转移指令转移充电金额至对应的运营商账户。

其中，共识节点包括运营商节点1和银行节点2。

充电桩节点包括：交互单元、计费单元、加密单元和第一通信单元。

交互单元用于基于区块链网络内已有的运营商节点，与属于该运营商的充电用户进行前端交互，不同的运营商用户有不同的交互界面，支持充电用户校验、充电启动和停止，以及充电交易记录查询等功能。

计费单元用于根据运营商信息对应的运营商预设的计费规则对该次充电行为进行计费，得到的充电金额。

加密单元用于：将充电金额与之前获取的交易时间戳、运营商信息、充电时长、用户信息、充电用户预先设定的银行信息以及全网唯一的充电桩标识组合得到交易信息；使用对应的运营商公钥对交易信息进行加密，使用充电桩私钥对运营商公钥加密后的交易信息进行数字签名；使用各个运营商公钥对充电桩状态信息进行加密，使用充电桩私钥对各个运营商公钥加密后的充电桩状态信息进行数字签名。

第一通信单元用于：在区块链网络中广播充电桩公钥以及经过运营商信息对应的运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的交易信息；定时在区块链网络中广播充电桩公钥、运营商唯一标识以及经过运营商公钥加密和充电桩私钥数字签名的充电桩状态信息，以便区块链网络中的所有运营商节点能够正常收集充电桩的工作状态；向时间戳服务器4发起请求，获取充电交易的全网唯一交易时间戳；向时间戳服务器4发起请求，获取全网唯一公共时间戳；推送更新后的充电桩状态信息至客户端，向充电用户正常反馈充电桩的工作状态。

银行节点包括：第三通信单元、第二权限管理单元、第二共识单元和第二记账单元。

第三通信单元用于获取广播的经过运营商数字签名的交易信息和运营商公钥；返回共识结果。

第二权限管理单元用于：根据运营商公钥验证经过运营商数字签名的交易信息；当验证通过时，通过交易时间戳验证交易信息是否有效；设置权限隔离区，权限隔离区内的账本数据只对拥有相应权限的节点开放，没有隔离区权限的用户无法访问该隔离区的账本数据。

第二共识单元用于执行共识节点的功能。

第二记账单元包括写入单元，还可以执行记账节点的功能，将区块写入分布式账本。

综上，本发明实施例的基于区块链的充电桩运营系统先对经过加密的交易信息进行解密，根据充电金额和用户信息生成并上传充电金额锁定指令至银行信息对应的银行以使银行锁定充电金额，再广播交易信息至区块链网络中的共识节点以进行交易共识，最后根据来自共识节点的共识结果发送充电金额转移指令至银行以使银行转移充电金额至对应的运营商账户，可以建立统一的充电桩运营平台，提高充电桩的使用效率和用户体验，降低运营成本。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogicalblock)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元，或装置都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(asic)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于asic中，asic可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(dsl)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、dvd、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。