一种基于区块链的智能电网数据安全聚合系统的制作方法

1.本发明涉及数据安全聚合技术领域，具体为一种基于区块链的智能电网数据安全聚合系统。


背景技术：

2.数据聚合是将多个服务请求一起打包给服务端，服务端一次性返回相应请求的结果，这种方式可以降低网络耗时，在数据处理上也会更方便，利用数据聚合技术可以将多种数据聚合成单一数据，从而减少系统的通信开销和存储开销，可以保障智能电网可以高效地监测用户数据，维护数据的安全和隐私，并且降低系统的计算成本和通信开销，智能电网作为新一代的电力系统，致力于为用户提供针对性的供电服务和高效地管理用户能耗数据，但是随着物联网的飞速发展，越来越多的终端设备开始接入智能电网，并产生了海量的用户数据，这些用户数据会给控制中心带来巨大的负担，加大计算成本和整体的通信存储开销，从而影响智能电网的服务效果。因此，设计降低计算成本与通信和存储开销的一种基于区块链的智能电网数据安全聚合系统是很有必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于区块链的智能电网数据安全聚合系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于区块链的智能电网数据安全聚合系统，包括智能电网终端、数据聚合平台和用户接收终端，其特征在于：所述智能电网终端用于提供来自用户端使用产生的智能电表监测数据，所述数据聚合平台用于将海量的不同类型的电表数据进行解析聚合，所述用户接收终端用于用户接收上传至区块链中的电网数据聚合结果，所述智能电网终端与数据聚合平台数据连接，所述数据聚合平台与用户接收终端数据连接。
5.根据上述技术方案，所述智能电网终端包括同构电表数据模块、异构电表数据模块和用户数据报告生成模块，所述同构电表数据模块用于在同一区域内通过同种类型的智能电表采集记录的同一种数据类型的用电数据，所述异构电表数据模块用于在同一区域内通过不同类型的智能电表采集记录的不同数据类型的用电数据，所述用户数据报告生成模块用于将两种数据分别生成数据对应用户的数据报告，所述同构电表数据模块与异构电表数据模块网络连接，所述同构电表数据模块、异构电表数据库模块与用户数据报告生成模块数据连接。
6.根据上述技术方案，所述数据聚合平台包括边缘服务器收集数据模块、数据聚合模块、区块链记录模块和区域数据解析模块，所述边缘服务器收集数据模块用于利用边缘服务器在对应时刻收集所有同构和异构智能电表采集的数据，所述数据聚合模块用于对采集的数据进行安全解析聚合操作，所述区块链记录模块用于将解析聚合的数据利用区块的形式存储记录进区块链中，所述区域数据解析模块用于针对同构电表数据和异构电表数据
形成的不同区域数据进行区域解析，所述边缘服务器收集数据模块与数据聚合模块数据连接，所述区块链记录模块与区域数据解析模块数据连接。
7.根据上述技术方案，所述用户接收终端包括端与端交互模块、数据获取验证模块和操作中心存储记录模块，所述端与端交互模块用于利用数据聚合平台将智能电网终端和用户接收终端进行交互，所述数据获取验证模块用于端双方利用部署在区块链中的智能合约进行相互数据交互的验证，所述操作中心存储记录模块用于操作中心针对区域数据对用户用电情况进行数据进一步分析并实时的调整电力供应，所述端与端交互模块与数据获取验证模块数据连接，所述数据获取验证模块与操作中心存储记录模块数据连接。
8.根据上述技术方案，所述智能电网数据安全聚合系统的数据聚合方法包括以下步骤：
9.步骤一：在设定区域内按周期性采集不同类型智能电表记录的用户用电数据，并按用电同构数据和异构数据进行数据类型的划分，将所有记录数据汇集到智能电网终端；
10.步骤二：利用数据聚合平台中的边缘服务器周期性的收集来自同构电表和异构智能电表的用电数据，并进行数据的预处理过滤操作以及分类型的分析聚合；
11.步骤三：数据聚合平台建立存储记录聚合解析后的数据的区块，按照数据的类型分别存储进同构数据区块和异构数据区块，利用区块的安全验证机制进行双向的验证判断，将验证通过的数据区块汇总并存储进总的区块链中形成智能电网端监测数据的记录源；
12.步骤四：用户端根据设定规则自主进行与智能电网终端的数据交互，通过数据聚合平台进行两个端的交互身份验证；
13.步骤五：进一步通过操作中心存储记录用户端与智能电网端的交互情况，实时反馈用户端关心的类型数据和智能电网端监测的区域数据，并形成区域数据对应用户的用电情况数据报告。
14.根据上述技术方案，所述步骤一中，利用每一个用户的智能电表按时监测相关的用电情况，并将监测结果上传至智能电网终端，且具备相同数据来源的智能电表被划分为同一个子区域。
15.根据上述技术方案，所述步骤二中边缘聚合器的分析聚合方法包括以下步骤：
16.步骤a1：边缘服务器对收集的数据进行基础的信息过滤，过滤掉不符合分析聚合的错误信息对应数据；
17.步骤a2：针对过滤后的数据利用分布式管理的数据分析聚合方案，通过中继节点将接收到的同类型的单维同构数据转发给后续节点；
18.步骤a3：进一步对来源于不同数据源的异构数据进行数据聚合操作，计算出各个数据源的期望和方差。
19.根据上述技术方案，所述步骤三中，进一步的包括以下步骤：
20.步骤b1：按照数据的类型建立同构数据区块和异构数据区块；
21.步骤b2：利用区块链数据层封装不同数据源的聚合数据，数据与区块双方之间的交易被验证并打包到一个区块中，区块头被“链接”到前面的区块，从而生成了一个有序的区块列表；
22.步骤b3：利用区块的安全验证机制进行双向的验证判断，即通过定义了区块链中
使用的网络机制的网络层，传播从数据层生成的不同类型的区块数据；
23.步骤b4：数据聚合平台建立存储记录聚合解析后的数据的区块，将验证通过的数据区块汇总并存储进总的区块链中形成智能电网端监测数据的记录源。
24.根据上述技术方案，所述步骤四中，同样利用区块链的共识机制，设定用户端与智能电网端的数据上传和交互规则，使用户端与智能电网终端根据规则自主按规定进行数据交互。
25.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有智能电网终端、数据聚合平台和用户接收终端，在设定区域内按周期性采集不同类型智能电表记录的用户用电数据，并按用电同构数据和异构数据进行数据类型的划分，将所有记录数据汇集到智能电网终端，利用数据聚合平台中的边缘服务器周期性的收集来自同构电表和异构智能电表的用电数据，并进行数据的预处理过滤操作以及分类型的分析聚合，数据聚合平台建立存储记录聚合解析后的数据的区块，按照数据的类型分别存储进同构数据区块和异构数据区块，利用区块的安全验证机制进行双向的验证判断，将验证通过的数据区块汇总并存储进总的区块链中形成智能电网端监测数据的记录源，通过数据聚合平台进行两个端的交互身份验证，进一步的保证了数据的安全性和防篡改性。
附图说明
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
27.图1是本发明的系统模块组成示意图。
具体实施方式
28.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。
29.请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于区块链的智能电网数据安全聚合系统，包括智能电网终端、数据聚合平台和用户接收终端，智能电网终端用于提供来自用户端使用产生的智能电表监测数据，数据聚合平台用于将海量的不同类型的电表数据进行解析聚合，用户接收终端用于用户接收上传至区块链中的电网数据聚合结果，智能电网终端与数据聚合平台数据连接，数据聚合平台与用户接收终端数据连接。
30.智能电网终端包括同构电表数据模块、异构电表数据模块和用户数据报告生成模块，同构电表数据模块用于在同一区域内通过同种类型的智能电表采集记录的同一种数据类型的用电数据，异构电表数据模块用于在同一区域内通过不同类型的智能电表采集记录的不同数据类型的用电数据，用户数据报告生成模块用于将两种数据分别生成数据对应用户的数据报告，同构电表数据模块与异构电表数据模块网络连接，同构电表数据模块、异构电表数据库模块与用户数据报告生成模块数据连接。
31.数据聚合平台包括边缘服务器收集数据模块、数据聚合模块、区块链记录模块和区域数据解析模块，边缘服务器收集数据模块用于利用边缘服务器在对应时刻收集所有同
构和异构智能电表采集的数据，数据聚合模块用于对采集的数据进行安全解析聚合操作，区块链记录模块用于将解析聚合的数据利用区块的形式存储记录进区块链中，区域数据解析模块用于针对同构电表数据和异构电表数据形成的不同区域数据进行区域解析，边缘服务器收集数据模块与数据聚合模块数据连接，区块链记录模块与区域数据解析模块数据连接。
32.用户接收终端包括端与端交互模块、数据获取验证模块和操作中心存储记录模块，端与端交互模块用于利用数据聚合平台将智能电网终端和用户接收终端进行交互，数据获取验证模块用于端双方利用部署在区块链中的智能合约进行相互数据交互的验证，操作中心存储记录模块用于操作中心针对区域数据对用户用电情况进行数据进一步分析并实时的调整电力供应，端与端交互模块与数据获取验证模块数据连接，数据获取验证模块与操作中心存储记录模块数据连接。
33.智能电网数据安全聚合系统的数据聚合方法包括以下步骤：
34.步骤一：在设定区域内按周期性采集不同类型智能电表记录的用户用电数据，并按用电同构数据和异构数据进行数据类型的划分，将所有记录数据汇集到智能电网终端，智能电网终端监控统计的是分布在不同地区的不同数据类型的智能电表数据，因区域的环境和其他因素的限制问题通过利用不同类型的智能电表进行交替监测，能针对性的解决实际的环境问题，因此需要将数据进行周期性采集和划分，定时监测反馈存在的问题；
35.步骤二：利用数据聚合平台中的边缘服务器周期性的收集来自同构电表和异构智能电表的用电数据，并进行数据的预处理过滤操作以及分类型的分析聚合，边缘服务器还可以提前过滤掉一些错误信息；
36.步骤三：数据聚合平台建立存储记录聚合解析后的数据的区块，按照数据的类型分别存储进同构数据区块和异构数据区块，利用区块的安全验证机制进行双向的验证判断，将验证通过的数据区块汇总并存储进总的区块链中形成智能电网端监测数据的记录源；
37.步骤四：用户端根据设定规则自主进行与智能电网终端的数据交互，通过数据聚合平台进行两个端的交互身份验证；
38.步骤五：进一步通过操作中心存储记录用户端与智能电网端的交互情况，实时反馈用户端关心的类型数据和智能电网端监测的区域数据，并形成区域数据对应用户的用电情况数据报告。
39.步骤一中，利用每一个用户的智能电表按时监测相关的用电情况，并将监测结果上传至智能电网终端，且具备相同数据来源的智能电表被划分为同一个子区域。
40.步骤二中边缘聚合器的分析聚合方法包括以下步骤：
41.步骤a1：边缘服务器对收集的数据进行基础的信息过滤，过滤掉不符合分析聚合的错误信息对应数据，对数据进行预处理，可以减少系统的计算成本和通信开销；
42.步骤a2：针对过滤后的数据利用分布式管理的数据分析聚合方案，通过中继节点将接收到的同类型的单维同构数据转发给后续节点，由于数据聚合使用特定操作将多维数据聚合为单维数据，因此数据聚合技术可以有效的减少系统的计算成本和通信开销，且由于节点的通信资源和计算资源有限，通过部署数据聚合技术可以增加节点的使用时间，最主要是数据聚合可以将多个数据聚合成单一数据，所以数据聚合本身就可以为用户的隐私
数据提供隐私保护；
43.步骤a3：进一步对来源于不同数据源的异构数据进行数据聚合操作，计算出各个数据源的期望和方差，由于考虑的是异构场景下的电表记录数据，即有很多不同的数据来源，为了更好地对特定数据源进行数据分析和反馈，操作中心利用获得的用户端的聚合数据计算各个数据源的期望和方差，给用户提供针对性的服务。
44.步骤三中，进一步的包括以下步骤：
45.步骤b1：按照数据的类型建立同构数据区块和异构数据区块；
46.步骤b2：利用区块链数据层封装不同数据源的聚合数据，数据与区块双方之间的交易被验证并打包到一个区块中，区块头被“链接”到前面的区块，从而生成了一个有序的区块列表；
47.步骤b3：利用区块的安全验证机制进行双向的验证判断，即通过定义了区块链中使用的网络机制的网络层，传播从数据层生成的不同类型的区块数据；
48.步骤b4：数据聚合平台建立存储记录聚合解析后的数据的区块，将验证通过的数据区块汇总并存储进总的区块链中形成智能电网端监测数据的记录源，利用区块链工作量证明机制的计算需求，可以防止来自恶意节点的攻击，因为与总的网络计算能力相比，其恶意软件的计算能力受到限制。
49.步骤四中，同样利用区块链的共识机制，设定用户端与智能电网端的数据上传和交互规则，使用户端与智能电网终端根据规则自主按规定进行数据交互，通过数据聚合平台进行两个端的交互身份验证，进一步的保证了数据的安全性和防篡改性。
50.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
51.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。