基于区块链的计量试验检测数据可信共享方法与流程

本发明属于计量试验检测数据可信共享，具体涉及基于区块链的计量试验检测数据可信共享方法。

背景技术：

1、国家电网已经建立国网计量中心、省级营销服务中心(计量中心)、地市县级计量机构三级计量体系结构，国家电网现有的各级各专业实验室承载公司检验检测检定校准等业务，为国家电网和社会提供质量监督服务。但是其计量体系技术和管理要素与实际计量工作脱节，缺乏体系管控的信息化、智能化的数据融合手段。其中，实验室资源和数据共享程度低，大量检测数据未得到有效贯通和融合应用的问题成为计量数据研究的绊脚石；因此，提出基于计量试验检测业务场景的区块链技术架构，编制电能表检定数据面向政府和公众开放共享的应用方案，实现计量试验检测全环节数据的可溯、可信，构建试验检测可信共享体系的基于区块链的计量试验检测数据可信共享方法是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种基于计量试验检测业务场景的区块链技术架构，编制电能表检定数据面向政府和公众开放共享的应用方案，实现计量试验检测全环节数据的可溯、可信，构建试验检测可信共享体系的基于区块链的计量试验检测数据可信共享方法。

2、本发明的目的是这样实现的：基于区块链的计量试验检测数据可信共享方法，它包括以下步骤：

3、步骤1、确定适用于计量试验检测业务的区块链应用技术；

4、步骤2、确定适用于计量试验检测业务的区块链技术架构及节点建设方案；

5、步骤3、确定电能表检定数据的上链数据规划、对象和智能合约设计。

6、所述步骤1包括：

7、步骤11、利用溯源数据模型、智能合约将溯源数据存储到区块链上，实现试验检测数据可信溯源、上链存储；

8、步骤12、设计基于区块链的去集中化统一命名方案对数据进行标识，然后对数据进行可信索引和转发可信校验，实现数据的可信共享；

9、步骤13、根据部署节点类型实现业务权限控制、控制数据发布范围，支撑试验检测数据的分层发布。

10、所述步骤2包括：

11、步骤21、分析计量试验检测业务场景，设计适用于计量试验检测业务的区块链技术架构；

12、步骤22、分析电能表检定数据面向政府和公众开放共享需求，设计区块链节点建设方案，为面向政府监管机构、社会公众提供监管、计量公信以及数据服务提取支撑。

13、所述步骤3包括：

14、步骤31、针对电能表检定标准数据，进行上链数据规划，在上链前对数据进行清洗、降维，提高数据可用性；

15、步骤32、针对电能表检定数据进行分类，确定数据对象上链标准；

16、步骤33、根据电能表检定数据的可信使用场景，进行智能合约设计，实现上链电能表检定数据的有效性验证及安全读取。

17、所述步骤11包括：针对计量试验检测数据进行分析，基于prov数据模型建立溯源数据模型，进行溯源数据管理合约设计，实现溯源数据上链存储，主要包括参与方的身份真实性验证、建立溯源数据模型及智能合约上链存储三部分内容。

18、所述步骤12包括：

19、基于区块链的去集中化统一命名

20、基于区块链技术本身特有的分布式存储、数据不可篡改以及时间戳等特性，引入开放式数据索引命名技术(odin，opendataindexnamed)，实现网络环境下自主命名标识和交换数据内容索引的一种开放性系统，基于区块链的自主开放、安全可信的数据内容管理和知识产权管理，提供一个可扩展的数据统一命名体系；

21、采用odin(开放数据索引命名)技术对数据统一命名，并通过odin数据库接口提供相关服务，每个odin操作都将按照特定的协议规范被编码后广播到公有链平台，得到共识后加入区块，存入公有链；

22、数据可信索引和转发可信校验

23、根据数据在网络中的流转，接入终端按照基于区块链的去集中化统一命名规范对生成的数据进行签名和标识；数据网关按照开放式数据命名规范对数据发起请求；网络节点收到请求后，依据标识对数据进行解析，实现对请求的转发；收到数据后，依据标识对数据进行校验，实现对数据的校验；

24、基于非对称公私钥，实现对数据的加解密及签名机制；采用基于区块链的非对称公私钥生成，对数据进行加密和签名，从而实现数据在网络中安全、可信，不可篡改的传输；数据加解密模块分为两个子模块：数据签名、加密子模块和验证、解密子模块，其中数据签名、加密子模块需要实现数据的生成和数据的发布，主要用于生成数据的一方，数据验证、解密子模块需要实现数据的缓存和解析,主要用于接收数据的一方。

25、所述步骤13包括：根据区块链节点的特点和区块链节点的作用，利用区块链全共识节点与轻节点技术，确定计量区块链共识机制并进行计量实验检测数据节点设置；

26、计量区块链共识机制

27、计量区块链共识算法采用rbft算法(拜占庭容错共识算法)，计量区块链数据共识过程为：

28、1)由省计量院节点接收到客户端发起电能表资产数据上链交易请求；

29、2)省计量院节点将交易请求广播通知给省电力公司节点和第三方节点；

30、3)所有节点选出省计量中心节点作为主节点，主节点经计算后将本次上链交易的hash广播给省计量院节点和第三方节点；

31、4)省计量院节点和第三方节点同样对本息上链交易进行计算，比对与主节点的计算hash是否一致，并将比对结果广播通知其他两个节点；

32、5)每个节点都接到其他节点的比对结果，并且比对结果都为通过后，则虚拟机运行次上链交易，执行数据上链写入区块操作，并由检查点进行检查验证；

33、计量实验检测数据节点设置

34、根据区块链全共识节点与轻节点技术特性，结合计量试验检测数据的获取、汇总、应用方式，根据部署节点类型实现业务权限控制，控制数据发布范围；依据不同组织业务权限需求、数据需求的不同，在计量区块链中分别部署全共识节点、非全共识节点和轻节点，实现数据的分层发布。

35、所述步骤21包括：

36、基于区块链的基础技术架构及特点，结合计量试验检测业务的内容，在保留不可缺失的数据层、网络层和共识层功能内容基础上，对区块链基础技术架构进行扩充完善，构建计量链技术架构；计量链技术架构包括技术支撑层、技术拓展层和跨链协议层；支撑技术层包含稳私保护、区块链治理、数据管理、可信数据源等区块链底层核心技术；技术拓展层包含合约引擎、共识算法库、混合存储、p2p网络组建等区块链应用核心技术；跨链协议包含跨链服务框架、跨链网关、数据上链验证引擎等核心功能。

37、所述步骤22包括：

38、计量链根据业务需要，分别构建标准量传子账本、设备检定子账本、设备质量子账本，各节点根据业务需要存储不同的子账本；节点是指成员单位下拥有的区块链节点，节点对应一台或n台服务器，节点服务器用户区块链进行存储数据，并与其它节点进行数据交换和同步，节点包含以下信息：

39、1)基本信息：节点名称、部署方式、实际位置，技术管理者，配置、软件名称和版本；

40、2)访问信息：节点ip地址，访问端口等信息；

41、3)状态：启用，停用和故障；

42、4)所属单位：节点一定并且只能所属一个单位，一个单位下有一个或者多个节点；

43、5)所属账本：节点可对应1个或者多个子账本，如果这个节点属于某个子账本，那么该节点将会存储某个子账本的所有数据。

44、所述步骤31包括：

45、数据清洗

46、数据清洗就是按照一定的规则将不完整的数据、错误的数据、重复的数据过滤出来，然后交给相关的计量实验室，确认过滤掉还是由业务单位进行修正；数据清洗是发现并纠正数据文件中可识别的错误的最后一道程序，包括检查数据一致性，处理无效值和缺失值等“脏数据”，应用数据清洗技术，把“脏”的“洗掉”，保留有效数据，脏数据主要是有残缺数据、错误数据、重复数据三大类：

47、1)残缺数据：这一类数据主要是一些应该有的信息缺失，要求在规定的时间内补全，补全后才写入数据仓库；

48、2)错误数据：这一类错误产生的原因是业务系统不够健全，在接收输入后没有进行判断直接写入后台数据库造成的，这一类错误需要去业务系统数据库用sql的方式挑出来，交给业务主管部门要求限期修正，修正之后再抽取；

49、3)重复数据：对于这一类数据，将重复数据记录的所有字段导出来，让客户确认并整理；

50、数据降维

51、针对数据特征中的线性特征和非线性特征，提出基于降维的非可逆数据特征提取方法，支撑高效的非可逆的数据特征提取；对于数据特征中的线性特征，采用主成分分析降维方法，找到数据中最主要的元素和结构，去除噪声和冗余，对原有的复杂数据进行降维，揭示处隐藏在复杂数据背后的简单数据；对于数据特征中的非线性特征，采用自编码器降维，针对降维后的数据特征，进行基于规则的特征挖掘，支撑非可逆特征提取应用；

52、数据融合

53、基于特征提取技术，针对非可逆的数据特征提取到的数据，采用自适应数据融合算法在神经元数据融合系统上融合数据，获取尽可能大的信息量，而后采用基于多元概率推理模型对数据进行学习，形成高价值的信息库支撑。

54、所述步骤32包括：

55、针对电能表检定数据进行分析归类，制定上链数据标准指导上连数据提供者对电能表检定数据进行处理，为数据上链提供符合规范的标准数据；根据电能表检定数据上链共享需求，将数据分为基础类、试验检测类数据；

56、基础类数据包括检定机构、机构证书、检定人员、检定人员证书、电能表资产、标准设备资产、计量设备检定证书信息、标准设备检定/校准证书、企业认证证书信息等；

57、试验检测类数据包括适应性检数据、样品比对数据、软件比对数据、全性能试验检测数据、抽样验收试验数据、全检验收试验数据。

58、所述步骤33包括：

59、基于电能表检定数据的可信应用场景，设计三种智能合约如下：

60、(1)电子证书全局编号生成：针对电能表检定数据中涉及的计量设备检定证书和校准证书生成具有统一、全局和唯一的证书编号；

61、(2)数据安全读取：采用一次性密钥机制，实现对链上数据的安全读取，防止不被非法获取，保障链上数据的访问安全；

62、(3)上链数据有效性验证：对上链数据字段有效性验证，提升上链数据质量。

63、本发明的有益效果：本发明的基于区块链的计量试验检测数据可信共享方法，包括步骤1、确定适用于计量试验检测业务的区块链应用技术；步骤2、确定适用于计量试验检测业务的区块链技术架构及节点建设方案；步骤3、确定电能表检定数据的上链数据规划、对象和智能合约设计；本发明结合区块链应用技术的特点，对电力计量领域检定检测数据进行研究分析，利用溯源数据模型、智能合约将溯源数据存储到区块链上，实现试验检测数据可信溯源、上链存储,并设计基于区块链的去集中化统一命名方案对数据进行标识、对数据进行可信索引和转发可信校验，实现数据的可信共享；通过计量试验检测业务场景分析，设计适用于计量试验检测业务的区块链技术架构，通过电能表检定数据面向政府和公众开放共享需求的分析，设计区块链节点建设方案，为面向政府监管机构、社会公众提供监管、计量公信以及数据服务提取支撑。