一种环境监测数据的全过程追踪方法及区块链节点与流程

本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种环境监测数据的全过程追踪方法。

背景技术：

环境监测包含设备出厂、设备的而安装部署、设备的运维、技术部门的更新等多个环节。每个环节之间的关系紧密，一个环节的数据会严重影响其他环节工作的稳定性。同时，环境监测设备采集的数据安全保障、数据在传输时的稳定性保障也至关重要。环境监测设备安装并部署至工作环境后，会采集到大量的环境监测数据，同时设备本身还包含有出厂信息，日积月累的运行维护信息。设备会将生成的巨大数量的数据传回后端，后端又会对数据进行较为繁琐的数据处理过程。由于后端基于此数据进行分析、评价、考核等处理过程环节多，流程复杂，所以存在较多风险，以及很多不确定因素，从而可能导致在任何一个点位的数据都有可能存在数据被篡改、数据丢失、或数据错误等数据不可信的情况，导致在前端进行使用分析评价的时候数据可信度不高，数据的可疑程度高等诸多问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种环境监测数据的全过程追踪方法及环境检测设备节点。

为了实现上述目的，在第一方面，本发明实施例首先提供了一种环境监测数据的全过程追踪方法，包括：

区块链系统中的第一环境监测设备节点对环境数据进行监测，得到环境监测数据；

所述第一环境监测设备节点包括获取模块；所述获取模块用于获取环境监测数据；所述环境监测数据包括：设备出厂环节的环境监测数据、设备安装环节的环境监测数据、设备运维环节的环境监测数据和设备技术支持环节的环境监测数据；

所述第一环境监测设备节点中的加解密模块对所述环境监测数据进行加密处理，得到加密后环境监测数据；

所述第一环境监测设备节点中的广播模块根据所述加密后环境监测数据生成一个新增区块，并将所述新增区块进行广播，使得所述区块链系统中的所有第二环境监测设备节点接收所述新增区块；

当每个所述第二环境监测设备节点的获取模块接收到所述新增区块时，所述第二环境监测设备节点的加解密模块对所述新增区块进行密码验证；

如果验证通过，每个所述第二环境监测设备节点中的共识确认模块根据预设共识算法对所述新增区块进行共识确认；

当所述新增区块达成所述共识确认后，所述第二环境监测设备节点中的存储模块根据所述第一环境监测设备节点的类型信息存储所述新增区块。

优选的，所述加解密模块对所述环境监测数据进行加密处理，得到加密后环境监测数据具体为：

计算所述环境监测数据的哈希值，得到第一加密验证码值；

并在所述环境监测数据的数据末尾增加当前环境监测数据的哈希值，得到加密后的环境监测数据。

进一步优选的，所述加解密模块对所述新增区块进行密码验证具体为：

当每个所述第二环境监测设备节点接收到所述新增区块时，每个所述第二环境监测设备节点再次计算所述新增区块中环境监测数据的哈希值，得到第二加密验证码值；

对比所述第二加密验证码值与所述第一加密验证码值；

当所述第二加密验证码值与所述第一加密验证码值相符时，验证通过，当所述第二加密验证码值与所述第一加密验证码值不相符时，验证不通过。

进一步优选的，如果验证不通过，所述方法还包括：

所述第二环境监测设备节点生成报警信息，并输出。

进一步优选的，在所述计算所述环境监测数据的哈希值，得到第一加密验证码值之后，所述方法还包括：

根据所述第一加密验证码值生成公钥，并将所述公钥发送至所述设备出厂环节、设备安装环节、设备运维环节和所述设备技术支持环节的用户终端，用以所述设备出厂环节、设备安装环节、设备运维环节和所述设备技术支持环节的用户根据所述公钥查看所述环境监测数据和所述加密后环境监测数据。

优选的，所述将所述新增区块进行广播具体为：

所述广播模块通过gprs通信对所述新增区块进行广播。

优选的，在所述当所述新增区块达成所述共识确认之后，所述方法还包括：

所述区块链系统中的所有环境监测设备节点进行信息同步。

进一步优选的，所述区块链系统中的所有环境监测设备节点进行信息同步具体为：

所述环境监测设备节点中的信息同步模块将所述环境监测设备节点中的区块与所述区块链系统中的其他环境监测设备节点中的区块进行对比；

根据预设规则确定对比结果，并根据所述对比结果与所述区块链系统中的其他环境监测设备进行信息同步。

优选的，所述存储模块根据所述第一环境监测设备节点的类型信息存储所述新增区块具体为：

所述第二环境监测设备节点中的存储模块根据所述第一环境监测设备节点的类型信息将所述新增区块添加至上一个区块的末尾，从而形成区块链。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于环境监测数据追踪的区块链节点，所述用于环境监测数据追踪的区块链节点包括：如上述第一方面所述的获取模块、加解密模块、广播模块、共识确认模块、信息同步模块和存储模块

本发明实施例提供的一种环境监测数据的全过程追踪方法，通过区块链技术和密码学来验证存储数据，并利用分布式节点和共识算法来更新数据，彻底解决了环境监测设备在数据传输的过程中容易发生数据的丢失、数据被篡改、数据变异、数据可信度不高等问题，大大增加了数据传输的可靠性，保证了数据的准确性，使有价值的数据能够不失真地被前端进行数据分析评价，得到最真实的环境状况分析及预测。并且，本发明实施例提供的一种环境监测数据的全过程追踪方法还解决了在设备出厂时、设备安装时、设备运维、以及技术部门各个环节之间信息数据的不一致的问题，保证了各个环节之间数据传输和访问的安全。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种环境监测数据的全过程追踪方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种用于环境监测数据追踪的区块链节点的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。区块链技术的特点就是信息透明不可篡改，可以自动执行智能合约，无需任何中心化机构审核。

本发明技术方案基于区块链技术，构建一个环境数据监测区块链系统，区块链系统中包括多个环境监测设备，且每一个环境监测设备分别作为区块链系统中的一个区块链节点中的环境监测数据对于区块链系统中的其他区块链节点均是完全开放的。且区块链系统中每个区块链节点的数据都是实时采集并定时进行更新，更新的数据会通过包括gprs数据广播的方式但不限于此方式来向区块链系统中的其他区块链节点发送数新增据，同时区块链节点采用共识算法来对新增数据达成共识，并采用密码学的方法来保证已有数据不可能被篡改。

基于上述说明，本发明实施例首先提供的一种环境监测数据的全过程追踪方法，实现于环境数据监测区块链系统中，其方法流程图如图1所示，包括如下步骤：

步骤101，区块链系统中的各个环境监测设备节点对环境数据进行监测，得到环境监测数据；

具体的，环境监测设备中具有多个传感器，环境监测设备用于对设备所处环境进行环境指标实时监测，得到环境监测数据。所有部署至工作环境的环境监测设备共同构成一个协作的区块链系统，每一个环境监测设备分别作为区块链系统中的一个节点，也就是说，区块链系统中的每一个环境监测设备节点都会实时对环境数据进行监测，得到环境监测数据。

进一步具体的，环境监测设备节点作为一个区块链节点包括获取模块。获取模块用于实时获取环境监测设备的各个运行阶段的环境监测数据。因此根据环境监测设备的运行阶段可将环境监测数据分为：设备出厂环节的环境监测数据、设备安装环节的环境监测数据、设备运维环节的环境监测数据和设备技术支持环节的环境监测数据。也就是说，每个区块链系统中的环境监测设备节点在环境监测设备的出厂环节、安装环节、运维环节和技术支持环节都会实时获取环境监测数据，此过程贯穿于环境监测设备的各个运行阶段。

为便于表述，本申请中将区块链系统中的主动广播数据的环境监测设备称为第一环境监测设备节点，而接收广播数据的区块链系统中的、除第一环境监测设备节点的其他环境监测设备称为第二环境监测设备节点。

步骤102，第一环境监测设备节点中的加解密模块对环境监测数据进行加密处理，得到加密后环境监测数据；

具体的，环境监测设备节点还包括加解密模块，加解密模块用于验证数据的完整性和准确性，将采集到的环境监测数据用密码学的方式进行处理。处理时，第一环境设备节点中的加解密模块，也就是将要向外广播数据的节点中的加解密模块，会计算环境监测数据的哈希值，得到第一加密验证码值，并在环境监测数据的数据末尾增加当前环境监测数据的哈希值，得到加密后的环境监测数据。环境监测数据的哈希值，也就是第一加密验证码值可以理解为数据的身份id，此值很小，不会影响数据传输的速度，同时计算方便。

在一些优选的实施例中，设备出厂方、设备安装方、设备运维方和设备技术支持方均有一把“公钥”，该“公钥”可以查看区块链中所有的数据以及计算加密数据的哈希值。

进一步具体的，第一环境监测设备节点中的加解密模块根据第一加密验证码值生成公钥，并将公钥发送至设备出厂环节、设备安装环节、设备运维环节和设备技术支持环节的用户终端，用以设备出厂环节、设备安装环节、设备运维环节和设备技术支持环节的用户根据公钥查看环境监测数据和加密后环境监测数据。

步骤103，第一环境监测设备节点中的广播模块加密后环境监测数据生成一个新增区块，并广播；

具体的，环境监测设备节点还包括广播模块，广播模块用于将新增区块数据向区块链系统中所有区块链节点，通过包括但不仅限于通用分组无线服务技术(generalpacketradioservice，gprs)通信的方式，对所述新增区块进行广播,以使所有第二环境监测设备节点，也就是除第一境监测设备节点外的系统内的其他节点存储新增区块。

步骤104，第二环境监测设备节点的加解密模块对新增区块进行密码验证；

具体的，当系统中的各个第二环境监测设备节点的获取模块接收到新增区块时，所有第二环境监测设备节点的加解密模块都会对新增区块进行密码验证。如果数据在传送过程中发生了丢失或者被篡改，则该数据哈希值也会发生变化，所以通过对比当前数据的哈希值就可以判定当前的数据是否发生了丢失或是被篡改等问题。因此验证时，第二环境监测设备节点的加解密模块需要再次计算新增区块中环境监测数据的哈希值，得到第二加密验证码值，并对比第二加密验证码值与第一加密验证码值。当第二加密验证码值与第一加密验证码值相符时，说明数据没有丢失或被篡改，则验证通过，执行步骤105。当第二加密验证码值与第一加密验证码值不相符时，说明数据丢失或被篡改，则验证不通过，第二环境监测设备节点生成报警信息，并输出。

步骤105，第二环境监测设备节点中的共识确认模块根据预设共识算法对新增区块进行共识确认；

具体的，环境监测设备节点还包括共识确认模块。共识确认模块主要用于对系统中所有节点的数据通过共识算法确认数据是否达成共识，以防止各种共识攻击。

在一个具体的例子中，共识确认模块使用pbft共识算法，当有超过2/3的第二环境监测设备节点生成确认信息就是达成共识。而由于pbft共识算法所需要的共识时间比较久，因此可以使用同构多链架构，用以加快共识速度。同构多链就是每次多条同构链同时进行共识，在共识时间内，当有2/3的区块链节点生成确认信息，继续等待一段时间，得到更多的确认，每条链都在共识时间快要结束时得到超过2/3确认，则认为达成共识。

步骤106，区块链系统中的所有环境监测设备节点进行信息同步；

具体的，环境监测设备节点还包括信息同步模块。环境监测设备节点中的加解密模块解决了在数据传输过程中的数据丢失等问题，而信息同步模块用于解决第二环境监测设备，也就是接收端收到数据后存储时再次发生数据丢失或被篡改的情况。

当新增区块达成共识确认后，区块链系统中的所有环境监测设备节点中的信息同步模块将环境监测设备节点中的区块与区块链系统中的其他环境监测设备节点中的区块进行对比，然后根据预设规则确定对比结果，并根据对比结果与区块链系统中的其他环境监测设备进行信息同步。这一过程可以理解为，某个第二环境监测设备节点收到来第一环境监测设备节点的区块后，会与其他收到第一环境监测设备节点的所有其他第二环境监测设备节点进行信息同步，根据预先设定的规则，某个第二环境监测设备节点中与其他第二环境监测设备节点中不一致的数据，将会被其他第二环境监测设备节点中正常的数据所替换，以二次保证当前数据的可靠性。

步骤107，第二环境监测设备节点中的存储模块根据第一环境监测设备节点的类型信息存储新增区块；

具体的，环境监测设备节点还包括存储模块。存储模块用于存储区块链中的区块数据。第二环境监测设备节点中的存储模块根据第一环境监测设备节点的类型信息将新增区块添加至上一个区块的末尾，从而形成区块链。

可以理解的是，由于新增区块中的环境监测数据分为包括：设备出厂环节的环境监测数据、设备安装环节的环境监测数据、设备运维环节的环境监测数据和设备技术支持环节的环境监测数据，因此可以理解为环境监测设备在每一个运行阶段的数据都会被记录在区块链上，从而保证了环境监测设备在各个运行阶段中可以的到来自其他阶段的真实、有效的数据。

另外，还需要说明的是，上述实施例是以一个环境监测数据节点所产生的区块数据为例对本发明提供的方法进行说明的，而在本发明提供的方法中，所有在区块链系统中的环境监测数据节点都可以实现上述步骤。也就是说，在本发明提供的方法中，所有在区块链系统中的环境监测数据节点都会执行上述所有步骤。

本发明实施例提供的一种环境监测数据的全过程追踪方法，通过区块链技术和密码学来验证存储数据，并利用分布式节点和共识算法来更新数据，彻底解决了环境监测设备在数据传输的过程中容易发生数据的丢失、数据被篡改、数据变异、数据可信度不高等问题，大大增加了数据传输的可靠性，保证了数据的准确性，使有价值的数据能够不失真地被前端进行数据分析评价，得到最真实的环境状况分析及预测。并且，本发明实施例提供的一种环境监测数据的全过程追踪方法还解决了在设备出厂时、设备安装时、设备运维、以及技术部门各个环节之间信息数据的不一致的问题，保证了各个环节之间数据传输和访问的安全。

相应的，本发明实施例还提供了一种用以实现上述环境监测数据的全过程追踪方法的环境监测设备节点，其结构示意图如图2所示，区块链系统中包括多个环境监测设备节点1…x，每个环境监测设备节又包括：获取模块21、加解密模块22、广播模块23、共识确认模块24、信息同步模块25和存储模块26。

其中，环境监测设备节点1获取模块21用于获取环境监测数据。加解密模块22与获取模块21相连，用于对环境监测数据进行加密处理，得到加密后环境监测数据。广播模块23与加解密模块22相连，用于根据加密后环境监测数据生成一个新增区块，并将新增区块进行广播，使得区块链系统中的其他环境监测设备节点2…x接收新增区块。当区块链系统中的其他环境监测设备节点的获取模块21接收到新增区块时，环境监测设备节点的加解密模块22对新增区块进行密码验证。加解密模块22与共识确认模块24相连。如果验证通过，每个区块链系统中的其他环境监测设备节点中的共识确认模块24根据预设共识算法对新增区块进行共识确认。共识确认模块24与信息同步模块25相连。当新增区块达成共识确认后，所有环境监测设备节点通过信息同步模块25进行信息同步。信息同步模块25与存储模块26相连，区块链系统中的其他环境监测设备节点中的存储模块26根据存储新增区块。

可以理解的是，本发明实施例中的获取模块21、加解密模块22、广播模块23、共识确认模块24、信息同步模块25和存储模块26的具体工作流程可以参考上述环境监测数据的全过程追踪方法，在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种环境数据监测区块链系统，通过区块链技术和密码学来验证存储数据，并利用分布式节点和共识算法来更新数据，彻底解决了环境监测设备在数据传输的过程中容易发生数据的丢失、数据被篡改、数据变异、数据可信度不高等问题，大大增加了数据传输的可靠性，保证了数据的准确性，使有价值的数据能够不失真地被前端进行数据分析评价，得到最真实的环境状况分析及预测。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom动力系统控制方法、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，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方式而已，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。