一种基于加密技术的船舶用电子记录方法及系统与流程

本发明属于船舶电子记录，具体涉及一种基于加密技术的船舶用电子记录方法及系统。

背景技术：

1、随着数据信息化技术的日益发展，电子记录方式逐步替代传统的纸质记录方式，成为各个行业和领域的主流数据记录技术。在航海业中，由于船舶的航行过程遥远，并且海洋中存在各种未知风险，需要对航行过程中的各项数据进行记录，便于工作人员实时掌握船舶航行情况。

2、现有技术中，大多采用人工记录船舶航行过程中的数据，人力成本投入大，工作量大，并且容易由于人为疏忽导致数据错误，虽然已经引入了电子记录设备，对数据进行数字化，但是现有的电子记录设备，大多将数据进行本地存储，随着航行周期的增加，航行数据的体量将以指数化趋势增长，对本地存储资源造成巨大压力；并且本地存储的方式，无法实现远程的监控中心实时掌握船舶的航行情况，导致数据价值低下；若采用实时数据传输技术，数据存在泄密风险，安全性低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的人工记录人力成本投入大、工作量大，本地存储资源压力大、数据价值低下，以及远程传输安全性低的问题，本发明目的在于提供一种基于加密技术的船舶用电子记录方法及系统。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种基于加密技术的船舶用电子记录方法，包括如下步骤：

4、基于可信机构，对所有船舶端进行实名认证和密钥初始化，得到船舶端的签名信息和公私密钥对，并将签名信息和公私密钥对中的私钥发送至对应的船舶端，将公私密钥对中的公钥发送至监控中心端；

5、基于船舶端，采集实时操作动作对应的实时操作数据，根据私钥和签名信息，对实时操作数据进行加密和签名，得到加密后实时操作数据及第一签名数据，并将加密后实时操作数据及第一签名数据发送至监控中心端；

6、基于监控中心端，对加密后实时操作数据及第一签名数据进行依次的签名认证、解密以及审批，生成对应的实时审批结果，并将实时审批结果返回至对应的船舶端；

7、基于船舶端，若实时审批结果为审批通过，则执行实时操作动作，采集产生的若干实时航行数据，将实时操作数据和若干实时航行数据存储至本地数据库，并进入下一步骤，否则，撤回实时操作动作，并继续操作数据采集工作；

8、基于本地数据库，根据实时操作数据和对应的若干实时航行数据，构建实时航行电子记录表单，将一个表单统计周期内生成的若干实时航行电子记录表单进行依次的打包、加密以及云存储。

9、进一步地，基于可信机构，对所有船舶端进行实名认证和密钥初始化，得到船舶端的签名信息和公私密钥对，并将签名信息和公私密钥对中的私钥发送至对应的船舶端，将公私密钥对中的公钥发送至监控中心端，包括如下步骤：

10、采集所有船舶端的属性信息和实体编号，并将若干属性信息及实体编号发送至可信机构；

11、基于可信机构，进行密钥初始化，生成公开参数和主密钥，并根据船舶端的属性信息、实体编号以及主密钥，使用非对称加密算法，生成每一船舶端的公私密钥对；

12、根据公开参数、公私密钥对中的私钥以及船舶端的实体编号，对船舶端进行实体注册，得到每一船舶端的签名信息；

13、将签名信息和公私密钥对中的私钥发送至对应的船舶端，将公私密钥对中的公钥发送至监控中心端。

14、进一步地，基于船舶端，采集实时操作动作对应的实时操作数据，根据私钥和签名信息，对实时操作数据进行加密和签名，得到加密后实时操作数据及第一签名数据，并将加密后实时操作数据及第一签名数据发送至监控中心端，包括如下步骤：

15、基于船舶端，采集实时操作动作对应的实时操作数据；

16、根据船舶端的私钥，使用非对称加密算法，对实时操作数据进行加密，得到对应的加密后实时操作数据；

17、根据船舶端的签名信息，对加密后实时操作数据进行签名，得到加密后实时操作数据对应的第一签名数据；

18、将加密后实时操作数据及第一签名数据发送至监控中心端；

19、根据实时操作动作，生成对应的实时操作日志，将实时操作日志存储至本地数据库。

20、进一步地，基于监控中心端，对加密后实时操作数据及第一签名数据进行依次的签名认证、解密以及审批，生成对应的实时审批结果，并将实时审批结果返回至对应的船舶端，包括如下步骤：

21、基于监控中心端，调用可信机构，对第一签名数据进行签名认证，若签名认证通过，则接收对应的加密后实时操作数据，并进入下一步骤，否则，拦截对应的加密后实时操作数据，并结束审批工作；

22、根据船舶端的公钥，对对应的加密后实时操作数据进行解密，得到对应的解密后实时操作数据；

23、对解密后实时操作数据进行审批，生成对应的实时审批结果，并将实时审批结果返回至对应的船舶端。

24、进一步地，实时航行数据包括船舶电子设备的实时运行数据、船舶的实时能源数据以及船舶的实时航线数据。

25、进一步地，还包括对若干实时航行数据进行航行数据异常检测，包括如下步骤：

26、基于基于本地数据库，将实时操作数据作为表单命名信息，并根据表单命名信息，创建第一空白电子记录表单和第二空白电子记录表单；

27、使用预先训练的航行数据异常检测模型对实时航行数据进行航行数据异常检测，筛选出若干异常实时航行数据和其余的若干正常实时航行数据；

28、根据异常实时航行数据，发出异常警报信号。

29、进一步地，基于本地数据库，根据实时操作数据和对应的若干实时航行数据，构建实时航行电子记录表单，将一个表单统计周期内生成的若干实时航行电子记录表单进行依次的打包、加密以及云存储，包括如下步骤：

30、基于本地数据库，将实时操作数据的若干异常实时航行数据写入第一空白航行电子记录表单，得到异常实时航行电子记录表单；

31、将同一实时操作数据的若干正常实时航行数据写入对应的第二空白航行电子记录表单，得到正常实时航行电子记录表单；

32、将一个表单统计周期内生成的，所有实时操作日志对应的若干正常实时航行电子记录表单和若干异常实时航行电子记录表单进行压缩打包，得到实时航行电子记录表单压缩包；

33、若表单上传周期到达，则根据船舶端的私钥，对实时航行电子记录表单压缩包进行加密，得到加密后实时航行电子记录表单压缩包；

34、将加密后实时航行电子记录表单压缩包上传至云数据中心进行云存储。

35、进一步地，航行数据异常检测模型基于dbn-gwo算法构建，且航行数据异常检测模型的训练方法，包括如下步骤：

36、采集包括不同异常情况的若干历史航行数据；

37、对若干历史航行数据进行预处理和标签添加，得到包含航行数据异常标签的预处理后历史航行数据；

38、将预处理后历史航行数据按照7：3的比例，划分为模型训练样本集和模型测试样本集；

39、使用gwo寻优算法，对dbn网络的初始网络参数进行寻优，得到dbn网络的最优初始网络参数；

40、根据最优初始网络参数，构建初始的航行数据异常检测模型，并输入模型训练样本集对初始的航行数据异常检测模型进行优化训练，得到优化的航行数据异常检测模型；

41、输入模型测试样本集对优化的航行数据异常检测模型进行模型测试，得到模型测试准确率；

42、若模型测试准确率大于预设模型测试准确率阈值，则输出最优的航行数据异常检测模型，否则，继续航行数据异常检测模型的优化训练。

43、一种基于加密技术的船舶用电子记录系统，用于实现船舶用电子记录方法，系统包括可信机构、云数据中心、监控中心端以及若干船舶端，监控中心端分别与可信机构和若干船舶端通信连接，可信机构和云数据中心分别与若干船舶端通信连接，船舶端设置有本地数据库；

44、可信机构，用于对所有船舶端进行实名认证和密钥初始化；

45、监控中心端，用于对加密后实时操作数据及第一签名数据进行依次的签名认证、解密以及审批；

46、船舶端，用于采集实时操作动作对应的实时操作数据，对实时操作数据进行加密和签名；执行实时操作动作，采集产生的若干实时航行数据；

47、本地数据库，用于构建实时航行电子记录表单，对若干实时航行电子记录表单进行依次的打包、加密以及云存储；

48、云数据中心，用于对船舶端的本地数据库发送的数据进行云存储。

49、进一步地，船舶端包括操作数据采集单元、加密签名单元、操作动作执行单元、航行数据采集单元以及本地数据库，本地数据库设置有航行数据异常检测模型。

50、本发明的有益效果为：

51、本发明公开了一种基于加密技术的船舶用电子记录方法及系统，引入了电子记录方式，存储船舶航行中的实时操作数据和实时航行数据，降低了人力成本投入和工作量；基于监控中心端对实时操作数据进行实时审核，确保船舶航行操作的合规性和合理性，提高了船舶航行的安全性和可靠性；在数据传输中引入了非对称加密算法和签名认证技术，提高了数据的安全性，避免了数据泄密；将每一实时操作数据和对应的若干实时航行数据整理为航行电子记录表，提高了数据表单的标准化程度和数据的价值。

52、本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进一步进行说明。