一种野外养殖位置信息存储与验证方法技术

本发明专利技术涉及一种野外养殖位置信息存储与验证方法。采用的技术方案是：采用基于区块链的位置信息采集装置自动采集位置信息并将属于上传至云端保存，使用方便，数据记录成本低，该过程中无需第三方介入，成本低廉，易于管理，抗中心攻击，用户信息不会被泄漏；将野外养殖牲畜与区块链数据进行严格绑定，使本发明专利技术所记录的野外养殖牲畜位置信息具有严格的可验证性、不可篡改性；为了装置的长期使用，采用太阳能和动能混合发电模式，具有长效、绿色、环保的优点；本发明专利技术所用区块链相关技术，使养殖动物具备线上数字资产属性，有望发展出多种新型商业模式。

【技术实现步骤摘要】
一种野外养殖位置信息存储与验证方法
本专利技术属于野外养殖
，涉及一种野外养殖位置信息存储与验证方法。
技术介绍
通常，野外放养牲畜的食品安全性、风味口感和营养价值相比对圈养饲料牲畜更佳，如猪、牛、羊等，因此放养牲畜产品相对于圈养牲畜产品的价格也更高。现有技术在鉴别放养牲畜和圈养牲畜时，成本高、难度大、检测时间长、难以远程检测和活体检测，这使得部分不法商贩用圈养牲畜冒充放养牲畜，侵害消费者权益。放养牲畜需要被证明自身是野外养殖的，现有方案多建立基于RFID的牲畜溯源体系，根据牲畜历史位置轨迹判定该牲畜是否为放养牲畜。这些技术给幼畜打RFID耳标，对该牲畜相关养殖数据进行记录，并将养殖数据与该RFID绑定，用户可通过RFID标识来查询待查牲畜信息，使之确信所购买的是放养。鉴于目前微型化和模块化GPS/北斗定位芯片的市场成熟，物联网资费降低和云存储的普及，利用RFID记录牲畜历史位置轨迹记录的相关
技术介绍
已经成熟。但如何保障RFID和对应数据与待检测牲畜之间的一一对应关系、保障数据的真实有效性和不可篡改性，并使用户对小、散养殖户提供的数据产生足够的信任，现有技术尚未有效解决，且现有野外养殖牲畜的位置信息采集装置多绑在牲畜腿部或尾部，影响牲畜的正常发育，供电系统多采用一次性电池或太阳能充电电池，电源转换效率低，面临电源窘迫问题。区块链技术是一种数据真实有效性和数据不可篡改性的保障技术，得到了快速发展和广泛的认同。如在虚拟数字货币行业，区块链技术保护了市值超过数万亿元的数字货币的安全。目前已有大量成熟的区块链系统，如比特币区块链、以太坊区块链等公有链和以IBMHyperledger联盟、腾讯TrustSQL等的联盟链已实用化，借助这些区块链技术，可提出一种可信的野外养殖位置信息存储和验证方法，使用户可准确验证所购牲畜是否为放养牲畜。
技术实现思路
鉴于现有技术中所存在的问题，本专利技术公开了一种野外养殖位置信息存储与验证方法，采用的技术方案为：基于区块链和数字签名，将野外养殖牲畜、电子标签、区块链中不可篡改数据进行一对一的硬链接，通过区块链保障牲畜活动轨迹的可信性，包括以下步骤：Step1.基于区块链的位置信息采集装置所有权检查与所有权变更；该装置拥有专门的区块链地址DAddr0记录所有者情况，装置生产厂家公开认证区块链地址AuthAddr，规定装置出厂前所有者为AuthAddr地址所有者，并规定装置所有权转移需在区块链发送一种特定的区块链交易，该交易输入地址为装置原所有者控制地址，交易输出地址为装置新所有者控制地址和DAddr0，并附言装置设备编号DSSID,装置根据DAddr0中交易记录追溯当前装置所有者，并获得装置所有者公钥，基于数字签名验证收到的指令，拒绝非所有者传来的指令；Step2.区块链数据初始化与基于区块链的位置信息采集装置自检；在装置初始化过程中，标签和装置均生成私密的区块链私钥，并和装置所有者共同形成3-2多重签名地址MultisigAddr作为记录工作用地址，由该地址发交易公开标签和装置区块链公钥，并宣告自检通过。Step3.基于区块链的位置信息采集装置的安装；在需要进行位置记录野外养殖牲畜耳上打孔，将该装置穿过耳孔并启动。Step4.基于区块链的位置信息采集装置采集牲畜活动轨迹并上传；到达预设采集周期后，生成一条记录，记录格式包含序号、UTC时间、经度、纬度、高度、当前区块高度BlockHeight、当前区块哈希Blockhash；多条记录通过Merkle树方式组织成一个文件；到达预设存储周期后，将该文件上传云存储，并将该文件Merkle根由标签进行数字签名，由MultisigAddr发起向自身的转账交易，在支付一定的交易手续费后，通过交易附言，将该签名和云存储地址公开。Step5.验证方对野外养殖牲畜活动轨迹数据的获取与验证；验证方由MultisigAddr获得所有历史交易，从中提取标签公钥，各轨迹文件下载地址和签名，从云存储下载各轨迹文件，并验证签名，验证通过说明文件没有被冒用和篡改，不通过否认该记录；基于区块链逐条记录检查记录中区块高度和区块哈希是否正确，且检查各记录中UTC时间和区块链中对应区块生成时间的匹配性，不通过否认该记录，防止数据时间被向后修改；将各记录按时间排序，检查记录UTC时间的连续性，不连续则否认该记录，防止数据时间向前修改；通过GPRS网络发送签名命令，标签可实时签名，证明装置当前的有效性；全部验证完毕后，该轨迹文件为牲畜的真实轨迹，可通过该轨迹验证牲畜是否是野外养殖。Step6.基于区块链的位置信息采集装置的回收；牲畜售出时需现场拆下装置，装置所有者发起装置回收操作，由装置所有者和装置共同签名，提走MultisigAddr中区块链代币，并删除MultisigAddr私钥，该装置在更换电子标签后装置可回收再利用；装置内的电子标签在拆卸后自毁，防止装备所有者将野外放养牲畜的位置信息采集装置置换到普通圈养牲畜上。在Step1-6中，所述基于区块链的位置信息采集装置包括罩体，控制模块，多向动能发电模块，电源模块，散热片，太阳能接收板，密封塞，固定螺栓，光电转换器，太阳能输入接头Ⅰ，防水密封垫Ⅰ，收缩膜；其中罩体安装在散热片上部；太阳能接收板安装在罩体表面；罩体顶部表面有一凹陷，凹陷内部安装有穿过罩体顶部的固定螺栓，固定螺栓穿过散热片；凹陷顶部安装有密封塞；光电转换器安装在罩体内侧顶部，太阳能输入接头Ⅰ与光电转换器连接；防水密封垫Ⅰ安装在罩体边缘底部；散热片下部与控制模块相连；控制模块下方安装有圆柱形的多向动能发电模块；电源模块可套在多向动能发电模块上结合为一体；收缩膜受热后将电源模块与多向动能发电模块接合处密封；所述控制模块包括防腐蚀外壳，防水密封垫Ⅱ，控制电路板，固定底板，散热片固定螺丝，控制电路板固定螺丝，内嵌式开关，RFID读写器，电子标签；其中散热片利用散热片固定螺丝安装在防腐蚀外壳上，防腐蚀外壳顶部边缘处安装有防水密封垫Ⅱ；控制电路板安装在防腐蚀外壳内侧中部，其下方安装有固定底板；若干散热片固定螺丝将控制电路板固定在固定底板上；内嵌式开关安装在控制模块底部，穿过固定底板与控制电路板相连；RFID读写器安装在固定底板上，电子标签插入在RFID读写器中，RFID读写器与控制电路板相连；所述控制电路板包括电路板Ⅰ，STM32单片机，北斗定位芯片，进线口Ⅰ，太阳能输入接口Ⅰ，电源与控制排线，电源与控制接口Ⅰ，电池槽，纽扣电池，GPRS芯片；其中STM32单片机安装在电路板Ⅰ的下方，北斗定位芯片位于STM32单片机右侧；电路板Ⅰ中部开有小孔，使罩体顶部的固定螺栓穿过；进线口Ⅰ位于电路板Ⅰ上部，太阳能输入接口Ⅰ和电源与控制排线放置在进线口Ⅰ中；太阳能输入接口Ⅰ与罩体中的太阳能输入接头Ⅰ相连；电源与控制接口Ⅰ安装在电路板Ⅰ上，并与电源与控制排线相连；STM32单片机与北斗定位芯片、电源与控制接口Ⅰ以及控制模块中的内嵌式开关相连，电池槽位于STM32单片机左上方，电池槽中安装有纽扣电池，电池槽与STM32单片机和北斗定位芯片连接；GPRS芯片安装在STM32单片机左侧，并与STM32单片机相连；所述多向动能发电模块包括壳体，垂直线圈柱，弧形线圈柱，隔板，永磁球体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种野外养殖位置信息存储与验证方法，基于区块链和数字签名，将野外养殖牲畜、电子标签、区块链中不可篡改数据进行一对一的硬链接，通过区块链保障牲畜活动轨迹的可信性，其特征在于：包括以下步骤：Step1.基于区块链的位置信息采集装置所有权检查与所有权变更；该装置拥有专门的区块链地址DAddr0记录所有者情况，装置生产厂家公开认证区块链地址AuthAddr，规定装置出厂前所有者为AuthAddr地址所有者，并规定装置所有权转移需在区块链发送一种特定的区块链交易，该交易输入地址为装置原所有者控制地址，交易输出地址为装置新所有者控制地址和DAddr0，并附言装置设备编号DSSID,装置根据DAddr0中交易记录追溯当前装置所有者，并获得装置所有者公钥，基于数字签名验证收到的指令，拒绝非所有者传来的指令；Step2.区块链数据初始化与基于区块链的位置信息采集装置自检；在装置初始化过程中，标签和装置均生成私密的区块链私钥，并和装置所有者共同形成3‑2多重签名地址MultisigAddr作为记录工作用地址，由该地址发交易公开标签和装置区块链公钥，并宣告自检通过；Step3.基于区块链的位置信息采集装置的安装；在需要进行位置记录野外养殖牲畜耳上打孔，将该装置穿过耳孔并启动；Step4.基于区块链的位置信息采集装置采集牲畜活动轨迹并上传；到达预设采集周期后，生成一条记录，记录格式包含序号、UTC时间、经度、纬度、高度、当前区块高度BlockHeight、当前区块哈希Blockhash；多条记录通过Merkle树方式组织成一个文件；到达预设存储周期后，将该文件上传云存储，并将该文件Merkle根由标签进行数字签名，由MultisigAddr发起向自身的转账交易，在支付一定的交易手续费后，通过交易附言，将该签名和云存储地址公开；Step5.验证方对野外养殖牲畜活动轨迹数据的获取与验证；验证方由MultisigAddr获得所有历史交易，从中提取标签公钥，各轨迹文件下载地址和签名，从云存储下载各轨迹文件，并验证签名，验证通过说明文件没有被冒用和篡改，不通过否认该记录；基于区块链逐条记录检查记录中区块高度和区块哈希是否正确，且检查各记录中UTC时间和区块链中对应区块生成时间的匹配性，不通过否认该记录，防止数据时间被向后修改；将各记录按时间排序，检查记录UTC时间的连续性，不连续则否认该记录，防止数据时间向前修改；通过GPRS网络发送签名命令，标签可实时签名，证明装置当前的有效性；全部验证完毕后，该轨迹文件为牲畜的真实轨迹，可通过该轨迹验证牲畜是否是野外养殖；Step6.基于区块链的位置信息采集装置的回收；牲畜售出时需现场拆下装置，装置所有者发起装置回收操作，由装置所有者和装置共同签名，提走MultisigAddr中区块链代币，并删除MultisigAddr私钥，该装置在更换电子标签后装置可回收再利用；装置内的电子标签在拆卸后自毁，防止装备所有者将野外放养牲畜的位置信息采集装置置换到普通圈养牲畜上。...

【技术特征摘要】
1.一种野外养殖位置信息存储与验证方法，基于区块链和数字签名，将野外养殖牲畜、电子标签、区块链中不可篡改数据进行一对一的硬链接，通过区块链保障牲畜活动轨迹的可信性，其特征在于：包括以下步骤：Step1.基于区块链的位置信息采集装置所有权检查与所有权变更；该装置拥有专门的区块链地址DAddr0记录所有者情况，装置生产厂家公开认证区块链地址AuthAddr，规定装置出厂前所有者为AuthAddr地址所有者，并规定装置所有权转移需在区块链发送一种特定的区块链交易，该交易输入地址为装置原所有者控制地址，交易输出地址为装置新所有者控制地址和DAddr0，并附言装置设备编号DSSID,装置根据DAddr0中交易记录追溯当前装置所有者，并获得装置所有者公钥，基于数字签名验证收到的指令，拒绝非所有者传来的指令；Step2.区块链数据初始化与基于区块链的位置信息采集装置自检；在装置初始化过程中，标签和装置均生成私密的区块链私钥，并和装置所有者共同形成3-2多重签名地址MultisigAddr作为记录工作用地址，由该地址发交易公开标签和装置区块链公钥，并宣告自检通过；Step3.基于区块链的位置信息采集装置的安装；在需要进行位置记录野外养殖牲畜耳上打孔，将该装置穿过耳孔并启动；Step4.基于区块链的位置信息采集装置采集牲畜活动轨迹并上传；到达预设采集周期后，生成一条记录，记录格式包含序号、UTC时间、经度、纬度、高度、当前区块高度BlockHeight、当前区块哈希Blockhash；多条记录通过Merkle树方式组织成一个文件；到达预设存储周期后，将该文件上传云存储，并将该文件Merkle根由标签进行数字签名，由MultisigAddr发起向自身的转账交易，在支付一定的交易手续费后，通过交易附言，将该签名和云存储地址公开；Step5.验证方对野外养殖牲畜活动轨迹数据的获取与验证；验证方由MultisigAddr获得所有历史交易，从中提取标签公钥，各轨迹文件下载地址和签名，从云存储下载各轨迹文件，并验证签名，验证通过说明文件没有被冒用和篡改，不通过否认该记录；基于区块链逐条记录检查记录中区块高度和区块哈希是否正确，且检查各记录中UTC时间和区块链中对应区块生成时间的匹配性，不通过否认该记录，防止数据时间被向后修改；将各记录按时间排序，检查记录UTC时间的连续性，不连续则否认该记录，防止数据时间向前修改；通过GPRS网络发送签名命令，标签可实时签名，证明装置当前的有效性；全部验证完毕后，该轨迹文件为牲畜的真实轨迹，可通过该轨迹验证牲畜是否是野外养殖；Step6.基于区块链的位置信息采集装置的回收；牲畜售出时需现场拆下装置，装置所有者发起装置回收操作，由装置所有者和装置共同签名，提走MultisigAddr中区块链代币，并删除MultisigAddr私钥，该装置在更换电子标签后装置可回收再利用；装置内的电子标签在拆卸后自毁，防止装备所有者将野外放养牲畜的位置信息采集装置置换到普通圈养牲畜上。2.根据权利要求1所述的一种野外养殖位置信息存储与验证方法，其特征在于：在Step1-6中，所述基于区块链的位置信息采集装置包括罩体(1)，控制模块(2)，多向动能发电模块(3)，电源模块(4)，散热片(5)，太阳能接收板(6)，密封塞(7)，固定螺栓(8)，光电转换器(9)，太阳能输入接头Ⅰ(10)，防水密封垫Ⅰ(11-1)，收缩膜(62)；其中罩体(1)安装在散热片(5)上部；太阳能接收板(6)安装在罩体(1)表面；罩体(1)顶部表面有一凹陷，凹陷内部安装有穿过罩体(1)顶部的固定螺栓(8)，固定螺栓(8)穿过散热片(5)；凹陷顶部安装有密封塞(7)；光电转换器(9)安装在罩体(1)内侧顶部，太阳能输入接头Ⅰ(10)与光电转换器(9)连接；防水密封垫Ⅰ(11-1)安装在罩体(1)边缘底部；散热片(5)下部与控制模块(2)相连；控制模块(2)下方安装有圆柱形的多向动能发电模块(3)；电源模块(4)可套在多向动能发电模块(3)上结合为一体；收缩膜(62)受热后将电源模块(4)与多向动能发电模块(3)接合处密封。3.根据权利要求2所述的一种野外养殖位置信息存储与验证方法，其特征在于：所述控制模块(2)包括防腐蚀外壳(12)，防水密封垫Ⅱ(11-2)，控制电路板(13)，固定底板(14)，散热片固定螺丝(15)，控制电路板固定螺丝(16)，内嵌式开关(63)，RFID读写器(69)，电子标签(70)；其中散热片(5)利用散热片固定螺丝(15)安装在防腐蚀外壳(12)上，防腐蚀外壳(12)顶部边缘处安装有防水密封垫Ⅱ(11-2)；控制电路板(13)安装在防腐蚀外壳(12)内侧中部，其下方安装有固定底板(14)；若干散热片固定螺丝(15)将控制电路板(13)固定在固定底板(14)上；内嵌式开关(63)安装在控制模块(2)底部，穿过固定底板(14)与控制电路板(13)相连；RFID读写器(69)安装在固定底板(14)上，电子标签(70)插入在RFID读写器(69)中，RFID读写器(69)与控制电路板(13)相连。4.根据权利要求3所述的一种野外养殖位置信息存储与验证方法，其特征在于：所述控制电路板(13)包括电路板Ⅰ(17)，STM32单片机(18)，北斗定位芯片(19)，进线口Ⅰ(20)，太阳能输入接口Ⅰ(21)，电源与控制排线(22)，电源与控制接口Ⅰ(23)，电池槽(66)，纽扣电池(67)，通讯芯片(68)；其中STM32单片机(18)安装在电路板Ⅰ(17)的下方，北斗定位芯片(19)位于STM32单片机(18)右侧；电路板Ⅰ(17)中部开有小孔，使罩体(1)顶部的固定螺栓(8)穿过；进线口Ⅰ(20)位于电路板Ⅰ(17)上部，太阳能输入接口Ⅰ(21)和电源与控制排线(22)放...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳亚军，
申请(专利权)人：洛阳独角兽农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41