一种基于区块链的电动汽车充电数据调配监测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于区块链的电动汽车充电数据调配监测方法，系统包括区块链系统、用户端、服务端；区块链系统分布式存储着用户节点和充电桩节点身份信息及历史业务数据；用户端为用户提供账号注册、登陆、业务操作、数据查询的可视化操作界面和接口；服务端对多用户操作请求并行处理，对充电数据进行调配、安全监测和通信优化。本发明专利技术以区块链技术为底层技术保证用户隐私和安全，通过多任务并行机制和多约束最优化算法提升数据存储和调配效率，对外部攻击进行有效防御。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的电动汽车充电数据调配监测方法
本专利技术涉及区块链
，涉及一种电动汽车充电数据调配监测方法。
技术介绍
电动汽车具有绿色、节能、经济等优点，因而成为汽车行业发展的一个重要方向。随着近几年电动汽车用户的增多，大规模的电动汽车充电站进行规划建设，但是大量充电桩的接入和使用导致业务系统数据量激增，数据交换频繁，因此数据的高效、可靠传输以及系统的安全性成为重要的现实问题。此外，用户对充电操作的个性化需求较高。基于上述要求，迫切需要研究一种能保证用户隐私、数据交易安全、数据处理高效能抵御攻击的电动汽车充电数据调配监测方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种解决或部分解决上述问题的基于区块链的电动汽车充电数据调配监测方法。为达到上述技术方案的效果，本专利技术的技术方案为：一种基于区块链的电动汽车充电数据调配监测方法，包含以下内容：包括区块链系统、用户端、服务端。用户端为用户提供账号注册、登陆、业务操作、数据查询的可视化操作界面和接口，用户操作数据通过通信接口发送至服务端处理。服务端管理通过用户端注册的用户，可对多用户操作请求并行处理，对充电数据进行调配、安全监测和通信优化，通过接口函数调用区块链系统的存储和查询过程，并将结果渲染反馈至用户端界面。区块链系统中分布式存储着用户端注册的用户信息、充电数据、历史操作数据，通过智能合约维护用户端中的用户节点和服务端中充电桩节点的准入和准出。区块链系统包括公有链和IPFS集群。公有链中有用户节点、普通节点和管理员节点，用户节点为注册后的用户，普通节点为注册后的充电桩节点，管理员节点为普通节点中投赞成票超过50％的节点。当新的充电桩投用并申请加入区块链时，需在系统中生成身份信息，包括编号、充电桩IP地址、端口号、公钥账户地址，将身份信息发送至管理员节点，由管理员节点向普通节点提交投票广播，调用智能合约接口生成待验证合约对象，待验证合约对象包括申请对象节点的身份信息和投票信息，若超过50％的普通节点投赞成票，则将申请节点添加至普通节点集合中，删除待验证合约对象中的申请节点信息。当公有链中出现不合规的节点时，管理员节点可对不合规的节点投反对票并向所有普通节点提交投票广播，同时调用智能合约接口生成待验证合约对象来对应不合规的节点，若超过50％的普通节点投反对票，不合规的节点将从普通节点集合中删除，并删除对应的历史投票记录。IPFS集群存储用户端和服务端产生的充电数据和历史操作数据，用于提高系统数据的存储和查询效率。用户端包括注册模块、验证模块、操作模块、用户列表。新用户注册需按照系统定义的字段填写，填写数据通过注册模块的库函数转换格式，发送至验证模块，验证模块调用系统中实体框架的存储过程，判断用户是否已经注册，若用户为新注册用户，则将用户填写数据存储至用户列表中，根据系统生成的新公钥账户地址在区块链系统中添加用户信息，新公钥账户地址存储至用户列表及智能合约中；用户登陆后在操作模块提交用户操作请求，操作数据通过通信接口发送至服务端进行处理。服务端包括任务处理模块、资源管理模块、安全模块。任务处理模块用于分析用户操作请求数据并根据用户需求进行任务合理调配，包括第一任务单元TaskUnit1、第二任务单元TaskUnit2。第一任务单元的参数集由用户操作请求集合、第二任务单元参数集构成，定义第一任务单元的参数集C1为：C1＝{C0,C2}，其中C0为用户操作请求集合，包括充电模式、期望启动时间、期望充电时间、期望充电费用、当前位置参数，C2为第二任务单元参数集，包括启动时间、停留时间、充电量、充电费用参数。第一任务单元负责接收用户端发送的用户操作请求，通过推拉协议将C0集合中的参数返回服务进程，服务进程计算出任务的实际调配时长。为提高数据调配和并行处理效率，系统中共有3个第二任务单元，即TaskUnit2(1)、TaskUnit2(2)、TaskUnit2(3)分别对应快速模式、安全模式、节能模式三种充电模式，每个第二任务单元都是并列且逻辑独立的，设定系统数据流转周期为T，根据第二任务单元数量划分成t1、t2、t33个响应时间段，tj∈(0,T)，j＝1,2,3，T＝t1+t2+t3，当实际调配时长在(0,t1]范围内，启用TaskUnit2(1)；当实际调配时长在(t1,t1+t2]范围内，启用TaskUnit2(2)；当实际调配时长在(t1+t2,t1+t2+t3]范围内，启用TaskUnit2(3)；当实际调配时长大于t1+t2+t3，用户操作请求被中断，中断结果发送至资源管理模块重新进行资源调配。第i个第二任务单元控制mi个充电桩节点，即mi为自然数，M为系统中的充电桩总数，系统中的充电桩节点的分配规则为：以历史充电数据作为训练样本，利用朴素贝叶斯原理计算出样本中充电桩x的后验概率P(C1|x)、P(C2|x)、P(C3|x)，其中C1～C3分别对应快速模式、安全模式、节能模式，定义C1～C3的特征变量为电价、距离、负荷，计算得出Ck＝argmaxK∈{1,2,3}(P(CK|x))，k∈[1,3]，即样本中的充电桩x对应的充电模式类别为后验概率最大的Ck，据此计算出所有训练样本中充电桩的对应充电模式类别，根据充电模式类别确定三个第二任务单元对充电桩的管辖分配。第二任务单元根据上述运算结果将任务分配至相应的充电桩节点，通过服务进程协议启动数据流启动标识，数据流启动标识中定义了数据帧的起点，控制充电桩节点进行充电操作，生成第二任务单元参数集，各项充电参数返回至用户端，并同时上传至IPFS集群中存储。第一任务单元收到多个用户的操作请求时，将多项任务以拉模式分配至相应的第二任务单元，将结果以推模式发送给用户端，通过平均分配算法达到多项任务的平衡处理和分配。安全模块负责对用户操作的过程数据进行监控，检测和应对外部攻击，提高系统的安全性能，包括标识单元、检测单元、阻断单元。在用户模块调用通信接口访问服务端时，标识单元使用通知机制对用户访问信息进行获取，定义用户访问信息的特征参数为用户IP地址、用户代理、时间戳，通过散列函数计算哈希值，将所述哈希值作为头部标签和尾部标签对所述用户访问信息的特征参数进行标识，并对所述用户访问信息的特征参数集添加状态判断标记。检测单元中建立攻击事件列表和溯源列表，攻击事件列表中预存了非安全状态的用户特征参数，通过比对获取的用户访问信息的特征参数，若存在攻击事件列表中预存的非安全状态的参数，使用布尔型变量将函数返回值的状态判断标记改为真，并将用户访问信息的特征参数存储至溯源列表中，通过标识的哈希值对事件进行溯源。阻断单元通过使用前置通知对访问数据的状态判断标记进行动态分析从而提前获取访问操作的安全状态，若为非安全状态的数据，通过封装的修复代码对外部攻击行为进行阻断，阻断信息反馈至用户端。资源管理模块用于监测网络服务状态，通过资源开销最小化模型确保系统资源紧张时优化数据流传输路径结构，提高服务的可靠度。定义系统中第n个充电桩节点的第m个网络通信请求的可靠性为rmn，调用第n个充电桩的网络通信请求集合为In，I为系统中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链的电动汽车充电数据调配监测方法，其特征在于：/n步骤一：包括区块链系统、用户端、服务端；所述用户端为用户提供账号注册、登陆、业务操作、数据查询的可视化操作界面和接口，用户操作数据通过通信接口发送至所述服务端处理；所述服务端管理通过所述用户端注册的用户，可对多用户操作请求并行处理，对充电数据进行调配、安全监测和通信优化，通过接口函数调用所述区块链系统的存储和查询过程，并将结果渲染反馈至所述用户端界面；所述区块链系统中分布式存储着所述用户端注册的用户信息、充电数据、历史操作数据，通过智能合约维护所述用户端中的用户节点和所述服务端中充电桩节点的准入和准出；/n步骤二：所述区块链系统包括公有链和IPFS集群；所述公有链中有用户节点、普通节点和管理员节点，所述用户节点为注册后的用户，所述普通节点为注册后的充电桩节点，所述管理员节点为所述普通节点中投赞成票超过50％的节点；当新的充电桩投用并申请加入区块链时，需在系统中生成身份信息，包括编号、充电桩IP地址、端口号、公钥账户地址，将所述身份信息发送至所述管理员节点，由所述管理员节点向所有普通节点提交投票广播，调用所述智能合约接口生成待验证合约对象，所述待验证合约对象包括申请对象节点的身份信息和投票信息，若超过50％的所述普通节点投赞成票，则将申请节点添加至所述普通节点集合中，删除所述待验证合约对象中的申请节点信息；当公有链中出现不合规的节点时，所述管理员节点可对所述不合规的节点投反对票并向所有普通节点提交投票广播，同时调用所述智能合约接口生成待验证合约对象来对应所述不合规的节点，若超过50％的所述普通节点投反对票，所述不合规的节点将从普通节点集合中删除，并删除对应的历史投票记录；所述IPFS集群存储所述用户端和所述服务端产生的充电数据和历史操作数据，用于提高系统数据的存储和查询效率；/n步骤三：所述用户端包括注册模块、验证模块、操作模块、用户列表；新用户注册需按照系统定义的字段填写，填写数据通过所述注册模块的库函数转换格式，发送至所述验证模块，所述验证模块调用系统中实体框架的存储过程，判断用户是否已经注册，若用户为新注册用户，则将用户填写数据存储至所述用户列表中，根据系统生成的新公钥账户地址在所述区块链系统中添加用户信息，所述新公钥账户地址存储至所述用户列表及所述智能合约中；用户登陆后在所述操作模块提交用户操作请求，操作数据通过通信接口发送至所述服务端进行处理；/n步骤四：所述服务端包括任务处理模块、资源管理模块、安全模块；所述任务处理模块用于分析用户操作请求数据并根据用户需求进行任务合理调配，包括第一任务单元TaskUnit1、第二任务单元TaskUnit2；所述第一任务单元的参数集由用户操作请求集合、所述第二任务单元的参数集构成，定义第一任务单元的参数集C...

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的电动汽车充电数据调配监测方法，其特征在于：
步骤一：包括区块链系统、用户端、服务端；所述用户端为用户提供账号注册、登陆、业务操作、数据查询的可视化操作界面和接口，用户操作数据通过通信接口发送至所述服务端处理；所述服务端管理通过所述用户端注册的用户，可对多用户操作请求并行处理，对充电数据进行调配、安全监测和通信优化，通过接口函数调用所述区块链系统的存储和查询过程，并将结果渲染反馈至所述用户端界面；所述区块链系统中分布式存储着所述用户端注册的用户信息、充电数据、历史操作数据，通过智能合约维护所述用户端中的用户节点和所述服务端中充电桩节点的准入和准出；
步骤二：所述区块链系统包括公有链和IPFS集群；所述公有链中有用户节点、普通节点和管理员节点，所述用户节点为注册后的用户，所述普通节点为注册后的充电桩节点，所述管理员节点为所述普通节点中投赞成票超过50％的节点；当新的充电桩投用并申请加入区块链时，需在系统中生成身份信息，包括编号、充电桩IP地址、端口号、公钥账户地址，将所述身份信息发送至所述管理员节点，由所述管理员节点向所有普通节点提交投票广播，调用所述智能合约接口生成待验证合约对象，所述待验证合约对象包括申请对象节点的身份信息和投票信息，若超过50％的所述普通节点投赞成票，则将申请节点添加至所述普通节点集合中，删除所述待验证合约对象中的申请节点信息；当公有链中出现不合规的节点时，所述管理员节点可对所述不合规的节点投反对票并向所有普通节点提交投票广播，同时调用所述智能合约接口生成待验证合约对象来对应所述不合规的节点，若超过50％的所述普通节点投反对票，所述不合规的节点将从普通节点集合中删除，并删除对应的历史投票记录；所述IPFS集群存储所述用户端和所述服务端产生的充电数据和历史操作数据，用于提高系统数据的存储和查询效率；
步骤三：所述用户端包括注册模块、验证模块、操作模块、用户列表；新用户注册需按照系统定义的字段填写，填写数据通过所述注册模块的库函数转换格式，发送至所述验证模块，所述验证模块调用系统中实体框架的存储过程，判断用户是否已经注册，若用户为新注册用户，则将用户填写数据存储至所述用户列表中，根据系统生成的新公钥账户地址在所述区块链系统中添加用户信息，所述新公钥账户地址存储至所述用户列表及所述智能合约中；用户登陆后在所述操作模块提交用户操作请求，操作数据通过通信接口发送至所述服务端进行处理；
步骤四：所述服务端包括任务处理模块、资源管理模块、安全模块；所述任务处理模块用于分析用户操作请求数据并根据用户需求进行任务合理调配，包括第一任务单元TaskUnit1、第二任务单元TaskUnit2；所述第一任务单元的参数集由用户操作请求集合、所述第二任务单元的参数集构成，定义第一任务单元的参数集C1为：C1＝{C0,C2}，其中C0为用户操作请求集合，包括充电模式、期望启动时间、期望充电时间、期望充电费用、当前位置参数，C2为第二任务单元参数集，包括启动时间、停留时间、充电量、充电费用参数；所述第一任务单元负责接收所述用户端发送的用户操作请求，通过推拉协议将C0集合中的参数返回服务进程，服务进程计算出任务的实际调配时长；推拉协议中的推就是建立连接后，对端(服务端)会主动把数据推送给对端；拉是建立连接后，对端主动向对端发起请求，推拉协议就是在推拉过程中要遵守的协议；为提高数据调配和并行处理效率，系统中共有3个第二任务单元，即TaskUnit2(1)、TaskUnit2(2)、TaskUnit2(3)分别对应快速模式、安全模式、节能模式三种充电模式，每个第二任务单元都是并列且逻辑独立的，设定系统数据流转周期为T，根据第二任务单元数量划分成t1、t2、t33个响应时间段，tj∈(0,T)，j＝1,2,3，T＝t1+t2+t3，当实际调配时长在(0,t1]范围内，启用TaskUnit2(1)；当实际调配时长在(t1,t1+t2]范围内，启用TaskUnit2(2)；当实际调配时长在(t1+t2,t1+t2+t3]范围内，启用TaskUnit2(3)；当实际调配时长大于t1+t2+t3，用户操作请求被中断，中断结果发送至所述资源管理模块重新进行资源调配；第i个所述第二任务单元控制numberi个充电桩节点，即numberi为自然数，M为系统中的充电桩总数，系统中的充电桩节点的分配规则为：以历史充电数据作为训练样本，利用朴素贝叶斯原理计...

【专利技术属性】
技术研发人员：林乐，兰春嘉，
申请(专利权)人：上海能链众合科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31