应用区块链技术实现生产流水线设备溯源的系统及方法技术方案

一种应用区块链技术实现生产流水线设备溯源的系统及方法。通过构建设备层、设备数据层、数据网络层、数据传递层和数据应用层的生产流水线设备溯源系统，将区块链技术融入生产流水线设备数据管理系统中，实现生产流水线设备数据的管理、传递，使得传递的数据能够通过区块链网络、物联网网络和云端网络实现共享，无法篡改，提高数据的加密性能，通过体系性构建，能够实现数据的远程、在线、实时采集、应用，使得用户不必亲临现场，即可实现生产流水线设备数据的应用、管理、溯源和监控，同时，对比生产流程进行记录。本发明专利技术通过使用改进型K‑means聚类算法模型，实现生产流水线设备的二级分类，提高了生产流水线设备的快捷追溯的能力。

【技术实现步骤摘要】
应用区块链技术实现生产流水线设备溯源的系统及方法
本专利技术涉及工业生产
，且更具体地涉及一种应用区块链技术实现生产流水线设备溯源的系统及方法。
技术介绍
在工业生产中，尤其是生产线上的各个设备在运行过程中，工作人员需要对整个生产系统进行产线、工序流程、工序参数、设备类型、设备参数、OPC服务、通讯协议的全方位设置、管理。如果需要增加设备或者设备出现故障信息或者增加设备等活动，都需要对设备进行登记和管理。常规技术采用人工登记的方式，这种方法技术落后，还容易因为人工作业出现错误，随着电子技术的发展，很多生产流水线系统采用电子式数据管理中心，虽然在一定程度上减轻了人工作业的工作量，提高了生产效率，但是该种方法很难实现设备的追踪、管理和溯源。当设备随着流水线进入各个不同的工位以及后期用户的使用和维修，很容易出现难以溯源。比如，当设备维修时，无法找到在生产阶段，该设备的数据情况。一旦电子式数据管理中心平台出现了瘫痪状态，整个生产流水线设备的数据信息就会丢失，很难实时反馈生产设备的异常，在保证生产数据完整性方面，难以实现。>随着区块链技术的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用区块链技术实现生产流水线设备溯源的系统，其特征在于：所述系统包括：/n设备层，其内设置有生产流水线设备，所述生产流水线设备至少包括控制器、机器人、伺服电机、传感器、变频器、电磁阀、工业相机、仪器仪表或者控制柜；/n数据录入层，其设于流水线上，用于将对生产线上的产品的每道工序的操作、配件使用情况进行数据写入；/n设备数据层，其内设置有设备管理计算机，所述设备管理计算机连接有存储多种数据类型的数据库，所述数据库至少包括DB2数据库、oracle数据库、Informix数据库、Sybase数据库、SQL Server数据库、PostgreSQL数据库或者MySQL数据库；/n数据合成层，...

【技术特征摘要】
1.一种应用区块链技术实现生产流水线设备溯源的系统，其特征在于：所述系统包括：
设备层，其内设置有生产流水线设备，所述生产流水线设备至少包括控制器、机器人、伺服电机、传感器、变频器、电磁阀、工业相机、仪器仪表或者控制柜；
数据录入层，其设于流水线上，用于将对生产线上的产品的每道工序的操作、配件使用情况进行数据写入；
设备数据层，其内设置有设备管理计算机，所述设备管理计算机连接有存储多种数据类型的数据库，所述数据库至少包括DB2数据库、oracle数据库、Informix数据库、Sybase数据库、SQLServer数据库、PostgreSQL数据库或者MySQL数据库；
数据合成层，用于对产品的每道流程的数据录入层录入数据进行合并，形成一个产品的完整工序数据；
数据网络层，其内设置有区块链平台，用于接收处理后的数字资产处理信息，并对处理后的数据进行加密计算，其中所述区块链平台为基于HyperledgerFabric的模块化区块链解决方案支撑平台，所述区块链平台包括区块链网络、区块链节点和节点服务器，其中所述区块链节点与节点服务器连接有生产流水线设备数据分类单元，其中所述区块链节点设置在所述区块链网络内，其中所述区块链平台中设置的数据加密单元包括DES加密单元、3DES加密单元、Blowfish加密单元、Twofish加密单元、IDEA加密单元、RC6加密单元、字符串加密单元或CAST5加密单元；所述数据分类单元外部壳体设置有TCP/IP通信接口、ZigBee无线通信接口、GPRS通信接口、CDMA通信接口、云通信接口或蓝牙通信接口，以实现与多种设备的数据通信；
数据传递层，其内除了设置有节点设备之外，还设置有有线通信模块或无线通信模块，用于接收并传递所述数据层中的数据信息；其中所述有线通信模块至少包括RS485通信模块或RS232通信模块，所述无线通信模块至少包括TCP/IP网络系统、ZigBee无线网络、GPRS通信模块、CDMA无线通信、云通信模块或蓝牙通信模块；所述通信单元还包含物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层；其中所述TCP/IP网络系统至少包含有网卡、网线、集线器、中继器或调制解调器，所述数据链路层至少包括网桥或交换机；所述网络层至少包括路由器；所述通信层中还包含多种通信协议，所述通信协议至少包含有TCP/IP、UDP、IPSec、MODBUS、MODBUS/TCP、OPC、专有协议、PROFIBUS-DP、MPI、PPI、S7、FX系列编程口和串口协议、Q系列串口4C协议和以太网3E协议、CC-LINK、A系列或欧姆龙HostLink协议，以实现不同电能表接口或通信设备的通信需求；
数据应用层，其内设置有计算机组件、集成于所述计算机组件内的数据库、监控单元和远程信息通信模块，以存储、使用或传递所述检测层处理后的数据；其中：
所述设备层的输出端与所述设备数据层的输入端连接，所述设备数据层的输出端与所述数据网络层的输入端连接，所述数据网络层的输出端与所述数据传递层的输入端连接，所述数据传递层的输出端与所述数据应用层的输入端连接；
所述应用区块链技术实现生产流水线设备溯源的方法，包括以下步骤：
(1)生成数据信息：通过设备层产生生产流水线设备的各种数据信息，并将生产流水线设备的各种数据信息通过设备管理计算机存储在数据库中；
(2)录入每道工序操作信息：将对生产线上的产品的每道工序的操作、配件使用情况进行数据写入数据库；
(3)数据分类，调取设备管理计算机内的数据信息，通过设备数据信息分类模型对设备管理计算机数据库内的数据信息进行分类，以实现生产流水线设备数据信息的查找，并对分类后的数据新型通过文本标签进行标记；
(4)数据合成：将对产品的每道流程的数据录入层录入数据进行合并，形成一个产品的完整工序数据；
(5)数据加密，通过数据加密单元对生产流水线设备信息进行加密，当加密完成后，将加密后的数据信息通过数字信封的封装完成，
(6)数据传递，加密后的生产流水线设备数据信息通过区块链网络传递，以使处于区块链网络中的节点设备接收发送的生产流水线设备数据信息；
(7)数据应用，处于区块链网络中的节点设备接收加密后的数据信息，通过数据解密单元对加密后的生产流水线设备数据信息进行解密，实现生产流水线设备信息的应用、溯源和管理；
所述设备数据信息分类模型为改进型K-means聚类算法模型，所述改进型K-means聚类算法模型中融合决策树算法模型，以实现生产流水线设备的精细分类；
所述改进型K-means聚类算法模型的构建方法为：
(1)数据获取，在生产流水线设备数据库中选取样本数据，并根据所选择的样本数据选择初始簇的中心点，在样本数据中，随机抽出K个生产流水线设备数据信息数据，将所述生产流水线设备数据信息作为样本簇数据集合的中心，并设置迭代次数的阈值T，其中K＞20，5＜T＜12；
(2)数据训练：假设样本点属于第k类的概率设定为pk，则概率分布的基尼指数定义为：



则对于数据样本D，则有：



则Ck是数据样本D中第k类的数据样本，则在特征为A的情况下，数据样本D的基尼指数为：



其中D1和D2是在数据集合D中被特征A分割的部分，然后选择基尼指数最小的特征及其对应的切分点作为最优特征与最优切分点；
(3)一级分类，根据步骤(2)中计算的最优特征与最优切分点确定根节点，根据公式(3)计算出的基尼指数选择决策树的根节点，基尼指数较大的属性选作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄忠富，
申请(专利权)人：娄忠富，
类型：发明
国别省市：云南;53