一种基于区块链和物联网的文物运输监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于区块链和物联网的文物运输监测方法及系统，采集处于运输状态中文物的状态及环境数据；将文物的状态及环境数据加密，将加密数据发送到应用服务器；应用服务器将通过验证的数据链接到区块链网络中；用户在通过身份验证之后访问连接区块链网络的系统，查看文物在运输过程中的状态。本发明专利技术能够对文物的物理和环境变化进行实时传感，实现有效的数据反馈和动态远程管理，并通过改进加密算法保证系统效率和安全性。密算法保证系统效率和安全性。密算法保证系统效率和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链和物联网的文物运输监测方法及系统


[0001]本专利技术属于物联网
，涉及区块链领域，特别是一种文物数据保护方法，旨在以一种数据安全的方式实时监测文物在运输过程中的状态。

技术介绍

[0002]文物运输是实现博物馆间合作的一个相当重要的工作领域。它涉及到文物分配和知识共享等关键技术。同时，文物运输过程是动态的，需要特殊的防范机制来避免风险。因此，利用物联网技术对文物在运输过程的状态进行实时监控能够有效帮助工作人员掌握文物在运输过程中的状态，极大减少文物在运输过程中的损坏概率。常见的物体移动途径包括公路、航空、铁路和海运，其监测过程均可分为三类：(1)对汽车、飞机、火车和船舶上内部情况的一般监测；(2)测试环境下对包装箱质量的监测和评估；(3)对文物在运输过程中所经历的条件的监测。目前的研究集中在第二类和第三类监测，如对运输环境中的振动监测。Matthias等人(M,Bschlin N,Hoess A,et al.Packing systems for paintings:Damping capacity in relation to transport
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induced shock and vibration[C].ICOM
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CC 17th Trienniel Conference,Melbourne,Australia,2014,15:19.)通过研究振动与常用阻尼材料之间的关系，提出了一种具有有限控制的封装解决方案，该方法采用保护性缓冲能够有效减少冲击事件，但是难以有效降低振动发射。现有研究表明，空运和海运模式对绘画的冲击和振动水平可以忽略不计，而公路运输对它们的冲击更大，但是大多数工作焦点集中在物品运输过程的监控上，而对运输过程中数据的分析往往滞后于运输过程，从而导致结果反馈不力(Fatuzzo G,Sequenzia G,Oliveri SM,et al.An integrated approach to customize the packaging of heritage artefacts[M].Advances on Mechanics,Design Engineering and Manufacturing.Springer,Cham,2017:167
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175.)。王智颖等人提出了一种基于区块链和物联网的智能物流运输方案，用以跟踪物品在运输过程中的状态(王智颖,李明兰.基于区块链和物联网技术的智能物流方案设计[J].网络新媒体技术,2021,10(02):23
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30.)。该方案利用传感器获得物品状态信息，并直接将所获得信息记录到区块链中，从而完整记录物品在运输过程中的位置和状态信息，但是其数据传输过程中缺少保障数据安全的措施，难以应用于贵重物品(如文物)的运输状态监测。综上，现有的文物运输监控系统无法全面、实时检测文物在运输过程中的动态信息，因此使得相关人员无法准确、及时判断文物所处的环境是否合适。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种利用物联网终端和区块链技术的文物运输实时管理系统，能够对文物的物理和环境变化进行实时传感，实现有效的数据反馈和动态远程管理，并通过改进加密算法保证系统效率和安全性。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于区块链和物联网的文物运输监测方法，包括以下步骤：
[0005]S1，采集处于运输状态中文物的状态及环境数据；
[0006]S2，将文物的状态及环境数据加密，将加密数据发送到应用服务器；
[0007]S3，应用服务器将通过验证的数据链接到区块链网络中；
[0008]S4，用户在通过身份验证之后访问连接区块链网络的系统，查看文物在运输过程中的状态。
[0009]所述的文物状态及环境数据包括文物的温度、相对湿度、GPS定位、速度、加速度、视频图像和电子标签。
[0010]所述的步骤S2利用非对称加密算法将数据进行加密。
[0011]所述的步骤S2利用多椭圆曲线数字签名算法对数据进行加密。
[0012]所述的步骤S2以点对点传输方式发送到应用服务器。
[0013]所述的步骤S3采用mPBFT算法实现区块链网络中各节点之间的共识，具体步骤如下：
[0014]S31，初始化N个节点。
[0015]S32，按照节点在网络中的使用频率，将使用频率最高的N/3个节点划分到领导节点组中；如果领导节点组中的节点断开通信，则被视为发生错误，在未被选择为领导节点的其他节点中，将使用频率最高的节点递增入领导节点组；
[0016]S33，随机从领导节点组中选择一个节点作为主节点；客户端向主节点发送请求，主节点收到客户端请求，给请求编号，并发送pre
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pre类型消息给其他领导节点；
[0017]S34，其他领导节点收到pre
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pre类型消息，如果其他领导节点同意，领导节点之间发送准备消息；
[0018]S35，所有领导节点统计收到的准备消息，当主节点的统计结果超过领导节点数量的2/3时，则其进入提交阶段，广播提交消息；
[0019]S36，领导节点统计收到的提交消息，如果数量超过领导节点数量的2/3时，则节点之间互相接受，接受之后就表示节点之间达成共识，数据以定义的智能合约方式被记录到区块链中，更新存储服务器。
[0020]所述的用户包括文物的出借方、展方、承运人、保险公司和运输代理商。
[0021]本专利技术还提供一种基于区块链和物联网的文物运输监测系统，包括设备层、数据层、网络层、共识层、合约层和应用层；所述的设备层中的传感器采集处于运输状态中文物的状态及环境数据，利用数据层中定义的加密算法将数据加密，通过设备层中的通信设备将加密数据上传到网络层；共识层采用mPBFT算法实现区块链网络中各节点之间的共识，数据以合约层的智能合约方式被记录到区块链中，应用层中定义的用户在通过身份验证之后访问系统，查看文物在运输过程中的状态。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术采用区块链和物联网技术来监测文物运输过程中的动态。在本专利技术中，云平台、实时传输技术和监测参数被全面应用于监测系统，实现文物在运输过程中的实时监控，减少文物在运输过程中受损的几率。本专利技术传输加密数据而非原始数据，提高了监测系统的安全性，更加满足文物运输的需求。与现有方法相比，本专利技术在数据传输过程中利用非对称加密算法加密设备层中各种传感器采集到的数据，确保这些数据在网络传输过程中无法被篡改，提高了系统的安全性和可信度。
[0024](2)本专利技术能够通过物联网将数据和信息传输到云端。从传感器收集的信息能够存储在本地和远程数据库中，以实现实时数据收集和共享。
[0025](3)本专利技术改进了传统的实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)算法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链和物联网的文物运输监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采集处于运输状态中文物的状态及环境数据；S2，将文物的状态及环境数据加密，将加密数据发送到应用服务器；S3，应用服务器将通过验证的数据链接到区块链网络中；S4，用户在通过身份验证之后访问连接区块链网络的系统，查看文物在运输过程中的状态。2.根据权利要求1所述的基于区块链和物联网的文物运输监测方法，其特征在于，所述的文物状态及环境数据包括文物的温度、相对湿度、GPS定位、速度、加速度、视频图像和电子标签。3.根据权利要求1所述的基于区块链和物联网的文物运输监测方法，其特征在于，所述的步骤S2利用非对称加密算法将数据进行加密。4.根据权利要求1所述的基于区块链和物联网的文物运输监测方法，其特征在于，所述的步骤S2利用多椭圆曲线数字签名算法对数据进行加密。5.根据权利要求1所述的基于区块链和物联网的文物运输监测方法，其特征在于，所述的步骤S2以点对点传输方式发送到应用服务器。6.根据权利要求1所述的基于区块链和物联网的文物运输监测方法，其特征在于，所述的步骤S3采用mPBFT算法实现区块链网络中各节点之间的共识，具体步骤如下：S31，初始化N个节点。S32，按照节点在网络中的使用频率，将使用频率最高的N/3个节点划分到领导节点组中；如果领导节点组中的节点断开通信，则被视为发生错误，在未被选择为领导节点的其他节点中，将使用频率最高的节点递...

【专利技术属性】
技术研发人员：程翔，王丽华，汪霖，邢天璋，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：