基于区块链的多热源联网供热协同优化调度系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于区块链的多热源联网供热协同优化调度系统，包括：调度硬件层，包括热源、多热源控制中心和无线通信网络；调度区块链层，包括数据区块、链式结构和共识算法，为多热源联网协同调度系统提供可信、安全的信息服务；调度智能合约层，包括脚本代码、智能合约编程环境和智能合约执行环境；多热源联网协同调度算法被编译成脚本代码以智能合约的形式部署于区块链系统上，并在执行环境中运行后获得多热源联网协同调度最优指令，再由多热源控制中心节点将调度最优指令发送给各个热源节点，各个节点接收调度最优指令。本发明专利技术通过区块链技术实现与多热源联网供热协同调度进行良好的契合，为多热源联网调度提供安全、高效的服务。效的服务。效的服务。

【技术实现步骤摘要】
基于区块链的多热源联网供热协同优化调度系统及方法


[0001]本专利技术属于智慧供热
，具体涉及一种基于区块链的多热源联网供热协同优化调度系统及方法。

技术介绍

[0002]多热源联网指的是：两个或者两个以上热源共同组成一个供热系统为用户供热。核心内容是：在保证用户供热质量的前提下，实现各热源的供热量能按需进行自由调度。与单热源运行调度不同,多热源联网运行的水力和热力过程相当复杂,运行调度的难度成倍增加。
[0003]区块链是分布式数据储存、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链技术的出现，与传统的供热系统的结合，为供热系统发展提供了新的思路，然而目前将区块链技术应用于多热源联网协同优化调度的研究较少，如何通过区块链技术实现与多热源联网供热协同调度进行良好的契合，为多热源联网调度提供安全、高效的服务是目前急需解决的难题。
[0004]基于上述技术问题，需要设计一种新的基于区块链的多热源联网供热协同优化调度系统及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种基于区块链的多热源联网供热协同优化调度系统及方法，通过区块链技术实现与多热源联网供热协同调度进行良好的契合，为多热源联网调度提供安全、高效的服务。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0007]本专利技术提供了一种基于区块链的多热源联网供热协同优化调度系统，它包括：
[0008]调度硬件层，所述调度硬件层至少包括热源、多热源控制中心和无线通信网络，所述多热源控制中心发送多热源联网协同调度指令，并接收多个热源的指令响应和执行结果；
[0009]调度区块链层，所述调度区块链层为多热源联网协同调度系统提供可信、安全的信息服务，所述调度区块链层至少包括数据区块、链式结构和共识算法，所述数据区块按照顺序相连形成链状结构，每个数据区块上设有密码数据；
[0010]调度智能合约层，所述调度智能合约层为多热源联网协同调度提供开发平台和运行环境，所述调度智能合约层至少包括脚本代码、智能合约编程环境和智能合约执行环境；
[0011]调度应用层，所述调度应用层通过将多热源联网协同调度封装成区块链的应用场景，进行多热源联网协同优化调度，所述调度应用层至少包括多热源联网协同调度算法和应用软件；将所述多热源控制中心和多个所述热源作为节点，各个节点通过无线通信网络相互连接，由多热源控制中心节点、热源节点和数据区块构成区块链系统，所述区块链系统按照共识算法使各个节点达成一致，所述多热源联网协同调度算法被编译成脚本代码以智
能合约的形式部署于区块链系统上，并在执行环境中运行后获得多热源联网协同调度最优指令，再由多热源控制中心节点将调度最优指令发送给各个热源节点，各个节点接收调度最优指令，并按照智能合约设计的条件自动执行对应策略。
[0012]进一步，所述数据区块按照顺序相连形成链状结构，每个数据区块上设有密码数据，包括：
[0013]多热源联网协同调度相关数据以区块的形式打包，区块之间以链表的形式按照时间顺序依次连接形成区块链；每个区块中储存有该区块链系统一段时间内的信息，由区块头和一组数据记录组成，区块头中包括表明区块身份的信息、该区块被合理生成的证明、前一区块哈希值和Merkle树根值；所述区块用于多热源联网协同调度相关数据的存储和区块链的管理，节点收到区块后，通过加密算法对区块内的信息进行验证和执行，并且所有操作以事务日志进行安全存储；所述区块中的数据记录至少包括热源类型、热源位置、热源容量、供热负荷额度和燃料价格。
[0014]进一步，所述区块链系统采用的共识算法为PBFT实用拜占庭容错算法，所述共识算法用于节点的接收共识过程，首先验证调度方案的指令信息是否由多热源控制中心发送，验证通过后，各热源节点对调度方案的可行性进行共识，若方案满足约束条件，则进行广播，同时等待接收超过2/3的节点广播验证结果，若验证不通过，则不广播，当超过2/3的节点广播自身验证通过后，所有节点达成共识，则广播验证结果，并执行调度方案的指令信息。
[0015]进一步，所述多热源联网协同调度算法被编译成脚本代码以智能合约的形式部署于区块链系统上，并在执行环境中运行，各个节点接收到热源联网协同调度最优指令，按照智能合约设计的条件自动执行对应策略，具体包括：
[0016]所述多热源联网协同调度算法是根据调度的轮换时间作为预设计的触发条件、根据经济调度目标函数和环境调度目标函数的迭代计算规则作为预设计触发规则来编写智能合约程序，以脚本代码的形式部署于区块链系统上，在每个调度周期开始时，区块链系统自动地执行调度流程，并能够根据调度算法计算出调度指令值，各个节点接收到热源联网协同调度最优指令，按照智能合约设计的条件自动执行对应策略；
[0017]其中，所述经济调度目标函数表示为：
[0018][0019]其中，K为参与多热源联合调度的热源数量；T为调度周期；C
k
为热源k的发电功率；P
ek
为热源k的上网电价；D
k
为热源k的供热负荷；P
hk
为热源k的供热收益；f
k
为热源k的燃料消耗量；E
k
为热源k所使用的燃料价格；
[0020]所述环境调度目标函数表示为：
[0021][0022]其中，Q
em,k,j
为热源k使用单位质量燃料所排放的第j类污染物的质量；E
q,j
为第j类污染物的污染当量值。
[0023]进一步，所述智能合约程序包括安全校验程序、初始化程序、数据读写程序和多热
源联网协同调度迭代计算程序；所述安全校验程序是检查约束条件限制，在安全校验通过后才能将调度指令值下发给各个热源，所述约束条件至少包括：热电负荷平衡约束和供热管网输配能力约束；所述初始化程序是在区块链系统启动以后，未进行智能合约的调用之前，账本不包括任何有效的区块链数据和节点当前状态，通过设计初始化程序对节点的状态进行初始化；所述数据读写程序是将多热源联网协同调度算法需要的参数从区块链内读取出来或将计算的调度结果存入区块链内；所述多热源联网协同调度迭代计算程序是根据建立的经济调度目标函数、环境调度目标函数和设置的相应运行约束条件进行调度迭代计算。
[0024]本专利技术还提出了一种基于区块链的多热源联网供热协同优化调度方法，所述多热源联网供热协同优化调度方法包括：
[0025]建立由多个热源和多热源控制中心作为节点的区块链系统；所述多个热源和多热源控制中心通过无线通信网络相互连接；
[0026]将区块链系统获取的多热源联网协同调度相关数据以数据区块的形式按照顺序相连形成链式结构，并按照共识算法使各个节点的数据达成一致；所述数据区块中设有各个区块的密码数据和交互数据；
[0027]将多热源联网协同调度算法编译成脚本代码以智能合约的形式部署于区块链系统上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的多热源联网供热协同优化调度系统，其特征在于，它包括：调度硬件层，所述调度硬件层至少包括热源、多热源控制中心和无线通信网络，所述多热源控制中心发送多热源联网协同调度指令，并接收多个热源的指令响应和执行结果；调度区块链层，所述调度区块链层为多热源联网协同调度系统提供信息服务，所述调度区块链层至少包括数据区块、链式结构和共识算法，所述数据区块按照顺序相连形成链状结构，每个数据区块上设有密码数据；调度智能合约层，所述调度智能合约层为多热源联网协同调度提供开发平台和运行环境，所述调度智能合约层至少包括脚本代码、智能合约编程环境和智能合约执行环境；调度应用层，所述调度应用层通过将多热源联网协同调度封装成区块链的应用场景，进行多热源联网协同优化调度，所述调度应用层至少包括多热源联网协同调度算法和应用软件；将所述多热源控制中心和多个所述热源作为节点，各个节点通过无线通信网络相互连接，由多热源控制中心节点、热源节点和数据区块构成区块链系统，所述区块链系统按照共识算法使各个节点达成一致，所述多热源联网协同调度算法被编译成脚本代码以智能合约的形式部署于区块链系统上，并在执行环境中运行后获得多热源联网协同调度最优指令，再由多热源控制中心节点将调度最优指令发送给各个热源节点，各个节点接收调度最优指令，并按照智能合约设计的条件自动执行对应策略。2.根据权利要求1所述的多热源联网供热协同优化调度系统，其特征在于，所述数据区块按照顺序相连形成链状结构，每个数据区块上设有密码数据，包括：多热源联网协同调度相关数据以区块的形式打包，区块之间以链表的形式按照时间顺序依次连接形成区块链；每个区块中储存有该区块链系统一段时间内的信息，由区块头和一组数据记录组成，区块头中包括表明区块身份的信息、该区块被合理生成的证明、前一区块哈希值和Merkle树根值；所述区块用于多热源联网协同调度相关数据的存储和区块链的管理，节点收到区块后，通过加密算法对区块内的信息进行验证和执行，并且所有操作以事务日志进行安全存储；所述区块中的数据记录至少包括热源类型、热源位置、热源容量、供热负荷额度和燃料价格。3.根据权利要求1所述的多热源联网供热协同优化调度系统，其特征在于，所述区块链系统采用的共识算法为PBFT实用拜占庭容错算法，所述共识算法用于节点的接收共识过程，首先验证调度方案的指令信息是否由所述多热源控制中心发送，验证通过后，各热源节点对调度方案的可行性进行共识，若方案满足约束条件，则进行广播，同时等待接收超过2/3的节点广播验证结果，若验证不通过，则不广播，当超过2/3的节点广播自身验证通过后，所有节点达成共识，则广播验证结果，并执行调度方案的指令信息。4.根据权利要求1所述的多热源联网供热协同优化调度系统，其特征在于，所述多热源联网协同调度算法被编译成脚本代码以智能合约的形式部署于区块链系统上，并在执行环境中运行，各个节点接收到热源联网协同调度最优指令，按照智能合约设计的条件自动执行对应策略，具体包括：所述多热源联网协同调度算法是根据调度的轮换时间作为预设计的触发条件、根据经
济调度目标函数和环境调度目标函数的迭代计算规则作为预设计触发规则来编写智能合约程序，以脚本代码的形式部署于区块链系统上，在每个调度周期开始时，区块链系统自动地执行调度流程，并能够根据调度算法计算出调度指令值，各个节点接收到热源联网协同调度最优指令，按照智能合约设计的条件自动执行对应策略；所述经济调度目标函数表示为：其中，K为参与多热源联合调度的热源数量；T为调度周期；C
k
为热源k的发电功率；P
ek
为热源k的上网电价；D
k
为热源k的供热负荷；P
hk
为热源k的供热收益；f
k
为热源k的燃料消耗量；E
k
为热源k所使用的燃料价格；所述环境调度目标函数表示为：其中，Q
em,k,j
为热源k使用单位质量燃料所排放的第j类污染物的质量；E
q,j
为第j类污染物的污染当量值。5.根据权利要求4所述的多热源联网供热协同优化调度系统，其特征在于：所述智能合约程序包括安全校验程序、初始化程序、数据读写程序和多热源联网协同调度迭代计算程序；所述安全校验程序是检查约束条件限制，在安全校验通过后才能将调度指令值下发给各个热源，所述约束条件至少包括：热电负荷平衡约束和供热管网输配能力约束；所述初始化程序是在区块链系统启动以后，未进行智能合约的调用之前，账本不包括任何有效的区块链数据和节点当前状态，通过设计初始化程序对节点的状态进行初始化；所述数据读写程序是将多热源联网协同调度算法需要的参数从区块链内读取出来或将计算的调度结果存入区块链内；所述多热源联网协同调度迭代计算程序是根据建立的经济调度目标函数、环境调度目标函数和设置的相应运行约束条件进行调度迭代计算。6.一种基于区块链的多热源联网供热协同优化调度方法，其特征在于，所述多热源联网供热协同优化调度方法包括：建立由多个热源和多热源控制中心作为节点的区...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆佩红，谢金芳，李岚，裘天阅，
申请(专利权)人：浙江英集动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：