【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物联网，特别涉及一种基于区块链和物联网的物流信息平台。
技术介绍
1、随着5g技术的持续成熟和推广，物联网作为新型基础设施的重要组成部分，正得到全面的发展。物联网以网络通信及感知技术为手段，实现人、机、物的泛在连接，提供信息感知、传输及处理等服务。伴随接入物联网的设备不断增多，应用场景不断丰富，也产生了用户信息易泄露、数据被篡改、中心节点单点故障等网络安全问题。区块链技术是一项新兴的信息技术，具有数据加密存储、可追溯、防篡改、去中心化、高度可信等优点。当前已进入区块链3.0时代，数字证书、食品溯源、产权保护、交易存证等一系列基于区块链技术的应用场景接连落地，深刻改变着人们的日常生活和工作。如何将区块链技术运用到物联网系统已成为研究热点；使用区块链智能合约技术，构建第三方数据交易平台，提升物联网数据共享的安全性；依托区块链理论，提出适用于物联网的信任管理方法，保护用户数据不被篡改；优化了面向物联网环境的区块链共识算法，实现物联网系统的透明性、安全性和隐私性；等人提出了一种基于区块链技术的物联网设备管理框架，改进共识算法，减少了通信开销。
2、过往研究基于区块链技术的物联网平台虽然解决了数据安全问题，但也存在些许不足。当前传感技术成熟，接入物联网平台的设备终端，每分钟可有上百万条数据传输至系统。区块链对数据存储采用的是多节点全备份冗余存储机制，且具有数据加密、p2p网络传输、节点共识等必要过程，数据存储较传统存储方式开销较大。将区块链技术直接应用于物联网平台存在吞吐量低、数据延迟甚至丢失等性能瓶颈问题。流计
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种基于区块链和物联网的物流信息平台，将区块链技术直接用于物联网平台，增强了数据加密存储、可追溯、去中心化等信息安全性。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于区块链和物联网的物流信息平台，包括：设备接入模块、消息传输模块、流计算模块、区块链模块、可视化模块；
4、所述设备接入模块采用阿里云haas edu k1物联网开发套件，接入ht2828z3g5l国产芯片，使用micropython，实时采集环境温湿度、经纬度信息，并通过mqtt协议上报数据；
5、所述消息传输模块依托mqtt-kafka连接器，将mqtt与kafka两类不同应用场景下的消息队列系统进行融合，向下接入各物联网设备，向上提供实时计算数据源；
6、所述流计算模块引入当前流行的flink大数据流计算框架，对接kafka分布式消息队列，基于事件时间语义，划分滚动时间窗口，快速精确处理物联网流数据，并将指标计算结果导入区块链；
7、在区块链模块中，搭建国产高性能可扩展fiscobcos安全区块链平台，依托table合约接口，创建物联网iot设备数据上链合约iotdevicedatacontract，实现物联网数据加密保存、可追溯、防篡改安全特性；
8、在可视化模块中，借助vue3.0前端框架，使用axios、echarts、baidumap等技术，后台数据与前端组件绑定，与区块链中间件平台block-chain-platform交互，快速询链上数据，并以图表形式展示。
9、本专利技术与现有技术相比的优点在于：将物联网平台划分为设备接入、消息传输、流计算、区块链、可视化等五个模块层次，引入flink流计算技术，物联网数据按事件时间语义，划分滚动时间窗口，汇聚计算后再导入区块链底层存储；将区块链技术直接用于物联网平台，增强了数据加密存储、可追溯、去中心化等信息安全性。
10、作为改进，设备接入模块前端接入设备选用国产haas edu k1物联网开发套件作为前端传感测试设备；haas edu k1物联网开发套件内置四核高性能mcu-haas1000芯片，集成18mb的ram及16mb的flash存储，支持扩展卡，适配丰富的外围设备及传感器元器件；haasedu k1支持使用c/c++、python和javascript语言进行开发；烧录haas python v2.2固件，内嵌micropython标准库及haas轻应用扩展库，可模拟一般场景下传感设备工作状况。
11、作为改进，所述消息传输模块将mqtt与kafka两种消息队列系统进行结合，一方面发挥mqtt协议能够接入海量差异化物联网设备的优势，另一方面将传感数据快速传递至kafka系统，为物联网实时计算提供高质量数据源，融合促进两类消息队列系统各自发挥作用；应用mqtt-kafka桥接器的新消息队列系统实施及工作过程如下：
12、(1)安装eclipse mosquitto组件(版本号：1.6.10)，监听1883端口；
13、(2)部署kafka系统(版本号：2.0.0)，通过kafka-topics.sh脚本，创建消息主题iottopic，同时为提升性能，消息分区数与kafka节点数一致(均为3)；
14、(3)以后台服务模式运行mqtt-kafka桥接器，引入paho.mqtt.client模块，订阅mqtt消息(主题为“senor/data/put”)；
15、(4)将mqtt消息有效负载解码，以kafkaproducer角色，转发传感器报文至kafka系统，完成数据传递和交付。
16、作为改进，所述物联网flink流计算模块由数据源(source)、转换操作(transformation)、输出(sink)三个部分构成。其中在数据源(source)部分，通过创建flinkkafkaconsumer对象，连接kafka消息队列系统，订阅物联网数据主题iottopic，接收各类传感器上传数据，同时为增强通用性，以simplestringschema模式解析kafka消息，并将其转换为json对象；在转换操作(transformation)部分，基于事件时间语义，按物联网设备id行分组，建立滚动时间窗口(窗口大小和滑动距离均为10min)，自定义窗口处理函数process window function，统计各设备在指定时间窗口内传感数据指标值；在输出(sink)部分，通过开发richsinkfunction组件，当传感设备时间窗口实时计算完成后，一部分导入内存数据库redis，替换存储最新统计指标，用于满足大屏展示、数据告警等业务需求；一部分进入底层fiscobcos区块链平台，传感网实时指标计算结果完整上链，实现核心数据加密存储、可溯源、去中心化等安本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于，包括：设备接入模块、消息传输模块、流计算模块、区块链模块、可视化模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于：设备接入模块前端接入设备选用国产HaaS EDU K1物联网开发套件作为前端传感测试设备；HaaS EDU K1物联网开发套件内置四核高性能MCU-HaaS1000芯片，集成18MB的RAM及16MB的Flash存储，支持扩展卡，适配丰富的外围设备及传感器元器件；HaaS EDU K1支持使用C/C++、Python和JavaScript语言进行开发；烧录HaaS Python V2.2固件，内嵌MicroPython标准库及HaaS轻应用扩展库，可模拟一般场景下传感设备工作状况。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于：所述消息传输模块将MQTT与Kafka两种消息队列系统进行结合，一方面发挥MQTT协议能够接入海量差异化物联网设备的优势，另一方面将传感数据快速传递至Kafka系统，为物联网实时计算提供高质量数据源，融合促进
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于：所述物联网Flink流计算模块由数据源(source)、转换操作(transformation)、输出(sink)三个部分构成。其中在数据源(source)部分，通过创建FlinkKafkaConsumer对象，连接Kafka消息队列系统，订阅物联网数据主题IotTopic，接收各类传感器上传数据，同时为增强通用性，以SimpleStringSchema模式解析Kafka消息，并将其转换为JSON对象；在转换操作(transformation)部分，基于事件时间语义，按物联网设备ID行分组，建立滚动时间窗口(窗口大小和滑动距离均为10min)，自定义窗口处理函数Process Window Function，统计各设备在指定时间窗口内传感数据指标值；在输出(sink)部分，通过开发RichSinkFunction组件，当传感设备时间窗口实时计算完成后，一部分导入内存数据库Redis，替换存储最新统计指标，用于满足大屏展示、数据告警等业务需求；一部分进入底层FiscoBcos区块链平台，传感网实时指标计算结果完整上链，实现核心数据加密存储、可溯源、去中心化等安全目标。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于：所述区块链模块依托FISCO BCOS区块链平台的precompile预编译功能，提供数据CRUD功能(create增加、retrieve检索、update更新、delete删除)的Table接口，在编程形式上将新型的区块链交易上链操作转变为传统的数据库结构化记录存取操作。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于：所述可视化模块使用Python Flask技术开发了区块链中间件平台block-chain-platform，与FiscoBcos底层区块链前置平台WeBase交互，提供数据插入dapp-insert-iot-data、数据查询dapp-insert-iot-data等对外接口；依托axios技术，配置反向代理，解决AJAX跨域访问问题，同时引入ECharts图表及BaiduMap地图组件，后台数据与前端组件绑定；进行数据源整合，对于物联网设备实时数据(即当前值)展示，使用内存数据库Redis中的热点数据，对于物联网设备溯源数据(即历史值)展示，使用底层区块链平台中的区块数据。
...【技术特征摘要】
1.一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于，包括：设备接入模块、消息传输模块、流计算模块、区块链模块、可视化模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于：设备接入模块前端接入设备选用国产haas edu k1物联网开发套件作为前端传感测试设备；haas edu k1物联网开发套件内置四核高性能mcu-haas1000芯片，集成18mb的ram及16mb的flash存储，支持扩展卡，适配丰富的外围设备及传感器元器件；haas edu k1支持使用c/c++、python和javascript语言进行开发；烧录haas python v2.2固件，内嵌micropython标准库及haas轻应用扩展库，可模拟一般场景下传感设备工作状况。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于：所述消息传输模块将mqtt与kafka两种消息队列系统进行结合，一方面发挥mqtt协议能够接入海量差异化物联网设备的优势，另一方面将传感数据快速传递至kafka系统，为物联网实时计算提供高质量数据源，融合促进两类消息队列系统各自发挥作用；应用mqtt-kafka桥接器的新消息队列系统实施及工作过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链和物联网的物流信息平台，其特征在于：所述物联网flink流计算模块由数据源(source)、转换操作(transformation)、输出(sink)三个部分构成。其中在数据源(source)部分，通过创建flinkkafkaconsumer对象，连接kafka消息队列系统，订阅物联网数据主题iottopic，接收各类传感器上传数据，同时为增强通用性，以simplestringschema模式解析kafka消息，并将其转换为json对象；在转换操作(...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊年，林宇翔，程丽珺，
申请(专利权)人：甘肃腾宇云供应链科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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