CN108471603A - 一种基于区块链技术的公路治超系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于区块链技术的公路治超系统，包括微处理器、数据采集模块、射频识别模块、移动终端、数据存储模块、区块链管理系统，所述微处理器与数据采集模块、射频识别模块、移动终端、数据存储模块、区块链管理系统相联；所述微处理器接收数据采集模块的车辆传感数据；所述微处理器接收射频识别模块的编号信息；所述微处理器与移动终端进行数据的传输；所述微处理器与数据存储模块进行数据的传输；所述微处理器与区块链管理系统进行数据的传输。

Description

一种基于区块链技术的公路治超系统
技术领域
本发明涉及公路治超系统技术领域，具体涉及一种基于区块链技术的公路治超系统。
背景技术
由于高速、国道、省县道等，在设计时都有一定的负荷标准，超出了一倍以上的负荷标准，道路容易被压坏，反复修理，劳民伤财。特别是严重超载，对各种道路的损害极大；对执行运输的车来说，超载对车辆硬件损害特别厉害，也加速的车辆报废和缩短了车辆使用寿命；超载超限的车，在驾驶时，不能达到车厂设定的标准性能、控制住车辆；出现意外时，极大地危及公共安全，影响、损失巨大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于区块链技术的公路治超系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种基于区块链技术的公路治超系统，包括微处理器、数据采集模块、射频识别模块、移动终端、数据存储模块、区块链管理系统，所述微处理器与数据采集模块、射频识别模块、移动终端、数据存储模块、区块链管理系统相联；所述微处理器接收数据采集模块的车辆传感数据；所述微处理器接收射频识别模块的编号信息；所述微处理器与移动终端进行数据的传输；所述微处理器与数据存储模块进行数据的传输；所述微处理器与区块链管理系统进行数据的传输；
其中，所述车辆传感数据包括车辆重量、高度、宽度、长度数据信息，所述数据采集模块包括汇聚节点和多个传感器节点，传感器节点用于采集车辆传感数据，并将采集的车辆传感数据通过并行多径路由方式传输至汇聚节点；汇聚节点负责传感器节点与微处理器之间的双向通信；
其中，移动终端接收人工录入的数据并将录入的数据发送至微处理器；
其中，所述区块链管理系统与公安管理系统、交警管理系统、各地政府管理系统相联；所述区块链管理系统与公安管理系统、交警管理系统、各地政府管理系统进行数据的传输。
优选地，所述射频识别模块通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据；所述射频识别模块向微处理器输出车辆的编号信息。
优选地，所述微处理器向区块链管理系统输出射频识别模块的编号信息，所述微处理器从接收的数据信息中提取车辆编号信息，所述微处理器向区块链管理系统输出车辆编号信息；所述区块链管理系统根据编号信息和车辆编号信息向微处理器输出该车辆的载货长度、宽度、高度和载货质量数据信息，所述微处理器对区块链管理系统的数据信息与数据采集模块、移动终端获取的数据信息作比对；当微处理器的比对数据低于规章制度规定的限度时，所述微处理器对数据信息归纳为第一数据；当微处理器的比对数据超过规章制度规定的限度时，所述微处理器对数据信息归纳为第二数据；所述微处理器向区块链管理系统输出第一数据和第二数据。
优选地，所述第一数据为没有违反交通规则的数据；所述第二数据为违反了交通规则的数据。
优选地，传感器节点将由汇聚节点确定的多个优选路由路径作为车辆传感数据传输的路径，确定各优选路由路径之间的负载比例，将采集的车辆传感数据按照负载比例分割后分配给各优选路由路径进行传输。
本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术进行车辆传感数据的采集，避免了布线的麻烦，智能快捷；本发明通过区块链技术的作用，解决了信息共享难、信息不及时、信息不透明、统一协调难、标准不一、执行缺乏延续性、执行监督难的问题。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的公路治超系统的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的区块链管理系统与外部系统的连接示意图。
附图标记：
微处理器1、数据采集模块2、射频识别模块3、移动终端4、数据存储模块5、区块链管理系统6、公安管理系统7、交警管理系统8、政府管理系统9。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供的公路治超系统，包括微处理器1、数据采集模块2、射频识别模块3、移动终端4、数据存储模块5、区块链管理系统6，所述微处理器1与数据采集模块2、射频识别模块3、移动终端4、数据存储模块5、区块链管理系统6相联；所述微处理器1接收数据采集模块2的车辆传感数据；所述微处理器1接收射频识别模块3的编号信息；所述微处理器1与移动终端4进行数据的传输；所述微处理器1与数据存储模块5进行数据的传输；所述微处理器1与区块链管理系统6进行数据的传输；
其中，所述车辆传感数据包括车辆重量、高度、宽度、长度数据信息，所述数据采集模块2包括汇聚节点和多个传感器节点，传感器节点用于采集车辆传感数据，并将采集的车辆传感数据通过并行多径路由方式传输至汇聚节点；汇聚节点负责传感器节点与微处理器1之间的双向通信；
其中，移动终端4接收人工录入的数据并将录入的数据发送至微处理器1；
其中，所述区块链管理系统6与公安管理系统7、交警管理系统8、各地政府管理系统9相联；所述区块链管理系统6与公安管理系统7、交警管理系统8、各地政府管理系统9进行数据的传输。
优选地，所述射频识别模块3通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据；所述射频识别模块3向微处理器1输出车辆的编号信息。
在一个实施例中，所述微处理器1向区块链管理系统6输出射频识别模块3的编号信息，所述微处理器1从接收的数据信息中提取车辆编号信息，所述微处理器1向区块链管理系统6输出车辆编号信息；所述区块链管理系统6根据编号信息和车辆编号信息向微处理器1输出该车辆的载货长度、宽度、高度和载货质量数据信息，所述微处理器1对区块链管理系统6的数据信息与数据采集模块2、移动终端4获取的数据信息作比对；当微处理器1的比对数据低于规章制度规定的限度时，所述微处理器1对数据信息归纳为第一数据；当微处理器1的比对数据超过规章制度规定的限度时，所述微处理器1对数据信息归纳为第二数据；所述微处理器1向区块链管理系统6输出第一数据和第二数据。
在一个实施例中，所述第一数据为没有违反交通规则的数据；所述第二数据为违反了交通规则的数据。
在一个实施例中，所述的并行多径路由方式为：传感器节点将由汇聚节点确定的多个优选路由路径作为车辆传感数据传输的路径，确定各优选路由路径之间的负载比例，将采集的车辆传感数据按照负载比例分割后分配给各优选路由路径进行传输。
本发明上述实施例利用无线传感器网络技术进行车辆传感数据的采集，避免了布线的麻烦，智能快捷；本发明通过区块链技术的作用，解决了信息共享难、信息不及时、信息不透明、统一协调难、标准不一、执行缺乏延续性、执行监督难的问题。
在一个实施例中，汇聚节点确定传感器节点的多个优选路由路径，具体包括：
(1)汇聚节点在网络初始化阶段向网络广播初始化信息，记录发送初始化信息的时间X0；
(2)设始发路径探测包的传感器节点为源节点，汇聚节点接收源节点发送的多个路径探测包并记录相应的接收时间，通过处理路径探测包得到源节点到汇聚节点的多条路由路径，其中每个路径探测包携带了一条路由路径的基本信息，所述的基本信息包括该路由路径中包含的传感器节点、链路状态信息及带宽需求信息；
(3)对路由路径进行筛选，对不满足基本条件的路径进行剔除，根据源节点的带宽需求估计需要的路由路径数K，对筛选出的路由路径进行K均值聚类，根据聚类结果将剩余的路由路径分成K个簇；
(4)汇聚节点从每个簇中选择一条路由路径作为优选路由路径，得到K个优选路由路径，汇聚节点沿每条优选路由路径将对应的优选路由路径信息发送给源节点并更新源节点的路由表，进而源节点得到K个优选路由路径。
本实施例将车辆传感数据分流到多条路由路径中同时进行传输，能够有效提高车辆传感数据传输的效率。本实施例设定了多路由路径的选择机制，汇聚节点根据该选择机制来确定传感器节点的多个优选路由路径，可有效地减少传感器节点的负担。其中，本实施例在确定要聚类的路由路径时，创新性地设定了用于筛选路由路径的基本条件，对不满足基本条件的路径进行剔除，可有效地提高优选路由路径选择的速率，降低分簇的复杂性。
其中，设定基本条件为：
式中，W(i)为路由路径i中剩余能量最小的传感器节点的剩余能量，W(j)为路由路径j中剩余能量最小的传感器节点的剩余能量，c为路由路径数量，为设定的判断取值函数，当时，当 时，X1(i)为汇聚节点接收源节点发送的路由路径i对应路径探测包的时间，X0为所述发送初始化信息的时间，X1(j)为汇聚节点接收源节点发送的路由路径j对应路径探测包的时间。
本实施例基于能量和路径探测包传送时间两方面的因素制定该基本条件，能够使得整体能量较多、信息传输延时较小的路由路径具有更大的概率被选择为优选路由路径。
上述实施中，汇聚节点每接收到源节点发送的一个路径探测包，则得到一条路由路径。
路径探测包从源节点到汇聚节点的过程，具体包括：源节点向网络广播路径探测包，收到路径探测包的传感器节点确定路径探测包中包含的传感器节点个数是否超过预设的个数阈值，当超过时舍弃该路径探测包，当没有超过时将自身的ID、当前剩余能量以及与上一跳传感器节点间的单跳链路信息加入到接收的路径探测包中，形成新的路径探测包，并选择距离最近的邻居节点作为下一跳节点，将该新的路径探测包发送至下一跳节点，直至路径探测包到达汇聚节点。
其中，邻居节点指的是位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点。
在一个实施例中，汇聚节点从每个簇中选择一条路由路径作为优选路由路径，具体包括：
(1)计算簇内每个路由路径的质量权值；
(2)选取质量权值最大的路由路径作为该簇的优选路由路径；
其中，质量权值的计算公式为：
式中，Y(p)表示路由路径p的质量权值，W(p)为路由路径p中剩余能量最小的传感器节点的剩余能量，E(p)为路由路径p的总跳数，N(p)为路由路径p包含的传感器节点个数，N为部署的传感器节点个数，Wmin是为满足网络服务质量要求而设定的能量下限，Emax为满足网络服务质量要求而设定的跳数上限，h1、h2为设定的权重系数。
本实施例创新性地设定了路由路径的质量权值的计算公式，该公式使得当前剩余能量较多、跳数和传感器节点个数较少的路由路径具备更大的质量权值。
由于跳数和传感器节点个数影响到链路开销值和数据传输时间，选取质量权值最大的路由路径作为该簇的优选路由路径，能够使得选择的优选路由路径具备更高的路由成功率和车辆传感数据发送速率，并能够进一步节省车辆传感数据传输的能量消耗，从而节省公路治超系统的通信成本。
在一个实施例中，传感器节点确定各优选路由路径之间的负载比例，具体包括：
(1)计算各优选路由路径的负载权值；
(2)将各优选路由路径的负载权值之间的比例确定为各优选路由路径之间的负载比例；
其中，负载权值的计算公式为：
式中，F(g)表示优选路由路径g的负载权值，α,β属于优选路由路径g上的传感器节点，Aα,β(X)为链路α,β在当前时刻X传输车辆传感数据占用的带宽，Aα,β为链路α,β上的最大带宽；Y(g)为路由路径g的质量权值，2为设定的调节系数。
本实施例将车辆传感数据根据各优选路由路径之间的负载比例分流到多条路由路径中同时进行传输，能够整合网络资源，提高网络资源的利用率，均衡各路由路径的能耗，从而实现各传感器节点的能耗均衡，有效提高车辆传感数据传输的效率，延长无线传感器网络的寿命，保障公路治超系统稳定运行。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种基于区块链技术的公路治超系统，其特征是，包括微处理器、数据采集模块、射频识别模块、移动终端、数据存储模块、区块链管理系统，所述微处理器与数据采集模块、射频识别模块、移动终端、数据存储模块、区块链管理系统相联；所述微处理器接收数据采集模块的车辆传感数据；所述微处理器接收射频识别模块的编号信息；所述微处理器与移动终端进行数据的传输；所述微处理器与数据存储模块进行数据的传输；所述微处理器与区块链管理系统进行数据的传输；
其中，所述车辆传感数据包括车辆重量、高度、宽度、长度数据信息，所述数据采集模块包括汇聚节点和多个传感器节点，传感器节点用于采集车辆传感数据，并将采集的车辆传感数据通过并行多径路由方式传输至汇聚节点；汇聚节点负责传感器节点与微处理器之间的双向通信；
其中，移动终端接收人工录入的数据并将录入的数据发送至微处理器；
其中，所述区块链管理系统与公安管理系统、交警管理系统、各地政府管理系统相联；所述区块链管理系统与公安管理系统、交警管理系统、各地政府管理系统进行数据的传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的公路治超系统，其特征是，所述射频识别模块通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据；所述射频识别模块向微处理器输出车辆的编号信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于区块链技术的公路治超系统，其特征是，所述微处理器向区块链管理系统输出射频识别模块的编号信息，所述微处理器从接收的数据信息中提取车辆编号信息，所述微处理器向区块链管理系统输出车辆编号信息；所述区块链管理系统根据编号信息和车辆编号信息向微处理器输出该车辆的载货长度、宽度、高度和载货质量数据信息，所述微处理器对区块链管理系统的数据信息与数据采集模块、移动终端获取的数据信息作比对；当微处理器的比对数据低于规章制度规定的限度时，所述微处理器对数据信息归纳为第一数据；当微处理器的比对数据超过规章制度规定的限度时，所述微处理器对数据信息归纳为第二数据；所述微处理器向区块链管理系统输出第一数据和第二数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链技术的公路治超系统，其特征是，所述第一数据为没有违反交通规则的数据；所述第二数据为违反了交通规则的数据。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于区块链技术的公路治超系统，其特征是，传感器节点将由汇聚节点确定的多个优选路由路径作为车辆传感数据传输的路径，确定各优选路由路径之间的负载比例，将采集的车辆传感数据按照负载比例分割后分配给各优选路由路径进行传输。
6.根据权利要求5所述的一种基于区块链技术的公路治超系统，其特征是，传感器节点确定各优选路由路径之间的负载比例，具体包括：
(1)计算各优选路由路径的负载权值；
(2)将各优选路由路径的负载权值之间的比例确定为各优选路由路径之间的负载比例；
其中，负载权值的计算公式为：
式中，F(g)表示优选路由路径g的负载权值，α,β属于优选路由路径g上的传感器节点，Aα,β(X)为链路α,β在当前时刻X传输车辆传感数据占用的带宽，Aα,β为链路α,β上的最大带宽；Y(g)为路由路径g的质量权值，λ为设定的调节系数。
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