CN109377434A - 一种基于区块链的共享单车管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链的共享单车管理系统，包括：位于同一个区块链网络中的多个节点，多个节点包括至少一个路灯式电子围栏节点；路灯式电子围栏节点包括蓝牙通信模块、无线通信模块以及控制器；蓝牙通信模块、无线通信模块以及控制器均容置于路灯内；蓝牙通信模块、无线通信模块与控制器电连接；控制器包括处理器以及存储器，用以执行如下方法：获取预定时间段内所有节点上传的节点数据，并根据节点数据以及上一个区块的区块头数据进行哈希运算以尝试生成一个区块，节点数据包括共享单车的停车数据；当成功生成一个区块时，将区块发送至区块链网络中的其他节点进行认证，以使得在通过认证后，确认生成的区块的有效，并添加到区块链上。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体地涉及一种基于区块链的共享单车管理系统。
背景技术
随着《基于卫星定位和电子围栏技术规范共享自行车管理的解决方案》的发布，共享单车企业已经上线共享单车政府监管与服务平台，用来解决目前共享单车的乱停乱放的问题。而电子围栏是约束共享单车乱停乱放的一种方式，它会通过卫星绘制共享单车当前位置信息，并上传到企业系统。共享单车智能锁一般是采取GPS定位或北斗定位，平台可实时对共享单车智能锁实时搜索，并与电子围栏的临界阈值进行匹配，并判定单车是否进入了停放区域或禁停区域，并将共享单车停车信息上传到企业系统。但是，如果政府单位需要规划停车区时在前期没有数据的情况下，只能是基于现有范围也就是有公共空间的地方去进行设计。到底哪个区域需要多划，哪些区域需要少划，需要借助数据；而且各个地方政府属地不一样，而且想要知道共享单车相关信息只能通过企业从而获取，可能出现数据被篡改的可能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出了一种基于区块链的共享单车管理系统，将所有单车节点的匹配数据采用区块链的分布式数据结构，去中心化降低信息交互成本，增加透明度，公开可查询且不可篡改的目的。本发明实施例提供了一种基于区块链的共享单车管理系统，包括：
位于同一个区块链网络中的多个节点，其中，所述的多个节点包括至少一个路灯式电子围栏节点；其中，所述路灯式电子围栏节点包括第一蓝牙通信模块、无线通信模块以及控制器；所述第一蓝牙通信模块、所述无线通信模块以及所述控制器均容置于所述路灯内；所述第一蓝牙通信模块、所述无线通信模块与所述控制器电连接。其中，所述控制器包括处理器以及存储器，所述存储器内存储有可执行代码，所述可执行代码被配置为能够被所述处理器执行以实现如下方法：
获取预定时间段内所有节点上传的节点数据，并根据所述节点数据以及上一个区块的区块头数据进行哈希运算以尝试生成一个区块；其中，所述节点数据包括共享单车的停车数据。
当成功生成一个区块时，将所述区块发送至区块链网络中的其他节点进行认证，以使得在通过认证后，确认生成的区块的有效，并添加到区块链上。
进一步地，所述的多个节点还包括企业节点；所述节点数据还包括共享单车的交易数据，则所述企业节点，还用于将共享单车的交易数据发送到区块链网络中。
进一步地，所述的多个节点还包括至少一个管理监控节点，所述管理监控节点用于，获取所述区块链网络中生成的区块，并对所述区块进行认证和存储。
更进一步地，所述管理监控节点用于存储区块链网络中产生的所有区块；各个路灯式电子围栏节点用于存储区块链的所有区块的区块头以及包含有该节点产生的停车数据的区块的区块主体数据。
进一步地，所述产生共享单车的停车数据的具体步骤，包括：
获取所述路灯与所述共享单车之间的距离；
在判断所述共享单车的与路灯的距离小于等于虚拟电子围栏时；接收所述共享单车发送的蓝牙信号并与所述路灯发出的蓝牙信号进行匹配；其中，所述虚拟电子围栏为所述第一蓝牙通信模块通过蓝牙天线发射蓝牙信号覆盖形成。
当在判断所述共享单车发送的蓝牙信号与所述路灯发出的蓝牙信号匹配时，接收所述共享单车进行停车的指令并允许所述共享单车进行停车；
获取共享单车停车数据，其中，所述共享单车停车数据包括：停车位置、停车时间。
进一步地，所述第一蓝牙模块通过射频进行发射蓝牙信号并与所述共享单车进行连接，从而通过和所述共享单车的第二蓝牙模块的匹配点的信号强度计算共享单车与路灯的距离。
更进一步地，所述蓝牙天线为定向天线，所述蓝牙信号是半圆形覆盖。
进一步地，所述共享单车包括：第二蓝牙通信模块、主控器以及GPS定位器；所述主控器、GPS定位器与所述第二蓝牙模块均内嵌于所述共享单车内，所述主控器分别与所述第二蓝牙通信模块和所述GPS定位器连接。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
采用蓝牙技术的低功耗和近距离精准定位优点，结合遍布各个街道、公路、村路等的路灯为载体，省去挖坑或另外插桩等破坏城市基础设施的费时费力。并且结合区块链的分布式网络，保证单车与路灯节点蓝牙通信的自组网和稳定，每辆共享单车都可以自动去匹配最近的停车节点。所有单车节点的匹配数据采用区块链的分布式数据结构，去中心化降低信息交互成本，增加透明度，公开可查询且不可篡改，即增强信任，打通政府和不同企业间的交互壁垒。电子围栏加入区块链的溯源特性，每辆车从原材料到生产交付使用各个环节、每辆车的定位轨迹、每个路灯节点的匹配车辆数和时间，即整个闭环的方方面面数据都被记录在整个区块链条上，不论是企业、政府或链上的任何认证用户都可以从中获取数据，进行二次分析应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于区块链的共享单车管理系统的结构示意图。
图2是图1中的路灯式电子围栏节点的结构示意图。
图3是图1中的共享单车的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的基于区块链的共享单车管理系统的节点交互示意图。
图5是本发明实施例提供的区块链的分布式数据结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图5，本发明实施例提供了一种基于区块链的共享单车管理系统，包括：
位于同一个区块链网络中的多个节点，其中，所述的多个节点包括至少一个路灯式电子围栏节点1。其中，所述路灯式电子围栏节点1包括第一蓝牙通信模块4、无线通信模块6以及控制器5；所述第一蓝牙通信模块4、所述无线通信模块6以及所述控制器5均容置于所述路灯内；所述第一蓝牙通信模块4、所述无线通信模块6分别与所述控制器5电连接；
其中，所述控制器5包括处理器以及存储器，所述存储器内存储有可执行代码，所述可执行代码被配置为能够被所述处理器执行以实现如下方法：
S10，获取预定时间段内所有节点上传的节点数据，并根据所述节点数据以及上一个区块的区块头数据进行哈希运算以尝试生成一个区块；其中，所述节点数据包括共享单车的停车数据；
S20，当成功生成一个区块时，将所述区块发送至区块链网络中的其他节点进行认证，以使得在通过认证后，确认生成的区块的有效，并添加到区块链上。
在本实施例中，所述区块(Block)是一个存储单元，各个区块之间通过随机散列(也称哈希算法)实现链接(chain)，后一个区块的区块头(区块的头部)包含前一个区块的哈希值，从而实现区块与区块相继接续，形成区块链。
区块链(Blockchain)，多个节点通过一串使用密码学方法相关联产生区块，区块采用“区块头+区块体”的结构，区块头中用于验证记录数据的有效性的数据、以及前一个区块的索引数据，区块体中包含了一定时间内的记录数据。
从功能结构上讲，区块链是一群分散的节点运行的分布式数据库，用以存储各种记录数据如虚拟货币交易的记录数据。从数据结构层面上讲，区块链中包括一系列的区块，新区块一旦加入到区块链中就不会再被移走，区块中包含了记录数据，用于验证记录数据的有效性(防伪)和生成下一个区块。
以共享单车为例，共享单车的停车依赖于运行区块链中节点的确认，当共享单车的停车被一节点首次确认时，对应的停车数据被添加到区块链中的最新区块，将所述区块发送至区块链网络中的其他节点进行认证，以使得在通过认证后，确认生成的区块的有效，并添加到区块链上，当在足够的区块中得到确认(也就是在区块记录数据该停车数据)时，此时数据不可逆转和篡改。
在本实施例中，所述路灯式电子围栏节点1依托路灯为载体，内嵌第一蓝牙通信模块4、无线通信模块6以及控制器5。所述路灯式电子围栏节点1上产生的数据包括：该路灯桩的安装时间，路灯设备的维修记录，共享单车停车数据、共享单车也可以把自身产生的数据在蓝牙匹配时通过蓝牙中转传输到路灯式电子围栏节点再一起发送如：共享单车3的运行时间，维修记录，骑行轨迹等等。上述数据被打包成区块链数据块上传到路灯式电子围栏节点1。需要说明的是，上述这些数据就是该路灯式电子围栏节点1的节点数据，节点数据以及上一个区块的区块头数据进行哈希运算以生成一个区块，然后将所述区块发送至区块链网络中的其他节点进行认证，以使得在通过认证后，确认生成的区块的有效，并添加到区块链上。其他节点就可以通过区块链共享这些数据。具体的，产生共享单车的停车数据的具体步骤如下：
获取所述路灯与所述共享单车之间的距离；在判断所述共享单车的与路灯的距离小于等于虚拟电子围栏时；接收所述共享单车发送的蓝牙信号并与所述路灯发出的蓝牙信号进行匹配；其中，所述虚拟电子围栏为所述第一蓝牙通信模块通过蓝牙天线发射蓝牙信号覆盖形成。当在判断所述被共享单车发送的蓝牙信号与所述路灯发出的蓝牙信号匹配时，接收所述被共享单车进行停车的指令并允许所述被共享单车进行停车。获取共享单车停车数据，其中，所述共享单车停车数据包括：停车位置、停车时间。
在本实施例中，所述第一蓝牙模块通过射频进行发射蓝牙信号并与所述共享单车进行连接，从而通过和所述被共享单车的第二蓝牙模块的匹配点的信号强度计算共享单车与路灯的距离。
优选地，所述蓝牙天线为定向天线，所述蓝牙信号是半圆形覆盖。在本实施例中，优选地，采用定向天线，使虚拟电子围栏2范围变成半圆形，朝向路基一侧。保证共享单车3停在靠近路灯的路内侧。避免因共享单车只要靠近路灯即使是在路灯的外侧路上也可以停车的情况。而且利用遍布城市各个角落的路灯加装蓝牙通信模块，实现共享单车规范停车的精准定位，解决以往北斗定位不准或要破坏城市基础设施路面来加装蓝牙桩的人力物力浪费。
优选地，白天第一蓝牙模块4以10S为一周期广播的形式搜寻附近的蓝牙信号进行匹配。夜晚10点后-早上6点因人流量较少，路灯式电子围栏节点1进入休眠状态。等待共享单车3有落锁请求时再通过共享单车3本身定位再通过开启附近的几个路灯式电子围栏节点启动蓝牙去匹配。
在所述共享单车包括：第二蓝牙通信模块9、主控器8以及GPS定位器7；所述主控器8、GPS定位器7与所述第二蓝牙模块9均内嵌于所述共享单车内，所述主控器8分别与所述第二蓝牙通信模块9和所述GPS定位器8连接。
在本实施例中，共享单车3的主控器8控制第二蓝牙通信模块9射频发射在关车时和路灯式围栏节点1的第一蓝牙模块4建立匹配连接。所述共享单车3数据包括：共享单车3从原材料来源，何地加工厂何时组装生产，验收报告，上路多少时间，被骑行多少次，公里数和轨迹图，维修记录等等，被打包成区块链数据块上传到路灯式电子围栏节点1，然后添加到区块链上，所述区块链数据具备可溯源和不可篡改的特性，保证为共享单车资产在不同企业间的交易奠定基础，提供可信任数据。
需要说明的是，在一个优选的实施例中，所述的多个节点还包括企业节点10；所述节点数据还包括共享单车的交易数据，则所述企业节点，还用于将共享单车的交易数据发送到区块链网络中。在实际应用中，共享单车从原材料阶段到上路运行的整个生命周期数据无阻碍上链，即每辆单车均可溯源。每辆单车都可以变成如“信用资产”一样的资产在我们的系统链上交易或增值。解决旧共享单车企业的退出和新共享单车企业的快速进入或接盘，避免因共享单车行业野蛮增长和管理乱象给社会资源带来的验证囤积和浪费。
在一个优选的实施例中，所述的多个节点还包括至少一个管理监控节点11，所述管理监控节点11，用于获取所述区块链网络中生成的区块，并对所述区块进行认证和存储。
参见图4，管理监控节点11、多个企业节点10、多个路灯式电子围栏节点1或者其它需要此系统数据的机构通过区块链连接到一起。在本实施例中，所述管理监控节点11为政府管辖服务器，下面实施例中将以政府为例进行说明。任意两点间可任意交互，去政府或企业中心化。添加公钥和私钥，使政府，企业，设备，数据间达成信任共识。任意交互数据，甚至企业间交互单车资产。当然，需要说明的是，所有单车节点的匹配数据采用区块链的分布式数据结构，去中心化降低信息交互成本，增加透明度，公开可查询且不可篡改，即增强信任，打通管理监控政府和不同企业间的交互壁垒，通过彻底的去中心化，不会再出现之前某个巨无霸的企业一家独大，控制和肆意篡改数据的现象出现。链上的各点无需中心信用背书，在天然的信用共识下，两点间任意通信和交易，大大提高交互效率。彻底解决目前共享单车管理的乱象和难推动，难规范的情况。
本发明通过结合区块链特性，构建本系统的单车系统链。让单车设备，路灯式电子围栏节点，单车企业，政府等全部上链，变成系统链上的同等地位的节点，数据安全可溯源且不可篡改，任意两者间高速交互。打破目前单车规范管理的中心控制风险、政府企业多主体交互壁垒、数据不可信滥用，交底交互成本等问题。
在一个优选的实施例中，所述管理监控节点用于存储区块链网络中产生的所有区块；各个路灯式电子围栏节点用于存储区块链的所有区块的区块头以及包含有该节点产生的停车数据的区块的区块主体数据。
具体的，参见图5，所述共享单车管理系统的区块由区块头及该区块所包含的区块主体组成。区块头的大小为80字节，由4字节的版本号、32字节的上一个区块的散列值、32字节的Merkle Root Hash(通过Merkle Tree算法对区块包含的交易列表处理生成)、4字节的时间缀(当前时间)、4字节的当前难度值、4字节的随机数组成。区块包含的区块主体则附加在区块头后面。区块头数据包括使用哈希值加密的信息等。当然，需要说明的是，原本的区块链完整数据时备份在所有节点上。但所述共享单车管理系统因节点多种包括路灯电子围栏节点、管理监控节点、企业节点等等。现有的区块链式的完整数据只备份在管理监控节点的云服务器上。各自节点产生的数据只保存在本地，再随机备份到区块链上的任意1-n个节点设备的存储器上，以供调用和安全防丢失篡改考虑。另外，新增区块链数据头类型数据为加密信息，由哈希算法对一个交易区块中的交易信息进行加密，并把信息压缩成由一串数字和字母组成的散列字符串。占用空间较小可存储在系统链上的任一节点上，形成分布式的数据结构，安全可溯源不可篡改。
在区块链技术基础上，创新性地构建更安全高效的数据结构和存储方式。即完整数据拆分为包含加密信息的区块链数据头和包含本体数据的节点数据。完整数据备份在具备大服务器的节点上，区块链数据头在系统链上的所有节点进行备份，节点数据部分随机备份3中形式结合的方式。保证任一节点篡改数据都会被发现，总数据账本亦不会丢失。
示例性地，本发明中，所称处理器可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述基于区块链的共享单车管理方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述基于区块链的共享单车管理方法的各个部分。
在本实施例中，所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现基于物联网的物品追踪方法的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(Secure Digital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
所述的计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述实现一种商品信息显示管理设备中的执行过程。
在本实施例中，所述无线通信模块6可为2/3/4G模块、WiFi模块或者物联网模块等，本发明不做具体限定。
所述实现的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于区块链的共享单车管理系统，其特征在于，包括：
位于同一个区块链网络中的多个节点，其中，所述的多个节点包括至少一个路灯式电子围栏节点；其中，所述路灯式电子围栏节点包括第一蓝牙通信模块、无线通信模块以及控制器；所述第一蓝牙通信模块、所述无线通信模块以及所述控制器均容置于所述路灯内；所述第一蓝牙通信模块、所述无线通信模块分别与所述控制器电连接；
其中，所述控制器包括处理器以及存储器，所述存储器内存储有可执行代码，所述可执行代码被配置为能够被所述处理器执行以实现如下方法：
获取预定时间段内所有节点上传的节点数据，并根据所述节点数据以及上一个区块的区块头数据进行哈希运算以尝试生成一个区块；其中，所述节点数据包括共享单车的停车数据；
当成功生成一个区块时，将所述区块发送至区块链网络中的其他节点进行认证，以使得在通过认证后，确认生成的区块的有效，并添加到区块链上。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的共享单车管理系统，其特征在于，所述的多个节点还包括企业节点；所述节点数据还包括共享单车的交易数据；
则所述企业节点，还用于将共享单车的交易数据发送到区块链网络中。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的共享单车管理系统，其特征在于，所述的多个节点还包括至少一个管理监控节点，所述管理监控节点用于，获取所述区块链网络中生成的区块，并对所述区块进行认证和存储。
4.根据权利要求3所述的基于区块链的共享单车管理系统，其特征在于，所述管理监控节点用于存储区块链网络中产生的所有区块；各个路灯式电子围栏节点用于存储区块链的所有区块的区块头以及包含有该节点产生的停车数据的区块的区块主体数据。
5.根据权利要求1所述的基于区块链的共享单车管理系统，其特征在于，所述产生共享单车的停车数据的具体步骤，包括：
获取所述路灯与所述共享单车之间的距离；
在判断所述共享单车的与路灯的距离小于等于虚拟电子围栏时；接收所述共享单车发送的蓝牙信号并与所述路灯发出的蓝牙信号进行匹配；其中，所述虚拟电子围栏为所述第一蓝牙通信模块通过蓝牙天线发射蓝牙信号覆盖形成。
当在判断所述被共享单车发送的蓝牙信号与所述路灯发出的蓝牙信号匹配时，接收所述共享单车进行停车的指令并允许所述共享单车进行停车；
获取共享单车停车数据，其中，所述共享单车停车数据包括：停车位置、停车时间。
6.根据权利要求1所述的基于区块链的共享单车管理系统，其特征在于，所述第一蓝牙模块通过射频进行发射蓝牙信号并与所述共享单车进行连接，从而通过和所述被共享单车的第二蓝牙模块的匹配点的信号强度计算共享单车与路灯的距离。
7.根据权利要求5所述的基于区块链的共享单车管理系统，其特征在于，所述蓝牙天线为定向天线，所述蓝牙信号是半圆形覆盖。
8.根据权利要求1所述的基于区块链的共享单车管理系统，其特征在于，所述共享单车包括：第二蓝牙通信模块、主控器以及GPS定位器；所述主控器、GPS定位器与所述第二蓝牙模块均内嵌于所述共享单车内，所述主控器分别与所述第二蓝牙通信模块和所述GPS定位器连接。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201811057101.7A CN109377434A (zh) | 2018-09-11 | 2018-09-11 | 一种基于区块链的共享单车管理系统 |
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