CN109740978A - 基于区块链和运输问题模型的危废流转方法 - Google Patents

基于区块链和运输问题模型的危废流转方法 Download PDF

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陈闽
徐静
曾胜
阎旭
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Abstract

本发明提出一种基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,属于基于危废的区块链和物流运输领域。目前危废市场上产废企业、运输企业以及处置企业存在严重的信息孤岛问题,为此,本申请可概括为:建立产销平衡运输问题模型,求解出最优路径方案;根据解出的最优路径方案对危废进行流转;最优运输企业节点根据私钥一对危废基本信息进行解密验证,验证通过后,添加运输信息进行完善,并储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥二和私钥二,对完善后的危废基本信息经公钥二进行加密,并连同私钥二发送至危废处置企业节点;危废处置节点根据私钥二对完善后的危废基本信息进行解密验证,验证通过后,生成到达信息并储存至区块链后台系统。

Description

基于区块链和运输问题模型的危废流转方法
技术领域
本发明涉及基于危废的区块链和物流运输技术,特别涉及区块链的分布式追踪方法和运输问题模型的建立实施技术。
背景技术
区块链(Blockchain)是分布式数据存储、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。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。区块链是比特币的底层技术,像一个数据库账本,记载所有的交易记录。这项技术也因其安全、便捷的特性逐渐得到了银行与金融业的关注。
区块链体系结构的核心优势包括:
1、任何节点都可以创建交易,在经过一段时间的确认之后,就可以合理地确认该交易是否为有效,区块链可有效地防止双方问题的发生。
2、对于试图重写或者修改交易记录而言,它的成本是非常高的。
3、区块链实现了两种记录:交易(transactions)以及区块(blocks)。交易是被存储在区块链上的实际数据,而区块则是记录确认某些交易是在何时,以及以何种顺序成为区块链数据库的一部分。交易是由参与者在正常过程中使用系统所创建的(在加密数字货币的例子中,一笔交易是由bob将代币发送给alice所创建的),而区块则是由我们称之为矿工(miners)的单位负责创建。
并且,区块链包括如下折叠基本特征:
1、去中心化:由于使用分布式核算和存储,不存在中心化的硬件或管理机构,任意节点的权利和义务都是均等的,系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。
2、开放性:系统是开放的,除了交易各方的私有信息被加密外,区块链的数据对所有人公开,任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用,因此整个系统信息高度透明。
3、自治性:区块链采用基于协商一致的规范和协议(比如一套公开透明的算法)使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据,使得对“人”的信任改成了对机器的信任,任何人为的干预不起作用。
危险废物是指具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等一种或者几种危险特性的固体或液体废物。近年来,危废市场规模在持续增大,而大多危废处置企业仍然采用传统化管理模式,缺乏流程化、信息化、智能化的管理,企业管理效率极低。大多企业危废运输过程中无法实现远程监控,缺乏总体布局基础,导致利润降低成本增加。危废市场上产废企业、运输企业以及处置企业存在严重的信息孤岛问题,无法实现数据共享,从而导致处置积压问题越发严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,解决目前危废市场上产废企业、运输企业以及处置企业存在严重的信息孤岛问题,无法实现数据共享,从而导致处置积压问题越发严重的问题。
本发明解决其技术问题,采用的技术方案是:基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,包括如下步骤:
A、建立产销平衡运输问题模型,求解出最优路径方案;
B、根据解出的最优路径方案对危废进行流转,在流转过程中,采用分布式区块链流转方法,所述分布式区块链流转方法是指:在危废产生后,产废企业节点将危废基本信息储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥一和私钥一,对此危废基本信息经公钥一进行加密,并连同私钥一发送至根据模型择选出的最优运输企业节点;
C、最优运输企业节点根据产废企业节点的私钥一对危废基本信息进行解密验证,验证通过后,该最优运输企业节点在危废基本信息的基础上添加运输信息进行完善,并储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥二和私钥二,对完善后的危废基本信息经公钥二进行加密,并连同私钥二发送至危废处置企业节点;
D、危废处置节点根据运输企业节点的私钥二对上述完善后的危废基本信息进行解密验证,验证通过后,生成到达信息并储存至区块链后台系统。
具体地,步骤A中,所述产销平衡运输问题模型的用以下公式进行表示:
其中,设某种危险废物有m个产地A1,A2,…,Am,各产地的销量分别是a1,a2,…,am;有n个销地B1,B2,…,Bn,各销地的销量分别为b1,b2,…,bn;从产地Ai向销地Bj运输单位物品的运价是cij,i=1,2,…,m,Ai表示任意一产地,j=1,2,…,n,Bj表示任意一销地,产地Ai运往销地Bj的物品数量为xij,总运费为z。
进一步地,对于产销平衡运输问题模型,采用罚数法计算得到初始基可行解,初始基可行解的计算包括如下步骤:
A101、计算运输表中每一行和每一列的次小单位运价和最小单位运价之间的差值,并分别称之为相应的行罚数和列罚数;
A102、将算出的行罚数填入位于运输表右侧行罚数栏的左边第一列的相应格子中,列罚数填入位于运输表下边列罚数栏的第一行的相应格子中,划去需要量得到满足的行和列;
A103、在尚未划去的各行和各列中,重新计算各行罚数和列罚数,并分别填入行罚数栏的第二列和列罚数栏的第二行,依次算出每次迭代的行罚数和列罚数,根据其最大罚数值的位置在运输表中的适当格中填入一个尽可能大的运输量,并划去对应的一行或一列,最终得到初始基可行解。
具体地,对初始基可行解求解过程中,进行解的最优性检验,所述解的最优性检验采用对偶变量法,所述对偶变量法包括如下步骤:
A201、用u1,u2,...,um分别表示前m个约束等式相应的对偶变量,用v1,v2,...,vm分别表示后n个等式约束相应的对偶变量,若现已得到一个基可行解,其基变量为:
A202、根据求出的基变量按以下方程组求出位势:
A203、利用以下公式求出检验数:
=cij-(ui+vj)
若对所有的i的和均有σij≥0,则求出的解为最优解,否则进行解的改进。
再进一步地,步骤A203中,所述解的改进采用闭回路调整法,具体包括如下步骤:
A2031、以xij为换入变量,找出它在运输表中的闭回路;
A2032、以空格(Ai,Bj)为第一个奇数顶点,沿闭回路的顺时针或逆时针方向前进,对闭回路上的顶点依次编号;
A2033、在闭回路上的所有偶数顶点集合中,找出运输量最小的顶点,以该顶点中的变量为换出变量;
A2034、以运输量最小为调整量,将该闭回路上所有奇数顶点处的运输量都增加该调整量,所有偶数顶点处的运输量都减去这一调整量,从而得到一个新的运输方案;
A2035、再对得到的新解进行最优性检验,如不是最优解,就重复以上步骤继续进行调整,一直得到最优解为止。
具体地,步骤B中,所述危废企业节点根据所产危废的时间、种类、数量、运输注意事项信息生成危废基本信息。
本发明的有益效果是,通过上述基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,首先,建立产销平衡运输问题模型,求解出最优路径方案;其次,根据解出的最优路径方案对危废进行流转,在流转过程中,采用分布式区块链流转方法,所述分布式区块链流转方法是指:在危废产生后,产废企业节点将危废基本信息储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥一和私钥一,对此危废基本信息经公钥一进行加密,并连同私钥一发送至根据模型择选出的最优运输企业节点;然后,最优运输企业节点根据产废企业节点的私钥一对危废基本信息进行解密验证,验证通过后,该最优运输企业节点在危废基本信息的基础上添加运输信息进行完善,并储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥二和私钥二,对完善后的危废基本信息经公钥二进行加密,并连同私钥二发送至危废处置企业节点;最后,危废处置节点根据运输企业节点的私钥二对上述完善后的危废基本信息进行解密验证,验证通过后,生成到达信息并储存至区块链后台系统。在危废流转过程中,利用公钥一和公钥二对危废基本信息就行加密,并分别利用私钥一和私钥二对加密的危废基本信息进行解密,大大加强了数据传输的安全性。
并且,本申请能够规划最优运输路径,降低运输成本,同时在产废企业、运输企业和危废处置企业之间进行数据交互,实现了实时检查的理念,减少处置积压的现象。
具体实施方式
下面详细描述本发明的技术方案。
本发明以区块链后台系统为基础,其包括产废企业、运输企业和处置企业三个节点;
本发明所述基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,包括如下步骤:
A、建立产销平衡运输问题模型,求解出最优路径方案。
B、根据解出的最优路径方案对危废进行流转,在流转过程中,采用分布式区块链流转方法,其中,分布式区块链流转方法是指:在危废产生后,产废企业节点将危废基本信息储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥一和私钥一,对此危废基本信息经公钥一进行加密,并连同私钥一发送至根据模型择选出的最优运输企业节点;危废企业节点优选根据所产危废的时间、种类、数量、运输注意事项等信息生成危废基本信息。
C、最优运输企业节点根据产废企业节点的私钥一对危废基本信息进行解密验证,验证通过后,该最优运输企业节点在危废基本信息的基础上添加运输信息进行完善,并储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥二和私钥二,对完善后的危废基本信息经公钥二进行加密,并连同私钥二发送至危废处置企业节点。
D、危废处置节点根据运输企业节点的私钥二对上述完善后的危废基本信息进行解密验证,验证通过后,生成到达信息并储存至区块链后台系统,每一个节点均可在区块链后台系统查询在运过程中危废的基本信息以及运输进度信息。
上述方法中,步骤A中,产销平衡运输问题模型的用以下公式进行表示:
其中,设某种危险废物有m个产地A1,A2,…,Am,各产地的销量分别是a1,a2,…,am;有n个销地B1,B2,…,Bn,各销地的销量分别为b1,b2,…,bn;从产地Ai向销地Bj运输单位物品的运价是cij,i=1,2,…,m,Ai表示任意一产地,j=1,2,…,n,Bj表示任意一销地,产地Ai运往销地Bj的物品数量为xij,总运费为z。
对于产销平衡运输问题模型,优选采用罚数法计算得到初始基可行解,初始基可行解的计算包括如下步骤:
A101、计算运输表中每一行和每一列的次小单位运价和最小单位运价之间的差值,并分别称之为相应的行罚数和列罚数;
A102、将算出的行罚数填入位于运输表右侧行罚数栏的左边第一列的相应格子中,列罚数填入位于运输表下边列罚数栏的第一行的相应格子中,划去需要量得到满足的行和列;
A103、在尚未划去的各行和各列中,重新计算各行罚数和列罚数,并分别填入行罚数栏的第二列和列罚数栏的第二行,依次算出每次迭代的行罚数和列罚数,根据其最大罚数值的位置在运输表中的适当格中填入一个尽可能大的运输量,并划去对应的一行或一列,最终得到初始基可行解。
对初始基可行解求解过程中,需要进行解的最优性检验,其中,解的最优性检验优选采用对偶变量法,对偶变量法包括如下步骤:
A201、用u1,u2,...,um分别表示前m个约束等式相应的对偶变量,用v1,v2,...,vm分别表示后n个等式约束相应的对偶变量,若现已得到一个基可行解,其基变量为:
A202、根据求出的基变量按以下方程组求出位势:
A203、利用以下公式求出检验数:
σij=cij-(ui+vi)
若对所有的i的和均有σij≥0,则求出的解为最优解,否则进行解的改进。
步骤A203中,解的改进优选采用闭回路调整法,具体包括如下步骤:
A2031、以xij为换入变量,找出它在运输表中的闭回路;
A2032、以空格(Ai,Bj)为第一个奇数顶点,沿闭回路的顺时针或逆时针方向前进,对闭回路上的顶点依次编号;
A2033、在闭回路上的所有偶数顶点集合中,找出运输量最小的顶点,以该顶点中的变量为换出变量;
A2034、以运输量最小为调整量,将该闭回路上所有奇数顶点处的运输量都增加该调整量,所有偶数顶点处的运输量都减去这一调整量,从而得到一个新的运输方案;
A2035、再对得到的新解进行最优性检验,如不是最优解,就重复以上步骤继续进行调整,一直得到最优解为止。
通过本申请提出的基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,能够规划最优运输路径,降低运输成本,同时在产废企业、运输企业和危废处置企业之间进行数据交互,实现了实时检查的理念,减少处置积压的现象。

Claims (6)

1.基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,其特征在于,包括如下步骤:
A、建立产销平衡运输问题模型,求解出最优路径方案;
B、根据解出的最优路径方案对危废进行流转,在流转过程中,采用分布式区块链流转方法,所述分布式区块链流转方法是指:在危废产生后,产废企业节点将危废基本信息储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥一和私钥一,对此危废基本信息经公钥一进行加密,并连同私钥一发送至根据模型择选出的最优运输企业节点;
C、最优运输企业节点根据产废企业节点的私钥一对危废基本信息进行解密验证,验证通过后,该最优运输企业节点在危废基本信息的基础上添加运输信息进行完善,并储存至区块链后台系统,同时生成一对公钥二和私钥二,对完善后的危废基本信息经公钥二进行加密,并连同私钥二发送至危废处置企业节点;
D、危废处置节点根据运输企业节点的私钥二对上述完善后的危废基本信息进行解密验证,验证通过后,生成到达信息并储存至区块链后台系统。
2.根据权利要求1所述的基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,其特征在于,步骤A中,所述产销平衡运输问题模型的用以下公式进行表示:
其中,设某种危险废物有m个产地A1,A2,…,Am,各产地的销量分别是a1,a2,…,am;有n个销地B1,B2,…,Bn,各销地的销量分别为b1,b2,…,bn;从产地Ai向销地Bj运输单位物品的运价是cij,i=1,2,…,m,Ai表示任意一产地,j=1,2,…,n,Bj表示任意一销地,产地Ai运往销地Bj的物品数量为xij,总运费为z。
3.根据权利要求2所述的基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,其特征在于,对于产销平衡运输问题模型,采用罚数法计算得到初始基可行解,初始基可行解的计算包括如下步骤:
A101、计算运输表中每一行和每一列的次小单位运价和最小单位运价之间的差值,并分别称之为相应的行罚数和列罚数;
A102、将算出的行罚数填入位于运输表右侧行罚数栏的左边第一列的相应格子中,列罚数填入位于运输表下边列罚数栏的第一行的相应格子中,划去需要量得到满足的行和列;
A103、在尚未划去的各行和各列中,重新计算各行罚数和列罚数,并分别填入行罚数栏的第二列和列罚数栏的第二行,依次算出每次迭代的行罚数和列罚数,根据其最大罚数值的位置在运输表中的适当格中填入一个尽可能大的运输量,并划去对应的一行或一列,最终得到初始基可行解。
4.根据权利要求3所述的基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,其特征在于,对初始基可行解求解过程中,进行解的最优性检验,所述解的最优性检验采用对偶变量法,所述对偶变量法包括如下步骤:
A201、用u1,u2,...,um分别表示前m个约束等式相应的对偶变量,用v1,v2,...,vm分别表示后n个等式约束相应的对偶变量,若现已得到一个基可行解,其基变量为:
A202、根据求出的基变量按以下方程组求出位势:
A203、利用以下公式求出检验数:
σij=cij-(ui+vj)
若对所有的i的和均有σij≥0,则求出的解为最优解,否则进行解的改进。
5.根据权利要求4所述的基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,其特征在于,步骤A203中,所述解的改进采用闭回路调整法,具体包括如下步骤:
A2031、以xij为换入变量,找出它在运输表中的闭回路;
A2032、以空格(Ai,Bj)为第一个奇数顶点,沿闭回路的顺时针或逆时针方向前进,对闭回路上的顶点依次编号;
A2033、在闭回路上的所有偶数顶点集合中,找出运输量最小的顶点,以该顶点中的变量为换出变量;
A2034、以运输量最小为调整量,将该闭回路上所有奇数顶点处的运输量都增加该调整量,所有偶数顶点处的运输量都减去这一调整量,从而得到一个新的运输方案;
A2035、再对得到的新解进行最优性检验,如不是最优解,就重复以上步骤继续进行调整,一直得到最优解为止。
6.根据权利要求1所述的基于区块链和运输问题模型的危废流转方法,其特征在于,步骤B中,所述危废企业节点根据所产危废的时间、种类、数量、运输注意事项信息生成危废基本信息。
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