CN110099245A - 使用区块链用于监测环境数据的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种方法，其包括：在环境项目和环境合规中应用区块链技术。所述方法在现场取样、实验室测试、以及水、土壤和空气污染物的分析期间向环境取样、质量控制和合规活动中引入区块链加密。所述方法使用硬件和程序以有效引入区块链技术，以确保水、土壤和空气取样、运输以及分析的质量控制和安全。

Description

使用区块链用于监测环境数据的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于监测环境数据的装置和方法，特别地涉及使用区块链测试环境样品以及维护样品监管链(chain of custody)的装置和方法。

背景技术

目前的环境取样程序和设备缺少单独控制的并能够经得起检验的方法来确保环境样品的取样、运输以及分析没有不当进行或改变。目前用于现场取样、实验室测试以及水、土壤和空气污染物进行分析的质量控制和合规活动面临着相同的监管链问题。

由美国环境保护署确立的取样监管链程序已得到广泛接受。然而，即使按照这样的程序，样品从被收集一刻起至得出分析结论报告为止仍容易受到影响。例如，监管链印章可以被篡改，样品标签可以被更改，并且样品位置可以被编造。目前监管链程序中的其他典型缺陷包括以下事实：电子记录能够被编辑，样品能被转换，取样记录可能丢失，以及不完整记录可以引起对执法案件的影响。

因此本发明需要消除目前环境取样、运输和分析过程的不确定性。

发明内容

本发明提供一种方法，其包括：在环境项目和环境合规中应用区块链技术。所述方法在现场取样、实验室测试以及水、土壤和空气污染物进行分析期间的环境取样、质量控制和合规活动中引入区块链加密。所述方法使用硬件和程序以有效引入区块链技术，以确保水、土壤和空气取样、运输以及分析的质量控制和安全。

在一实施方式中，本发明的方法包括：获取环境样品，将环境样品放置于具有条形码的小瓶中，并扫描条形码。所述方法还包括：打开具有摄像头的盒罐，其中所述打开盒罐使得摄像头拍摄所述小瓶的图像。所述方法还包括：将所述小瓶放置到所述盒罐中并关闭盒罐，其中所述关闭盒罐使得摄像头停止拍摄图像。所述方法还包括将扫描的条形码数据和定位数据上载至区块链。

附图说明

结合以下详细描述，在后附的附图中描述了本发明的典型实施例的结构。相同的部件将采用同样附图标记。可以理解，作为单独部件示出的构件可以替换为多个部件，作为多个部件示出的构件可以替换为单个部件。所述附图并非按照规定比例，特定构件的比例可放大以用于说明。

图1示出了示例的环境样品容器的正视图；

图2示出了示例条形码的正视图；

图3示出了具有摄像头的运输或存储盒罐的一个实施例的立体图；

图4是单机摄像头的示意图；

图5是具有摄像头的运输车辆的示意图；

图6是用于确认和合规的示例环境样品的监管链的流程图；以及

图7是规定的废料运输的监管链的流程图。

具体实施方式

在此公开的系统和方法在使用所公开的硬件和程序的基础上通过使用区块链技术进行记录和加密的处理，将会降低或消除目前环境取样、运输和分析的不确定性。所述系统和方法提供控制以避免未授权的添加、删除、改变、使用以及隐匿。诸如审查跟踪这样的控制确保了记录完整并未被改动。记录所述处理的全部步骤。

所述方法还包括限制接触所述环境样品，以限制监管链和分析信息。所述方法还包括监测盒罐的打开和关闭。在一实施例中，制作视频以用作执法案件中的证据。

使用区块链或其他分布式账本或电子存储系统提供一机制以保存由记录创建者制造的记录本身中的信息。所述方法提供一机制，以确保记录能够定位和取回。

所述方法还提供一机制，以实现相关记录的相互参照，其说明有关所述记录的组织的、功能的以及操作上的情形，这将根据活动的商业的、法律的以及管理的要求而变化。还提供附加的控制，以确保维护记录的物理的和逻辑的格式和在数据元素之间的关系。

图1示出了示例的环境样品小瓶A的正视图。所述小瓶A包括样品容纳部和可密封盖。应该理解，所述小瓶可以具有任意几何形状。如土壤、水或空气样品的环境样品可以存储在所述小瓶A中，并运输至实验室或其他进行测试或存储的地方。可以从多个指定地方获取多个样品，需要使用多个小瓶。

在一实施例中，小瓶A由透明材料构成，因此能够看到所述样品而无需打开所述盖。在另一实施例中，所述小瓶A为不透明的。不透明的小瓶可以用于光敏感样品。

为了追踪目的，每一小瓶A上可附加上条形码标签。图2示出了示例条形码B的正视图。在所述实施例中，所述条形码是线型(或1维)条形码。在另一实施例中，条形码可以是2维条形码或QR码。在其他实施例中，可以是射频识别设备(RFID)或其他电子设备。这样的定制标签或设备允许了标准取样小瓶与区块链编码一起使用。

当使用多个小瓶时，可以将它们放置在用于运输或存放的容器中。图3示出了具有摄像头的盒罐C的一个实施例的立体图。所述摄像头可以拍摄图像，或者其可以是用于记录视频的视频摄像头。或者，所述摄像头可以间隔拍摄图像。

盒罐通过同一区块链一打开，就加密并上载图像或视频签名。所述视频可以局部保存在所述盒罐C中或上载至云端。在一实施例中，所述视频存储在本地驱动器中，所述本地驱动器是被加密和防篡改的。在一实施例中，所述摄像头可以在盒罐一打开时就启动。

本方法可以提供在取样前、取样中和取样后有关将摄像头放置在哪里的指令。环境样品的获取、处理、存储、传输或测试可以要求用户输入附加数据，如用户标识或本地信息。

一旦将小瓶放回至盒罐中并且将盒罐密封，则摄像头保持关闭，直至盒罐由实验室再次打开。图4是单机摄像头D的示意图。在实验室进行同样类型的程序，直至表达结果。

盒罐可以在具有摄像头的车中被传输。图5是具有摄像头的运输车辆E的示意图。

图6是用于确认或合规的示例环境样品的监管链的流程图。在该实施例中，第一步在实验室取样器准备地点进行。在该地点，将条形码B应用到小瓶A。贴标签的小瓶放置进入盒罐C。所述小瓶和盒罐被单机摄像头D拍照。如用户数据和定位数据的附加信息也可以记入。所述数据然后可以存储在区块链中。

下一步在样品地点进行。在该样品地点，打开贴有标签的小瓶，并将一样品放入每一个小瓶中。所述样品然后进行密封并放置于盒罐中。盒罐上的所述摄像头对小瓶拍照。如用户数据、定位数据、时间以及取样数据的附加信息也可以记入。所述数据然后可以存储在同一区块链中。

然后运输样品。运输车辆可以具有摄像头。如用户数据、定位数据、时间以及取样数据的附加信息也可以记入。运输车辆还可以以不同间隔记入定位数据。所述数据可以存储在同一区块链中。

样品然后到达存储设施中。如用户数据、定位数据、时间以及到达日期的附加信息也可以记入。所述数据可以存储在同一区块链中。

样品然后准备用于分析。如用户数据、定位数据、时间以及准备日期的附加信息也可以记入。所述数据可以存储在同一区块链中。

然后分析所述样品。如用户数据、定位数据、时间以及分析日期的附加信息也可以记入。所述数据可以存储在同一区块链中。

分析结果然后被打印、传输或存储。

应该理解，可以省略上述任意步骤。例如，可以将样品直接发送只用于分析的实验室，在该情况下，存储步骤可以省略。样品也可以在样品地点测试。

图7是规定的废料运输的监管链的流程图。在该实施例中，废料产生于废料地点，并置于贴标签的小瓶中。可以将多个贴标签的小瓶放置于盒罐中并运输至处置设施。

在这处理期间，可以对小瓶拍照，并且以有关图6的与上述相同的方式记入附加信息。数据存储在区块链中。

为了在区块链或其他分布式账本记录监管链数据，软件访问所述区块链并且提议将所述区块链进行改变以包括该数据。网络经过若干步骤以确认该改变。随着该提议在网络中传播，各种各样的节点通过检查账本来校验是否已经预先记录与所述样品有关的数据。如果新数据与存在的样品数据一致，专门的节点(有时指采金人)将所述提议与其他相似有声誉的交易捆绑，以创建针对所述区块链的新区块。

通过加密“哈希”函数反复馈送数据，用加密“哈希”函数将所述区块归结为给定长度的数字串。所述哈希不包含数据，但是对于它们而言是独特的。所述哈希与其他数据一起置于所述提议的区块的报头中。所述报头是通过操纵一被称为随机数(nonce)的数字而解决的加密谜题的一部分。当找到解决方案，每一确认所述解决方案的节点都相应地更新所述区块链。所述报头的所述哈希变为新的区块的标识串。

本发明公开的系统和方法包括可靠的取样管理和更可信赖的处理和结果。与现有方法相比，所述系统和方法也降低成本。所述单个的、受控的和能够经得起检验的方法，确保环境样品的取样、运输以及分析没有不当进行或改变，并且所述方法消除了目前环境取样、运输和分析的不确定性。

在说明书或权利要求书中一定程度上使用术语“包括”，其意思指“包含的”，与在权利要求书中的作为变形词语使用解释的术语“包含”有相似的方式。而且一定程度上使用术语“或”(例如，A或B)，其意思指“A或B或二者都有”。当本申请人有意指出“仅是A或B，而非二者”时，将会使用术语“仅是A或B，而非二者”。因此，在此术语“或”的使用是包含的，并非排除的使用。参见Bryan A.Garner著的现代法律用语624(第二版1995)词典。而且，一定程度上在说明书和权利要求中使用术语“之内”或“之中”，其还意味着“之上”或“在其上”。而且，一定程度上在说明书和权利要求中使用术语“连接”，其并非仅指“直接连接”，也指通过另一部件连接的“间接连接”。

尽管通过具体实施例的描述阐述了本发明，而且尽管所述具体实施例描述得较为详细，但本发明不应将后附的权利要求书的范围限于或以各种方式限于如此的细节。对于领域技术人员能容易意识到其他的优点以及修改。因此，在更广泛方面，本申请并不限于特定细节，代表性的装置和方法，以及展示描述的具体实施例。相应的，在未超出本发明总体构思的精神和范围的情况下可以根据所述细节进行修改。

Claims (3)

1.一种方法，包括：

获取环境样品；

将所述环境样品放置于具有条形码的小瓶中；

扫描所述条形码；

打开具有摄像头的盒罐，其中所述打开盒罐使得所述摄像头拍摄所述小瓶的图像；

将所述小瓶放置到所述盒罐中；

关闭所述盒罐，其中所述关闭盒罐使得所述摄像头停止拍摄图像；以及

将扫描的条形码数据和定位数据上载至区块链。

2.一种在此公开的系统。

3.一种在此公开的方法。