CN110276544A - 基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于能源服务技术领域，公开了一种基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统及方法，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统包括：能源信息采集模块、能耗监测模块、主控模块、数据处理模块、数据汇聚模块、能源调度模块、能效评估模块、云存储模块、显示模块。本发明通过能源调度模块方便能源在各个区域间实现去中心化的调度，在解决部分区域能源紧张问题的同时也能够避免其他区域的能源浪费，提高了能源的利用率；同时，通过云存储模块极大节省了新能源集控业务数据存储的经济性，安全性，易用性。
Description
技术领域
本发明属于能源服务技术领域，尤其涉及一种基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统及方法。
背景技术
能源服务是指通过能源的使用为消费者提供的服务。能源服务归纳为三类。第一类是能源销售服务，包括售电、售气、售热冷、售油等基础服务，以及用户侧管网运维、绿色能源采购、利用低谷能源价格的智慧用能管理(例如在低谷时段蓄热、给电动汽车充电)、信贷金融服务等深度服务。第二类是分布式能源服务，包括设计和建设运行分布式光伏、天然气三联供、生物质锅炉、储能、热泵等基础服务，以及运维、运营多能互补区域热站、融资租赁、资产证券化等深度服务。第三类是节能减排服务及需求响应服务，包括改造用能设备、建设余热回收、建设监控平台、代理签订需求响应协议等基础服务，和运维、设备租赁、调控空调、电动汽车、蓄热电锅炉等柔性负荷参与容量市场、辅助服务市场、可中断负荷项目等深度服务。然而，现有综合能源服务难以应对未知的能耗变化，从而造成在不同的区域和时间段内，能源浪费和能源紧张的情况并存的现象；同时，传统能源数据存储设备，其成本高昂、安全性差且外部访问不够便利，而且随着系统的扩建，数据中心的扩展成本较高。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有综合能源服务难以应对未知的能耗变化，从而造成在不同的区域和时间段内，能源浪费和能源紧张的情况并存的现象；同时，传统能源数据存储设备，其成本高昂、安全性差且外部访问不够便利，而且随着系统的扩建，数据中心的扩展成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统及方法。
本发明是这样实现的，一种基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法包括：
首先，通过能源信息采集模块利用信息采集设备实时采集各能源数据；通过能耗监测模块利用监测设备监测能源能耗数据；
其次，主控模块通过数据处理模块利用数据处理程序对能源采集层采集到的各能源数据进行处理；通过数据汇聚模块利用汇聚程序按照聚类规则进行汇聚处理，得到汇聚处理后的能源数据；通过能源调度模块利用调度程序对能源供应进行调度；通过能效评估模块利用评估程序对能效进行评估；
然后，通过云存储模块利用云服务器对能源数据进行存储；
最后，通过显示模块利用显示器显示采集的能源数据、能耗数据信息。
进一步，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法的能源调度方法如下：
(1)配置能源监控设备参数，并通过能源监控设备确定当前区域的剩余能源量和预期能耗；
(2)根据所述剩余能源量和所述预期能耗生成能源调度信息；
(3)在所述能源监控设备位于的区块链网络上发布包括所述能源调度信息的区块链信息，以便所述区块链网络上的各个能源监控设备根据所述区块链信息和对应区域的能源使用情况执行能源调度。
进一步，在所述剩余能源量小于预期能耗的情况下，所述能源调度信息为能源输入请求；
在所述剩余能源量小于预期能耗，且收到包括能源输出请求的区块链信息的情况下：
根据所述预期能耗、所述剩余能源量和所述能源输出请求中的能源余量信息确定能源调度目标节点和能源调度量，其中，所述能源输出请求为剩余能源量大于预期能耗的区域的能源监控设备生成；
根据所述能源调度目标节点和所述能源调度量生成能源申请请求，并在所述能源监控设备位于的区块链网络上发布包括所述能源申请请求的区块链信息。
进一步，所述确定能源调度目标节点和能源调度量包括以下至少一项：
在单条所述能源输出请求中的能源余量信息与所述剩余能源量之和不小于所述预期能耗的情况下，确定所述能源调度目标节点为所述能源输出请求的源节点；
在单条所述能源输出请求中的能源余量信息与所述剩余能源量之和均小于所述预期能耗的情况下，根据多条所述能源输出请求确定多个能源调度目标节点和针对每个能源调度目标节点的能源调度量；
在收到的能源输出请求中能源余量信息的总和与所述剩余能源量之和小于所述预期能耗的情况下，确定所述能源调度目标节点为公共储能节点。
进一步，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法的云存储方法如下：
1)将采集的能源数据上传到服务器中，并在服务器上部署区块链客户端、区块链API和文件合约管理器：
其中，区块链API为第三方程序访问文件存储区块链提供接口；
文件合约管理器管理系统当日产生的文件并自动生成对应的文件合约；
文件合约用于存储租用者和存储主机之间建立的文件存储约定；
2)租用者通过区块链客户端生成区块链账号和密码PrivateKey；
3)文件合约管理器将每日存储的采集数据打包成一个文件F，并对文件F按照设定的尺寸大小Q进行分割，设文件F一共可以分割为k个块，设分割后的块文件为fx，x＝1,2,3……k；
4)设置冗余倍数N；
5)按照设定的冗余倍数N分别对分割后的文件fx按照设定的尺寸大小U进行分片，设分割后的文件fx一共可以分割为m片，则m＝(Q*N)/U，设文件fx分割后的片文件为Pxj，j＝1,2,3……m；
6)区块链API在文件存储区块链上搜索有效的文件存储节点，获得满足冗余存储历史文件的托管主机列表NodeList；
7)区块链API根据Nodelist用PrivateKey形成文件合约并广播到文件存储区块链；
8)区块链API按照建立的文件合约，用PrivateKey加密上传各历史文件Pxj到NodeList中的各个托管节点。
进一步，所述步骤6)中，每个存储节点携带声誉评分、地理位置、存储价格和空余空间信息，获得满足冗余存储历史文件的托管主机列表NodeList的具体步骤如下：
A)选择存储空间满足条件的节点集合S1并进入步骤B；
B)如果节点集合S1中满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点并返回结果，否则，进入步骤C；
C)在节点集合S1中选取声誉最高的节点集合S2，如果满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点，删掉节点集合S1中选中的该节点，更新节点集合S1并进入步骤B，否则，进入步骤D；
D)在节点集合S2中选取价格最低的节点集合S3，如果满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点，删掉节点集合S1和S2中选中的该节点，更新节点集合S1和S2并进入步骤C，否则，进入步骤E；
E)在节点集合S3中选取地理位置最近的节点，删掉节点集合S1和S2中选中的该节点，更新节点集合S1和S2并进入步骤D；
在上述各步骤中每获得一个新的存储节点时，判断存储节点数量是否满足需求，若满足则终止，否则重复各步骤至获得存储节点列表NodeList。
本发明的另一目的在于提供一种基于所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法的基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统包括：
能源信息采集模块，与主控模块连接，用于通过信息采集设备实时采集各能源数据；
能耗监测模块，与主控模块连接，用于通过监测设备监测能源能耗数据；
主控模块，与能源信息采集模块、能耗监测模块、数据处理模块、数据汇聚模块、能源调度模块、能效评估模块、云存储模块、显示模块连接，用于通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作；
数据处理模块，与主控模块连接，用于通过数据处理程序对能源采集层采集到的各能源数据进行处理；
数据汇聚模块，与主控模块连接，用于通过汇聚程序按照聚类规则进行汇聚处理，得到汇聚处理后的能源数据；
能源调度模块，与主控模块连接，用于通过调度程序对能源供应进行调度；
能效评估模块，与主控模块连接，用于通过评估程序对能效进行评估；
云存储模块，与主控模块连接，用于通过云服务器对能源数据进行存储；
显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示采集的能源数据、能耗数据信息。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法的信息数据处理终端。
本发明的优点及积极效果为：本发明通过能源调度模块方便能源在各个区域间实现去中心化的调度，在解决部分区域能源紧张问题的同时也能够避免其他区域的能源浪费，提高了能源的利用率；同时，通过云存储模块不需要建设历史存储数据中心，存储价格低廉，按空间时间付费，更经济适用；冗余倍数可自由定制，完全规避单点故障问题；文件加密，只有拥有文件加密私钥的用户才能读取存储的内容；文件分散下载，下载速度比中心化服务器更快，而且随时随地可以访问；极大节省了新能源集控业务数据存储的经济性，安全性，易用性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统结构示意图；
图中：1、能源信息采集模块；2、能耗监测模块；3、主控模块；4、数据处理模块；5、数据汇聚模块；6、能源调度模块；7、能效评估模块；8、云存储模块；9、显示模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统包括：能源信息采集模块1、能耗监测模块2、主控模块3、数据处理模块4、数据汇聚模块5、能源调度模块6、能效评估模块7、云存储模块8、显示模块9。
能源信息采集模块1，与主控模块3连接，用于通过信息采集设备实时采集各能源数据；
能耗监测模块2，与主控模块3连接，用于通过监测设备监测能源能耗数据；
主控模块3，与能源信息采集模块1、能耗监测模块2、数据处理模块4、数据汇聚模块5、能源调度模块6、能效评估模块7、云存储模块8、显示模块9连接，用于通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作；
数据处理模块4，与主控模块3连接，用于通过数据处理程序对能源采集层采集到的各能源数据进行处理；
数据汇聚模块5，与主控模块3连接，用于通过汇聚程序按照聚类规则进行汇聚处理，得到汇聚处理后的能源数据；
能源调度模块6，与主控模块3连接，用于通过调度程序对能源供应进行调度；
能效评估模块7，与主控模块3连接，用于通过评估程序对能效进行评估；
云存储模块8，与主控模块3连接，用于通过云服务器对能源数据进行存储；
显示模块9，与主控模块3连接，用于通过显示器显示采集的能源数据、能耗数据信息。
本发明提供的能源调度模块6调度方法如下：
(1)配置能源监控设备参数，并通过能源监控设备确定当前区域的剩余能源量和预期能耗；
(2)根据所述剩余能源量和所述预期能耗生成能源调度信息；
(3)在所述能源监控设备位于的区块链网络上发布包括所述能源调度信息的区块链信息，以便所述区块链网络上的各个能源监控设备根据所述区块链信息和对应区域的能源使用情况执行能源调度。
本发明提供的在所述剩余能源量小于预期能耗的情况下，所述能源调度信息为能源输入请求；
在所述剩余能源量小于预期能耗，且收到包括能源输出请求的区块链信息的情况下：
根据所述预期能耗、所述剩余能源量和所述能源输出请求中的能源余量信息确定能源调度目标节点和能源调度量，其中，所述能源输出请求为剩余能源量大于预期能耗的区域的能源监控设备生成；
根据所述能源调度目标节点和所述能源调度量生成能源申请请求，并在所述能源监控设备位于的区块链网络上发布包括所述能源申请请求的区块链信息。
本发明提供的确定能源调度目标节点和能源调度量包括以下至少一项：
在单条所述能源输出请求中的能源余量信息与所述剩余能源量之和不小于所述预期能耗的情况下，确定所述能源调度目标节点为所述能源输出请求的源节点；
在单条所述能源输出请求中的能源余量信息与所述剩余能源量之和均小于所述预期能耗的情况下，根据多条所述能源输出请求确定多个能源调度目标节点和针对每个能源调度目标节点的能源调度量；
在收到的能源输出请求中能源余量信息的总和与所述剩余能源量之和小于所述预期能耗的情况下，确定所述能源调度目标节点为公共储能节点。
本发明提供的云存储模块8存储方法如下：
1)将采集的能源数据上传到服务器中，并在服务器上部署区块链客户端、区块链API和文件合约管理器：
其中，区块链API为第三方程序访问文件存储区块链提供接口；
文件合约管理器管理系统当日产生的文件并自动生成对应的文件合约；
文件合约用于存储租用者和存储主机之间建立的文件存储约定；
2)租用者通过区块链客户端生成区块链账号和密码PrivateKey；
3)文件合约管理器将每日存储的采集数据打包成一个文件F，并对文件F按照设定的尺寸大小Q进行分割，设文件F一共可以分割为k个块，设分割后的块文件为fx，x＝1,2,3……k；
4)设置冗余倍数N；
5)按照设定的冗余倍数N分别对分割后的文件fx按照设定的尺寸大小U进行分片，设分割后的文件fx一共可以分割为m片，则m＝(Q*N)/U，设文件fx分割后的片文件为Pxj，j＝1,2,3……m；
6)区块链API在文件存储区块链上搜索有效的文件存储节点，获得满足冗余存储历史文件的托管主机列表NodeList；
7)区块链API根据Nodelist用PrivateKey形成文件合约并广播到文件存储区块链；
8)区块链API按照建立的文件合约，用PrivateKey加密上传各历史文件Pxj到NodeList中的各个托管节点。
本发明提供的步骤6)中，每个存储节点携带声誉评分、地理位置、存储价格和空余空间信息，获得满足冗余存储历史文件的托管主机列表NodeList的具体步骤如下：
A)选择存储空间满足条件的节点集合S1并进入步骤B；
B)如果节点集合S1中满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点并返回结果，否则，进入步骤C；
C)在节点集合S1中选取声誉最高的节点集合S2，如果满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点，删掉节点集合S1中选中的该节点，更新节点集合S1并进入步骤B，否则，进入步骤D；
D)在节点集合S2中选取价格最低的节点集合S3，如果满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点，删掉节点集合S1和S2中选中的该节点，更新节点集合S1和S2并进入步骤C，否则，进入步骤E；
E)在节点集合S3中选取地理位置最近的节点，删掉节点集合S1和S2中选中的该节点，更新节点集合S1和S2并进入步骤D；
在上述各步骤中每获得一个新的存储节点时，判断存储节点数量是否满足需求，若满足则终止，否则重复各步骤至获得存储节点列表NodeList。
本发明工作时，首先，通过能源信息采集模块1利用信息采集设备实时采集各能源数据；通过能耗监测模块2利用监测设备监测能源能耗数据；其次，主控模块3通过数据处理模块4利用数据处理程序对能源采集层采集到的各能源数据进行处理；通过数据汇聚模块5利用汇聚程序按照聚类规则进行汇聚处理，得到汇聚处理后的能源数据；通过能源调度模块6利用调度程序对能源供应进行调度；通过能效评估模块7利用评估程序对能效进行评估；然后，通过云存储模块8利用云服务器对能源数据进行存储；最后，通过显示模块9利用显示器显示采集的能源数据、能耗数据信息。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法，其特征在于，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法包括：
首先，通过能源信息采集模块利用信息采集设备实时采集各能源数据；通过能耗监测模块利用监测设备监测能源能耗数据；
其次，主控模块通过数据处理模块利用数据处理程序对能源采集层采集到的各能源数据进行处理；通过数据汇聚模块利用汇聚程序按照聚类规则进行汇聚处理，得到汇聚处理后的能源数据；通过能源调度模块利用调度程序对能源供应进行调度；通过能效评估模块利用评估程序对能效进行评估；
然后，通过云存储模块利用云服务器对能源数据进行存储；
最后，通过显示模块利用显示器显示采集的能源数据、能耗数据信息。
2.如权利要求1所述的基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法，其特征在于，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法的能源调度方法如下：
(1)配置能源监控设备参数，并通过能源监控设备确定当前区域的剩余能源量和预期能耗；
(2)根据所述剩余能源量和所述预期能耗生成能源调度信息；
(3)在所述能源监控设备位于的区块链网络上发布包括所述能源调度信息的区块链信息，以便所述区块链网络上的各个能源监控设备根据所述区块链信息和对应区域的能源使用情况执行能源调度。
3.如权利要求2所述的基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法，其特征在于，在所述剩余能源量小于预期能耗的情况下，所述能源调度信息为能源输入请求；
在所述剩余能源量小于预期能耗，且收到包括能源输出请求的区块链信息的情况下：
根据所述预期能耗、所述剩余能源量和所述能源输出请求中的能源余量信息确定能源调度目标节点和能源调度量，其中，所述能源输出请求为剩余能源量大于预期能耗的区域的能源监控设备生成；
根据所述能源调度目标节点和所述能源调度量生成能源申请请求，并在所述能源监控设备位于的区块链网络上发布包括所述能源申请请求的区块链信息。
4.如权利要求3所述的基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法，其特征在于，所述确定能源调度目标节点和能源调度量包括以下至少一项：
在单条所述能源输出请求中的能源余量信息与所述剩余能源量之和不小于所述预期能耗的情况下，确定所述能源调度目标节点为所述能源输出请求的源节点；
在单条所述能源输出请求中的能源余量信息与所述剩余能源量之和均小于所述预期能耗的情况下，根据多条所述能源输出请求确定多个能源调度目标节点和针对每个能源调度目标节点的能源调度量；
在收到的能源输出请求中能源余量信息的总和与所述剩余能源量之和小于所述预期能耗的情况下，确定所述能源调度目标节点为公共储能节点。
5.如权利要求1所述的基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法，其特征在于，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法的云存储方法如下：
1)将采集的能源数据上传到服务器中，并在服务器上部署区块链客户端、区块链API和文件合约管理器：
其中，区块链API为第三方程序访问文件存储区块链提供接口；
文件合约管理器管理系统当日产生的文件并自动生成对应的文件合约；
文件合约用于存储租用者和存储主机之间建立的文件存储约定；
2)租用者通过区块链客户端生成区块链账号和密码PrivateKey；
3)文件合约管理器将每日存储的采集数据打包成一个文件F，并对文件F按照设定的尺寸大小Q进行分割，设文件F一共可以分割为k个块，设分割后的块文件为fx，x＝1,2,3……k；
4)设置冗余倍数N；
5)按照设定的冗余倍数N分别对分割后的文件fx按照设定的尺寸大小U进行分片，设分割后的文件fx一共可以分割为m片，则m＝(Q*N)/U，设文件fx分割后的片文件为Pxj，j＝1,2,3……m；
6)区块链API在文件存储区块链上搜索有效的文件存储节点，获得满足冗余存储历史文件的托管主机列表NodeList；
7)区块链API根据Nodelist用PrivateKey形成文件合约并广播到文件存储区块链；
8)区块链API按照建立的文件合约，用PrivateKey加密上传各历史文件Pxj到NodeList中的各个托管节点。
6.如权利要求5所述的基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法，其特征在于，所述步骤6)中，每个存储节点携带声誉评分、地理位置、存储价格和空余空间信息，获得满足冗余存储历史文件的托管主机列表NodeList的具体步骤如下：
A)选择存储空间满足条件的节点集合S1并进入步骤B；
B)如果节点集合S1中满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点并返回结果，否则，进入步骤C；
C)在节点集合S1中选取声誉最高的节点集合S2，如果满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点，删掉节点集合S1中选中的该节点，更新节点集合S1并进入步骤B，否则，进入步骤D；
D)在节点集合S2中选取价格最低的节点集合S3，如果满足此条件的节点只有一个的话，则选择此节点，删掉节点集合S1和S2中选中的该节点，更新节点集合S1和S2并进入步骤C，否则，进入步骤E；
E)在节点集合S3中选取地理位置最近的节点，删掉节点集合S1和S2中选中的该节点，更新节点集合S1和S2并进入步骤D；
在上述各步骤中每获得一个新的存储节点时，判断存储节点数量是否满足需求，若满足则终止，否则重复各步骤至获得存储节点列表NodeList。
7.一种基于权利要求1所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法的基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统，其特征在于，所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务系统包括：
能源信息采集模块，与主控模块连接，用于通过信息采集设备实时采集各能源数据；
能耗监测模块，与主控模块连接，用于通过监测设备监测能源能耗数据；
主控模块，与能源信息采集模块、能耗监测模块、数据处理模块、数据汇聚模块、能源调度模块、能效评估模块、云存储模块、显示模块连接，用于通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作；
数据处理模块，与主控模块连接，用于通过数据处理程序对能源采集层采集到的各能源数据进行处理；
数据汇聚模块，与主控模块连接，用于通过汇聚程序按照聚类规则进行汇聚处理，得到汇聚处理后的能源数据；
能源调度模块，与主控模块连接，用于通过调度程序对能源供应进行调度；
能效评估模块，与主控模块连接，用于通过评估程序对能效进行评估；
云存储模块，与主控模块连接，用于通过云服务器对能源数据进行存储；
显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示采集的能源数据、能耗数据信息。
8.一种应用权利要求1～6任意一项所述基于区块链的多元信息交互综合能源服务方法的信息数据处理终端。
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