CN110782590B - 一种基于区块链的无线充电路面计费系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于区块链技术的无线充电路面计费系统，由车载设备、无线可充电路面网格和云中心计费系统三部分组成。其中无线可充电路面网格和云中心计费系统是核心，无线可充电路面网格是与中心紧密配合的路面网格状设备，该设备提供了无线充电路面的功能、实时与车载设备通讯的功能、实时写入交易信息到联盟链的功能；云中心计费系统基于联盟链技术设计，实现了计费、结算、交易历史追溯等功能业务，并能够支持多厂家不同无线可充电路面网格设备的无差别计费功能。本发明实现了基于区块链的无线充电路面计费，本计费系统基于区块链技术，每个无线可充电路面网格均可以充当联盟链上的一个成员，实现精细化充电计费服务，计费实时、准确、快速、方便。

Description

一种基于区块链的无线充电路面计费系统

技术领域

本发明涉及一种基于区块链的无线充电路面计费系统，属于智能交通区块链应用领域。

背景技术

国家正在大力推动电动汽车的普及，电动汽车由于受到电池技术的制约，目前存在以下问题：续航里程短；充电方式上即使采用快充技术，也需要花费较长时间；固定式充电桩的普及率不高，寻找可充电的充电桩耗时严重；充电桩普遍存在故障率高，排队时间长，充电等待时间长等问题。

目前国内有少量厂家提出了无线充电公路技术，这些厂家的技术主要解决的是电动汽车的行驶充电问题，但是加速推动此项新技术的普及，还需要解决这些无线充电公路设备生产厂家的盈利问题和电动汽车充电计费和收费问题。

电动汽车不停车无线充电的特点：车辆在高速运行，无线可充电路面的建设方会存在多个厂家的不同设备同时在线服务的场景。所以，研发如何在多个设备厂家之间建立起通用的计费方式，并获得认可；如何精确的计量电动汽车行驶过程无线充电的能耗，具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种基于区块链的无线充电路面计费系统，该系统可以在多个设备厂家之间建立起通用的计费方式，同时可以精确的计量电动汽车行驶过程无线充电的能耗。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种基于区块链的无线充电路面计费系统，其特点是：它由三部分组成：车载设备、无线可充电路面网格和云中心计费系统组成；无线可充电路面网格适用于不同厂家生产制造的设备，能与区块链或联盟链进行通信，实现信息存储和共享，通过联盟的形式实现数据安全共享；云中心计费系统用于无线不停车充电路面的精确计费、收费和结算。

以上所述的本发明基于区块链的无线充电路面计费系统，其进一步优选的技术方案是：

1、所述的车载设备实时采集车辆的状态信息，包括车速、经纬度和是否在充电。

2、所述的车载设备采用有源近场通讯的方式与无线可充电路面网格实现高频、实时通讯。

3、车载设备的内置设备ID和无线可充电路面网格的生产厂家ID均由区块链或联盟链统一分配，并且具有唯一性。

4、所述的无线可充电路面网格支持具有无线充电功能的车辆在行驶过程中充电，采用模块化的结构设计，采用统一标准的接口，能实现不同厂家产品在路面上拼合组成无线充电车道，通过WiFi、运营商网络或其它通信方式与云中心计费系统的区块链或联盟链进行数据交换。

5、所述的无线可充电路面网格故障后直接从充电路面中拆卸下来，并实时更换新的无线可充电路面网格，新的无线可充电路面网格由原厂商提供或者由新厂商提供，当采用原厂商生产的无线可充电路面网格时，设置更换后的无线可充电路面网格的设备ID沿用旧网格的设备ID，以持续保持区块链中的交易历史数据信息。

6、所述的云中心计费系统采用云端部署，其数据存储于区块链网络中，实现多设备厂家无差别的收费、计费、结算功能。

7、所述的区块链网络独立于云中心计费系统独立运行，采用云端部署区块链网络。

8、区块链网络采用联盟链的实现方式，车载设备、无线可充电路面网络和云中心计费系统都采用联盟注册方式运行，所有设备交易数据均存放于联盟链。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的。优选的本发明是一种基于区块链的无线充电路面计费系统的技术方案是：

系统由车载设备、无线可充电路面网格（内置联盟存证链客户端）、云中心计费系统三部分组成。

车载设备的特点和功能：与车辆实现一对一绑定，只可读无法写入；负责所需车辆计费信息的读取；负责与无线可充电的路面网格进行通讯和数据交换；负责开启和关闭车辆的充电模式。

无线可充电路面网格特点和功能包括以下几个方面：

属性：

无线可充电路面网格每一块的长度都是标准值，具有无线充电功能、联网通信能力（5G或光纤网络）、近场通信能力。联网通信能力为了满足每一个网格通过联盟链客户端与中心的联盟链进行通讯；近场通信能力，为了满足与车载设备之间实时数据交互。

无线可充电路面网格内置了厂家ID：由联盟链中心系统统一认证、分配、备案，所有参与计费的无线可充电路面网格出厂必须预置且无法修改，后期用于计算该厂家对应的收入。

设备ID：该ID用于标识设备唯一性，与联盟链中的一个区块相关联用于标识同一厂家的不同设备。当无线可充电路面某一个网格损坏时，通过设备ID在联盟链上自动标识故障并在系统中预警。生产厂家可以用同型号的无线可充电路面网格替换，并修改新设备ID为旧值，这样可以继续沿用联盟链中的旧设备ID对应的区块，可以继续保留所有的交易信息和日志信息。

flag：标识位，有三种状态，正常、故障、停用。flag用于标识设备是否废弃，可以停止该设备参与充电服务，云中心计费系统会将该设备ID对应的记账区块退出联盟链。

功能：

需存储经过云中心计费系统验证后的加密车载设备ID；负责对发送请求充电的车载设备ID进行验证；负责通过联盟存证链的客户端向部署于中心系统的联盟链中的充电路面网格所对应的区块写入交易信息，交易信息包含了车载设备ID、当前车辆速度、时间、通讯频次等信息。

云中心计费系统特点和功能：采用混合云的方式，部署一套联盟链，联盟链作为独立的系统运行；无线可充电路面网格生产厂家作为联盟链的认证成员，每个生产厂家都有唯一的ID，此ID用于计量该厂家所有路面设备产生的总收入；云中心计费系统的开发商通过区块链的客户端SDK同步区块自身信息和每个区块的交易信息，获得信息后实现后台计费业务逻辑。

与现有技术相比，本发明具有以下的技术效果：

本发明提出了一套不停车无线充电计费系统，它采用区块链技术实现电动汽车行驶过程中充电计费，满足车辆充电消费和无线充电路面安装厂家的服务费用的结算需求，计费实时、准确、快速、方便。本发明实现了基于区块链的无线充电路面计费，本计费系统基于区块链技术，每个无线可充电路面网格均可以充当联盟链上的一个成员，实现精细化充电计费服务。

附图说明

图1为本发明无线充电路面计费系统的系统整体架构图；

图2为区块链数据结构示意图；

图3为本发明系统计费流程图。

具体实施方式

实施例1，一种基于区块链的无线充电路面计费系统：

该系统由三部分组成：车载设备、无线可充电路面网格和云中心计费系统组成；无线可充电路面网格适用于不同厂家生产制造的设备，能与区块链或联盟链进行通信，实现信息存储和共享，通过联盟的形式实现数据安全共享；云中心计费系统用于无线不停车充电路面的精确计费、收费和结算。所述的车载设备实时采集车辆的状态信息，包括车速、经纬度和是否在充电。

所述的车载设备采用有源近场通讯的方式与无线可充电路面网格实现高频、实时通讯。车载设备的内置设备ID和无线可充电路面网格的生产厂家ID均由区块链或联盟链统一分配，并且具有唯一性。

所述的无线可充电路面网格支持具有无线充电功能的车辆在行驶过程中充电，采用模块化的结构设计，采用统一标准的接口，能实现不同厂家产品在路面上拼合组成无线充电车道，通过WiFi、运营商网络或其它通信方式与云中心计费系统的区块链或联盟链进行数据交换。

所述的无线可充电路面网格故障后直接从充电路面中拆卸下来，并实时更换新的无线可充电路面网格，新的无线可充电路面网格由原厂商提供或者由新厂商提供，当采用原厂商生产的无线可充电路面网格时，设置更换后的无线可充电路面网格的设备ID沿用旧网格的设备ID，以持续保持区块链中的交易历史数据信息。

所述的云中心计费系统采用云端部署，其数据存储于区块链网络中，实现多设备厂家无差别的收费、计费、结算功能。所述的区块链网络独立于云中心计费系统独立运行，采用云端部署区块链网络。区块链网络采用联盟链的实现方式，车载设备、无线可充电路面网络和云中心计费系统都采用联盟注册方式运行，所有设备交易数据均存放于联盟链。

实施例2根据权利要求1所述的无线充电路面计费系统：

该系统由三部分组成：车载设备、无线可充电路面网格和云中心计费系统组成；

所述的车载设备与车辆实现一对一绑定，只可读无法写入；负责所需车辆计费信息的读取；负责与无线可充电的路面网格进行通讯和数据交换；负责开启和关闭车辆的充电模式；

所述的无线可充电路面网格内置联盟存证链客户端，每一块无线可充电路面网格的长度都是标准值，具有无线充电功能、联网通信能力、近场通信能力；联网通信能力为了满足每一个无线可充电路面网格通过联盟链客户端与中心的联盟链进行通讯；近场通信能力，为了满足与车载设备之间实时数据交互；

无线可充电路面网格内置了厂家设备ID：由联盟链统一认证、分配、备案，所有参与计费的无线可充电路面网格出厂必须预置且无法修改，后期用于计算该厂家对应的收入；设备ID用于标识设备唯一性，与联盟链中的一个区块相关联用于标识同一厂家的不同设备；当无线可充电路面某一个网格损坏时，通过设备ID在联盟链上自动标识故障并在系统中预警；生产厂家用同型号的无线可充电路面网格替换，并修改新设备ID为旧值，继续沿用联盟链中的旧设备ID对应的区块，继续保留所有的交易信息和日志信息；

无线可充电路面网格的flag标识位有三种状态：正常、故障、停用；flag用于标识设备是否废弃，可以停止该设备参与充电服务，云云中心计费系统会将该设备ID对应的记账区块退出联盟链；

无线可充电路面网格的功能是：需存储经过云中心计费系统验证后的加密车载设备ID；负责对发送请求充电的车载设备ID进行验证；负责通过联盟存证链的客户端向部署于中心系统的联盟链中的充电路面网格所对应的区块写入交易信息，交易信息包含了车载设备ID、当前车辆速度、时间和通讯频次信息；

云中心计费系统采用混合云的方式，部署一套联盟链，联盟链作为独立的系统运行；无线可充电路面网格生产厂家作为联盟链的认证成员，每个生产厂家都有唯一的ID，此ID用于计量该厂家所有路面设备产生的总收入；云中心计费系统的开发商通过区块链的客户端SDK同步区块自身信息和每个区块的交易信息，获得信息后实现后台计费业务逻辑。

实施例3，一种基于区块链的无线充电路面计费系统：

实现由多个厂家生产的无线充电路面模块组成的充电路面给行驶中的电动汽车充电功能；实现了中心系统精确的计费、收费、结算等功能。

该系统由三部分组成：车载设备、无线可充电路面网格和云中心计费系统组成；如图1所示是基于区块链的计费系统整体架构图，图分为两个部分：上部是云云中心计费系统，在中心系统独立部署一套联盟链，联盟链的主要功能是记录系统中的无线可充电路面网格的每一笔充电交易信息；云云中心计费系统作为联盟链的成员获取联盟链上的计费信息，实现计费、收费和结算等功能。

图1下部是前端路面的结构，道路分为普通超车道、普通应急车道和可充电车道三类车道组成。可充电车道是由多个厂家生产的无线可充电路面网格拼合组成，每个路面网格可以实现给行驶的电动汽车充电；采用近场通讯方式与车载设备实时通讯，获取车辆行驶数据和计费相关的数据；采用有线、无线、5G等方式将采集的数据实时写入云中心的联盟链。图1中，S1...n是指无线可充电路面网格生产厂家一的设备，P1...n是指无线可充电路面网格生产厂家二的设备（n为自然数）。

图2是设备和区块链的数据结构图，图中列出了车载设备、无线可充电路面网格、联盟链数据总体结构图和链中存储的交易数据结构图。

车载设备实时采集车辆的行驶速度、经纬度坐标、是否正在充电等信息通过近场RFID通讯的方式发送给无线可充电路面网络。

无线可充电路面网格的数据结构包括厂家唯一标识、标识位、网格长度和网格设备的标识（可以动态写入），一个网格设备的ID可以动态写入，主要是方便网格故障更换新网格后，新网格可以写入旧网格设备ID，实现在区块链上交易信息的延续，避免过多的写入新的网格ID，造成以前的交易信息失效，无法追溯交易历史。

单网格充电功率计算公式：

联盟链上记录每一笔交易记录，交易记录信息包括但不限于网格生产厂家、网格设备ID、车载设备ID（车辆注册登记的ID与车辆 一对一绑定）、车辆速度、网格长度、网格的输出功率、交易时间等。

图3是充电交易的整个流程图，行驶的电动汽车通过车载设备发出充电请求，可充电网格会验证发出充电请求的车载设备是否备案（是否是联盟成员），此验证过程仅有一次，如果验证通过云中心就会提供认证通过的加密令牌，无线可充电路面网格就开始提供充电服务。车载设备会实时发送当前的车辆行驶状态数据到可充电路面网格，网格会将自身初始化的属性（长度、输出功率）和获取的车辆等信息打包成一笔交易，并提交到联盟链。

联盟链作为所有车辆充电交易信息的载体，完成的主要功能是记录交易双方用于完成计费所需的所有数据。 云端的云中心计费系统，通过获取区块链上的交易信息可以方便的从多个维度计算缴费、结算等信息。例如：可以通过链上记录的网格生产厂家ID简单的计算出不同厂家的收益，作为厂家结算的依据；也可以通过车载设备ID计算出当前车辆所有的充电消费情况等等。

Claims (9)

1.一种基于区块链的无线充电路面计费系统，其特征在于：

该系统由三部分组成：车载设备、无线可充电路面网格和云中心计费系统组成；

无线可充电路面网格适用于不同厂家生产制造的设备，能与区块链或联盟链进行通信，实现信息存储和共享，通过联盟的形式实现数据安全共享；

云中心计费系统用于无线不停车充电路面的精确计费、收费和结算；

所述的无线可充电路面网格故障后直接从充电路面中拆卸下来，并实时更换新的无线可充电路面网格，新的无线可充电路面网格由原厂商提供或者由新厂商提供，当采用原厂商生产的无线可充电路面网格时，设置更换后的无线可充电路面网格的设备ID沿用旧网格的设备ID，以持续保持区块链中的交易历史数据信息。

2.根据权利要求1所述的无线充电路面计费系统，其特征在于：所述的车载设备实时采集车辆的状态信息，包括车速、经纬度和是否在充电。

3.根据权利要求1或2所述的无线充电路面计费系统，其特征在于：所述的车载设备采用有源近场通讯的方式与无线可充电路面网格实现高频、实时通讯。

4.根据权利要求1或2所述的无线充电路面计费系统，其特征在于：车载设备的内置设备ID和无线可充电路面网格的生产厂家ID均由区块链或联盟链统一分配，并且具有唯一性。

5.根据权利要求1所述的无线充电路面计费系统，其特征在于：所述的无线可充电路面网格支持具有无线充电功能的车辆在行驶过程中充电，采用模块化的结构设计，采用统一标准的接口，能实现不同厂家产品在路面上拼合组成无线充电车道，通过WiFi、运营商网络或其它通信方式与云中心计费系统的区块链或联盟链进行数据交换。

6.根据权利要求1所述的无线充电路面计费系统，其特征在于：所述的云中心计费系统采用云端部署，其数据存储于区块链网络中，实现多设备厂家无差别的收费、计费、结算功能。

7.根据权利要求6所述的无线充电路面计费系统，其特征在于：所述的区块链网络独立于云中心计费系统独立运行，采用云端部署区块链网络。

8.根据权利要求7所述的无线充电路面计费系统，其特征在于：区块链网络采用联盟链的实现方式，车载设备、无线可充电路面网络和云中心计费系统都采用联盟注册方式运行，所有设备交易数据均存放于联盟链。

9.根据权利要求1所述的无线充电路面计费系统，其特征在于：

所述的车载设备与车辆实现一对一绑定，只可读无法写入；负责所需车辆计费信息的读取；负责与无线可充电的路面网格进行通讯和数据交换；负责开启和关闭车辆的充电模式；

所述的无线可充电路面网格内置联盟存证链客户端，每一块无线可充电路面网格的长度都是标准值，具有无线充电功能、联网通信能力、近场通信能力；联网通信能力为了满足每一个无线可充电路面网格通过联盟链客户端与中心的联盟链进行通讯；近场通信能力，为了满足与车载设备之间实时数据交互；

无线可充电路面网格内置了厂家设备ID：由联盟链统一认证、分配、备案，所有参与计费的无线可充电路面网格出厂必须预置且无法修改，后期用于计算该厂家对应的收入；设备ID用于标识设备唯一性，与联盟链中的一个区块相关联用于标识同一厂家的不同设备；当无线可充电路面某一个网格损坏时，通过设备ID在联盟链上自动标识故障并在系统中预警；生产厂家用同型号的无线可充电路面网格替换，并修改新设备ID为旧值，继续沿用联盟链中的旧设备ID对应的区块，继续保留所有的交易信息和日志信息；

无线可充电路面网格的flag标识位有三种状态：正常、故障、停用；flag用于标识设备是否废弃，可以停止该设备参与充电服务，云云中心计费系统会将该设备ID对应的记账区块退出联盟链；

无线可充电路面网格的功能是：需存储经过云中心计费系统验证后的加密车载设备ID；负责对发送请求充电的车载设备ID进行验证；负责通过联盟存证链的客户端向部署于中心系统的联盟链中的充电路面网格所对应的区块写入交易信息，交易信息包含了车载设备ID、当前车辆速度、时间和通讯频次信息；

云中心计费系统采用混合云的方式，部署一套联盟链，联盟链作为独立的系统运行；无线可充电路面网格生产厂家作为联盟链的认证成员，每个生产厂家都有唯一的ID，此ID用于计量该厂家所有路面设备产生的总收入；云中心计费系统的开发商通过区块链的客户端SDK同步区块自身信息和每个区块的交易信息，获得信息后实现后台计费业务逻辑。

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