CN111125787A - 一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法，涉及区块链技术领域。本发明的系统包括账户管理模块、业务处理模块、数据上链模块、上链结果确认模块、上链证据展示模块、校验模块、检索模块、智能合约模块；方法包括整体使用步骤、区块链环境搭建的主要步骤、巡检数据上链的主要步骤、查询巡检数据上链状态的主要步骤、查询巡检记录的主要步骤。本发明的系统和方法将每个燃气巡检相关部门作为节点形成区块链网络，将燃气巡检数据通过智能合约存储到区块链分布式账本中，既能够实时同步各个相关部门的数据，又能够避免巡检数据被篡改，在出现事故时能有效回溯事故地点的完整巡检记录，找到事故原因，有迹可循，证据充分。
Description
技术领域
本发明属于区块链技术领域，特别是涉及一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法。
背景技术
燃气是气体燃料的总称，它能燃烧而放出热量，供城市居民和工业企业使用。燃气的种类很多，主要包括天然气、人工燃气、液化石油气和沼气等。由于燃气热值高，燃烧产物对环境污染少，被认为是优质洁净燃料，不仅可以用作居民的生活燃料，也可以用作车辆等交通工具的燃料，随着人们对燃气需求量的不断增加，城市燃气管网迅猛增加，埋地燃气管道四通八达、纵横交错，因此对燃气管网的安全维护也提出了更高的要求。
随着城市基础建设的不断扩展，建筑、市政建设频繁，其中由于违章占压燃气管道、违章挖掘作业等原因，加上埋地管道的“不可见性”和隐蔽性，很可能造成燃气管网中的可燃气体泄露，可能会引发火灾爆炸事故，给城市居民的生命财产安全带来极大危害。因此，各城市燃气公司均通过加强安全巡检来提高生产安全，并使用燃气巡检系统维护巡检数据，一般的燃气巡检平台基本包括巡检计划制定，巡检人员的管理，巡检路径的追踪，巡检结果的记录，隐患的管理，人员调度等等。但是，传统的燃气巡检平台主要基于中心化数据库存储数据，且依赖大量的人工操作，例如巡检结果的填报，隐患的处理，巡检计划的制定等，一方面依赖人工使使出错率大大增加，另一方面容易被不法分子篡改数据库的数据。例如由于巡检人员的漏检或者疏忽，导致有问题的设备没有及时维护出现燃气大量泄漏后，有责任的人员可能篡改数据库中的数据，当发生数据篡改时无法查证，导致事故难以追责、巡检工作质量难以保证。
区块链是分布式数据存储、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。狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。
借助于区块链技术，对目前燃气巡检系统数据存储方式进行改进，利用区块链技术保证巡检数据防篡改，对巡检数据进行存证、追溯，是具有重要实际应用价值的创新探索。区块链公开透明，各燃气巡检参与机构能够通过区块链查看彼此工作情况，起到相互促进的作用。同时，区块链上保存的数据难以篡改，能够准确体现巡检工作的进展及完成情况，便于对巡检工作的监督及质量管理。
针对上述的多级监管困难、事故难以追责、巡检工作质量难以保证、巡检数据分析困难等问题，本发明提供了一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法具有重要意义。
发明内容
本发明公开了一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法，该系统和方法将每个燃气巡检相关部门作为节点形成区块链网络，将燃气巡检数据通过智能合约存储到区块链分布式账本中，既能够实时同步各个相关部门的数据，又能够避免巡检数据被篡改，在出现事故时能有效回溯事故地点的完整巡检记录，找到事故原因，有迹可循，证据充分。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统，包括账户管理模块、业务处理模块、数据上链模块、上链结果确认模块、上链证据展示模块、校验模块、检索模块、智能合约模块，其中：
所述账户管理模块用于实现实现传统燃气巡检平台账户与区块链账户的映射，给每一个需要与区块链交互的传统燃气巡检平台账户都建立一个区块链账户，每一所述区块链账户包括一个账户地址和一对公私钥；
所述业务处理模块是巡检数据上链的接入层，传统的燃气巡检平台将巡检数据封装成数据包发送给业务处理模块请求上链，业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库，将巡检数据包中的数据包编号、设备编号、存证哈希值、账户信息封装成上链消息发送到数据上链模块的待上链消息队列中；
所述数据上链模块从待上链消息队列中读取待上链消息，从所述账户管理模块验证账户的身份，验证通过后使用账户的区块链私钥对上链数据进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中等待区块链节点处理上链交易，将区块链节点返回的交易哈希值写入上链结果确认模块的待确认交易消息队列中，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
所述上链结果确认模块从待确认交易消息队列中读取待确认交易哈希值，定期从区块链节点获取交易的处理结果，直到取到交易处理结果后结束，并将交易执行结果、交易所在的区块号、交易处理时间信息写入巡检数据包对应的数据库记录中，供上链证据展示模块使用；
所述上链证据展示模块提供巡检数据的上链存证信息，对于没有提交交易到区块链节点的记录，返回数据待处理；将已经提交交易到区块链节点，但交易还未被处理的记录，显示数据等待上链，并将上链交易哈希值一并返回；将已经写入区块链账本中的记录提供巡检数据区块链存证证书，证书中展示的数据包括设备编号，上链交易哈希值，交易处理时间，巡检上报人，巡检信息；
所述校验模块校验巡检数据包是否被篡改，先计算巡检数据包的哈希值，然后比较哈希值与链上获取的存证哈希值是否一致，一致则说明巡检数据包没有篡改，否则则说明数据被篡改；
所述检索模块提供巡检记录的查询功能，传统的燃气巡检平台将查询条件提供给检索模块，支持多种查询条件；检索模块调用区块链检索接口，检索区块链上满足查询条件的所有链上巡检记录，遍历所有的链上巡检记录，根据上链交易哈希值从数据库获取巡检数据包，调用校验模块校验巡检数据包是否被篡改，若被篡改标记篡改状态；将所有巡检记录的巡检数据包，篡改状态，上链交易哈希值返回给传统的燃气巡检平台进行展示；
所述智能合约模块用于将巡检上链数据存储到区块链账本中，通过智能合约模块接收巡检上链数据，并将巡检上链数据以事件日志的形式存储到区块链账本；支持检索指定设备的所有巡检上链记录、检索指定巡检人的所有巡检上链记录、检索所有的巡检上链记录、检索指定巡检人巡检指定设备的所有巡检上链记录的多种数据查询功能；
所述传统的燃气巡检平台是本发明的应用对接平台。
进一步地，所述巡检数据包主要包括数据包编号、设备编号、上报人信息、巡检信息；为了提升效率，巡检数据包上链是异步操作；其中，数据包编号用于上链记录与传统的燃气巡检平台的巡检数据进行映射；其中巡检信息可分为隐患信息，隐患处理信息，工地跟踪信息。
进一步地，所述多种查询条件包括：查询指定设备的巡检记录、查询某个人员的巡检记录、查询有问题设备的巡检记录。
进一步地，每一条所述链上巡检记录包括巡检人、设备编号、存证哈希值、上链交易哈希值。
进一步地，所述上链数据主要包括设备编号，巡检人，巡检数据存证哈希值。
一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统的使用方法，包括整体使用步骤、区块链环境搭建的主要步骤、巡检数据上链的主要步骤、查询巡检数据上链状态的主要步骤、查询巡检记录的主要步骤；其中，整体使用步骤具体如下：
S1、由巡检部门节点、维修部门节点、监督部门节点、第三方机构节点以及其他部门节点组成的各燃气巡检相关部门搭建区块链联盟网络；
S2、在区块链网络中部署燃气巡检数据上链的智能合约，将智能合约地址提供给数据上链模块和检索模块使用；
S3、账户管理模块对传统燃气巡检平台的账户生成区块链账户映射，区块链账户包括一个账户地址和一对公私钥；
S4、巡检人员通过传统燃气巡检平台上传巡检数据，传统燃气巡检平台将巡检数据封装成数据包发送给业务处理模块；巡检数据包主要包括设备编号、上报人信息、巡检信息，其中巡检信息可分为隐患信息，隐患处理信息，工地跟踪信息；
S5、业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库，将巡检数据包中的设备编号、存证哈希值、账户信息封装成上链消息发送给数据上链模块；
S6、数据上链模块将需要上链的巡检数据用账户对应的私钥进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中等待区块链节点处理上链交易；将区块链节点返回的交易哈希值发送给上链结果确认模块，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
S7、区块链节点接收交易后，检验交易的有效，包括交易签名的验证，交易是否被篡改，将验证通过的交易进行全网广播；
S8、区块链记账节点处理交易，调用智能合约模块执行智能合约，将巡检上链数据存储到区块链账本中，并全网广播，达成共识；
S9、上链结果确认模块获取交易的链上处理结果，将链上处理结果写入数据库，链上处理结果包括区块号、交易处理时间；
S10、传统燃气巡检平台调用上链证据展示模块获取巡检数据上链区块链存证证书，以证明巡检数据已经上链；
S11、巡检人员和管理员的用户查看巡检记录时，传统燃气巡检平台调用检索模块获取满足条件的链上巡检记录；
S12、检索模块从区块链节点中获取满足条件的链上巡检记录，根据链上巡检记录中的交易哈希值从数据库获取巡检数据包，并调用校验模块校验数据库中的巡检数据包是否被篡改，若未篡改进入步骤S13，否则进入步骤S14；
S13、将所有取到的巡检数据包返回给传统燃气巡检平台，传统燃气巡检平台将数据展示给查询人员；
S14、将所有取到的巡检数据包以及数据的篡改状态返回给传统燃气巡检平台，传统燃气巡检平台显示出数据被篡改的告警。
进一步地，所述区块链环境搭建的主要步骤如下：
S101、给每个参与机构创建各自的管理区块链节点的账户；
S102、各个参与机构启动一个或多个区块链节点，并互相授权进行连接；
S103、设置允许记账的节点权限；
S104、有权限记账的节点使用S101创建的管理账户进行记账；
S105、部署巡检数据上链的智能合约，将智能合约地址提供给数据上链模块和检索模块。
进一步地，所述巡检数据上链的主要步骤如下：
S201：巡检人员对设备进行检查；
S202：巡检人员在传统的燃气巡检平台上上传设备的巡检结果；
S203：传统的燃气巡检平台将巡检人、设备编号、巡检时间、巡检结果信息封装成巡检数据包，加上数据包编号发送到业务数据处理模块；
S204：业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库；
S205：业务处理模块将巡检数据包中的数据包编号、设备编号、哈希值、账户信息封装成上链消息发送到数据上链模块的待上链消息队列中
S206：数据上链模块从待上链消息队列中读取待上链消息，调用账户管理模块验证账户的身份；
S207：身份验证失败进入S208，成功进入S209；
S208：将失败原因写入巡检数据包对应的数据库记录中，结束数据上链处理；
S209：使用账户的区块链私钥对上链数据进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中，将区块链节点返回的交易哈希值写入上链结果确认模块的待确认交易消息队列中，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
S210：区块链节点接收交易后，检验交易的有效，包括交易签名的验证，交易是否被篡改，将验证通过的交易进行全网广播；
S211：区块链记账节点处理有效的交易，调用智能合约模块执行智能合约，将巡检上链数据存储到区块链账本中，并全网广播，达成共识；
S212：上链结果确认模块从待确认交易消息队列中读取待确认交易哈希值，定期从区块链节点获取交易的处理结果，直到取到交易处理结果后结束，并将交易执行结果、交易所在的区块号、交易处理时间信息写入巡检数据包对应的数据库记录中，供上链证据展示模块使用。
进一步地，所述查询巡检数据上链状态的主要步骤如下：
S301：巡检人员在传统的燃气巡检平台上查询已经提交的巡检记录的上链结果；
S302：传统的燃气巡检平台将巡检记录对应的数据包编号发送给上链证据展示模块；
S303：上链证据展示模块根据数据包编号从数据库查询交易哈希值、交易处理结果；
S304：若交易哈希值未取到，进入S305，否则进入S309；
S305：从数据上链模块的待上链消息队列查找是否有数据包编号对应的消息；
S306：待上链消息队列未找到对应的消息进入S307，否则进入S308；
S307：返回数据未上链，请重新上链；
S308：返回数据等待处理；
S309：交易处理结果未取到，进入S310，否则进入S311；
S310：返回数据上链交易已经提交，等待处理；
S311：返回巡检数据区块链存证证书，证书中展示的数据包括设备编号，上链交易哈希值，交易处理时间，巡检上报人，巡检信息。
进一步地，所述查询巡检记录的主要步骤如下：
S401：巡检人员、管理人员或者巡检计划制定人员通过传统的燃气巡检平台查询巡检记录，可以查询某个设备的巡检记录，查询某个人员的巡检记录，查询有问题的设备的巡检记录支持多种条件进行巡检记录的查询；
S402：传统的燃气巡检平台将查询条件发送给检索模块；
S403：检索模块调用区块链检索接口，检索区块链上满足查询条件的所有链上巡检记录，每一条巡检记录包括巡检人、设备编号、存证哈希值、上链交易哈希值；
S404：遍历查询到的所有链上巡检记录；
S405：根据上链交易哈希值从数据库获取巡检数据包；
S406：调用校验模块检查数据是否被篡改；
S407：校验模块计算从数据库获取的巡检数据包的哈希值，与链上获取的巡检记录中的存证哈希值进行比较，若不一致，标记数据被篡改；一致则说明数据没有篡改；
S408：检索模块将数据库获取的巡检数据包和数据篡改状态加入巡检记录列表中；
S409：链上巡检记录是否遍历结束，遍历结束进入S410，否则进入S404继续遍历；
S410：将巡检记录列表返回给传统燃气巡检平台。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明针对现有燃气巡检系统的数据可能被篡改、多级监管困难、事故难以追责、巡检工作质量难以保证等问题，提供一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法，该方法为每个燃气巡检相关部门搭建区块链节点形成区块链联盟网络，将燃气巡检数据存储到区块链分布式账本中进行存证和追溯，既能够实时同步各个相关部门的数据，又能够避免巡检数据被篡改，在出现事故时能有效回溯事故地点的完整巡检记录，找到事故原因，有迹可循，证据充分。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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例，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为本发明实施例提供的一种多个机构搭建的区块链联盟链节点示意图；
图2为本发明的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统的结构图；
图3为本发明的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统的使用方法的整体使用步骤图；
图4为本发明的区块链环境搭建的主要步骤图；
图5为本发明的巡检数据上链的主要步骤图；
图6为本发明的查询巡检数据上链状态的主要步骤图；
图7为本发明的查询巡检记录的主要步骤图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，本发明的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统，包括账户管理模块、业务处理模块、数据上链模块、上链结果确认模块、上链证据展示模块、校验模块、检索模块、智能合约模块，其中：
账户管理模块用于实现实现传统燃气巡检平台账户与区块链账户的映射，给每一个需要与区块链交互的传统燃气巡检平台账户都建立一个区块链账户，每一所述区块链账户包括一个账户地址和一对公私钥；
业务处理模块是巡检数据上链的接入层，传统的燃气巡检平台将巡检数据封装成数据包发送给业务处理模块请求上链，业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库，将巡检数据包中的数据包编号、设备编号、存证哈希值、账户信息封装成上链消息发送到数据上链模块的待上链消息队列中；
数据上链模块从待上链消息队列中读取待上链消息，从账户管理模块验证账户的身份，验证通过后使用账户的区块链私钥对上链数据进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中等待区块链节点处理上链交易，将区块链节点返回的交易哈希值写入上链结果确认模块的待确认交易消息队列中，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
上链结果确认模块从待确认交易消息队列中读取待确认交易哈希值，定期从区块链节点获取交易的处理结果，直到取到交易处理结果后结束，并将交易执行结果、交易所在的区块号、交易处理时间信息写入巡检数据包对应的数据库记录中，供上链证据展示模块使用；
上链证据展示模块提供巡检数据的上链存证信息，对于没有提交交易到区块链节点的记录，返回数据待处理；将已经提交交易到区块链节点，但交易还未被处理的记录，显示数据等待上链，并将上链交易哈希值一并返回；将已经写入区块链账本中的记录提供巡检数据区块链存证证书，证书中展示的数据包括设备编号，上链交易哈希值，交易处理时间，巡检上报人，巡检信息；
校验模块校验巡检数据包是否被篡改，先计算巡检数据包的哈希值，然后比较哈希值与链上获取的存证哈希值是否一致，一致则说明巡检数据包没有篡改，否则则说明数据被篡改；
检索模块提供巡检记录的查询功能，传统的燃气巡检平台将查询条件提供给检索模块，支持多种查询条件；检索模块调用区块链检索接口，检索区块链上满足查询条件的所有链上巡检记录，遍历所有的链上巡检记录，根据上链交易哈希值从数据库获取巡检数据包，调用校验模块校验巡检数据包是否被篡改，若被篡改标记篡改状态；将所有巡检记录的巡检数据包，篡改状态，上链交易哈希值返回给传统的燃气巡检平台进行展示；
智能合约模块用于将巡检上链数据存储到区块链账本中，通过智能合约模块接收巡检上链数据，并将巡检上链数据以事件日志的形式存储到区块链账本；支持检索指定设备的所有巡检上链记录、检索指定巡检人的所有巡检上链记录、检索所有的巡检上链记录、检索指定巡检人巡检指定设备的所有巡检上链记录的多种数据查询功能；
传统的燃气巡检平台是本发明的应用对接平台。
其中，巡检数据包主要包括数据包编号、设备编号、上报人信息、巡检信息；为了提升效率，巡检数据包上链是异步操作；其中，数据包编号用于上链记录与传统的燃气巡检平台的巡检数据进行映射；其中巡检信息可分为隐患信息，隐患处理信息，工地跟踪信息。
其中，多种查询条件包括：查询指定设备的巡检记录、查询某个人员的巡检记录、查询有问题设备的巡检记录。
其中，每一条所述链上巡检记录包括巡检人、设备编号、存证哈希值、上链交易哈希值。
其中，上链数据主要包括设备编号，巡检人，巡检数据存证哈希值。
如图3-7所示，一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统的使用方法，包括整体使用步骤、区块链环境搭建的主要步骤、巡检数据上链的主要步骤、查询巡检数据上链状态的主要步骤、查询巡检记录的主要步骤；其中，整体使用步骤具体如图3所示：
S1、由巡检部门节点、维修部门节点、监督部门节点、第三方机构节点以及其他部门节点组成的各燃气巡检相关部门搭建区块链联盟网络；
S2、在区块链网络中部署燃气巡检数据上链的智能合约，将智能合约地址提供给数据上链模块和检索模块使用；
S3、账户管理模块对传统燃气巡检平台的账户生成区块链账户映射，区块链账户包括一个账户地址和一对公私钥；
S4、巡检人员通过传统燃气巡检平台上传巡检数据，传统燃气巡检平台将巡检数据封装成数据包发送给业务处理模块；巡检数据包主要包括设备编号、上报人信息、巡检信息，其中巡检信息可分为隐患信息，隐患处理信息，工地跟踪信息；
S5、业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库，将巡检数据包中的设备编号、存证哈希值、账户信息封装成上链消息发送给数据上链模块；
S6、数据上链模块将需要上链的巡检数据用账户对应的私钥进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中等待区块链节点处理上链交易；将区块链节点返回的交易哈希值发送给上链结果确认模块，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
S7、区块链节点接收交易后，检验交易的有效，包括交易签名的验证，交易是否被篡改，将验证通过的交易进行全网广播；
S8、区块链记账节点处理交易，调用智能合约模块执行智能合约，将巡检上链数据存储到区块链账本中，并全网广播，达成共识；
S9、上链结果确认模块获取交易的链上处理结果，将链上处理结果写入数据库，链上处理结果包括区块号、交易处理时间；
S10、传统燃气巡检平台调用上链证据展示模块获取巡检数据上链区块链存证证书，以证明巡检数据已经上链；
S11、巡检人员和管理员的用户查看巡检记录时，传统燃气巡检平台调用检索模块获取满足条件的链上巡检记录；
S12、检索模块从区块链节点中获取满足条件的链上巡检记录，根据链上巡检记录中的交易哈希值从数据库获取巡检数据包，并调用校验模块校验数据库中的巡检数据包是否被篡改，若未篡改进入步骤S13，否则进入步骤S14；
S13、将所有取到的巡检数据包返回给传统燃气巡检平台，传统燃气巡检平台将数据展示给查询人员；
S14、将所有取到的巡检数据包以及数据的篡改状态返回给传统燃气巡检平台，传统燃气巡检平台显示出数据被篡改的告警。
其中，如图4所示，区块链环境搭建的主要步骤如下：
S101、给每个参与机构创建各自的管理区块链节点的账户；
S102、各个参与机构启动一个或多个区块链节点，并互相授权进行连接；
S103、设置允许记账的节点权限；
S104、有权限记账的节点使用S101创建的管理账户进行记账；
S105、部署巡检数据上链的智能合约，将智能合约地址提供给数据上链模块和检索模块。
其中，如图5所示，巡检人员检查完某个设备后，通过传统的燃气巡检平台提交巡检结果，传统的燃气巡检平台将巡检数据发送到业务数据处理模块进行数据上链，巡检数据上链的主要步骤如下：
S201：巡检人员对设备进行检查；
S202：巡检人员在传统的燃气巡检平台上上传设备的巡检结果；
S203：传统的燃气巡检平台将巡检人、设备编号、巡检时间、巡检结果信息封装成巡检数据包，加上数据包编号发送到业务数据处理模块；
S204：业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库；
S205：业务处理模块将巡检数据包中的数据包编号、设备编号、哈希值、账户信息封装成上链消息发送到数据上链模块的待上链消息队列中
S206：数据上链模块从待上链消息队列中读取待上链消息，调用账户管理模块验证账户的身份；
S207：身份验证失败进入S208，成功进入S209；
S208：将失败原因写入巡检数据包对应的数据库记录中，结束数据上链处理；
S209：使用账户的区块链私钥对上链数据进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中，将区块链节点返回的交易哈希值写入上链结果确认模块的待确认交易消息队列中，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
S210：区块链节点接收交易后，检验交易的有效，包括交易签名的验证，交易是否被篡改，将验证通过的交易进行全网广播；
S211：区块链记账节点处理有效的交易，调用智能合约模块执行智能合约，将巡检上链数据存储到区块链账本中，并全网广播，达成共识；
S212：上链结果确认模块从待确认交易消息队列中读取待确认交易哈希值，定期从区块链节点获取交易的处理结果，直到取到交易处理结果后结束，并将交易执行结果、交易所在的区块号、交易处理时间信息写入巡检数据包对应的数据库记录中，供上链证据展示模块使用。
其中如图6所示，巡检人员提交完巡检数据后，可以通过传统的燃气巡检平台查看数据的上链状态信息，查询巡检数据上链状态的主要步骤如下：
S301：巡检人员在传统的燃气巡检平台上查询已经提交的巡检记录的上链结果；
S302：传统的燃气巡检平台将巡检记录对应的数据包编号发送给上链证据展示模块；
S303：上链证据展示模块根据数据包编号从数据库查询交易哈希值、交易处理结果；
S304：若交易哈希值未取到，进入S305，否则进入S309；
S305：从数据上链模块的待上链消息队列查找是否有数据包编号对应的消息；
S306：待上链消息队列未找到对应的消息进入S307，否则进入S308；
S307：返回数据未上链，请重新上链；
S308：返回数据等待处理；
S309：交易处理结果未取到，进入S310，否则进入S311；
S310：返回数据上链交易已经提交，等待处理；
S311：返回巡检数据区块链存证证书，证书中展示的数据包括设备编号，上链交易哈希值，交易处理时间，巡检上报人，巡检信息。
其中，如图7所示，本发明使用区块链技术存储巡检记录，保证了数据难以篡改，防止了外来攻击及内部管理人员主观篡改巡检数据，能够准确体现巡检工作的进展及完成情况，便于对巡检工作的监督及质量管理，查询巡检记录的主要步骤如下：
S401：巡检人员、管理人员或者巡检计划制定人员通过传统的燃气巡检平台查询巡检记录，可以查询某个设备的巡检记录，查询某个人员的巡检记录，查询有问题的设备的巡检记录支持多种条件进行巡检记录的查询；
S402：传统的燃气巡检平台将查询条件发送给检索模块；
S403：检索模块调用区块链检索接口，检索区块链上满足查询条件的所有链上巡检记录，每一条巡检记录包括巡检人、设备编号、存证哈希值、上链交易哈希值；
S404：遍历查询到的所有链上巡检记录；
S405：根据上链交易哈希值从数据库获取巡检数据包；
S406：调用校验模块检查数据是否被篡改；
S407：校验模块计算从数据库获取的巡检数据包的哈希值，与链上获取的巡检记录中的存证哈希值进行比较，若不一致，标记数据被篡改；一致则说明数据没有篡改；
S408：检索模块将数据库获取的巡检数据包和数据篡改状态加入巡检记录列表中；
S409：链上巡检记录是否遍历结束，遍历结束进入S410，否则进入S404继续遍历；
S410：将巡检记录列表返回给传统燃气巡检平台。
本发明相对于现有技术包括的有益效果有：
本发明针对现有燃气巡检系统的数据可能被篡改、多级监管困难、事故难以追责、巡检工作质量难以保证等问题，提供一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法，该方法为每个燃气巡检相关部门搭建区块链节点形成区块链联盟网络，将燃气巡检数据存储到区块链分布式账本中进行存证和追溯，既能够实时同步各个相关部门的数据，又能够避免巡检数据被篡改，在出现事故时能有效回溯事故地点的完整巡检记录，找到事故原因，有迹可循，证据充分。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统，其特征在于，包括账户管理模块、业务处理模块、数据上链模块、上链结果确认模块、上链证据展示模块、校验模块、检索模块、智能合约模块，其中：
所述账户管理模块用于实现实现传统燃气巡检平台账户与区块链账户的映射，给每一个需要与区块链交互的传统燃气巡检平台账户都建立一个区块链账户，每一所述区块链账户包括一个账户地址和一对公私钥；
所述业务处理模块是巡检数据上链的接入层，传统的燃气巡检平台将巡检数据封装成数据包发送给业务处理模块请求上链，业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库，将巡检数据包中的数据包编号、设备编号、存证哈希值、账户信息封装成上链消息发送到数据上链模块的待上链消息队列中；
所述数据上链模块从待上链消息队列中读取待上链消息，从所述账户管理模块验证账户的身份，验证通过后使用账户的区块链私钥对上链数据进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中等待区块链节点处理上链交易，将区块链节点返回的交易哈希值写入上链结果确认模块的待确认交易消息队列中，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
所述上链结果确认模块从待确认交易消息队列中读取待确认交易哈希值，定期从区块链节点获取交易的处理结果，直到取到交易处理结果后结束，并将交易执行结果、交易所在的区块号、交易处理时间信息写入巡检数据包对应的数据库记录中，供上链证据展示模块使用；
所述上链证据展示模块提供巡检数据的上链存证信息，对于没有提交交易到区块链节点的记录，返回数据待处理；将已经提交交易到区块链节点，但交易还未被处理的记录，显示数据等待上链，并将上链交易哈希值一并返回；将已经写入区块链账本中的记录提供巡检数据区块链存证证书，证书中展示的数据包括设备编号，上链交易哈希值，交易处理时间，巡检上报人，巡检信息；
所述校验模块校验巡检数据包是否被篡改，先计算巡检数据包的哈希值，然后比较哈希值与链上获取的存证哈希值是否一致，一致则说明巡检数据包没有篡改，否则则说明数据被篡改；
所述检索模块提供巡检记录的查询功能，传统的燃气巡检平台将查询条件提供给检索模块，支持多种查询条件；检索模块调用区块链检索接口，检索区块链上满足查询条件的所有链上巡检记录，遍历所有的链上巡检记录，根据上链交易哈希值从数据库获取巡检数据包，调用校验模块校验巡检数据包是否被篡改，若被篡改标记篡改状态；将所有巡检记录的巡检数据包，篡改状态，上链交易哈希值返回给传统的燃气巡检平台进行展示；
所述智能合约模块用于将巡检上链数据存储到区块链账本中，通过智能合约模块接收巡检上链数据，并将巡检上链数据以事件日志的形式存储到区块链账本；支持检索指定设备的所有巡检上链记录、检索指定巡检人的所有巡检上链记录、检索所有的巡检上链记录、检索指定巡检人巡检指定设备的所有巡检上链记录的多种数据查询功能；
所述传统的燃气巡检平台是本发明的应用对接平台。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统，其特征在于，所述巡检数据包主要包括数据包编号、设备编号、上报人信息、巡检信息；为了提升效率，巡检数据包上链是异步操作；其中，数据包编号用于上链记录与传统的燃气巡检平台的巡检数据进行映射；其中巡检信息可分为隐患信息，隐患处理信息，工地跟踪信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统，其特征在于，所述多种查询条件包括：查询指定设备的巡检记录、查询某个人员的巡检记录、查询有问题设备的巡检记录。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统，其特征在于，每一条所述链上巡检记录包括巡检人、设备编号、存证哈希值、上链交易哈希值。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统，其特征在于，所述上链数据主要包括设备编号，巡检人，巡检数据存证哈希值。
6.如权利要求1—5任一项所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统的使用方法，其特征在于，包括整体使用步骤、区块链环境搭建的主要步骤、巡检数据上链的主要步骤、查询巡检数据上链状态的主要步骤、查询巡检记录的主要步骤；其中，整体使用步骤具体如下：
S1、由巡检部门节点、维修部门节点、监督部门节点、第三方机构节点以及其他部门节点组成的各燃气巡检相关部门搭建区块链联盟网络；
S2、在区块链网络中部署燃气巡检数据上链的智能合约，将智能合约地址提供给数据上链模块和检索模块使用；
S3、账户管理模块对传统燃气巡检平台的账户生成区块链账户映射，区块链账户包括一个账户地址和一对公私钥；
S4、巡检人员通过传统燃气巡检平台上传巡检数据，传统燃气巡检平台将巡检数据封装成数据包发送给业务处理模块；巡检数据包主要包括设备编号、上报人信息、巡检信息，其中巡检信息可分为隐患信息，隐患处理信息，工地跟踪信息；
S5、业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库，将巡检数据包中的设备编号、存证哈希值、账户信息封装成上链消息发送给数据上链模块；
S6、数据上链模块将需要上链的巡检数据用账户对应的私钥进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中等待区块链节点处理上链交易；将区块链节点返回的交易哈希值发送给上链结果确认模块，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
S7、区块链节点接收交易后，检验交易的有效，包括交易签名的验证，交易是否被篡改，将验证通过的交易进行全网广播；
S8、区块链记账节点处理交易，调用智能合约模块执行智能合约，将巡检上链数据存储到区块链账本中，并全网广播，达成共识；
S9、上链结果确认模块获取交易的链上处理结果，将链上处理结果写入数据库，链上处理结果包括区块号、交易处理时间；
S10、传统燃气巡检平台调用上链证据展示模块获取巡检数据上链区块链存证证书，以证明巡检数据已经上链；
S11、巡检人员和管理员的用户查看巡检记录时，传统燃气巡检平台调用检索模块获取满足条件的链上巡检记录；
S12、检索模块从区块链节点中获取满足条件的链上巡检记录，根据链上巡检记录中的交易哈希值从数据库获取巡检数据包，并调用校验模块校验数据库中的巡检数据包是否被篡改，若未篡改进入步骤S13，否则进入步骤S14；
S13、将所有取到的巡检数据包返回给传统燃气巡检平台，传统燃气巡检平台将数据展示给查询人员；
S14、将所有取到的巡检数据包以及数据的篡改状态返回给传统燃气巡检平台，传统燃气巡检平台显示出数据被篡改的告警。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统的使用方法，其特征在于，所述区块链环境搭建的主要步骤如下：
S101、给每个参与机构创建各自的管理区块链节点的账户；
S102、各个参与机构启动一个或多个区块链节点，并互相授权进行连接；
S103、设置允许记账的节点权限；
S104、有权限记账的节点使用S101创建的管理账户进行记账；
S105、部署巡检数据上链的智能合约，将智能合约地址提供给数据上链模块和检索模块。
8.根据权利要求6所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统的使用方法，其特征在于，所述巡检数据上链的主要步骤如下：
S201：巡检人员对设备进行检查；
S202：巡检人员在传统的燃气巡检平台上上传设备的巡检结果；
S203：传统的燃气巡检平台将巡检人、设备编号、巡检时间、巡检结果信息封装成巡检数据包，加上数据包编号发送到业务数据处理模块；
S204：业务处理模块接收需要上链的巡检数据包，计算巡检数据包的存证哈希值，将巡检数据包和其存证哈希值存入数据库；
S205：业务处理模块将巡检数据包中的数据包编号、设备编号、哈希值、账户信息封装成上链消息发送到数据上链模块的待上链消息队列中
S206：数据上链模块从待上链消息队列中读取待上链消息，调用账户管理模块验证账户的身份；
S207：身份验证失败进入S208，成功进入S209；
S208：将失败原因写入巡检数据包对应的数据库记录中，结束数据上链处理；
S209：使用账户的区块链私钥对上链数据进行签名，将签名过的数据封装成区块链智能合约交易，发送到区块链节点中，将区块链节点返回的交易哈希值写入上链结果确认模块的待确认交易消息队列中，并将交易哈希值写入巡检数据包对应的数据库记录中；
S210：区块链节点接收交易后，检验交易的有效，包括交易签名的验证，交易是否被篡改，将验证通过的交易进行全网广播；
S211：区块链记账节点处理有效的交易，调用智能合约模块执行智能合约，将巡检上链数据存储到区块链账本中，并全网广播，达成共识；
S212：上链结果确认模块从待确认交易消息队列中读取待确认交易哈希值，定期从区块链节点获取交易的处理结果，直到取到交易处理结果后结束，并将交易执行结果、交易所在的区块号、交易处理时间信息写入巡检数据包对应的数据库记录中，供上链证据展示模块使用。
9.根据权利要求6所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法，其特征在于，所述查询巡检数据上链状态的主要步骤如下：
S301：巡检人员在传统的燃气巡检平台上查询已经提交的巡检记录的上链结果；
S302：传统的燃气巡检平台将巡检记录对应的数据包编号发送给上链证据展示模块；
S303：上链证据展示模块根据数据包编号从数据库查询交易哈希值、交易处理结果；
S304：若交易哈希值未取到，进入S305，否则进入S309；
S305：从数据上链模块的待上链消息队列查找是否有数据包编号对应的消息；
S306：待上链消息队列未找到对应的消息进入S307，否则进入S308；
S307：返回数据未上链，请重新上链；
S308：返回数据等待处理；
S309：交易处理结果未取到，进入S310，否则进入S311；
S310：返回数据上链交易已经提交，等待处理；
S311：返回巡检数据区块链存证证书，证书中展示的数据包括设备编号，上链交易哈希值，交易处理时间，巡检上报人，巡检信息。
10.根据权利要求6所述的一种基于区块链的燃气巡检数据上链系统及其使用方法，其特征在于，所述查询巡检记录的主要步骤如下：
S401：巡检人员、管理人员或者巡检计划制定人员通过传统的燃气巡检平台查询巡检记录，可以查询某个设备的巡检记录，查询某个人员的巡检记录，查询有问题的设备的巡检记录支持多种条件进行巡检记录的查询；
S402：传统的燃气巡检平台将查询条件发送给检索模块；
S403：检索模块调用区块链检索接口，检索区块链上满足查询条件的所有链上巡检记录，每一条巡检记录包括巡检人、设备编号、存证哈希值、上链交易哈希值；
S404：遍历查询到的所有链上巡检记录；
S405：根据上链交易哈希值从数据库获取巡检数据包；
S406：调用校验模块检查数据是否被篡改；
S407：校验模块计算从数据库获取的巡检数据包的哈希值，与链上获取的巡检记录中的存证哈希值进行比较，若不一致，标记数据被篡改；一致则说明数据没有篡改；
S408：检索模块将数据库获取的巡检数据包和数据篡改状态加入巡检记录列表中；
S409：链上巡检记录是否遍历结束，遍历结束进入S410，否则进入S404继续遍历；
S410：将巡检记录列表返回给传统燃气巡检平台。
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