CN111343777A - 一种基于区块链的智慧路灯控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于两级区块链的智慧路灯控制系统，包括一级区块链系统和二级区块链系统，一级区块链系统，由若干子区块链组成，所述子区块链包括多个智慧路灯节点和一个数据转发节点。二级区块链系统包括多个数据处理设备，所述智慧路灯节点用于：执行智慧路灯功能；作为子区块链节点基于路灯运行数据生成目标区块。所述数据转发节点：执行智慧路灯节点功能；向数据处理设备发送子区块链区块数据；接收、转达数据处理设备对路灯节点的状态调整指令。
Description
技术领域
本发明涉及智慧路灯技术领域，尤其涉及一种基于区块链的智慧路灯控制系统。
背景技术
伴随着区块链技术的兴起，区块链技术正与各行各业快速结合，“区块链+”为许多传统行业带来新的改变。区块链技术与城市照明的结合，可以大大增加智慧路灯的安全性、准确性和可追溯性。
若采用单链区块链与路灯系统融合，将所有的路灯节点加入该链中，区块信息会保存于各路灯节点中，出于经济性原则考虑，智慧路灯节点并不适宜配备过多的内存容量，当区块数据量过大超出路灯节点的内存容量时，将会给使区块的同步产生问题，当路灯节点的数量过多时会加剧这一问题。
发明内容
本发明提供了一种基于区块链的智慧路灯控制系统，所述基于区块链的智慧路灯控制系统的稳定运行时间受制于节点数量和路灯节点内存容量，出于成本考虑，在有限内存下应适当缩小每条子区块链的节点数量，在建设时可以依据行政区划或街道等对路灯节点进行划分，对不同划分的路灯节点组建功能相同的子区块链。多个该子区块链组建为一级区块链系统。
实现本发明目的的技术方案为一种包含一级区块链系统和二级区块链系统的智慧路灯控制系统。
所述一级区块链系统由多个子区块链组成，每条子区块链包括多个路灯节点和一个数据传递节点，所述路灯节点，能够通过自身WIFI模块与其他路灯节点实时通信，从其他节点下载同步区块信息；能够将本节点的路灯工作信息即时广播至所属区块链中；能够对区块链中的交易进行验证、打包、生成区块，即区块挖掘。
所述一级区块链的各子区块链的数据传递节点，除具有路灯节点的全部功能外，还用于：将其所属的子区块链中的数据传递至二级区块链的对应数据处理设备；接收数据处理设备对本区块链路灯节点的状态调整指令，并将状态调整指令转发至相应设备。
所述二级区块链系统由多个数据处理设备组成，数据处理设备，用于从各子区块链的数据传递节点获取最新工作数据，将获取的路灯工作信息即时广播至所属二级区块链中；能够从其他数据处理设备节点同步二级区块链区块信息；能够对区块链中的交易进行验证、打包、生成区块，即区块挖掘；能够通过数据转发设备获取所有路灯节点的工作状态实时信息，并可以基于路灯节点的区块链标识，向所述一级区块链下子区块链的数据转发节点发送状态调整指令，该指令由数据转发设备转发至目标路灯节点，实现对路灯的远程控制。
所述一级区块链的节点保存其所属子区块链的全部区块数据；所述二级区块链通过各数据处理设备节点获取对应子区块链数据，并汇聚为包含所有路灯运行数据的区块数据库。
所述智慧路灯节点，内部包括单灯控制模块、区块链路由器、环境监测模块、视频监控模块、语音播报模块等。智能路灯除了照明外，伴随着物联网技术的发展，可通过扩展上述模块，增加智慧路灯的使用场景，具有可扩展性、泛化性、实用性强的特点。
所述单灯控制模块，可根据环境监测信号、远程控制信号，控制路灯进行多部位状态调整；所述WIFI模块，可以实现智慧路灯节点与外部进行数据交换；所述环境监测模块，包含雷达、红外、摄像头、光敏器件等，为路灯节点的智能运行提供必要数据支撑。
进一步的，所述子区块链智慧路灯节点在建设时，应向区块链网络发送路灯初始信息，包括位置、区块链标识、安装日期、安装责任人、路灯型号、外观等；在运行过程中可以生成路灯开/关时间、路灯开关原因、路灯故障数据、车流量监测信息、人流量监测信息等。
进一步的，数据处理节点是可以进行人机交互的个人计算机、手机等。
本发明中，所述一种基于区块链的智慧路灯控制系统，与现有技术比较，本发明的技术方案具有以下优点：
1.本发明所采用的两级区块链控制结构，采用化整为零的思想，将数量庞大的智慧路灯节点进行划分，与单一链相比，该方案将成倍数的减少区块数据所占用的内存空间，极大的减少内存空间的浪费。
2.本发明所采用的两级区块链控制结构，在单灯节点上，可以安装各种外部设备，具有丰富的扩展性。
本发明所采用的两级区块链控制结构，工作于二级区块链的数据处理设备，既是二级区块链网络节点，也是各智慧路灯节点的集中管理节点，工作人员可以通过数据处理设备节点，随时随地掌握系统中各路灯节点运行状态，并可对路灯进行远程操作
附图说明
图1为本发明基于区块链系统的智慧路灯控制系统的结构示意图。
图2为本发明子区块链底层架构图。
图3为数据处理设备对路灯节点监控示意图。
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。
参照图1-3，一种基于区块链的智慧路灯控制系统，包括一级区块链系统101和二级区块链系统102。一级区块链系统101由多个子区块链103组成，在智慧路灯控制系统建设时依据行政区划或街道等对路灯节点进行划分，对不同划分的路灯节点组建功能相同的子区块链103。多个该子区块链103组建为一级区块链系统101。
二级区块链系统102由多个数据处理设备104组成，数据处理设备104，从各子区块链101的数据传递节点获取最新工作数据，将获取的路灯工作信息即时广播至所属区块链中；从其他数据处理设备节点下载同步区块信息；能够执行区块链节点的一般功能。
图2为本系统子区块链底层架构，区块链底层架构基于以太坊技术实现，应用层包括单灯控制器；合约共识层包括智能合约和共识机制，子区块链的路灯节点自身工作数据广播至区块链网络中后，各节点依据智能合约与共识机制，将该数据写入区块，形成数据层，在本申请实施例中，任一路灯节点可以基于共识机制将该目标区块存储在一级区块链系统的子区块链上。
路灯节点向子区块链广播状态信息，该信息种类包括但不限于：路灯位置信息、路灯开/关时间、路灯开关原因、路灯故障数据、车流量监测信息、人流量监测信息等。在一种可能实现方式中，该路灯节点可以基于RSA(Rivest-Shamir-Adleman)加密算法，生成一个密钥对，该密钥对包括公钥和私钥，该任一路灯节点可以应用该公钥对该目标区块中的数据进行加密。
在智慧路灯系统运行后将智慧路灯节点将系统运行数据(如路灯开关数据、路灯位置信息、故障数据等)入链并上传到验证节点，实时与各验证节点同步。
数据处理设备对路灯节点的控制模式如图3，数据处理设备可以同时控制多条子区块链；一条子区块链只能由固定的数据处理设备控制。数据处理设备对子区块链的控制通过子区块链的数据转发节点实现，其控制包括：通过数据转发设备接收子区块链区块数据；通过数据转发设备下达对子区块链路灯节点的状态调整指令。数据转发节点用于：向数据处理设备发送本区块链区块数据，接收数据处理设备对本区块链路灯节点的状态调整，并将状态调整指令转发至相应设备。
在本申请实施例中，二级区块链的各数据处理设备均可对所有一级区块链的路灯节点进行控制，这一过程包括：由用户在数据处理设备上选定选定需要操控的一个或多个设备并选择指令；数据处理设备确定选定路灯节点的设备标识(该标识在路灯节点安装时，由数据处理设备唯一分配，该标识包括区块链标识信息)；数据处理设备根据区块链标识对目标设备所处子区块链的数据转发设备发送指令，最后由数据转发设备将指令转发至目标路灯节点。在一种可能的实现方式中，指令需要经过子区块链网络各节点基于智能合约进行共识，共识通过后，目标设备再根据指令调节状态。
一级区块链系统的任一子区块链新增路灯节点时，应向二级区块链系统发送注册请求，该注册请求包含新增路灯节点的区块链标识信息，一级区块链系统的任一子区块链注销路灯节点时，应向二级区块链系统发送注销请求，该注销请求包含新增路灯节点的区块链标识信息，其中，一个区块链标识用于唯一确定一级区块链系统的一个子区块链，在一种可能实现方式中，该区块链标识可以由该二级区块链系统分配，进一步的，一级区块链系统的任一子区块链在创建时，都需要向二级区块链系统报备；二级区块链系统为新增子区块链分配区块链标识，并为其分配固定的数据处理设备，该新增区块链在之后运行时，将通过数据传递设备向该固定的数据处理设备发送运行数据。
在本实施例中，二级区块链系统可用于提供节点注册、注销、数据存储等服务。
二级区块链的各数据处理节点可以将上述注册、注销数据以及从子区块链获取的路灯节点运行数据广播至二级区块链网络。各数据处理设备节点依据二级区块链的智能合约与共识机制，将数据写入区块，形成数据层。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于区块链的智慧路灯控制系统，其特征在于，该系统包括一级区块链系统和二级区块链系统；
所述一级区块链系统由多个子区块链组成，每条子区块链包括多个智慧路灯节点、一个数据转发节点，所述第二区块链系统包括多个数据处理设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述智慧路灯节点内部包括单灯控制模块、区块链路由器、WIFI网络模块、环境监测模块、语音播报模块等，所述单灯控制模块，可根据环境监测信号、远程控制信号，控制路灯进行多部位状态调整；所述WIFI模块，可以实现智慧路灯节点与外部进行数据交换；所述环境监测模块，包含雷达、红外、摄像头、光敏器件等，为路灯节点的智能运行提供必要信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述一级区块链系统的子区块链各智慧路灯节点用于：执行智慧路灯功能；基于路灯运行数据生成目标区块数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述一级区块链系统的子区块链数据转发设备用于：向数据处理设备发送本区块链区块数据，接收数据处理设备对本区块链路灯节点的状态调整，并将状态调整指令转发至与相应设备处于同一子区块链的数据转发设备。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述二级区块链系统的数据处理设备用于：汇聚各子区块链区块数据并生成二级区块链区块；
即时获取所有路灯节点的工作状态数据，并可以基于路灯节点的区块链标识，向所述一级区块链下子区块链数据转发设备发送状态调整指令，所述状态调整指令由数据转发设备转发至目标路灯节点。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智慧路灯控制系统，其特征在于，所述二级区块链的数据处理设备还用于接收子区块链的新路灯节点注册、注销请求，所述注册、注销请求应包含新路灯节点所属的子区块链标识等信息。
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