CN111553632A - 基于物联网和区块链技术的物流管理平台与物流管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于区块链技术的物流管理平台与物流管理方法，将物流过程中涉及到的发货方、物流企业、收货方相关单位整合在一个区块链网络中，实现各组织之间安全可信的数据共享增进各相关组织之间的互信，有效防范数据造假、篡改等行为。本发明利用物联网技术采集环境数据，保证事故信息的真实性以及事故过程的完整性。本发明引入多通道机制，使得每个通道内只包含一个收货方、一个发货方、一个物流企业，和该平台上其他的物流过程独立开来，每个内道内即有一个区块链账本数据，从而保证了业务的隔离，有效保护不同发货商、收货方之间的隐私，也有效防止了区块链数据过大的情况。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术在物流行业的应用，更具体地说，涉及一种基于物联网和区块链技术的物流管理平台，以及一种基于物联网和区块链技术的物流管理方法。
背景技术
随着比特币等电子货币的广泛传播，作为其底层模块的区块链技术成为工业界和学术界讨论的热点。简单的讲，区块链技术就是一种多方维护的分布式账本数据库，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖。区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用智能合约来编程和操作数据的分布式账本技术。
目前，区块链的应用场景，已从金融领域延伸到实体领域，电子信息存证、版权管理和交易、产品溯源、数字资产交易、物联网、智能制造、供应链管理等。
传统的物流系统大都采用物联网技术来提高物流系统的信息化水平，仍然存在以下问题：
1)缺乏信任的问题：物流行业要求高、成本高，数据造假、跑路等不信任行为频频出现，大大提高了货损率。
2)运输过程不透明：物流企业在运输过程中，为了降低成本，可能存在运输过程中关闭制冷机等专业设备、快到目的地时再打开制冷机等专业设备的现象，不能做到全程专业运输。
3)数据存储不透明：现在温度数据大多存储在承运方和仓储企业的中心化数据库中，货主无法方便获取数据；中心数据库记录的方式可靠性不高，重要数据需要进行冗余备份。
4)资源共享难度大：在采用第三方物流运输时，尤其在农产品领域，存在货物分散的特点；目前存在着运力不透明的问题，难以实现资源共享和设备利用的最大化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于区块链技术的物流管理平台与物流管理方法，将区块链技术应用于物流行业中，提供安全可信的技术支持。
本发明的技术方案如下：
一种基于物联网和区块链技术的物流管理平台，将发货方、物流企业和收货方作为物流参与方加入到区块链网络中，组成由上述各参与方参与的联盟区块链网络；所述的物流管理平台基于联盟区块链网络实现，包括：
证书管理模块：用于为物联网设备、区块链网络中的各参与方节点以及参与用户提供身份认证服务；
物联网数据上链模块：用于物联网数据的采集、处理、缓存以及上链；
应用模块：用于为各参与方提供整合后的接口服务，包括各参与方身份认证的接口、通过调用区块链底层模块实现物联网数据查询的接口、通过加密传输模块实现订单数据上链与查询的接口；
加密传输模块：用于对订单数据传输过程加密，使得订单数据在传输过程中不以明文的形式出现；
区块链底层模块：用于区块链网络的构建、维护。
作为优选，所述的联盟区块链网络采用Fabric的多通道机制，每个通道内只允许一个发货方、收货方、物流企业，实现业务数据隔离。
作为优选，证书管理模块中，身份认证服务包括数字证书的生成、撤销；其中，物联网设备的数字证书根据其MAC地址等物理信息生成。
作为优选，所述的物联网数据上链模块包括物联网终端设备模块、数据缓存单元；其中，物联网数据包括物联网设备采集的温度数据、湿度数据、GPS数据的一种或多种；数据缓存单元用于对由Redis数据库构成的消息队列、RabbitMQ消息队列、Kafka消息队列的一种或多种进行缓存。
作为优选，订单数据包括发货人姓名、发货人地址、发货人联系方式、收货人姓名、收货人地址、收货人联系方式、运输货物信息。
作为优选，加密传输模块采用非对称加密和对称加密相结合的方案；或者，密钥交换协议和对称加密算法相结合的方案。
作为优选，对发货方、物流企业、物联网设备以及收货方进行权限控制，各参与方只允许提交属于其权限范围内的物联网数据。
作为优选，区块链底层模块包括如下子模块：
多通道隔离模块：用于通过多通道隔离机制，为每个物流过程创建一个自己独有的通道实现数据隔离和商业信息保护；
分布式账本存储模块：使用分布式账本存储技术实现账本数据、区块索引、状态数据、历史数据等存储结构；
Gossip模块：基于Gossip的P2P数据分发，负责连接排序服务和Peer节点，实现从单个源节点到所有节点高效的数据分发，实现不同节点的状态同步、动态节点的增加和网络分区；
共识服务模块：提供可插拔的共识算法，为系统提供排序服务，共识算法包括但不限于Kafka共识排序、Raft共识算法，保证各节点数据的一致性。
智能合约模块：用于提供数据上链和查询的接口，包括合约的部署、初始化、实例化、链码交互。
一种基于物联网和区块链技术物流管理方法，通过所述的物流管理平台实现，一次物流过程包括如下步骤：
开启区块链网络：首先生成各参与方节点的数字证书，然后根据证书信息初始化创世区块信息与创世通道信息，最后各参与方在各自节点上开启区块链网络，组成联盟区块链网络；
用户注册：发货方通过证书生成模块进行用户身份注册，生成发货方的数字证书；物流企业通过证书生成模块进行用户身份注册，生成物流企业的数字证书，同时，根据物联网设备的物理信息生成物联网设备的数字证书；收货方通过证书生成模块进行用户身份注册，生成收货方的数字证书；
发起订单：发货方在所述的物流管理平台上填写物流订单信息，然后物流订单信息通过加密传输模块发布到联盟区块链网络，并创建一个通道；此时，物流订单状态为新发布；
确认订单：物流公司在接收到发货方的请求后，调用查询订单状态方法查看订单信息，如果确认接受此项订单，则通过加密传输模块补充物流订单信息中的物流企业信息；此时，订单处于等待签收状态，进入物流运输过程；
物联网设备实时上传数据：在物流运输过程中，物联网设备实时采集数据，然后对采集的数据取平均值，作为最终上链的数据，存储于数据缓存单元中；数据缓存单元依次将存储的数据上传到区块链网络中；
签收订单：货物到达目的地后，收货方查看货物，并选择是否签收订单，将对订单状态信息的更改通过加密模块上传至区块链网络；如果选择签收订单，则区块链网络会自动触发付款程序，完成运费结算，物流过程结束；如果选择不签收，则货物退回。
作为优选，物联网设备实时上传数据时，物联网设备在固定周期内进行预设次数的数据采集。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的基于区块链技术的物流管理平台与物流管理方法，将物流过程中涉及到的发货方、物流企业、收货方相关单位整合在一个区块链网络中，实现各组织之间安全可信的数据共享增进各相关组织之间的互信，有效防范数据造假、篡改等行为。
本发明利用物联网技术采集环境数据，保证事故信息的真实性以及事故过程的完整性，同时将采集到的环境数据信息上传至区块链网络，使得各方均可方便查询。
本发明将订单数据通过加密传输模块后上传至区块链网络，发货方、物流企业、收货方分别在区块链网络内执行发布订单、确认订单、接收订单的操作，同时可以实时查询到订单的状态，操作更简洁。
本发明引入多通道机制，使得每个通道内只包含一个收货方、一个发货方、一个物流企业，和该平台上其他的物流过程独立开来，每个内道内即有一个区块链账本数据，从而保证了业务的隔离，有效保护不同发货商、收货方之间的隐私，也有效防止了区块链数据过大的情况。
附图说明
图1是本发明的架构示意图；
图2是本发明方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明所述的基于物联网和区块链技术的物流管理平台，基于联盟区块链网络实现。本发明中，将发货方、物流企业和收货方作为物流参与方加入到区块链网络中，组成由上述各参与方参与的联盟区块链网络；每一组发货方、物流企业、收货方在一个通道内，各方在基于区块链技术的物流管理平台上所有的操作均是透明的、不可篡改的、可追溯的。
本实施例中，所述的联盟区块链网络采用Fabric的多通道机制，每个通道内只允许一个发货方、收货方、物流企业，实现业务数据隔离。由于所述的物流管理平台内通常存在多个发货方、收货方、物流企业，利用多通道机制使得每个通道内只有一个发货方、收货方、物流企业，从而实现业务数据隔离。
如图1所示，所述的物流管理平台包括：
证书管理模块：用于为物联网设备、区块链网络中的各参与方节点以及参与用户提供身份认证服务，即会根据PKI规范生成一组证书和密钥文件，以获得唯一的身份标识；同时，还提供证书注销服务。具体地，身份认证服务包括数字证书的生成、撤销；其中，物联网设备的数字证书根据其MAC地址等物理信息生成。进而，发货方、物流企业、收货方以及物联网设备均有属于自己的一组证书和密钥文件，确保其在操作区块链的分布式数据库时有唯一的身份标识。
物联网数据上链模块：用于物联网数据的采集、处理、缓存以及上链。所述的物联网数据上链模块包括物联网终端设备模块、数据缓存单元；其中，物联网数据包括物联网设备采集的温度数据、湿度数据、GPS数据的一种或多种；数据缓存单元用于对由Redis数据库构成的消息队列、RabbitMQ消息队列、Kafka消息队列的一种或多种进行缓存。
应用模块：用于为各参与方提供整合后的接口服务，包括各参与方身份认证的接口、通过调用区块链底层模块实现物联网数据查询的接口、通过加密传输模块实现订单数据上链与查询的接口。其中，订单数据包括发货人姓名、发货人地址、发货人联系方式、收货人姓名、收货人地址、收货人联系方式、运输货物信息。
加密传输模块：用于对订单数据传输过程加密，使得订单数据在传输过程中不以明文的形式出现，保证数据传输过程的安全。根据实施需求，加密传输模块采用非对称加密和对称加密相结合的方案；或者，密钥交换协议和对称加密算法相结合的方案。
区块链底层模块：用于区块链网络的构建、维护。具体地，区块链底层模块包括如下子模块：
多通道隔离模块：用于通过多通道隔离机制，为每个物流过程创建一个自己独有的通道实现数据隔离和商业信息保护；
分布式账本存储模块：使用分布式账本存储技术实现账本数据、区块索引、状态数据、历史数据等存储结构；
Gossip模块：基于Gossip的P2P数据分发，负责连接排序服务和Peer节点，实现从单个源节点到所有节点高效的数据分发，实现不同节点的状态同步、动态节点的增加和网络分区；
共识服务模块：提供可插拔的共识算法，为系统提供排序服务，共识算法包括但不限于Kafka共识排序、Raft共识算法，保证各节点数据的一致性。
智能合约模块：用于提供数据上链和查询的接口，包括合约的部署、初始化、实例化、链码交互。
在所述的物流管理平台上，对发货方、物流企业、物联网设备以及收货方进行权限控制，各参与方只允许提交属于其权限范围内的物联网数据，不能提交其他参与方的数据，防止数据造假。
本发明所述的物流管理平台具有完善的数据查询功能，每个参与方都可以平等地查看物流订单的状态信息、物流运输过程中的环境数据信息，真正的公开透明，而且省去了很多线下繁琐的步骤，显著提高了工作效率。
一种基于物联网和区块链技术物流管理方法，通过所述的物流管理平台实现，如图2所示，各个通道内的一次物流过程包括如下步骤：
开启区块链网络：首先生成各参与方节点的数字证书，然后根据证书信息初始化创世区块信息与创世通道信息，最后各参与方在各自节点上开启区块链网络，组成联盟区块链网络；
用户注册：发货方通过证书生成模块进行用户身份注册，生成发货方的数字证书；物流企业通过证书生成模块进行用户身份注册，生成物流企业的数字证书，同时，根据物联网设备的物理信息生成物联网设备的数字证书；收货方通过证书生成模块进行用户身份注册，生成收货方的数字证书；
发起订单：发货方在所述的物流管理平台上填写物流订单信息，然后物流订单信息通过加密传输模块发布到联盟区块链网络，并创建一个通道；此时，物流订单状态为新发布；
确认订单：物流公司在接收到发货方的请求后，调用查询订单状态方法查看订单信息，如果确认接受此项订单，则通过加密传输模块补充物流订单信息中的物流企业信息；此时，订单处于等待签收状态，进入物流运输过程；
物联网设备实时上传数据：在物流运输过程中，物联网设备实时采集数据，物联网设备实时上传数据时，物联网设备在固定周期内进行预设次数的数据采集。本实施例中，每分钟采集120个数据，然后对采集的数据取平均值，作为最终上链的数据，以减小传感器采集数据的误差。再将最终上链的数据存储于数据缓存单元中；数据缓存单元依次将存储的数据上传到区块链网络中；
签收订单：货物到达目的地后，收货方查看货物，并选择是否签收订单，将对订单状态信息的更改通过加密模块上传至区块链网络；如果选择签收订单，则区块链网络会自动触发付款程序，完成运费结算，物流过程结束；如果选择不签收，则货物退回。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种基于物联网和区块链技术的物流管理平台，其特征在于，将发货方、物流企业和收货方作为物流参与方加入到区块链网络中，组成由上述各参与方参与的联盟区块链网络；所述的物流管理平台基于联盟区块链网络实现，包括：
证书管理模块：用于为物联网设备、区块链网络中的各参与方节点以及参与用户提供身份认证服务；
物联网数据上链模块：用于物联网数据的采集、处理、缓存以及上链；
应用模块：用于为各参与方提供整合后的接口服务，包括各参与方身份认证的接口、通过调用区块链底层模块实现物联网数据查询的接口、通过加密传输模块实现订单数据上链与查询的接口；
加密传输模块：用于对订单数据传输过程加密，使得订单数据在传输过程中不以明文的形式出现；
区块链底层模块：用于区块链网络的构建、维护。
2.根据权利要求1所述的基于物联网和区块链技术的物流管理平台，其特征在于，所述的联盟区块链网络采用Fabric的多通道机制，每个通道内只允许一个发货方、收货方、物流企业，实现业务数据隔离。
3.根据权利要求1所述的基于物联网和区块链技术的物流管理平台，其特征在于，证书管理模块中，身份认证服务包括数字证书的生成、撤销；其中，物联网设备的数字证书根据其MAC地址等物理信息生成。
4.根据权利要求1所述的基于物联网和区块链技术的物流管理平台，其特征在于，所述的物联网数据上链模块包括物联网终端设备模块、数据缓存单元；其中，物联网数据包括物联网设备采集的温度数据、湿度数据、GPS数据的一种或多种；数据缓存单元用于对由Redis数据库构成的消息队列、RabbitMQ消息队列、Kafka消息队列的一种或多种进行缓存。
5.根据权利要求1所述的基于物联网和区块链技术的物流管理平台，其特征在于，订单数据包括发货人姓名、发货人地址、发货人联系方式、收货人姓名、收货人地址、收货人联系方式、运输货物信息。
6.根据权利要求1或5所述的基于物联网和区块链技术的物流管理平台，其特征在于，加密传输模块采用非对称加密和对称加密相结合的方案；或者，密钥交换协议和对称加密算法相结合的方案。
7.根据权利要求1所述的基于物联网和区块链技术的物流管理平台，其特征在于，对发货方、物流企业、物联网设备以及收货方进行权限控制，各参与方只允许提交属于其权限范围内的物联网数据。
8.根据权利要求1所述的基于物联网和区块链技术的物流管理平台，其特征在于，区块链底层模块包括如下子模块：
多通道隔离模块：用于通过多通道隔离机制，为每个物流过程创建一个自己独有的通道实现数据隔离和商业信息保护；
分布式账本存储模块：使用分布式账本存储技术实现账本数据、区块索引、状态数据、历史数据等存储结构；
Gossip模块：基于Gossip的P2P数据分发，负责连接排序服务和Peer节点，实现从单个源节点到所有节点高效的数据分发，实现不同节点的状态同步、动态节点的增加和网络分区；
共识服务模块：提供可插拔的共识算法，为系统提供排序服务，共识算法包括但不限于Kafka共识排序、Raft共识算法，保证各节点数据的一致性。
智能合约模块：用于提供数据上链和查询的接口，包括合约的部署、初始化、实例化、链码交互。
9.一种基于物联网和区块链技术物流管理方法，其特征在于，通过权利要求1至8任一项所述的物流管理平台实现，一次物流过程包括如下步骤：
开启区块链网络：首先生成各参与方节点的数字证书，然后根据证书信息初始化创世区块信息与创世通道信息，最后各参与方在各自节点上开启区块链网络，组成联盟区块链网络；
用户注册：发货方通过证书生成模块进行用户身份注册，生成发货方的数字证书；物流企业通过证书生成模块进行用户身份注册，生成物流企业的数字证书，同时，根据物联网设备的物理信息生成物联网设备的数字证书；收货方通过证书生成模块进行用户身份注册，生成收货方的数字证书；
发起订单：发货方在所述的物流管理平台上填写物流订单信息，然后物流订单信息通过加密传输模块发布到联盟区块链网络，并创建一个通道；此时，物流订单状态为新发布；
确认订单：物流公司在接收到发货方的请求后，调用查询订单状态方法查看订单信息，如果确认接受此项订单，则通过加密传输模块补充物流订单信息中的物流企业信息；此时，订单处于等待签收状态，进入物流运输过程；
物联网设备实时上传数据：在物流运输过程中，物联网设备实时采集数据，然后对采集的数据取平均值，作为最终上链的数据，存储于数据缓存单元中；数据缓存单元依次将存储的数据上传到区块链网络中；
签收订单：货物到达目的地后，收货方查看货物，并选择是否签收订单，将对订单状态信息的更改通过加密模块上传至区块链网络；如果选择签收订单，则区块链网络会自动触发付款程序，完成运费结算，物流过程结束；如果选择不签收，则货物退回。
10.根据权利要求9所述的基于物联网和区块链技术物流管理方法，其特征在于，物联网设备实时上传数据时，物联网设备在固定周期内进行预设次数的数据采集。
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