CN111770050B - 一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置 - Google Patents

一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数据传输技术领域，且公开了一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置，包括数据源、数据传输装置、接入平台、区块链平台和应用平台，其特征在于：所述数据传输装置包括嵌入式处理器、供电模块、接口模块、加密解密模块、4G模块、储存模块和网卡模块，所述供电模块、接口模块、加密解密模块、4G模块、储存模块和网卡模块均与嵌入式处理器连接；所述数据源、数据传输装置、接入平台、区块链平台和应用平台之间分为外部机制交互和内部机制交互；使的多种传感器可以接入区块链系统，保证数据的不可篡改性操作，使用方便，准确性和实时性比较高。

Description

一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置
技术领域
本发明涉及数据传输领域，具体为一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置。
背景技术
目前，传统的区块链系统通常运行在服务器上或者云存储上，并且数据上传区块链系统大致需要有以下过程：一是数据通过相关网络传输发送到数据接入服务，然后数据转发到区块链系统；二是需要根据区块链系统，用户针对上链业务进行签名加密，系统调试、业务对接等操作。在以上区块链流程操作中由于传感器设备由于计算能力有限，很难实现数据签名及加密等操作，同时由于传感器复杂多样，在项目实施中对所有传感器进行改造以实现数据上链的成本巨大。另一方面由于传感器普遍支持socket协议实现连接和数据传输，因此需要一种面向多种传感器设备的支持区块链技术的传感器设备接入装置。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置，使的多种传感器可以接入区块链系统，保证数据的不可篡改性操作，使用方便，准确性和实时性比较高。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：包括数据源、数据传输装置、接入平台、区块链平台和应用平台，所述数据传输装置包括嵌入式处理器、供电模块、接口模块、加密解密模块、4G模块、储存模块和网卡模块，所述供电模块、接口模块、加密解密模块、4G模块、储存模块和网卡模块均与嵌入式处理器连接；
所述数据源、数据传输装置、接入平台、区块链平台和应用平台之间分为外部机制交互和内部机制交互；所述外部机制交互包括数据源与数据传输装置之间的数据传输交互，数据传输装置与区块链平台之间的数据传输交互，数据传输装置与应用平台之间的数据传输交互，区块链平台与应用平台之间的数据传输交互；所述内部机制交互包括接口服务、数据上链服务、数据监控服务和数据传输装置配置服务。
进一步，所述接口模块包括RS485模块、RS232模块和USB接口。
进一步，所述数据源与数据传输装置之间采用接口模块进行数据传输，所述接口模块均为标准接口，采用ModBus协议进行传输，步骤包括：
S1、数据传输装置在接收到接口模块数据之后，嵌入式处理器对接口模块的协议进行解析处理；
S2、在数据源接入上对数据进行JSON封装，对数据源消息内容不做任何处理。
进一步，所述数据传输装置与区块链平台之间的数据传输交互采用区块链平台标准的数据交互方式，支持MQTT与HTTP等通信协议交互，所述数据通过加密解密模块进行加密后由数据传输装置传输至区块链平台，所述区块链平台通过公匙解密，当解密出来数据符合标准，可直接取出数据进行上链操作；
所述数据传输装置能够查询缓存数据提交区块链平台，通过txid进行查询区块链平台数据出块状态，若数据可以已经出块，可以从缓存文件进行清除该数据，并将该数据通过txid绑定发送到应用平台，若区块链平台还未正常出块，即更新缓存信息，当提交超过一次次数，仍未正常出块，把该数据发送到应用平台，进行人工审核。
进一步，所述数据源在数据传输装置中的上链方法包括：
A1、数据传输装置通过解析获取数据源；
A2、对于接口数据量比较大时或数据处理封装出现堆积时采用SQLlite进行数据缓存，待处理完毕之后删除缓存数据；
A3、数据封装是根据数据传输装置接口模块接入数据进行统一格式转换，数据传输装置内置了区块链链码信息，即决定数据上传到哪个区块链管理平台，对于上传到该区块链平台数据需要绑定该区块链链码，对于不同的用户接口类型，数据统一转换成标准的数据格式；
A4、对于接入的数据内容采用PeerPro结构体进行数据构建，把数据接入到的数据按照结构体进行标准封装；
A5、对于压缩完的数据的使用Mbed TLS进行数据私钥加密认证处理，私钥为JKS文件中关键信息内容。
进一步，所述数据传输装置与应用平台之间的数据传输交互以MQTT协议进行传输，所述数据传输装置与应用平台之间包括装置订阅规范、公共订阅规范、应用服务订阅规范，当应用平台接收到数据后，验证数据的和发行后，需要根据dataid向发送数据的topic返回数据接收情况。
进一步，所述数据传输装置还包括管理机制，所述管理机制对硬件信息和软件信息实时监测；通过数据传输装置本地化配置信息表查询相关机制监测相关内容列表，在硬件信息对内存状态，磁盘运行状态、外围存储设备等信息根据相关时间频率实时监测硬件信息；对软件信息运行状态进行监控实现对软件信息的监测。
与现有技术相比，有益效果为：
1、本申请提出的技术方案中使用了嵌入式处理器价格成本低廉，融合区块链关键技术与嵌入式一体化装置。
2、在本申请中，数据传输装置采用了软硬件标准接口，硬件支持RS485、RS232、CAN、GPIO等接口与一体，软件支持HTTP、Socket数据接口标准，并在数据源接入端可以页面调整相关数据接入频率，数据异常接入管理，通过自定义算法库，对嵌入式算法集进行裁决和优化，数据传输装置内部集成区块链上链标准接口，方便用户快捷接入区块链平台，简单，限速有效，达到了应用的要求。
附图说明
图1为本实施例的接入方式；
图2为本实施例中数据传输装置的结构示意图；
图3为本实施例的数据上链流程。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明涉及的一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置技术方案进一步详细说明。
如图1-图2所示的一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置，包括数据源(可为多个传感器)、数据传输装置、接入平台、区块链平台和应用平台，所述数据传输装置包括嵌入式处理器、供电模块、接口模块、加密解密模块、4G模块、储存模块和网卡模块，所述供电模块、接口模块、加密解密模块、4G模块、储存模块和网卡模块均与嵌入式处理器连接；所述接口模块包括RS485模块、RS232模块和USB接口；
所述数据源、数据传输装置、接入平台、区块链平台和应用平台之间分为外部机制交互和内部机制交互；所述外部机制交互包括数据源与数据传输装置之间的数据传输交互，数据传输装置与区块链平台之间的数据传输交互，数据传输装置与应用平台之间的数据传输交互，区块链平台与应用平台之间的数据传输交互；所述内部机制交互包括接口服务、数据上链服务、数据监控服务和数据传输装置配置服务。
其中，
供电模块，用于提供系统工作所需的5V供电，并保持电压稳定；
RS485模块，用于硬件外围数据源标准接入；
RS232模块，用于硬件外围数据源标准接入；
USB接口，用于外挂外围存储和第三方数据源接入；
加密解密模块，用于设备认证，数据源认证硬加解密处理；
网卡模块，用于传输数据流及接收来自云端服务器的分析处理结果及控制命令；
4G模块，用于传输数据流及接收来自云端服务器的分析处理结果及控制命令。
内部机制作用如下：
1.装置配置服务便于数据传输装置的施工运维管理工作，通过可视化页面实现数据传输装置的网络配置，系统设置，应用服务设置，监控服务设置，对于应用服务设置包括数据传输平台，监控服务设置包括监控频率设置，系统设置包括时钟角度，版本控制等；
2.数据监控服务流程主要是对数据传输装置的相关硬件信息，比如内存，磁盘，CPU使用率等进行监控，软件监控包括相关数据上链服务、软件状态、 JKS有效期等进行监控，同时包括数据版本下载更新，云平台命令下发控制操作等；
3.数据传输装置在软件结构上接口模块总共有有一个接入，两个上传。数据传输装置的核心功能是通过嵌入式硬件资源实现区块链技术来上区块链系统平台，通过优化区块链认证和加解密算法来实现在嵌入式处理器实现数据上区块链平台。
本实施例中，所述数据源与数据传输装置之间的数据传输交互上主要有硬件和软件两种方式，在硬件设计上采用硬件标准接口，采用这种方式便于在原有设备或者系统上做最小化调整，降低接入门槛，降低用户工作量，以RS485 接口为例，采用ModBus协议，ModBus通信协议是为了方便控制器、设备之间的数据交互，表面上由类似于“用户须知”一样的诸多条文组成，该协议主要由以下协议功能、通信内容、通信规则、通信数据格式传输：
S1、数据传输装置在接收到RS185接口数据之后，嵌入式处理器对接口模块的协议进行解析处理；
S2、在数据源接入上对数据进行JSON封装，对数据源消息内容不做任何处理。
本实施例中，所述数据传输装置与区块链平台之间的数据传输交互采用区块链平台标准的数据交互方式，同原有的数据交互方式相同，可以有效降低数据接入复杂度，使用户可以快速接入，且支持MQTT与HTTP等通信协议交互，所述数据通过加密解密模块进行加密后由数据传输装置传输至区块链平台，所述区块链平台通过公匙解密，当解密出来数据符合标准，可直接取出数据进行上链操作；
如图3所示的所述数据源在数据传输装置中的上链方法包括：
A1、数据传输装置通过解析获取数据源；
A2、对于接口数据量比较大时或数据处理封装出现堆积时采用SQLlite进行数据缓存，待处理完毕之后删除缓存数据；
A3、数据封装是根据数据传输装置接口模块接入数据进行统一格式转换，数据传输装置内置了区块链链码信息，即决定数据上传到哪个区块链管理平台，对于上传到该区块链平台数据需要绑定该区块链链码，对于不同的用户接口类型，数据统一转换成标准的数据格式；
A4、对于接入的数据内容采用PeerPro结构体进行数据构建，把数据接入到的数据按照结构体进行标准封装；
A5、对于压缩完的数据的使用Mbed TLS进行数据私钥加密认证处理，私钥为JKS文件中关键信息内容
该流程的完成是整个数据流程在数据传输装置内的最后一步，完成这步流程之后是区块链平台与数据传输装置之间交互相关内容。
所述数据传输装置能够查询缓存数据提交区块链平台，通过txid进行查询区块链平台数据出块状态，若数据可以已经出块，可以从缓存文件进行清除该数据，并将该数据通过txid绑定发送到应用平台，若区块链平台还未正常出块，即更新缓存信息，当提交超过一次次数，仍未正常出块，把该数据发送到应用平台，进行人工审核。
本实施例中，所述数据传输装置与应用平台之间的数据传输交互同原有的数据接入方式，不需要作出数据传输协议上的调整，数据传输装置支持HTTP、 MQTT、Socket等常用的数据接入方式，同原有的数据传感器接入内容差别在于增加了txid，即数据在区块链平台的存证值，数据传输装置与应用平台之间的数据交互方式以MQTT协议进行传输；所述数据传输装置与应用平台之间包括装置订阅规范、公共订阅规范、应用服务订阅规范，当应用平台接收到数据后，验证数据的和发行后，需要根据dataid向发送数据的topic返回数据接收情况。
本实施例中，所述数据传输装置还包括管理机制，所述管理机制对硬件信息和软件信息实时监测；通过数据传输装置本地化配置信息表查询相关机制监测相关内容列表，在硬件信息对内存状态，磁盘运行状态、外围存储设备等信息根据相关时间频率实时监测硬件信息；对软件信息运行状态进行监控实现对软件信息的监测。
1.数据传输装置的管理机制主要是应用平台与数据传输装置的业务通信，发送数据时，根据数据类型进行业务处理。
2.该监测信息走公共服务检测频道，平台不需要对上传相关数据做回复应答,应用平台可以通过该信息作为设备的心跳管理。
3.管理机制主要是对相关运行软件服务运行版本进行文件更新，数据传输装置通过监控版本管理频道信息，待收到相关数据信息之后，需要对平台命令数据进行解析，待解析到属于文件更新操作，数据传输装置通过启动线程池文件线程，通过平台下发相关版本控制参数来获取更新版本信息，该管理机制的操作流程需要与平台进行对应回复应答。
3.1该部分的管理机制主要是应用平台对数据传输装置的控制通信，发送数据时，根据数据类型进行业务处理。
3.2数据传输装置接收到应用平台的命令之后，需要对该数据包进行解析，通过消息类型表进行数据解析，解析成功之后返回信息相应数据格式
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置，包括数据源、数据传输装置、接入平台、区块链平台和应用平台，其特征在于：所述数据传输装置包括嵌入式处理器、供电模块、接口模块、加密解密模块、4G模块、储存模块和网卡模块，所述供电模块、接口模块、加密解密模块、4G模块、储存模块和网卡模块均与嵌入式处理器连接；
所述数据源、数据传输装置、接入平台、区块链平台和应用平台之间分为外部机制交互和内部机制交互；所述外部机制交互包括数据源与数据传输装置之间的数据传输交互，数据传输装置与区块链平台之间的数据传输交互，数据传输装置与应用平台之间的数据传输交互，区块链平台与应用平台之间的数据传输交互；所述内部机制交互包括接口服务、数据上链服务、数据监控服务和数据传输装置配置服务；
所述接口模块包括RS485模块、RS232模块和USB接口；
所述数据源与数据传输装置之间采用接口模块进行数据传输，所述接口模块均为标准接口，采用ModBus协议进行传输，步骤包括：
S1、数据传输装置在接收到接口模块数据之后，嵌入式处理器对接口模块的协议进行解析处理；
S2、在数据源接入上对数据进行JSON封装，对数据源消息内容不做任何处理；
所述数据传输装置与区块链平台之间的数据传输交互采用区块链平台标准的数据交互方式，支持MQTT与HTTP等通信协议交互，所述数据通过加密解密模块进行加密后由数据传输装置传输至区块链平台，所述区块链平台通过公匙解密，当解密出来数据符合标准，可直接取出数据进行上链操作；
所述数据传输装置能够查询缓存数据提交区块链平台，通过txid进行查询区块链平台数据出块状态，若数据可以已经出块，可以从缓存文件进行清除该数据，并将该数据通过txid绑定发送到应用平台，若区块链平台还未正常出块，即更新缓存信息，当提交超过一次次数，仍未正常出块，把该数据发送到应用平台，进行人工审核；
所述数据源在数据传输装置中的上链方法包括：
A1、数据传输装置通过解析获取数据源；
A2、对于接口数据量比较大时或数据处理封装出现堆积时采用SQLlite进行数据缓存，待处理完毕之后删除缓存数据；
A3、数据封装是根据数据传输装置接口模块接入数据进行统一格式转换，数据传输装置内置了区块链链码信息，即决定数据上传到哪个区块链管理平台，对于上传到该区块链平台数据需要绑定该区块链链码，对于不同的用户接口类型，数据统一转换成标准的数据格式；
A4、对于接入的数据内容采用PeerPro结构体进行数据构建，把数据接入到的数据按照结构体进行标准封装；
A5、对于压缩完的数据的使用Mbed TLS进行数据私钥加密认证处理，私钥为JKS文件中关键信息内容。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置，其特征在于：所述数据传输装置与应用平台之间的数据传输交互以MQTT协议进行传输，所述数据传输装置与应用平台之间包括装置订阅规范、公共订阅规范、应用服务订阅规范，当应用平台接收到数据后，验证数据的和发行后，需要根据dataid向发送数据的topic返回数据接收情况。
3.根据权利要求1～2任一一项所述的一种基于区块链技术的传感器接入及数据传输装置，其特征在于：所述数据传输装置还包括管理机制，所述管理机制对硬件信息和软件信息实时监测；通过数据传输装置本地化配置信息表查询相关机制监测相关内容列表，在硬件信息对内存状态，磁盘运行状态、外围存储设备等信息根据相关时间频率实时监测硬件信息；对软件信息运行状态进行监控实现对软件信息的监测。
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