CN111858750A - 一种基于智能合约的货物仓储系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于智能合约的货物仓储系统，登录模块的输出端与信息交互模块的输入端电性连接，信息交互模块的输出端与智能合约模块的输入端和区块链存储模块的输入端均电性连接，智能合约模块的输出端与监控模块的输入端和区块链存储模块的输入端均电性连接，监控模块的输出端与区块链存储模块的输入端电性连接；登录模块用于用户登录系统并产生密钥，信息交互模块接收密钥的信息，用于用户发布信息和获得浏览权限，智能合约模块用于将双方确认的合作信息和报价信息生成合约并转账，监控模块用于可视化管理货物，生成可视化货物数据，区块链存储模块用于存储合作信息、报价信息、可视化货物数据和合约。

Description

一种基于智能合约的货物仓储系统和方法
技术领域
本发明涉及智能合约领域，更具体地，涉及一种基于智能合约的货物仓储系统和方法。
背景技术
目前借助成熟的RFID技术，可以高效完成货物入库和出库时的特征信息读取，但信息的管理机制和保密机制仍亟待完善。同时各仓库之间相互封闭、标价不统一，而且甚至有恶意篡改货物信息、非法读取信息的事情发生。这是传统的数据储存模式下难以避免的问题，因为数据的使用权和管理权都集中在一方，同时由于加工类货物具有品种多、批量大、定制化程度高的特点，这些都是仓库储存中需要考虑到的问题。
在储存中，货主需要进行货物的信息追溯，以确定货物目前的储存信息和储存条件。故为了保持仓储资源的稳定获取，货主往往与固定的仓库合作，不会时常变更仓储合作商。因此在传统的固定合作模式下，仓储资源难以进行调度，订单超过仓储能力和零订单的情况往往交替出现。但如若更换仓储商，以便利用闲置仓储资源，该过程仅依靠人工确认，存在耗费时间人力多、检查范围小、效率低和信息准确度低等缺陷，很难达到准确理想的效果。同时，无法自动汇报货物的异常状况，不能实现常态化监视，稳定性和可靠性难以保证。
货主往往会与仓库签订货物储存细节的合约，包括货物数量、储存时间、储存条件和储存费用等。在合同签订时，货主和仓库双方，都面临合作商诈骗、设计纠纷、信息泄露等风险。欺骗行为不仅仅包括财务诈骗，也包括仓库通过不正当手段承接超过储存能力的货物量，这往往会造成比财务损失更严重项目时间损失。这些问题让货物主在进行项目外包时需要谨慎确定仓库的信誉，而部分信誉不良的仓库对此通过历史案例等手段对自己包装。
在专利库中检索到专利名称为一种基于区块链的物流追溯和共享服务平台，专利号为202010038123.X，公告日为2020年06月09日，其解决的是现了资源的整合利用，提高了物流的效率并且降低了物流成本的问题，完全基于区块链平台建设，并不是单独的系统。
发明内容
本发明为解决现有的货物仓储信息易泄露，易篡改，追溯难度大，没有一个独立系统来统筹兼顾的技术缺陷，因此提供了一种基于智能合约的货物仓储系统和方法。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种基于智能合约的货物仓储系统，包括登录模块、信息交互模块、智能合约模块、监控模块和区块链存储模块；所述登录模块的输出端与所述信息交互模块的输入端电性连接，所述信息交互模块的输出端与所述智能合约模块的输入端和所述区块链存储模块的输入端均电性连接，所述智能合约模块的输出端与所述监控模块的输入端和所述区块链存储模块的输入端均电性连接，所述监控模块的输出端与所述区块链存储模块的输入端电性连接；所述登录模块用于用户登录系统并产生密钥，所述信息交互模块接收密钥的信息，用于用户发布信息和获得浏览权限，所述智能合约模块用于将双方确认的合作信息和报价信息生成合约并转账，所述监控模块用于可视化管理货物，生成可视化货物数据，所述区块链存储模块用于存储合作信息、报价信息、可视化货物数据和合约。
上述方案中，登录模块产生密钥，保证了系统登录的安全性，信息交互模块用于用户发布信息和获得浏览权限，方便参与交易的双方进行良好的沟通，智能合约模块用于将双方确认的合作信息和报价信息生成合约并转账，保证了信息不会泄露，也不易篡改；监控模块进行可视化管理货物，不用去仓库即可完成整个仓储流程，区块链存储模块保存合作信息、报价信息、可视化货物数据和合约，使信息可追溯。
所述登录模块产生密钥，其密钥包括公钥和私钥，所述公钥用于系统上用户的检验于数据保密，所述私钥作为用户唯一的认证ID。
所述信息交互模块包括运行子模块和权限访问子模块，所述登录模块的输出端与所述运行子模块的输入端电性连接，所述运行子模块的输出端与所述权限访问子模块的输入端电性连接，所述权限访问子模块的输出端与所述智能合约模块的输入端和区块链存储模块均电性连接；所述运行子模块接收密钥的信息，用于用户发布信息，所述权限访问子模块用于用户浏览自己有权限浏览的内容。
所述的用户包括货主方和仓库房，货主方发布仓储资源需求信息，仓库方发布仓储资源提供信息。
所述智能合约模块包括交易确认子模块、合约生成子模块和转账子模块；所述权限访问子模块的输出端与所述交易确认子模块的输入端电性连接，所述交易确认子模块的输出端与所述合约生成子模块的输入端电性连接，所述合约生成子模块的输出端与所述转账子模块的输入端和区块链存储模块输入端均电性连接，所述转账子模块的输出端与区块链存储模块输入端电性连接；所述交易确认子模块用于参与合作的用户双方确认合作信息和报价信息，所述合约生成子模块根据合作信息和报价信息生成合约，所述转账子模块根据报价信息进行转账。
所述监控模块通过构建数字孪生模型，数字孪生模型通过若干传感器和监视器将仓库的各种属性以及通过无线射频识别获得商品的各种属性，创建成一个数据库，根据相关的聚类、排序和贪心算法得出最佳货品储存位置，通过最短路径算法得到货品存储位置的最短的货品运输路线。
数字孪生模型通过若干传感器和监视器获得仓库温度、剩余摆放空间和货架最高承重梁，通过无线射频识别获得商品的特征。
所述相关的聚类、排序和贪心算法为通过K-Means聚类算法得出与产品属性相关的存储区域，再通过排序算法，将该区域与产品最相符的存储温度、货物架支持重量、存储空间大小等进行排列，依据产品的各项属性进行贪心算法，选择各项中最优最符合的产品存储位置。
所述最短路径算法将仓库路线的每个分支当成一个点，所有的点组成一个矩阵，同时货品的摆放有层次之别，因此单位下的层次空间又构成一个点，所有的点又构成一个矩阵，因此两个平面的矩阵组成了一个由点集构成的立体矩形阵；给产品进入仓库的起点以K标号，K(vs)＝0，其余的点为J标号，产品的存储位置为最终的标号点B，比较K标号点与J标号点的距离，接着进行迭代，把最小的J标号改为K标号，即K(vi)＝min[T(vi)]，当同时有两个以上的最小距离可同时改为K标号；当终点的B点迭代为J标号时停止迭代，因此可以得出货品存储位置的最短的货品运输路线。
所述区块链存储模块包括若干区块，若干个所述的区块通过无线通信连接形成分布式链式结构，所述的权限访问子模块、合约生成子模块、转账子模块和数字孪生模型的信息均保存在区块中。
区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”，为区块链创造信任奠定基础。
智能合约是基于密码学技术的数字化合同，是一种计算机程序。是旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易。这些交易可追踪且不可逆转。
公钥与私钥是通过一种算法得到的一个密钥对，公钥是密钥对中公开的部分，私钥则是非公开的部分。公钥通常用于加密可以用相应的私钥解密的数据。通过这种算法得到的密钥对能保证在世界范围内是独一的。使用其中一个密钥加密一段数据，必须用另一个密钥解密。用公钥加密数据就必须用私钥解密，如果用私钥加密也必须用公钥解密，否则解密将不会成功。
基于区块链的加密特性，可以通过事先分发秘钥的方式，实现数据双方均可拥有，唯指定方可读取的模式。
基于区块链搭建一种基于智能合约的货物仓储系统，运用了区块链不可篡改、可追溯商品信息、公开透明的特点，同时通过区块链中的智能合约功能，可以让用户更加方便、高效地进行仓储物流的交易。
采用有限的传感器搭建起实时的数字孪生模型，本发明同时包含了运用数字孪生技术构建的物理信息系统，让货主可以在监控页面上更直观清楚地了解货物信息，更加直观地看到实时仓库的虚拟仿真模型，并实时了解仓库的仓储情况，如货物仓储条件、货物定位和货物现存数量等；也可以让仓库主清晰了解库存现状，合理规划仓储运输路径和商品最佳储存位置，达到资源的最大化利用。
本专利提供了一个信息共享方法，用户分为仓库方和货主方。双方都可以在货物仓储系统的页面上发布信息，货主方发布仓储资源需求信息，仓库方发布仓储资源提供信息。
用户通过无线射频识别技术读取入库商品信息，并录入到区块链中；
货物仓储系统采用非对称加密为仓库模型的CAD数据进行加密，并交由数字孪生模型驱动的监控页面，实时反馈。仓库主和货物主通过注册登入监控页面，可实时查看仓储情况。用户的各种数据包括个人信息、交易历史等将通过平台的后台录入区块链中；
仓库通过数字孪生技术，使用有限个传感器搭建起实时的物理信息系统并将仓库仿真模型显在监控页面，大数据管理系统通过读取区块链上的商品数据以及物理信息系统中的仓储情况等，接着运用最短路径算法得出商品仓储的最短路径和最佳位置；
订单需求方确认收到货物，订单完成，合约自动执行转账功能。
加工货物仓库货物可分为许多不同的种类，针对不同货物，其可以向仓储管理者反馈需要改货物需要的个性化储存信息，如储存温度、储存条件、特殊要求及储存截止时间等，及蓝图等必要材料上传至系统，经过系统归类和审核后，写入区块链上。
系统会收集所有的订单内容，借助区块链对所有用户进行信息广播，信息经加密将会发布到每个用户的数据库节点，同时让全网承认有效。这个过程实现了合同信息无法篡改的要求，解决了信任问题，降低了信任成本。
具体写入过程如下：将无线射频技术得到的数据转化为16进制字符串，得到data值。系统设置要发送的交易对象，使用data字段传入任意的16进制字符串，借助一个转账交易来实现数据上链。调用函数算法将货物储存交易信息写入区块链中。调用函数算法为简化的拜占庭容错算法(SBFT)、非对称加密算法。
数字孪生模型是结合了互联网、仿真、3D计算机辅助设计、模拟软件技术于一体的虚拟模型。在仓储过程中，通过CAD等建模工具开发出基于仓库原型的虚拟数字模型，精确地记录产品的各种物理参数，以可视化的方式展示出来，并建立实体与模型之间的虚实映射关系，通过使用传感器收集仓库的实时状态、工作环境以及仓储位置，将以上数据的智能组件与物理物品集成在一起，再通过接口连接到基于云的系统，该系统接收并处理传感器监视的所有数据，通过计算机推算出最优的仓库存储路径，经过虚实联动的双向数据传输通道，实时映射到仿真模型中，达到物理世界与信息世界的一致性与同步性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种基于智能合约的货物仓储系统和方法，登录模块产生密钥，保证了系统登录的安全性，信息交互模块用于用户发布信息和获得浏览权限，方便参与交易的双方进行良好的沟通，智能合约模块用于将双方确认的合作信息和报价信息生成合约并转账，保证了信息不会泄露，也不易篡改；监控模块进行可视化管理货物，不用去仓库即可完成整个仓储流程，区块链存储模块保存合作信息、报价信息、可视化货物数据和合约，使信息可追溯。
附图说明
图1为本发明的模块示意图；
图2为本发明的最短路径算法流程图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
如图1所示，一种基于智能合约的货物仓储系统，包括登录模块、信息交互模块、智能合约模块、监控模块和区块链存储模块；所述登录模块的输出端与所述信息交互模块的输入端电性连接，所述信息交互模块的输出端与所述智能合约模块的输入端和所述区块链存储模块的输入端均电性连接，所述智能合约模块的输出端与所述监控模块的输入端和所述区块链存储模块的输入端均电性连接，所述监控模块的输出端与所述区块链存储模块的输入端电性连接；所述登录模块用于用户登录系统并产生密钥，所述信息交互模块接收密钥的信息，用于用户发布信息和获得浏览权限，所述智能合约模块用于将双方确认的合作信息和报价信息生成合约并转账，所述监控模块用于可视化管理货物，生成可视化货物数据，所述区块链存储模块用于存储合作信息、报价信息、可视化货物数据和合约。
上述方案中，登录模块产生密钥，保证了系统登录的安全性，信息交互模块用于用户发布信息和获得浏览权限，方便参与交易的双方进行良好的沟通，智能合约模块用于将双方确认的合作信息和报价信息生成合约并转账，保证了信息不会泄露，也不易篡改；监控模块进行可视化管理货物，不用去仓库即可完成整个仓储流程，区块链存储模块保存合作信息、报价信息、可视化货物数据和合约，使信息可追溯。
所述登录模块产生密钥，其密钥包括公钥和私钥，所述公钥用于系统上用户的检验于数据保密，所述私钥作为用户唯一的认证ID。
所述信息交互模块包括运行子模块和权限访问子模块，所述登录模块的输出端与所述运行子模块的输入端电性连接，所述运行子模块的输出端与所述权限访问子模块的输入端电性连接，所述权限访问子模块的输出端与所述智能合约模块的输入端和区块链存储模块均电性连接；所述运行子模块接收密钥的信息，用于用户发布信息，所述权限访问子模块用于用户浏览自己有权限浏览的内容。
所述的用户包括货主方和仓库房，货主方发布仓储资源需求信息，仓库方发布仓储资源提供信息。
所述智能合约模块包括交易确认子模块、合约生成子模块和转账子模块；所述权限访问子模块的输出端与所述交易确认子模块的输入端电性连接，所述交易确认子模块的输出端与所述合约生成子模块的输入端电性连接，所述合约生成子模块的输出端与所述转账子模块的输入端和区块链存储模块输入端均电性连接，所述转账子模块的输出端与区块链存储模块输入端电性连接；所述交易确认子模块用于参与合作的用户双方确认合作信息和报价信息，所述合约生成子模块根据合作信息和报价信息生成合约，所述转账子模块根据报价信息进行转账。
所述监控模块通过构建数字孪生模型，数字孪生模型通过若干传感器和监视器将仓库的各种属性以及通过无线射频识别获得商品的各种属性，创建成一个数据库，根据相关的聚类、排序和贪心算法得出最佳货品储存位置，通过最短路径算法得到货品存储位置的最短的货品运输路线。
数字孪生模型通过若干传感器和监视器获得仓库温度、剩余摆放空间和货架最高承重梁，通过无线射频识别获得商品的特征。
所述相关的聚类、排序和贪心算法为通过K-Means聚类算法得出与产品属性相关的存储区域，再通过排序算法，将该区域与产品最相符的存储温度、货物架支持重量、存储空间大小等进行排列，依据产品的各项属性进行贪心算法，选择各项中最优最符合的产品存储位置。
所述区块链存储模块包括若干区块，若干个所述的区块通过无线通信连接形成分布式链式结构，所述的权限访问子模块、合约生成子模块、转账子模块和数字孪生模型的信息均保存在区块中。
实施例2
如图2所示，任意两个节点间的空间最短路径算法(Dijkstra)：先通过传感器获取仓库温度、剩余摆放空间和货架最高承重量，以及产品的相关数据，推算出最佳的货品存储位置。再通过数字孪生技术搭建出的仓库虚拟仿真模型，最短路径算法将仓库路线的每个分支当成一个点，所有的点组成一个矩阵，同时货品的摆放有层次之别，因此单位下的层次空间又构成一个点，所有的点又构成一个矩阵，因此两个平面的矩阵组成了一个由点集构成的立体矩形阵；给产品进入仓库的起点以K标号，K(vs)＝0，其余的点为J标号，产品的存储位置为最终的标号点B，比较K标号点与J标号点的距离，接着进行迭代，把最小的J标号改为K标号，即K(vi)＝min[T(vi)]，当同时有两个以上的最小距离可同时改为K标号；当终点的B点迭代为J标号时停止迭代，因此可以得出货品存储位置的最短的货品运输路线。
实施例3
如图3所示，一种基于智能合约的货物仓储方法，应用于一种基于智能合约的货物仓储系统，包括以下步骤：
S1：用户通过登录模块登录系统并获得密钥；
S2：用户通过密钥，在运行子模块中发布信息，并在权限访问子模块中浏览自己有权限浏览的内容；
S3：参与合作的用户双方进入交易确认子模块，确认合作信息和报价信息；
S4：合约生成子模块根据合作信息和报价信息生成合约；
S5：合约生成后，转账子模块根据报价信息进行自动转账；
S6：监控模块的数字孪生模型根据相关的聚类、排序和贪心算法得出最佳货品储存位置，通过最短路径算法得到货品存储位置的最短的货品运输路线；
S7：区块链存储模块的区块保存合作信息、报价信息、最佳货品储存位置和最短的货品运输路线。
在步骤S6中，数字孪生模型通过若干传感器和监视器获得仓库温度、剩余摆放空间和货架最高承重梁，通过无线射频识别获得商品的特征。
所述相关的聚类、排序和贪心算法为通过K-Means聚类算法得出与产品属性相关的存储区域，再通过排序算法，将该区域与产品最相符的存储温度、货物架支持重量、存储空间大小等进行排列，依据产品的各项属性进行贪心算法，选择各项中最优最符合的产品存储位置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，包括登录模块、信息交互模块、智能合约模块、监控模块和区块链存储模块；所述登录模块的输出端与所述信息交互模块的输入端电性连接，所述信息交互模块的输出端与所述智能合约模块的输入端和所述区块链存储模块的输入端均电性连接，所述智能合约模块的输出端与所述监控模块的输入端和所述区块链存储模块的输入端均电性连接，所述监控模块的输出端与所述区块链存储模块的输入端电性连接；所述登录模块用于用户登录系统并产生密钥，所述信息交互模块接收密钥的信息，用于用户发布信息和获得浏览权限，所述智能合约模块用于将双方确认的合作信息和报价信息生成合约并转账，所述监控模块用于可视化管理货物，生成可视化货物数据，所述区块链存储模块用于存储合作信息、报价信息、可视化货物数据和合约。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，所述登录模块产生密钥，其密钥包括公钥和私钥，所述公钥用于系统上用户的检验于数据保密，所述私钥作为用户唯一的认证ID。
3.根据权利要求2所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，所述信息交互模块包括运行子模块和权限访问子模块，所述登录模块的输出端与所述运行子模块的输入端电性连接，所述运行子模块的输出端与所述权限访问子模块的输入端电性连接，所述权限访问子模块的输出端与所述智能合约模块的输入端和区块链存储模块均电性连接；所述运行子模块接收密钥的信息，用于用户发布信息，所述权限访问子模块用于用户浏览自己有权限浏览的内容。
4.根据权利要求3所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，所述的用户包括货主方和仓库房，货主方发布仓储资源需求信息，仓库方发布仓储资源提供信息。
5.根据权利要求4所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，所述智能合约模块包括交易确认子模块、合约生成子模块和转账子模块；所述权限访问子模块的输出端与所述交易确认子模块的输入端电性连接，所述交易确认子模块的输出端与所述合约生成子模块的输入端电性连接，所述合约生成子模块的输出端与所述转账子模块的输入端和区块链存储模块输入端均电性连接，所述转账子模块的输出端与区块链存储模块输入端电性连接；所述交易确认子模块用于参与合作的用户双方确认合作信息和报价信息，所述合约生成子模块根据合作信息和报价信息生成合约，所述转账子模块根据报价信息进行转账。
6.根据权利要求5所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，所述监控模块通过构建数字孪生模型，数字孪生模型通过若干传感器和监视器将仓库的各种属性以及通过无线射频识别获得商品的各种属性，创建成一个数据库，根据相关的聚类、排序和贪心算法得出最佳货品储存位置，通过最短路径算法得到货品存储位置的最短的货品运输路线。
7.根据权利要求6所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，数字孪生模型通过若干传感器和监视器获得仓库温度、剩余摆放空间和货架最高承重梁，通过无线射频识别获得商品的特征。
8.根据权利要求7所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，所述相关的聚类、排序和贪心算法为通过K-Means聚类算法得出与产品属性相关的存储区域，再通过排序算法，将该区域与产品最相符的存储温度、货物架支持重量、存储空间大小等进行排列，依据产品的各项属性进行贪心算法，选择各项中最优最符合的产品存储位置；
所述最短路径算法将仓库路线的每个分支当成一个点，所有的点组成一个矩阵，同时货品的摆放有层次之别，因此单位下的层次空间又构成一个点，所有的点又构成一个矩阵，因此两个平面的矩阵组成了一个由点集构成的立体矩形阵；给产品进入仓库的起点以K标号，K(vs)＝0，其余的点为J标号，产品的存储位置为最终的标号点B，比较K标号点与J标号点的距离，接着进行迭代，把最小的J标号改为K标号，即K(vi)＝min[T(vi)]，当同时有两个以上的最小距离可同时改为K标号；当终点的B点迭代为J标号时停止迭代，因此可以得出货品存储位置的最短的货品运输路线。
9.根据权利要求9所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，所述区块链存储模块包括若干区块，若干个所述的区块通过无线通信连接形成分布式链式结构，所述的权限访问子模块、合约生成子模块、转账子模块和数字孪生模型的信息均保存在区块中。
10.一种基于智能合约的货物仓储方法，应用于权利要求9所述的一种基于智能合约的货物仓储系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：用户通过登录模块登录系统并获得密钥；
S2：用户通过密钥，在运行子模块中发布信息，并在权限访问子模块中浏览自己有权限浏览的内容；
S3：参与合作的用户双方进入交易确认子模块，确认合作信息和报价信息；
S4：合约生成子模块根据合作信息和报价信息生成合约；
S5：合约生成后，转账子模块根据报价信息进行自动转账；
S6：监控模块的数字孪生模型根据相关的聚类、排序和贪心算法得出最佳货品储存位置，通过最短路径算法得到货品存储位置的最短的货品运输路线；
S7：区块链存储模块的区块保存合作信息、报价信息、最佳货品储存位置和最短的货品运输路线。
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