CN112529721A - 一种基于区块链与物联网的粮食监管方法 - Google Patents
一种基于区块链与物联网的粮食监管方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，有效的解决了现有技术中对粮食仓储数据采集、存储及使用过程中的难收集、易篡改、无法溯源等问题；其解决的技术方案是包括监管平台、网关、粮情监测系统、区块链，所述的网关和监管平台相连，所述的粮情监测系统和网关相连，所述的区块链和网关、粮情监测系统均相连；所述的网关具有DI、DO、AI、RS485、RS232的工业采集与控制接口，所述的网关支持支持4G/NB‑Iot、以太网、Wi‑Fi、ModbusTCP、ModbusRTU通讯方式，网关将信息通过TCP/UDP协议上报到监管平台；本发明中，监管平台使用者可以对检测采集的数据进行查看与分析，及时的发现粮库与粮食的问题。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术及粮食监管技术领域，具体是一种基于区块链与物联网的粮食监管方法。
背景技术
粮食是关系到国计民生的大事，粮食安全更是异常关键。随着现代信息化水平的发展，粮食收购、入库、储藏、出库、加工等环节都在向数字化、信息化、智能化转变。截至目前，现代信息化物联网手段被更多的应用到粮食物流行业中，以达到监管粮食品质劣变、降低粮食损失、损耗、防止粮食污染的目的，能够在一定程度上确保库存粮食数量真实、质量良好、储存安全，杜绝出现重大粮食储存事故。但是，要做到完全透明的可追溯以及各环节关键操作数据的不可更改，还无法达到满意的要求。粮库造假、人员舞弊等情况也曾出现。因此如何让粮食在入库、储藏、出库等环节的关键操作安全可信、不可更改以及方便追溯，是粮食行业监管亟待解决的问题。
因此，本发明提供一种新的发明名称来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，用以解决现有技术中对粮食仓储数据采集、存储及使用过程中的难收集、易篡改、无法溯源等问题，其可视化界面便于监管人员查看各类监管信息及监管平台使用者及时发展粮库及粮情问题。
本发明包括监管平台、网关、粮情监测系统、区块链，所述的网关和监管平台相连，所述的粮情监测系统和网关相连，所述的区块链和网关、粮情监测系统均相连；
所述的网关具有DI、DO、AI、RS485、RS232的工业采集与控制接口，所述的网关支持4G/NB-Iot、以太网、Wi-Fi、ModbusTCP、ModbusRTU通讯方式，网关将信息通过TCP/UDP协议上报到监管平台；
所述的区块链以云安链为底层主链，区块链内包括数据分级预警智能合约、出入库数据上链智能合约、粮情检测数据上链智能合约、数量检测数据上链智能合约、车辆的非法行进轨迹信息上链智能合约、开关锁记录上链智能合约、视频安防预警信息上链智能合约，其中：
数据分级预警智能合约内设置有不同类型数据的预警与预警等级并关联责任人及责任人的通讯方式；
出入库数据上链智能合约包括存储在区块链的出入库数据记录，出入库数据上链智能合约中设置有出入库称重信息多级预警阈值、粮食质检信息预警阈值、粮食结算信息预警阈值，在网关调用出入库数据上链智能合约时根据其中设置的多级预警阈值进行分级预警，并调用数据分级预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
粮情检测数据上链智能合约包括记录存储在区块链的粮情检测数据，粮情检测数据上链智能合约中设置有粮仓内气体含量多级预警阈值、粮食内虫害数量种类多级预警阈值、粮食多点位温度多级预警阈值，在网关调用粮情检测数据上链智能合约时根据其中设置的不同多级预警阈值进行分级预警，并调用数据分级预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
数量检测数据上链智能合约包括记录存储在区块链的数量检测数据，数量检测数据上链智能合约中设置有仓库与数量检测数据预警阈值，在网关调用数量检测数据上链智能合约时根据其中设置的仓库与数量检测数据预警阈值进行预警，并调用数据预警智能合约生成预警报告向责任人预警。
优选的，所述的网关和监管平台均在区块链中注册登记；
网关的注册登记为在网关中生成区块链节点的网关非对称密钥，同时生成网关公钥并在区块链上注册登记、生成网关区块链证书；
监管平台的注册登记为在监管平台中生成区块链节点的监管非对称密钥，同时生成监管公钥并在区块链上注册登记、生成区块链证书。
优选的，网关在收到不同类别的监测数据后进行哈希处理并生成标识，同时网关及时调用对应的智能合约上链；
监测数据上链后，云安链对监测数据进行处理并存储，网关在调用各个智能合约的同时将监测数据与标识上报监管平台，监管平台收到网关上报的数据后，将监管平台数据与链上数据进行对比，对比一致认为数据有效，否则数据存疑并预警。
优选的，还包括智能仓门锁，所述的智能仓门锁和网关相连，智能仓门锁的记录由网关获取并上链同时传送至监管平台。
优选的，还包括贴标机和读写器，所述的贴标机和读写器均和网关相连；
进入库区的车辆被贴标机贴上一个磁力电子标签，如果车辆经过了不该经过的地点就会被读写器读到数据并发出告警信息，读写器读到的磁力电子标签记录通过tcp协议上报到网关。
优选的，还包括安装在库区内的摄像头，所述的摄像头和网关相连。
本发明针对现有技术中对粮食仓储数据采集、存储及使用过程中的难收集、易篡改、无法溯源等问题做出改进，使用区块链保存粮食监管的信息，监管平台提供可视化的信息展示页面给监管人员或者第三方人员查看；监管平台使用者可以对检测采集的数据进行查看与分析，及时的发现粮库与粮食的问题；告警的信息也会提示监管平台的使用人员存在的潜在问题；数据上链确保了数据的真实有效，并保证了数据在检测后不会被恶意的修改。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图至图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
实施例一，本发明为一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，其特征在于，包括监管平台、网关、粮情监测系统、区块链，监管平台用于展示信息，所述的网关和监管平台相连，所述的粮情监测系统和网关相连，所述的区块链和网关、粮情监测系统均相连，各种设置在库区内的智能设备和网关相连，各种智能设备用于采集各种库区的监测信息，监测信息包括粮库的出入库信息、车辆的非法行进轨迹信息、粮仓仓门的开关锁记录、仓内粮食的数量信息、粮仓的粮情信息等监测数据，各种智能设备将采集的数据上传至网关，网关将数据进行分类处理并打包，结合监管平台提供的认证身份将监测数据上报到监管平台，同时网关将监测数据及时上传区块链，增加设备信息安全性、准确性，降低监管风险；
所述的网关具有DI、DO、AI、RS485、RS232的工业采集与控制接口，所述的网关支持4G/NB-Iot、以太网、Wi-Fi、ModbusTCP、ModbusRTU通讯方式，网关将信息通过TCP/UDP协议上报到监管平台；
所述的区块链为联盟链，以云安链为底层主链，联盟链节点分为共识节点与轻节点，共识节点用于区块链打块，轻节点用于调用智能合约，其中共识节点部署在各个粮库、担保方、资金方、粮食局、收粮企业、用粮企业等，轻节点部署在网关与监管平台，监管开始前首先各种设备需要先在网关的设备认证模块进行登记注册，只有合法的设备才可以将数据上报给网关，网关也需要在监管平台的网关认证模块进行认证注册，网关通过注册获得的密钥将数据上报给监管平台，从而确保数据来源的真实有效性，网关部署的轻节点需要加上区块链认证的证书才能成为合法的节点进行数据的上链，区块链内包括数据分级预警智能合约、出入库数据上链智能合约、粮情检测数据上链智能合约、数量检测数据上链智能合约、车辆的非法行进轨迹信息上链智能合约、开关锁记录上链智能合约、视频安防预警信息上链智能合约，其中：
数据分级预警智能合约内设置有不同类型数据的预警与预警等级并关联责任人及责任人的通讯方式，通讯方式有邮件、短信、电话等，至少包括其中任意两项；
出入库数据上链智能合约包括存储在区块链的出入库数据记录，出入库数据上链智能合约中设置有出入库称重信息多级预警阈值、粮食质检信息预警阈值、粮食结算信息预警阈值，在网关调用出入库数据上链智能合约时根据其中设置的多级预警阈值进行分级预警，并调用数据分级预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
粮情检测数据上链智能合约包括记录存储在区块链的粮情检测数据，粮情检测数据上链智能合约中设置有粮仓内气体含量多级预警阈值、粮食内虫害数量种类多级预警阈值、粮食多点位温度多级预警阈值，在网关调用粮情检测数据上链智能合约时根据其中设置的不同多级预警阈值进行分级预警，并调用数据分级预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
数量检测数据上链智能合约包括记录存储在区块链的数量检测数据，数量检测数据上链智能合约中设置有仓库与数量检测数据预警阈值，在网关调用数量检测数据上链智能合约时根据其中设置的仓库与数量检测数据预警阈值进行预警，并调用数据预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
监管平台将监测数据、数据集成的日志、数据预警的配置与管理、区块链的展示与信息的校验展示在本身系统中；
以云安链为底层主链的区块链支撑模块主要为监管平台提供了监测数据的存证、查证、异常检测、自定义智能合约等不同功能。
实施例二，在实施例一的基础上，所述的网关和监管平台均在区块链中注册登记，同时各种智能设备还需要先在网关的设备认证模块进行注册登记成为合法的设备，登记信息包含各个智能设备的固件ID、设备类型等身份标识，网关根据信息生成智能设备密钥，然后将该智能设备密钥配置到各个相应的智能设备中，该智能设备密钥用于各个智能设备与网关数据传输之间的身份认证与数据加密，只有合法的智能设备才可以将数据上报给网关；
网关的注册登记为在网关中生成区块链节点的网关非对称密钥，同时生成网关公钥并在区块链上注册登记、生成网关区块链证书，区块链授权网关调用各个智能合约的权限，网关保存区块链证书及智能合约地址，该网关非对称密钥与区块链证书用于在区块链调用智能合约，同时网关在监管平台的网关认证模块进行注册登记成为合法的网关，登记信息包含网关的编号、网络地址、定位信息、网关的网关公钥等，网关与监管平台之间相互留存对方公钥用于身份认证及数据加密，这样可以确保数据来源的真实有效性；
监管平台的注册登记为在监管平台中生成区块链节点的监管非对称密钥，同时生成监管公钥并在区块链上注册登记、生成区块链证书，区块链授权监管平台调用智能合约的权限，监管平台保存区块链证书及智能合约地址，该监管非对称密钥与区块链证书用于在区块链调用智能合约；
网关在收到不同类别的监测数据后进行哈希处理并生成标识，同时及时调用对应的智能合约上链，监测数据上链后，云安链对监测数据进行处理并存储，网关在调用智能合约的同时将监测数据与标识上报监管平台，监管平台收到网关上报的数据后，将监管平台数据与链上数据进行对比，对比一致认为数据有效，该过程通过标识实现信息的快速定位，返回查证数据的上链时间和上传者身份，对比链下数据，解决电子数据易伪造、易篡改、难溯源的问题；
例如对某次温度检测的数据有怀疑时通过该功能获得与链上数据对比的每个点的温度的对比情况，通过该功能可避免数据在传输过程中被篡改、有缺失的情况；
实施例三，在实施例二的基础上，出入库的信息包含粮户的信息由粮户填写、粮食的质检信息由质检设备获得、地磅的信息由地磅设备获得；
车辆的非法行进轨迹使用RFID技术，通过读写器设备对磁力电子标签的读写进行记录，网关从读写器设备获取记录，具体的，进入库区的车辆被贴标机贴上一个磁力电子标签，如果车辆经过了不该经过的地点就会被读写器读到数据并发出告警信息，读写器读到的磁力电子标签记录通过tcp协议上报到网关；
仓内粮食的数量信息通过数量检测设备统计仓内粮面的多点位的坐标计算仓内粮食体积；
粮情信息是包含设备检测出的粮食的温度、湿度、气体、虫害等信息；
监管平台将集成多类信息后，会将异常的数据统计在预警模块方便监管平台使用人员的查看，监管平台使用人员还可以通过安装在库区内的摄像头实时的对库区进行查看，或者通过监管平台对设备下指令进行粮情的检测，通过监管平台的区块链节点使用人员也可以对网关上报的数据进行查看或者验证数据的正确性。
实施例四，在实施例三的基础上，车辆的非法行进轨迹信息上链智能合约内容包括记录存储在区块链上的车辆的非法行进轨迹信息，智能合约中设置有预警信息的预警周期及单个周期内车辆的非法行进轨迹信息次数的阈值，当周期内车辆的非法行进轨迹信息次数达到阈值时调用数据预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
开关锁记录上链智能合约包括记录存储在区块链上的开关锁记录数据，智能合约中设置有允许开关锁的时间区间，当在允许时间区间之外的时间收到开关锁记录时调用数据预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
视频安防预警信息上链智能合约内容包括记录存储在区块链上的视频安防预警信息，智能合约中设置有移动侦测预警的周期，单个周期内移动侦测预警的次数，当周期内移动侦测预警的次数达到阈值时或收到摄像机下线预警时调用数据预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
区块链中的智能合约包括自定义智能合约，自定义智能合约可以设置合约触发条件和合约运行规则，如使用智能合约结合异常检测模块实现异常状况的分级预警、结合粮库保险保单，实现保险自动理赔等，提高监管平台的智能化程度。
本发明在具体使用时，从粮食入库开始将生成一个唯一的入库序列号，在经过入门登记、质检、称毛重、置仓、称皮重、结算等环节后，将入库的信息记录、质检的结果、过磅的数据、结算的数据上传到在网关，网关在收到入库信息后会将数据通过节点上链并通过通讯模块上传监管平台，在监管平台收到信息后，可以通过唯一的序列号在区块链中进行数据的验证，监管平台也会将历史的出入库粮食总量与数量检测设备检测的数据进行对比，将异常情况通过监管平台的预警模块展示给监管平台使用人员，其他不可预计问题使用人员可通过摄像头回放当时情景来查找问题；
粮食入库后，需要定时的对粮情进行检测，粮情分为粮食的情况与粮仓的情况，各种智能设备会将粮仓内的温度、湿度、气体信息与粮堆内多个点的温度、湿度信息上报到网关，平台会将温度过高、虫害过多、气体异常等问题形成预警信息在预警模块展示给监管平台使用人员，粮仓顶部还安装有一个数量检测设备，它会检测粮面的多个点位的坐标并计算出当前粮食的体积，然后根据质检出的容重计算出当前粮仓的粮食重量，然后将检测数据与计算数据上传到网关，网关会将所有数据上链并通过通讯模块上报监管平台。
本发明针对现有技术中对粮食仓储数据采集、存储及使用过程中的难收集、易篡改、无法溯源等问题做出改进，使用区块链保存粮食监管的信息，监管平台提供可视化的信息展示页面给监管人员或者第三方人员查看；监管平台使用者可以对检测采集的数据进行查看与分析，及时的发现粮库与粮食的问题；告警的信息也会提示监管平台的使用人员存在的潜在问题；数据上链确保了数据的真实有效，并保证了数据在检测后不会被恶意的修改。
Claims (6)
1.一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，其特征在于，包括监管平台、网关、粮情监测系统、区块链，所述的网关和监管平台相连，所述的粮情监测系统和网关相连，所述的区块链和网关、粮情监测系统均相连；
所述的网关具有DI、DO、AI、RS485、RS232的工业采集与控制接口，所述的网关支持4G/NB-Iot、以太网、Wi-Fi、ModbusTCP、ModbusRTU通讯方式，网关将信息通过TCP/UDP协议上报到监管平台；
所述的区块链以云安链为底层主链，区块链内包括数据分级预警智能合约、出入库数据上链智能合约、粮情检测数据上链智能合约、数量检测数据上链智能合约、车辆的非法行进轨迹信息上链智能合约、开关锁记录上链智能合约、视频安防预警信息上链智能合约，其中：
数据分级预警智能合约内设置有不同类型数据的预警与预警等级并关联责任人及责任人的通讯方式；
出入库数据上链智能合约包括存储在区块链的出入库数据记录，出入库数据上链智能合约中设置有出入库称重信息多级预警阈值、粮食质检信息预警阈值、粮食结算信息预警阈值，在网关调用出入库数据上链智能合约时根据其中设置的多级预警阈值进行分级预警，并调用数据分级预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
粮情检测数据上链智能合约包括记录存储在区块链的粮情检测数据，粮情检测数据上链智能合约中设置有粮仓内气体含量多级预警阈值、粮食内虫害数量种类多级预警阈值、粮食多点位温度多级预警阈值，在网关调用粮情检测数据上链智能合约时根据其中设置的不同多级预警阈值进行分级预警，并调用数据分级预警智能合约生成预警报告向责任人预警；
数量检测数据上链智能合约包括记录存储在区块链的数量检测数据，数量检测数据上链智能合约中设置有仓库与数量检测数据预警阈值，在网关调用数量检测数据上链智能合约时根据其中设置的仓库与数量检测数据预警阈值进行预警，并调用数据预警智能合约生成预警报告向责任人预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，其特征在于，所述的网关和监管平台均在区块链中注册登记；
网关的注册登记为在网关中生成区块链节点的网关非对称密钥，同时生成网关公钥并在区块链上注册登记、生成网关区块链证书；
监管平台的注册登记为在监管平台中生成区块链节点的监管非对称密钥，同时生成监管公钥并在区块链上注册登记、生成区块链证书。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，其特征在于，网关在收到不同类别的监测数据后进行哈希处理并生成标识，同时网关及时调用对应的智能合约上链；
监测数据上链后，云安链对监测数据进行处理并存储，网关在调用各个智能合约的同时将监测数据与标识上报监管平台，监管平台收到网关上报的数据后，将监管平台数据与链上数据进行对比，对比一致认为数据有效，否则数据存疑并预警。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，其特征在于，还包括智能仓门锁，所述的智能仓门锁和网关相连，智能仓门锁的记录由网关获取并上链同时传送至监管平台。
5.根据权利要求3所述的一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，其特征在于，还包括贴标机和读写器，所述的贴标机和读写器均和网关相连；
进入库区的车辆被贴标机贴上一个磁力电子标签，如果车辆经过了不该经过的地点就会被读写器读到数据并发出告警信息，读写器读到的磁力电子标签记录通过tcp协议上报到网关。
6.根据权利要求3所述的一种基于区块链与物联网的粮食监管方法，其特征在于，还包括安装在库区内的摄像头，所述的摄像头和网关相连。
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