CN112529729A - 一种基于区块链的智能电力数据交换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于区块链的智能电力数据交换方法,包括以下步骤:(1)采用ETL技术对电力数据进行抽取、清洗、转换和加载;(2)获得电力数据交换中的基于区块链P2P网络的去中心化交易信任模型DTBP;(3)采用链上链方式上链电力数据;(4)设计智能合约,完成电力数据交换。本发明实现在没有中心化机构协调和审核的情况下,电网中不同层级、不同系统间高效、高质量、可互信的数据交换,从而使网络中的所有节点在一个无信任的环境中安全地完成数据的交换和共享,提升行业数据的安全性和共享性。
Description
技术领域
本发明涉及电网数据交换方法,尤其涉及一种基于区块链的智能电力数据交换方法。
背景技术
随着全球电力用户数量的不断攀升,电力需求的快速增长,电网公司正开始逐步地扩大生产规模和改善经营模式,积极地推动着能源互联网建设和电力体制改革。在建设和改革过程中,电网信息系统中的海量数据呈现出结构复杂、可信度不高、封闭度较强、安全度不够、智能化水平偏低等不足,亟需引入新技术来支撑信息系统的发展,以满足新时代背景下多样化的商业需求。
由于电力体系内的公司和业务系统具有地域分布不均、数量庞大等特点,使得体系内数据交换管理变得复杂。目前IPDX系统在其运行过程中存在以下问题:公司在发展新业务新合作伙伴后,系统难以对新加入的成员进行信用度分析,以致于新成员在数据交换时乘虚伪造数据,影响数据质量。电力交易订单数据交换管理过程中,系统缺乏对订单付款流程的控制,以致支付方在履行合同时拖欠款项,造成系统无法正常进行数据交换。
计算机新技术的不断涌现和发展给电网信息系统提供更多的解决方案,其中,区块链技术可以应用于电力数据交换中,进一步地提升行业数据的安全性和共享性。使用基于区块链技术的网络进行电力交易账单的支付结算,可以在没有任何中心化机构协调和审核的情况下解决系统的参与者间的交易信任问题,从而可以使网络中的所有节点在一个无信任的环境中安全地完成数据的交换和共享。
发明内容
发明目的:本发明旨在解决现有技术的上述不足,提供一种基于区块链的智能电力数据交换方法,解决智能电力数据交换中遇到的数据质量和业务流程控制的问题。
技术方案:本发明所述的电力数据交换方法,包括以下步骤:
(1)采用ETL技术对电力数据进行抽取、清洗、转换和加载;
(2)获得电力数据交换中的基于区块链P2P网络的去中心化交易信任模型DTBP;
(3)采用链上链方式上链电力数据;
(4)根据智能合约,完成电力数据交换。
所述步骤(1)中ETL将源端数据库数据抽取到临时数据库中,按照业务规则对数据进行清洗、转换和集成,最后加载到目标端数据库中,整合分散建设的系统,实现数据的传输和共享。
所述步骤(2)中基于交易历史和推荐度组合计算的节点信任模型指标获得交易信任模型DTBP,包括以下步骤:
(21)根据节点i和节点j的交易成功次数Sij和失败次数Fij获得失信因子ε
ε=ε+Fij/(Sij+Fij)
(22)根据失信因子获得节点i对节点j的部分信任度P(i)
其中,μ是部分信任度控制因子,且0<μ<1;
(23)节点i和j交易结束后,获得i对j的满意度Aij
Aij=Vaildj/(Vaildj+Allj)
其中,Vaildj和Allj是节点i从j处获取的有效和总体信息大小,且0≤Aij<1;
(24)根据节点i从j处下载资源成功次数Dsj和失败次数Dfj获得推荐因子λij:
(25)根据节点i贡献给系统的信息量大小Mi获得其绩效值φ(i)
其中,e是数学中的常量;
(26)交易结束后,获得交易的参与节点得到来自发起节点的评价信任因子αij
αij=(1-Trust(j))P(i)+Trust(j)((1+λij)/e)
其中,Trust(j)为j节点的信任度;
(27)在P2P分布式网络中,根据j节点与i节点的交易次数n获得i对系统的贡献度C(i):
(28)获得节点的信任度Trust(i):
所述步骤(3)为将数据库中的数据上传并保存到区块链形成索引的过程,包括以下步骤:
(31)将实时订单数据,采用SG-ETL工具将生产库中的准实时数据进行抽取和清洗;对于历史订单数据,在业务空闲时段,通过SG-ETL调度监控系统设置定时任务对库中的数据进行抽取和清洗;
(32)将SG-ETL工具采集到的数据组装成区块链交易单,通过RPC接口提交到链上链体系中,链上链中的主链负责交易相关操作,侧链一负责数据存储,侧链二负责数据分析计算。
所述步骤(4)中智能合约包括订单生成、在线签约和合同履行;所述订单生成为甲方填写购电订单所需信息;所述在线签约为甲方提交订单后,乙方开始审核该订单的详细信息、智能合约的执行代码及其哈希;乙方在确认代码无误后,对合约进行签名并上传到区块链上保存;所述合同履行为双方在线签约后,执行合同中的条款以完成订单资金的预付、扣罚和结算。
有益效果:与现有技术相比,本发明的显著优点为实现在没有中心化机构协调和审核的情况下,电网中不同层级、不同系统间高效、高质量、可互信的数据交换,从而使网络中的所有节点在一个无信任的环境中安全地完成数据的交换和共享,提升行业数据的安全性和共享性。
附图说明
图1为本发明ETL数据抽取原理图;
图2为本发明电力交易订单管理流程;
图3为本发明电力数据上链原理图;
图4为本发明智能合约原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明所述的电力数据交换方法,包括以下步骤:
(1)采用ETL技术对电力数据进行抽取、清洗、转换和加载;
(2)获得电力数据交换中的基于区块链P2P网络的去中心化交易信任模型DTBP;
(3)采用链上链方式上链电力数据;
(4)根据智能合约,完成电力数据交换。
由图1可知,步骤(1)采用的ETL技术将源端数据库数据抽入到临时库中,然后按照业务规则对数据进行清洗、转换和集成,最后加载到目标端数据库中的技术,整合分散建设的若干系统,实现数据的传输和共享。
图2为步骤(2)中智能电力数据交换体系中的电力交易订单管理流程。其中甲方为电力用户,乙方为售电单位,根据该业务流程设计基于区块链P2P网络的去中心化交易信任模型DTBP(Decentralized Transaction credit model based on Blockchain P2P)、电力数据上链和智能合约。
建立信任模型DTBP,设计的该模型中采用经典的基于交易历史和推荐度组合计算的节点信任模型指标来进行形式化定义。建立信任模型DTBP包括以下步骤:
(21)根据节点i和节点j的交易成功次数Sij和失败次数Fij获得失信因子ε
ε=ε+Fij/(Sij+Fij)
(22)根据失信因子获得节点i对节点j的部分信任度P(i)
其中,μ是部分信任度控制因子,且0<μ<1;
(23)节点i和j交易结束后,获得i对j的满意度Aij
Aij=Vaildj/(Vaildj+Allj)
其中,Vaildj和Allj是节点i从j处获取的有效和总体信息大小,且0≤Aij<1;
(24)根据节点i从j处下载资源成功次数Dsj和失败次数Dfj获得推荐因子λij:
(25)根据节点i贡献给系统的信息量大小Mi获得其绩效值φ(i)
其中,e是数学中的常量;
(26)交易结束后,获得交易的参与节点得到来自发起节点的评价信任因子αij
αij=(1-Trust(j))P(i)+Trust(j)((1+λij)/e)
其中,Trust(j)为j节点的信任度;
(27)在P2P分布式网络中,根据j节点与i节点的交易次数n获得i对系统的贡献度C(i):
(28)获得节点的信任度Trust(i):
图3为步骤(3)电力数据上链原理图,将数据库中的数据安全、快速地上传并保存到区块链形成索引。电力交易订单数据分如下两步进行数据上链设计:
(31)对于实时订单数据,采用SG-ETL工具将生产库中的准实时数据进行抽取和清洗;对于历史订单数据,在业务空闲时段,通过SG-ETL调度监控系统设置定时任务来对库中的数据进行抽取和清洗。
(32)将SG-ETL工具采集到的数据组装成区块链交易单,通过RPC接口提交到链上链体系中,由链上链中的主链负责交易相关操作,侧链一负责数据存储,侧链二负责数据分析计算。
图4为步骤(4)智能合约原理图,智能合约包括:
1、订单生成:甲方填写购电订单所需信息,如缴费地区、客户编号、客户名称、联系方式、购电总量、使用时段、支付方式、支付金额等。
2、在线签约:甲方提交订单后,乙方开始审核该订单的详细信息、智能合约的执行代码及其哈希等。为了检验合约代码是否达到规范要求,需要对代码进行形式化验证。常用的形式化验证方法有自动化模型检测法和定理证明法,常用的检测工具有JSPIN、 UPPAAL、NuSMV等。乙方在确认代码无误后,需对合约进行签名并上传到区块链上保存,以此完成在线签约的整个过程。
3、合同履行:双方在线签约后,合同的履行由程序代码在一定的条件下去执行合同中的条款以完成订单资金的预付、扣罚和结算。
Claims (5)
1.一种基于区块链的智能电力数据交换方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)采用ETL技术对电力数据进行抽取、清洗、转换和加载;
(2)获得电力数据交换中的基于区块链P2P网络的去中心化交易信任模型DTBP;
(3)采用链上链方式上链电力数据;
(4)根据智能合约,完成电力数据交换。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的智能电力数据交换方法,其特征在于:所述步骤(1)中ETL将源端数据库数据抽取到临时数据库中,按照业务规则对数据进行清洗、转换和集成,最后加载到目标端数据库中,整合分散建设的系统,实现数据的传输和共享。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智能电力数据交换方法,其特征在于:所述步骤(2)中基于交易历史和推荐度组合计算的节点信任模型指标获得交易信任模型DTBP,包括以下步骤:
(21)根据节点i和节点j的交易成功次数Sij和失败次数Fij获得失信因子ε
ε=ε+Fij/(Sij+Fij)
(22)根据失信因子获得节点i对节点j的部分信任度P(i)
其中,μ是部分信任度控制因子,且0<μ<1;
(23)节点i和j交易结束后,获得i对j的满意度Aij
Aij=Vaildj/(Vaildj+Allj)
其中,Vaildj和Allj是节点i从j处获取的有效和总体信息大小,且0≤Aij<1;
(24)根据节点i从j处下载资源成功次数Dsj和失败次数Dfj获得推荐因子λij:
(25)根据节点i贡献给系统的信息量大小Mi获得其绩效值φ(i)
其中,e是数学中的常量;
(26)交易结束后,获得交易的参与节点得到来自发起节点的评价信任因子αij
αij=(1-Trust(j))P(i)+Trust(j)((1+λij)/e)
其中,Trust(j)为j节点的信任度;
(27)在P2P分布式网络中,根据j节点与i节点的交易次数n获得i对系统的贡献度C(i):
(28)获得节点的信任度Trust(i):
4.根据权利要求1所述的基于区块链的智能电力数据交换方法,其特征在于:所述步骤(3)为将数据库中的数据上传并保存到区块链形成索引的过程,包括以下步骤:
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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