CN112559623B - 一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，包括基础数据层、边缘计算层、大数据存储平台、数据融合层、数据分析层、数据服务层及区块链层，所述基础数据层用于提供数据采集、网络传输、存储计算功能，所述边缘计算层包括边缘设备、边缘计算终端及云中心，所述大数据存储平台用于存储基础数据层采集的物流数据以及边缘计算终端的计算结果，所述数据融合层用于对大数据存储平台存储的数据进行数据融合处理，所述数据分析层包括机器学习框架、大数据分析框架、边缘计算调度框架、区块链共识激励算法框架，所述数据服务层包括数据交换单元、物流溯源单元及电子提单单元。

Description

一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种基于区块链和边缘计算的 多式联运服务系统。
背景技术
在物流领域探索区块链最早可追溯到2015年，国际物流巨头UPS集团 就启动区块链技术在全球物流业务的探索和应用。区块链技术去中心、公开、 透明，防篡改的特性能解决社会物流中信息不对称和信息被造假的可能，为 每个参与方打造一个既公开透明又能充分保护各方隐私的开放网络，建立一 个高度信任的社会物流环境。2016年，沃尔玛与IBM联合清华大学研究区块 链技术在肉品追踪溯源方面的应用。2017年，国内物流巨头菜鸟、京东、顺 丰等，开始竞相布局区块链领域。当前，区块链技术发展到第三代，区块链 底层技术已发展到了百万级别的TPS，交易确认速度缩短到秒级。例如，DHL 和埃森哲全程药品追踪系统，模拟处理能力超过70亿个药品序列号，每秒多 达1500次交易。这些进步，使区块链应用的大规模落地有了坚实基础，但亦 对区块链服务的质量和规模提出了更高要求。
2017年初，中国联通和中兴通讯等牵头在国际电信联盟(ITU-T)发起并 成立“基于物联网区块链的“去中心化”业务平台框架”(Y.IoT-BoT-fw)国 际标准项目。随着5G技术的发展，区块链技术与边缘计算、人工智能等技术 的结合来推动物联网发展已成为主流方向。当前，物流领域面临比以往更为 复杂的情况，传统方式的区块链服务已难以满足多式联运的需求。通过云边 二重结构，保障物流安全的区块链操作下沉到更细的维度，通过智能化、边 缘云化，推动区块链新的底层脚骨，最终实现信息流、现金流、物流三合一 的边缘区块链物流云平台。
多式联运在国外以欧美国家为首已形成了一套很成熟的技术标准体系， 美国是多式联运的发源地，现已拥有较多成熟、规模化的多式联运服务企业。 预计到2040年，美国多式联运的货运量将达到35.75亿吨，占货运总量的 12.5％，货运价值10万亿美元，占货运总价值的25.3％。在美国，公铁联运 是主流的多式联运方式，比重占了53％。
多式联运综合物流中会涉及到多主体参与，要实现面向多主体、多资源 的服务产品信息共享，就需拥有在高度可信的环境下去匹配交易的能力。如 何确保物流数据的可信性和可追溯性，保证物流信息的公开、透明性，越来 越受到人们的关注。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于区块链和边缘计算的多式联运 服务系统。
本发明采用以下技术方案：
一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，包括基础数据层、边 缘计算层、大数据存储平台、数据融合层、数据分析层、数据服务层及区块 链层，其中：
所述基础数据层用于提供数据采集、网络传输、存储计算功能；
所述边缘计算层包括边缘设备、边缘计算终端及云中心，所述边缘计算 终端分别与边缘设备、云中心进行数据交互，所述边缘计算终端用于执行区 块链共识算法，所述云中心包括内容缓存服务器和边缘节点管理服务器，所 述边缘设备向边缘计算终端发出身份认证请求，所述边缘计算终端通过区块 打包将块链数据同步到区块链层，所述区块链层将身份认证结果发送给云中 心；
所述大数据存储平台用于存储基础数据层采集的物流数据以及边缘计算 终端的计算结果；
所述数据融合层用于对大数据存储平台存储的数据进行数据融合处理， 其包括数据清洗单元、数据存储连接引擎及数据资产连接引擎；
所述数据分析层包括机器学习框架、大数据分析框架、边缘计算调度框 架、区块链共识激励算法框架；
所述数据服务层包括数据交换单元、物流溯源单元及电子提单单元；
所述区块链层为区块链联盟，所述区块链联盟包括公路私有区块链、铁 路私有区块链、空运私有区块链、水运私有区块链、码头区块链及堆场区块 链。
优选地，所述区块链层包括底层单元及合约单元，所述底层单元包括链 上分布式数据模块、块数据共享模块、块数据开发模块、链上与链下数据融 合分析模块、块数据治理模块、权益证明模块及账本维护模块，所述合约单 元包括智能合约脚本模块、智能合约模板模块及合约浏览模块。
优选地，所述边缘计算层还包括分别与云中心通信的边缘服务网关、物 流网关及终端用户设备，所述边缘服务网关与传统物流应用系统进行数据交 互，所述物流网关与边缘计算终端进行数据交互，所述云中心、边缘服务网 关、物流网关及终端用户设备均具有区块链节点。
优选地，所述边缘计算层还包括物联网认证单元，所述物联网认证单元 用于与区块链层进行数据交互，实现边缘设备的身份认证。
优选地，所述数据融合层还包括数据标准单元和上链API，所述数据标准 单元用于制定数据标准规则，所述上链API用于将区块数据同步到区块链层。
优选地，所述边缘计算层还包括任务卸载调度模块，所述任务卸载调度 模块利用分布式算力将任务卸载到边缘计算终端。
优选地，所述区块链层采用多链双层结构。
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
本发明基于边缘计算和区块链技术，能够确保物流数据的可信性和可追 溯性，保证物流信息的公开、透明性。
附图说明
图1为本发明的系统框架示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
本发明公开了一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，包括基 础数据层、边缘计算层、大数据存储平台、数据融合层、数据分析层、数据 服务层及区块链层，其中：
基础数据层用于提供数据采集、网络传输、存储计算功能。
边缘计算层包括边缘设备、边缘计算终端及云中心，边缘计算终端分别 与边缘设备、云中心进行数据交互，边缘计算终端用于执行区块链共识算法， 云中心包括内容缓存服务器和边缘节点管理服务器，边缘设备向边缘计算终 端发出身份认证请求，边缘计算终端通过区块打包将块链数据同步到区块链 层，区块链层将身份认证结果发送给云中心。边缘计算层还包括分别与云中 心通信的边缘服务网关、物流网关及终端用户设备，边缘服务网关与传统物 流应用系统进行数据交互，物流网关与边缘计算终端进行数据交互，云中心、 边缘服务网关、物流网关及终端用户设备均具有区块链节点。边缘计算层还 包括物联网认证单元，物联网认证单元用于与区块链层进行数据交互，实现 边缘设备的身份认证。边缘计算层还包括任务卸载调度模块，任务卸载调度 模块利用分布式算力将任务卸载到边缘计算终端。
大数据存储平台用于存储基础数据层采集的物流数据以及边缘计算终端 的计算结果。
数据融合层用于对大数据存储平台存储的数据进行数据融合处理，其包 括数据清洗单元、数据存储连接引擎及数据资产连接引擎。数据融合层还包 括数据标准单元和上链API，数据标准单元用于制定数据标准规则，上链API 用于将区块数据同步到区块链层。
数据分析层包括机器学习框架、大数据分析框架、边缘计算调度框架、 区块链共识激励算法框架。
数据服务层包括数据交换单元、物流溯源单元及电子提单单元。
区块链层为区块链联盟，区块链联盟包括公路私有区块链、铁路私有区 块链、空运私有区块链、水运私有区块链、码头区块链及堆场区块链。区块 链层包括底层单元及合约单元，底层单元包括链上分布式数据模块、块数据 共享模块、块数据开发模块、链上与链下数据融合分析模块、块数据治理模 块、权益证明模块及账本维护模块，合约单元包括智能合约脚本模块、智能 合约模板模块及合约浏览模块。在本实施例中，区块链层采用多链双层结构。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，其特征在于，包括基础数据层、边缘计算层、大数据存储平台、数据融合层、数据分析层、数据服务层及区块链层，其中：
所述基础数据层用于提供数据采集、网络传输、存储计算功能；
所述边缘计算层包括边缘设备、边缘计算终端及云中心，所述边缘计算终端分别与边缘设备、云中心进行数据交互，所述边缘计算终端用于执行区块链共识算法，所述云中心包括内容缓存服务器和边缘节点管理服务器，所述边缘设备向边缘计算终端发出身份认证请求，所述边缘计算终端通过区块打包将块链数据同步到区块链层，所述区块链层将身份认证结果发送给云中心；
所述边缘计算层还包括分别与云中心通信的边缘服务网关、物流网关及终端用户设备，所述边缘服务网关与传统物流应用系统进行数据交互，所述物流网关与边缘计算终端进行数据交互，所述云中心、边缘服务网关、物流网关及终端用户设备均具有区块链节点；
所述大数据存储平台用于存储基础数据层采集的物流数据以及边缘计算终端的计算结果；
所述数据融合层用于对大数据存储平台存储的数据进行数据融合处理，其包括数据清洗单元、数据存储连接引擎及数据资产连接引擎；
所述数据分析层包括机器学习框架、大数据分析框架、边缘计算调度框架、区块链共识激励算法框架；
所述数据服务层包括数据交换单元、物流溯源单元及电子提单单元；
所述区块链层为区块链联盟，所述区块链联盟包括公路私有区块链、铁路私有区块链、空运私有区块链、水运私有区块链、码头区块链及堆场区块链。
2.如权利要求1所述的一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，其特征在于，所述区块链层包括底层单元及合约单元，所述底层单元包括链上分布式数据模块、块数据共享模块、块数据开发模块、链上与链下数据融合分析模块、块数据治理模块、权益证明模块及账本维护模块，所述合约单元包括智能合约脚本模块、智能合约模板模块及合约浏览模块。
3.如权利要求1所述的一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，其特征在于，所述边缘计算层还包括物联网认证单元，所述物联网认证单元用于与区块链层进行数据交互，实现边缘设备的身份认证。
4.如权利要求1所述的一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，其特征在于：所述数据融合层还包括数据标准单元和上链API，所述数据标准单元用于制定数据标准规则，所述上链API用于将区块数据同步到区块链层。
5.如权利要求1所述的一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，其特征在于：所述边缘计算层还包括任务卸载调度模块，所述任务卸载调度模块利用分布式算力将任务卸载到边缘计算终端。
6.如权利要求1所述的一种基于区块链和边缘计算的多式联运服务系统，其特征在于：所述区块链层采用多链双层结构。
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