CN112924921A - 一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制,包括以下步骤：构建基于区块链的智能电表质量数据可信采集体系架构；构建智能电表注册流程；构建质量数据采集策略管理机制；构建质量数据保存管理机制；构建电力数据的使用机制；通过对智能电表质量数据可信采集机制分析可知，本发明提出的基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制具有较好的应用效果和性能，较好解决了智能电表质量数据采集方面存在的质量数据采集不全面，质量数据丢失、数据共享难等问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能电表的数据管理技术领域，具体领域为一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制。
背景技术
智能电表可以实现电网数据的全面快速采集，是电网公司提升电力服务质量的重要数据来源。因为智能电表采集的数据中包含用电数据、电网运营数据，而且智能电表属于关键基础设施，对国家安全起到非常重要的作用。智能电表数据的安全采集和管理，已成为一个重要的研究内容。
为提升电力系统的整体安全能力，文献[杨帆,张琴,刘捷,等.国网四川电力数据资产安全管理体系构建研究[J].电力信息与通信技术,2018,16(1):90-95.]以国家电网四川电力公司的数据安全管理为研究对象，提出多维度数据安全管理架构，全面提升了电力数据安全。为了将被破坏的数据进行恢复，文献[王守相,陈海文,潘志新,等.采用改进生成式对抗网络的电力系统量测缺失数据重建方法[J].中国电机工程学报,2019(1):1-7.]基于生成式对抗网络，提出缺失数据重构算法。为了从电力公司的日常运营中提升数据安全管理能力，文献[冷喜武,陈国平,蒋宇,等.智能电网监控运行大数据分析系统的数据规范和数据处理[J].电力系统自动化,2018,42(19):169-176.]从电力大数据的操作规范方面进行研究，提出电网数据的安全操作管理体系。文献[陈智雨,高德荃,王栋,等.基于量子密钥的电力业务最优数据保护模型[J].电力系统自动化,2018,42(11):113-121.]将量子密钥应用到数据的安全管理体系中。文献[李文璟,李梦,邢宁哲,等.基于熵权-灰色模型的电力数据网风险预测[J].北京邮电大学学报,2018,41(3):39-45.]将熵权-灰色模型应用到电力数据安全预警工作中，提升了数据安全事件的提前预警能力。在智能电表终端数据安全方面，文献[周致成,李立新,李作辉.基于区块链技术的高效跨域认证方案[J].计算机应用,2018,38(2):316-320.]提出基于区块链的终端跨域认证机制。文献[马祥,赵富贵.移动互联网终端多源生物特征实时身份认证系统[J].电视技术,2017,4.]基于生物特征识别技术提升了移动终端的安全认证能力。文献[张潭,林伟雄.基于SWP-SIM技术的移动终端身份认证及使用授权的实现方法[J].科技创新与应用,2018(9):21-22.]针对移动终端的SIM卡安全问题，提出基于SWP-SIM技术的终端认证和授权机制。
从已有研究分析可知，智能电表数据的安全采集方面已经取得了较多的研究成果。智能电表的质量数据对智能电表的稳定运行，起到关键作用。但是，在智能电表的质量数据方面，仍然存在质量数据采集不全面，质量数据丢失、数据共享难等问题。为解决此问题，本发明采用区块链技术，提出基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制。通过对机制的执行速度、能耗、安全性分析，验证了本发明机制的可用性和实用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制,其特征在于，包括以下步骤：
步骤101、构建基于区块链的智能电表质量数据可信采集体系架构；
步骤102、构建智能电表注册流程；
步骤103、构建质量数据采集策略管理机制；
步骤104、构建质量数据保存管理机制；
步骤105、构建电力数据的使用机制。
在步骤101中，是基于区块链技术中的超级账本理论，设计智能电表质量数据的可信采集体系架构；
超级账本是区块链技术的第三个版本，可以实现分布式账本功能，超级账本主要包括背书节点、提交节点、排序服务节点、智能合约，其中，背书节点主要完成交易内容的签名功能；提交节点实现区块链节点的创建提交功能；排序服务节点实现多个交易内容的排序和打包；智能合约按照制定好的指令执行区块链节点的创建和管理。
采用超级账本技术，提出的基于区块链的智能电表质量数据可信采集体系架构，该体系架构主要包括智能电表、边缘计算节点、区块链、数据存储平台四个方面。
智能电表是质量数据的生产者，所需要采集智能电表的数据包括生产数据、运行维护数据，以及告警故障数据；
通过VPN加密隧道计数对数据进行传输，以此保证数据传输的稳定性及减速网络资源的占用率。
边缘计算节点是数据处理和提交上链的计算单元，通过采用边缘计算计数，设计边缘计算节点，解决智能电表的计算和存储能力有限的问题，增加了智能电表的可靠性；
采用服务器虚拟化技术，提高边缘计算节点的可扩展性和可靠性，以此实现基于超级账本的智能电表质量数据可信采集，边缘计算节点具有智能电表资源管理、质量数据采集策略管理两个功能模块，智能电表资源管理模块包括背书节点和提交节点：
背书节点负责对智能电表的身份和数据进行签名，提交节点负责对智能电表的质量数据进行提交；
质量数据采集策略管理模块根据质量数据的采集要求，与智能电表进行通信，获取指定的质量数据，系统服务接口基于RESTful技术，可以实现多种异构数据平台、边缘计算节点、区块链节点的安全接入。
区块链主要包括共识算法、排序服务节点、智能合约三部分，所述共识算法采用PoA算法，所述排序服务节点从边缘计算节点接收到智能电表上链请求后，按照智能电表的身份属性、所有者属性等信息，对智能电表进行排序，所述智能合约是智能电表质量数据可信采集的关键环节，包括智能电表上链和数据存储相关策略，具体内容在下面进行介绍。
智能合约可以通过设置触发条件，自动执行区块链指令，从而实现各种特定的业务需求，基于智能合约具有安全、可靠、快速、自动执行的特点，已成为区块链技术中的重要组成部分；
通过智能合约可以实现智能电表上链和数据采集的自动执行；
上述提出的智能电表质量数据采集合约包括基础合约、身份合约、数据合约三个部分。
基础合约主要功能是对智能电表的基本信息进行管理，包括基本信息合约和标识公钥合约，其中，基本信息合约可以获取智能电表的属性信息、所有者信息，标识公钥合约可以为加入区块链的智能电表生成标识和公钥信息。
身份合约主要用于智能电表数据身份的创建和完善工作，包括身份创建投票合约、身份重置合约，身份创建投票合约根据身份创建规则，调用基础合约中的基本信息合约，对智能电表进行信息验证，验证通过后，各个区块链节点对身份创建进行投票，根据投票结果，来确定是否创建新的区块，如需要创建新的区块，需要调用标识公钥合约，为智能电表创建标识和公钥，用于智能电表的身份创建；
身份重置合约根据智能电表所有者的请求，对智能电表的属性信息进行更新，为保证数据的唯一性和不可篡改性，身份重置合约只能对智能电表的密钥信息、位置信息等附属信息进行重置，对于智能电表的标识等唯一性信息不能进行重置。
数据合约主要功能是对智能电表的数据进行安全存储和可信使用，包括数据存储合约、数据共享合约、权限控制合约，数据存储合约完成数据的哈希摘要获取、数据分布式存储两个功能；
数据共享合约根据采集者的身份信息的验证，为通过验证的数据采集者提供数据共享功能；
权限控制合约主要包括数据采集者和数据使用者的身份验证。只有通过身份验证的相关方，才能对数据进行访问和使用。
在步骤102中，智能电表上链环节，主要完成智能电表在区块链上的注册，从而基于区块链技术实现智能电表质量数据的可信采集和使用，边缘计算节点收到所管辖范围内的智能电表注册请求后，对这些请求进行打包，并通过系统服务接口，将请求提交给区块链节点，智能电表加入区块链的注册流程如下：
步骤1021：智能电表发起注册请求到边缘计算节点，智能电表发送的注册请求内容包含设备ID、设备属性、所有者ID等相关信息；
步骤1022：边缘计算节点执行验证和签名，边缘计算节点中的背书节点对智能电表的注册数据进行验证和签名；
步骤1023：边缘计算节点对所有智能电表注册请求进行排序和打包，边缘计算节点中的排序节点将所有智能电表的注册请求数据进行排序和打包；。
步骤1024：边缘计算节点的提交节点将注册请求包提交到区块链；
步骤1025：区块链节点创建投票合约，区块链选择和边缘计算节点最近的区块链节点，为当前请求创建投票合约；
步骤1026：区块链节点投票：投票合约将该投票发送到其它所有区块链节点，并接收投票结果；
步骤1027：创建智能电表的身份标识及相关合约，当接收的赞同投票结果超过总区块链节点数量的1/3时，执行智能电表的身份标识及相关合约，为智能电表创建新的区块链节点；
步骤1028：返回智能电表身份标识；
步骤1029：当智能电表在区块链上注册成功后，为边缘计算节点和智能电表返回智能电表身份标识。
在步骤103中，质量数据采集策略的制定环节，主要完成智能电表所有者对质量数据的采集策略的实施，智能电表所有者根据业务需要，设置智能电表采集质量数据的内容、采集方式等数据属性，同时，根据业务关系，设置质量数据的使用者属性，从而完成质量数据的可信安全的使用，其构建流程如下：
步骤1031：智能电表所有者上传采集访问策略，采集策略包括设备属性、请求者属性：
设备属性包括设备ID、采集的数据类型、采集间隔、上传间隔；
请求者属性包括资源请求者属性、允许使用的权限、与资源拥有者的关系、先决条件、使用次数；
步骤1032：请求区块链节点对所有者身份进行验证，区块链节点根据智能电表的所有者属性进行比较，验证所有者属性；
步骤1033：验证成功，智能电表所有者的身份被区块链节点验证通过后，给边缘计算节点返回验证结果；
步骤1034：执行采集策略，边缘计算节点将智能电表所有者的质量数据采集策略下发给智能电表，智能电表根据质量数据的采集策略，执行质量数据的采集；
步骤1035：执行访问策略，边缘计算节点请求区块链节点存储访问策略，便于资源请求者可以根据智能电表所有者的访问策略，进行数据的访问和使用；
步骤1036：执行成功，智能电表的所有者获得采集访问策略的执行结果。
在步骤104中，质量数据的保存环节中，为保证智能电表质量数据的安全、可靠存储，采用分布式存储平台，实现质量数据的分布式冗余存储，及由区块链节点存储数据的哈希值，其存保存流程如下：
步骤1041：采集数据：智能电表根据数据采集策略，采集质量数据；
步骤1042：请求数据存储：智能电表根据数据存储策略，将需要存储的数据发送到数据存储平台；
步骤1043：执行数据存储，并生成数据摘要；
数据存储平台对智能电表的数据进行存储，并采用哈希算法，获得数据的哈希值；
步骤1044：请求存储数据摘要：数据存储平台将生成的数据摘要发送给区块链节点，请求区块链节点对数据摘要进行存储；
步骤1045：存储数据摘要：区块链节点将数据摘要数据存储到所在区块中；
步骤1046：数据存储成功：收到区块链的数据摘要添加成功信息后，保存当前数据在区块链中的数据编号，便于后期数据的使用和数据共享，并给智能电表返回数据存储成功的消息。
在步骤105中，质量数据的使用环节，数据使用者基于数据所有者提供质量数据属性，向区块链提出数据使用请求，在区块链的认证通过之后，才能使用该资源，使用机制构建步骤如下：
步骤1051：资源请求者对身份ID、请求数据签名；
当资源请求者需要获取智能电表的数据时，资源请求者首先使用自己的私钥对自己的身份标识和需要获取的数据编号进行签名。
步骤1052：发送签名信息：资源请求者将签名信息发送到区块链节点。
步骤1053：验证身份信息：区块链节点根据资源拥有者的资源访问策略，对资源请求者身份信息进行验证。
步骤1054：返回请求数据内容的摘要：区块链节点验证资源请求者的身份之后，根据请求数据的要求，为资源请求者返回请求数据内容的摘要信息。
步骤1055：请求数据内容：资源请求者根据数据内容的摘要信息，向数据存储平台提出数据内容请求。
步骤1056：验证数据摘要：数据存储平台验证数据摘要信息。
步骤1057：返回数据内容：通过验证后，数据存储平台将数据内容返回给资源请求者。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对智能电表质量数据可信采集机制分析可知，本发明提出的基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制具有较好的应用效果和性能，较好解决了智能电表质量数据采集方面存在的质量数据采集不全面，质量数据丢失、数据共享难等问题。
附图说明
图1为本发明的主体的流程示意图
图2为基于区块链的智能电表质量数据可信采集体系架构示意图；
图3为智能电表质量数据采集的智能合约示意图；
图4为智能电表加入区块链的注册流程示意图；
图5为质量数据采集策略管理示意图；
图6为质量数据保存管理示意图；
图7为电力数据的使用机制示意图；
图8为典型应用方案示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制,其特征在于，包括以下步骤：
步骤101、构建基于区块链的智能电表质量数据可信采集体系架构；
步骤102、构建智能电表注册流程；
步骤103、构建质量数据采集策略管理机制；
步骤104、构建质量数据保存管理机制；
步骤105、构建电力数据的使用机制。
在步骤101中，是基于区块链技术中的超级账本理论，设计智能电表质量数据的可信采集体系架构；
超级账本是区块链技术的第三个版本，可以实现分布式账本功能，超级账本主要包括背书节点、提交节点、排序服务节点、智能合约，其中，背书节点主要完成交易内容的签名功能；提交节点实现区块链节点的创建提交功能；排序服务节点实现多个交易内容的排序和打包；智能合约按照制定好的指令执行区块链节点的创建和管理。
采用超级账本技术，提出的基于区块链的智能电表质量数据可信采集体系架构，该体系架构主要包括智能电表、边缘计算节点、区块链、数据存储平台四个方面。
智能电表是质量数据的生产者，所需要采集智能电表的数据包括生产数据、运行维护数据，以及告警故障数据；
通过VPN加密隧道计数对数据进行传输，以此保证数据传输的稳定性及减速网络资源的占用率。
边缘计算节点是数据处理和提交上链的计算单元，通过采用边缘计算计数，设计边缘计算节点，解决智能电表的计算和存储能力有限的问题，增加了智能电表的可靠性；
采用服务器虚拟化技术，提高边缘计算节点的可扩展性和可靠性，以此实现基于超级账本的智能电表质量数据可信采集，边缘计算节点具有智能电表资源管理、质量数据采集策略管理两个功能模块，智能电表资源管理模块包括背书节点和提交节点：
背书节点负责对智能电表的身份和数据进行签名，提交节点负责对智能电表的质量数据进行提交；
质量数据采集策略管理模块根据质量数据的采集要求，与智能电表进行通信，获取指定的质量数据，系统服务接口基于RESTful技术，可以实现多种异构数据平台、边缘计算节点、区块链节点的安全接入。
区块链主要包括共识算法、排序服务节点、智能合约三部分，所述共识算法采用PoA算法，所述排序服务节点从边缘计算节点接收到智能电表上链请求后，按照智能电表的身份属性、所有者属性等信息，对智能电表进行排序，所述智能合约是智能电表质量数据可信采集的关键环节，包括智能电表上链和数据存储相关策略，具体内容在下面进行介绍。
智能合约可以通过设置触发条件，自动执行区块链指令，从而实现各种特定的业务需求，基于智能合约具有安全、可靠、快速、自动执行的特点，已成为区块链技术中的重要组成部分；
通过智能合约可以实现智能电表上链和数据采集的自动执行；
上述提出的智能电表质量数据采集合约包括基础合约、身份合约、数据合约三个部分。
基础合约主要功能是对智能电表的基本信息进行管理，包括基本信息合约和标识公钥合约，其中，基本信息合约可以获取智能电表的属性信息、所有者信息，标识公钥合约可以为加入区块链的智能电表生成标识和公钥信息。
身份合约主要用于智能电表数据身份的创建和完善工作，包括身份创建投票合约、身份重置合约，身份创建投票合约根据身份创建规则，调用基础合约中的基本信息合约，对智能电表进行信息验证，验证通过后，各个区块链节点对身份创建进行投票，根据投票结果，来确定是否创建新的区块，如需要创建新的区块，需要调用标识公钥合约，为智能电表创建标识和公钥，用于智能电表的身份创建；
身份重置合约根据智能电表所有者的请求，对智能电表的属性信息进行更新，为保证数据的唯一性和不可篡改性，身份重置合约只能对智能电表的密钥信息、位置信息等附属信息进行重置，对于智能电表的标识等唯一性信息不能进行重置。
数据合约主要功能是对智能电表的数据进行安全存储和可信使用，包括数据存储合约、数据共享合约、权限控制合约，数据存储合约完成数据的哈希摘要获取、数据分布式存储两个功能；
数据共享合约根据采集者的身份信息的验证，为通过验证的数据采集者提供数据共享功能；
权限控制合约主要包括数据采集者和数据使用者的身份验证。只有通过身份验证的相关方，才能对数据进行访问和使用。
在步骤102中，智能电表上链环节，主要完成智能电表在区块链上的注册，从而基于区块链技术实现智能电表质量数据的可信采集和使用，边缘计算节点收到所管辖范围内的智能电表注册请求后，对这些请求进行打包，并通过系统服务接口，将请求提交给区块链节点，智能电表加入区块链的注册流程如下：
步骤1021：智能电表发起注册请求到边缘计算节点，智能电表发送的注册请求内容包含设备ID、设备属性、所有者ID等相关信息；
步骤1022：边缘计算节点执行验证和签名，边缘计算节点中的背书节点对智能电表的注册数据进行验证和签名；
步骤1023：边缘计算节点对所有智能电表注册请求进行排序和打包，边缘计算节点中的排序节点将所有智能电表的注册请求数据进行排序和打包；。
步骤1024：边缘计算节点的提交节点将注册请求包提交到区块链；
步骤1025：区块链节点创建投票合约，区块链选择和边缘计算节点最近的区块链节点，为当前请求创建投票合约；
步骤1026：区块链节点投票：投票合约将该投票发送到其它所有区块链节点，并接收投票结果；
步骤1027：创建智能电表的身份标识及相关合约，当接收的赞同投票结果超过总区块链节点数量的1/3时，执行智能电表的身份标识及相关合约，为智能电表创建新的区块链节点；
步骤1028：返回智能电表身份标识；
步骤1029：当智能电表在区块链上注册成功后，为边缘计算节点和智能电表返回智能电表身份标识。
在步骤103中，质量数据采集策略的制定环节，主要完成智能电表所有者对质量数据的采集策略的实施，智能电表所有者根据业务需要，设置智能电表采集质量数据的内容、采集方式等数据属性，同时，根据业务关系，设置质量数据的使用者属性，从而完成质量数据的可信安全的使用，其构建流程如下：
步骤1031：智能电表所有者上传采集访问策略，采集策略包括设备属性、请求者属性：
设备属性包括设备ID、采集的数据类型、采集间隔、上传间隔；
请求者属性包括资源请求者属性、允许使用的权限、与资源拥有者的关系、先决条件、使用次数；
步骤1032：请求区块链节点对所有者身份进行验证，区块链节点根据智能电表的所有者属性进行比较，验证所有者属性；
步骤1033：验证成功，智能电表所有者的身份被区块链节点验证通过后，给边缘计算节点返回验证结果；
步骤1034：执行采集策略，边缘计算节点将智能电表所有者的质量数据采集策略下发给智能电表，智能电表根据质量数据的采集策略，执行质量数据的采集；
步骤1035：执行访问策略，边缘计算节点请求区块链节点存储访问策略，便于资源请求者可以根据智能电表所有者的访问策略，进行数据的访问和使用；
步骤1036：执行成功，智能电表的所有者获得采集访问策略的执行结果。
在步骤104中，质量数据的保存环节中，为保证智能电表质量数据的安全、可靠存储，采用分布式存储平台，实现质量数据的分布式冗余存储，及由区块链节点存储数据的哈希值，其存保存流程如下：
步骤1041：采集数据：智能电表根据数据采集策略，采集质量数据；
步骤1042：请求数据存储：智能电表根据数据存储策略，将需要存储的数据发送到数据存储平台；
步骤1043：执行数据存储，并生成数据摘要；
数据存储平台对智能电表的数据进行存储，并采用哈希算法，获得数据的哈希值；
步骤1044：请求存储数据摘要：数据存储平台将生成的数据摘要发送给区块链节点，请求区块链节点对数据摘要进行存储；
步骤1045：存储数据摘要：区块链节点将数据摘要数据存储到所在区块中；
步骤1046：数据存储成功：收到区块链的数据摘要添加成功信息后，保存当前数据在区块链中的数据编号，便于后期数据的使用和数据共享，并给智能电表返回数据存储成功的消息。
在步骤105中，质量数据的使用环节，数据使用者基于数据所有者提供质量数据属性，向区块链提出数据使用请求，在区块链的认证通过之后，才能使用该资源，使用机制构建步骤如下：
步骤1051：资源请求者对身份ID、请求数据签名；
当资源请求者需要获取智能电表的数据时，资源请求者首先使用自己的私钥对自己的身份标识和需要获取的数据编号进行签名。
步骤1052：发送签名信息：资源请求者将签名信息发送到区块链节点。
步骤1053：验证身份信息：区块链节点根据资源拥有者的资源访问策略，对资源请求者身份信息进行验证。
步骤1054：返回请求数据内容的摘要：区块链节点验证资源请求者的身份之后，根据请求数据的要求，为资源请求者返回请求数据内容的摘要信息。
步骤1055：请求数据内容：资源请求者根据数据内容的摘要信息，向数据存储平台提出数据内容请求。
步骤1056：验证数据摘要：数据存储平台验证数据摘要信息。
步骤1057：返回数据内容：通过验证后，数据存储平台将数据内容返回给资源请求者。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
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 (14)
1.一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制,其特征在于，包括以下步骤：
步骤101、构建基于区块链的智能电表质量数据可信采集体系架构；
步骤102、构建智能电表注册流程；
步骤103、构建质量数据采集策略管理机制；
步骤104、构建质量数据保存管理机制；
步骤105、构建电力数据的使用机制。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于，在步骤101中，是基于区块链技术中的超级账本理论，设计智能电表质量数据的可信采集体系架构；
超级账本是区块链技术的第三个版本，可以实现分布式账本功能，超级账本主要包括背书节点、提交节点、排序服务节点、智能合约，其中，背书节点主要完成交易内容的签名功能；提交节点实现区块链节点的创建提交功能；排序服务节点实现多个交易内容的排序和打包；智能合约按照制定好的指令执行区块链节点的创建和管理。
3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：采用超级账本技术，提出的基于区块链的智能电表质量数据可信采集体系架构，该体系架构主要包括智能电表、边缘计算节点、区块链、数据存储平台四个方面。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：智能电表是质量数据的生产者，所需要采集智能电表的数据包括生产数据、运行维护数据，以及告警故障数据；
通过VPN加密隧道计数对数据进行传输，以此保证数据传输的稳定性及减速网络资源的占用率。
5.基于权利要求3所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：边缘计算节点是数据处理和提交上链的计算单元，通过采用边缘计算计数，设计边缘计算节点，解决智能电表的计算和存储能力有限的问题，增加了智能电表的可靠性；
采用服务器虚拟化技术，提高边缘计算节点的可扩展性和可靠性，以此实现基于超级账本的智能电表质量数据可信采集，边缘计算节点具有智能电表资源管理、质量数据采集策略管理两个功能模块，智能电表资源管理模块包括背书节点和提交节点：
背书节点负责对智能电表的身份和数据进行签名，提交节点负责对智能电表的质量数据进行提交；
质量数据采集策略管理模块根据质量数据的采集要求，与智能电表进行通信，获取指定的质量数据，系统服务接口基于RESTful技术，可以实现多种异构数据平台、边缘计算节点、区块链节点的安全接入。
6.根据权利要求3所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：区块链主要包括共识算法、排序服务节点、智能合约三部分，所述共识算法采用PoA算法，所述排序服务节点从边缘计算节点接收到智能电表上链请求后，按照智能电表的身份属性、所有者属性等信息，对智能电表进行排序，所述智能合约是智能电表质量数据可信采集的关键环节，包括智能电表上链和数据存储相关策略，具体内容在下面进行介绍。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：智能合约可以通过设置触发条件，自动执行区块链指令，从而实现各种特定的业务需求，基于智能合约具有安全、可靠、快速、自动执行的特点，已成为区块链技术中的重要组成部分；
通过智能合约可以实现智能电表上链和数据采集的自动执行；
上述提出的智能电表质量数据采集合约包括基础合约、身份合约、数据合约三个部分。
8.根据权利要求7所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：基础合约主要功能是对智能电表的基本信息进行管理，包括基本信息合约和标识公钥合约，其中，基本信息合约可以获取智能电表的属性信息、所有者信息，标识公钥合约可以为加入区块链的智能电表生成标识和公钥信息。
9.根据权利要求7所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：身份合约主要用于智能电表数据身份的创建和完善工作，包括身份创建投票合约、身份重置合约，身份创建投票合约根据身份创建规则，调用基础合约中的基本信息合约，对智能电表进行信息验证，验证通过后，各个区块链节点对身份创建进行投票，根据投票结果，来确定是否创建新的区块，如需要创建新的区块，需要调用标识公钥合约，为智能电表创建标识和公钥，用于智能电表的身份创建；
身份重置合约根据智能电表所有者的请求，对智能电表的属性信息进行更新，为保证数据的唯一性和不可篡改性，身份重置合约只能对智能电表的密钥信息、位置信息等附属信息进行重置，对于智能电表的标识等唯一性信息不能进行重置。
10.根据权利要求7所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：数据合约主要功能是对智能电表的数据进行安全存储和可信使用，包括数据存储合约、数据共享合约、权限控制合约，数据存储合约完成数据的哈希摘要获取、数据分布式存储两个功能；
数据共享合约根据采集者的身份信息的验证，为通过验证的数据采集者提供数据共享功能；
权限控制合约主要包括数据采集者和数据使用者的身份验证。只有通过身份验证的相关方，才能对数据进行访问和使用。
11.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：在步骤102中，智能电表上链环节，主要完成智能电表在区块链上的注册，从而基于区块链技术实现智能电表质量数据的可信采集和使用，边缘计算节点收到所管辖范围内的智能电表注册请求后，对这些请求进行打包，并通过系统服务接口，将请求提交给区块链节点，智能电表加入区块链的注册流程如下：
步骤1021：智能电表发起注册请求到边缘计算节点，智能电表发送的注册请求内容包含设备ID、设备属性、所有者ID等相关信息；
步骤1022：边缘计算节点执行验证和签名，边缘计算节点中的背书节点对智能电表的注册数据进行验证和签名；
步骤1023：边缘计算节点对所有智能电表注册请求进行排序和打包，边缘计算节点中的排序节点将所有智能电表的注册请求数据进行排序和打包；。
步骤1024：边缘计算节点的提交节点将注册请求包提交到区块链；
步骤1025：区块链节点创建投票合约，区块链选择和边缘计算节点最近的区块链节点，为当前请求创建投票合约；
步骤1026：区块链节点投票：投票合约将该投票发送到其它所有区块链节点，并接收投票结果；
步骤1027：创建智能电表的身份标识及相关合约，当接收的赞同投票结果超过总区块链节点数量的1/3时，执行智能电表的身份标识及相关合约，为智能电表创建新的区块链节点；
步骤1028：返回智能电表身份标识；
步骤1029：当智能电表在区块链上注册成功后，为边缘计算节点和智能电表返回智能电表身份标识。
12.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：在步骤103中，质量数据采集策略的制定环节，主要完成智能电表所有者对质量数据的采集策略的实施，智能电表所有者根据业务需要，设置智能电表采集质量数据的内容、采集方式等数据属性，同时，根据业务关系，设置质量数据的使用者属性，从而完成质量数据的可信安全的使用，其构建流程如下：
步骤1031：智能电表所有者上传采集访问策略，采集策略包括设备属性、请求者属性：
设备属性包括设备ID、采集的数据类型、采集间隔、上传间隔；
请求者属性包括资源请求者属性、允许使用的权限、与资源拥有者的关系、先决条件、使用次数；
步骤1032：请求区块链节点对所有者身份进行验证，区块链节点根据智能电表的所有者属性进行比较，验证所有者属性；
步骤1033：验证成功，智能电表所有者的身份被区块链节点验证通过后，给边缘计算节点返回验证结果；
步骤1034：执行采集策略，边缘计算节点将智能电表所有者的质量数据采集策略下发给智能电表，智能电表根据质量数据的采集策略，执行质量数据的采集；
步骤1035：执行访问策略，边缘计算节点请求区块链节点存储访问策略，便于资源请求者可以根据智能电表所有者的访问策略，进行数据的访问和使用；
步骤1036：执行成功，智能电表的所有者获得采集访问策略的执行结果。
13.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：在步骤104中，质量数据的保存环节中，为保证智能电表质量数据的安全、可靠存储，采用分布式存储平台，实现质量数据的分布式冗余存储，及由区块链节点存储数据的哈希值，其存保存流程如下：
步骤1041：采集数据：智能电表根据数据采集策略，采集质量数据；
步骤1042：请求数据存储：智能电表根据数据存储策略，将需要存储的数据发送到数据存储平台；
步骤1043：执行数据存储，并生成数据摘要；
数据存储平台对智能电表的数据进行存储，并采用哈希算法，获得数据的哈希值；
步骤1044：请求存储数据摘要：数据存储平台将生成的数据摘要发送给区块链节点，请求区块链节点对数据摘要进行存储；
步骤1045：存储数据摘要：区块链节点将数据摘要数据存储到所在区块中；
步骤1046：数据存储成功：收到区块链的数据摘要添加成功信息后，保存当前数据在区块链中的数据编号，便于后期数据的使用和数据共享，并给智能电表返回数据存储成功的消息。
14.根据权利要求1所述的一种基于区块链的智能电表质量数据可信采集机制，其特征在于：在步骤105中，质量数据的使用环节，数据使用者基于数据所有者提供质量数据属性，向区块链提出数据使用请求，在区块链的认证通过之后，才能使用该资源，使用机制构建步骤如下：
步骤1051：资源请求者对身份ID、请求数据签名；
当资源请求者需要获取智能电表的数据时，资源请求者首先使用自己的私钥对自己的身份标识和需要获取的数据编号进行签名。
步骤1052：发送签名信息：资源请求者将签名信息发送到区块链节点。
步骤1053：验证身份信息：区块链节点根据资源拥有者的资源访问策略，对资源请求者身份信息进行验证。
步骤1054：返回请求数据内容的摘要：区块链节点验证资源请求者的身份之后，根据请求数据的要求，为资源请求者返回请求数据内容的摘要信息。
步骤1055：请求数据内容：资源请求者根据数据内容的摘要信息，向数据存储平台提出数据内容请求。
步骤1056：验证数据摘要：数据存储平台验证数据摘要信息。
步骤1057：返回数据内容：通过验证后，数据存储平台将数据内容返回给资源请求者。
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