CN113065960A - 一种基于区块链的交易系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链的交易系统，包括：能源交易管理模块、共识配置模块、智能电表装置、链式交易模块和离链支付模块。本发明的一种基于区块链的交易系统，利用建立在区块链上的智能合约，可以数字化、智能化地完成售电公司的切换，简化能源供应合同的切换，通过智能合约状态转换的迭代建立了区块链的共识，并配置链式交易模型进行异步通信，在提高交易效率的同时，保障了交易的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及能源交易领域，具体涉及一种基于区块链的交易系统。
背景技术
国家电网有限公司提出全面部署泛在电力物联网，建设万物互联的智慧能源综合服务体系，实现业务协同、数据贯通和统一物联管理，形成共建、共治、共享的能源互联网生态圈。泛在电力物联网和区块链技术互联互通、共治共享的思想一致，是区块链落地应用的广阔天地，同时也带来了新的挑战。随着泛在电力物联网的建设和普及，海量电力智能终端不断接入，对数据交互的并发性和稳定性要求将会越来越高。
若采用传统的记账方式，势必会造成网络拥堵，数据交互耗时长，信息也不能实时双向传递。因此如何打破区块链的效率瓶颈，并提高交易安全，是区块链技术在电网大规模应用的关键。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明一种基于区块链的交易系统，包括：能源交易管理模块、共识配置模块、智能电表装置、链式交易模块和离链支付模块；其中，
所述能源交易管理模块，用于：
(1)门户：门户功能包括系统管理员门户和企业、个人用户门户；
(2)用户管理：企业、个人用户通过递交基本注册信息向管理方获取登录用的账户和密钥，并按需更新有关信息；系统管理员可以审核个人用户的注册申请、管理已注册的个人用户，也可以管理系统中所有的电表设备和发电设备信息；
(3)资金管理：根据结算情况生成结算单，提供第三方支付渠道进行点对点支付,以及提供资金收支明细的查询功能；
(4)交易管理：根据不同角色权限，使用不同功能，实现能源交易从发布、签订到最后结算的完整流程；
(5)运营管理：系统管理员可在运营中心查看用户情况、交易情况、收支情况、网架概况及区块链的实时运行状态，维护合约模板；
(6)系统管理：提供日志、消息、应用服务和区块链平台状态监控功能；
(7)区块链存证服务：提供合同存证、电量存证服务；
所述共识配置模块，用于：
采用所述第一共识机制和第二共识机制，将区块分为第一共识区块和第二共识区块两种；其中，权益为区块链节点对区块链货币的所有权；
所述智能电表装置，包括计量模块、中央数据处理模块、通信模块、显示模块、电源模块和区块链支撑模块；
所述链式交易模块，基于有向无环链并利用异步通信共识机制进行新区块的确认。
优选地，在第二共识区块中，矿工通过向自己支付并消耗特定数量的币龄来获取区块记账权；所述币龄大于哈希目标，所述哈希目标由区块平均权益、未被花费的输出和当前时刻共同决定，而币龄等于当前拥有的币数量乘以最后一次交易的时间。
优选地，所述共识配置模块，还用于：
配置虚拟机中运行的智能合约，运行所述智能合约需要消耗矿工费，设置可运行计算指令的上限，从而避免无限循环；假设整个网络状态为a0，合约运算剩余的矿工费为g0，区块链运行环境中的重要信息保存在元组内，系统状态转移函数记为f，a1为系统运行后状态，g1为运行后剩余矿工费，s为执行终止操作的合约列表，1为记录序列，r为运行后返还的矿工费，o为合约产生的输出，则整个状态转换可表示为：
(a1,g1,s,l,r,o)＝f(a0,g0,1)；
在大多数情况下，f被定义为不断迭代系统临时状态和虚拟机临时状态的过程。优选地，迭代的终止由以下两个条件决定:
(1)系统状态出现异常使得虚拟机停止工作，包括矿工费不足、指令无效和虚拟机堆栈不足等；
(2)虚拟机执行完所有指令并返回结果，正常停止。
优选地，在每一次迭代过程中，智能合约的指令被压入堆栈，虚拟机按堆栈索引执行指令；每执行一条指令就支付相应的矿工费,直到所有指令执行完毕，堆栈被清空；若遇到异常,虚拟机则停止工作并逐层向上返回。
优选地，所述基于有向无环链并利用异步通信共识机制进行新区块的确认，包括以下步骤：
1)在基于区块链的电网系统中事先选取N个权威节点作为“见证人”，其中N<＝全部节点的1/3，负责主链上交易有效性的确认与全网交易检查；
2)当某个能源终端节点A发起一笔数据交互的新交易时，该节点会找前两个权重值较高的连续历史父区块去验证；即在与节点A有直接关系的父区块中会找到权重值最高的B区块和B区块的权重值最高的直接父区块C区块来验证；
3)利用B、C两个父区块的随机值和A的自身算力进行计算，得到区块A的权重数值W(A)；
4)将计算得到的W(A)以及随机值向全网所有节点广播；
5)该区块的运算结果又会被其他节点发起新交易的子区块D以相同的方式验证；被其他节点验证的次数越多，区块A有效的概率越高；
6)当区块A被超过一半的权威节点直接或间接确认时，他的有效性将被最终确定；
7)权威节点将有效区块A加入到主链。
优选地，所述权威节点负责记录交易区块的时间戳，监督每个区块按照权重值的大小排序依次进行验证；在权威节点见证的主链中，所有区块位于主链中，或者向前跳跃少数几个父区块就可以到达主链，跳跃的次数为主链指数，当有冲突发生时，比较这两个区块的主链指数，只保留主链指数较低即离主链更近的那个，从而剔除非法交易。
优选地，在门户中，系统管理员门户展示全网个人用户、全网企业用户和区块链平台信息；管理员可以修改密码、修改绑定邮箱、退出系统、进行个人设置；企业、个人用户门户展示企业、个人的基本信息，包括作为甲方已发布合约概况、作为甲方合约被签订概况、作为乙方已签订合约概况；用户可以修改密码、修改绑定邮箱、退出系统、进行个人设置。
优选地，在资金管理中，资金明细查询，即可以查询资金变动明细和结算单情况，并可选定结算项目进行点对点支付；结算管理，即根据结算情况生成结算单，提供第三方支付渠道进行点对点支付，以及提供资金收支明细的查询功能。优选地，在交易管理中，交易发布，即用户可以选择管理员已启用的合约模板，填入交易参数后，形成待交易产品；交易签订，即用户已绑定用电电表时，选择可交易的交易产品，完成交易签订，并部署为区块链上的交易合约；交易查询，即用户可以查询并管理自己发布的合约，对已发布未签订的合约进行撤回，还可以打开合约进行查看合约详情、交易详情、上链存证等信息。
本发明的一种基于区块链的交易系统，利用建立在区块链上的智能合约，可以数字化、智能化地完成售电公司的切换，简化能源供应合同的切换，通过智能合约状态转换的迭代建立了区块链的共识，并配置链式交易模型进行异步通信，在提高交易效率的同时，保障了交易的安全性。
附图说明
图1为本发明一种基于区块链的交易系统的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种基于区块链的交易系统，包括：能源交易管理模块、共识配置模块、智能电表装置、链式交易模块和离链支付模块；其中，为了支撑供需双方在线发布能源需求、实时生成能源交易智能合约，并根据智能合约清分出各方的结算单，能源交易管理模块的主要功能应包括门户、用户管理、资金管理、交易管理、运营管理、系统管理、区块链存证服务等。所述能源交易管理模块，用于：
(1)门户：门户功能包括系统管理员门户和企业、个人用户门户。系统管理员门户展示全网个人用户、全网企业用户和区块链平台信息；管理员可以修改密码、修改绑定邮箱、退出系统、进行个人设置。企业、个人用户门户展示企业、个人的基本信息，包括作为甲方已发布合约概况、作为甲方合约被签订概况、作为乙方已签订合约概况；用户可以修改密码、修改绑定邮箱、退出系统、进行个人设置。
(2)用户管理：企业、个人用户通过递交基本注册信息向管理方获取登录用的账户和密钥，并按需更新有关信息。系统管理员可以审核个人用户的注册申请、管理已注册的个人用户，也可以管理系统中所有的电表设备和发电设备信息。
(3)资金管理：根据结算情况生成结算单，提供第三方支付渠道进行点对点支付,以及提供资金收支明细的查询功能。资金明细查询，即可以查询资金变动明细和结算单情况，并可选定结算项目进行点对点支付；结算管理，即根据结算情况生成结算单，提供第三方支付渠道进行点对点支付，以及提供资金收支明细的查询功能。
(4)交易管理：根据不同角色权限，使用不同功能，实现能源交易从发布、签订到最后结算的完整流程。交易发布，即用户可以选择管理员已启用的合约模板，填入交易参数后，形成待交易产品；交易签订，即用户已绑定用电电表时，选择可交易的交易产品，完成交易签订，并部署为区块链上的交易合约；交易查询，即用户可以查询并管理自己发布的合约，对已发布未签订的合约进行撤回，还可以打开合约进行查看合约详情、交易详情、上链存证等信息。
(5)运营管理：系统管理员可在运营中心查看用户情况、交易情况、收支情况、网架概况及区块链的实时运行状态，维护合约模板(如分布式能源交易模板、分布式光伏补贴结算模板等)。
(6)系统管理：提供日志、消息、应用服务和区块链平台状态监控功能。系统管理员、企业管理员、企业用户、个人用户均可维护个人信息。个人用户需要进行实名认证。企业管理员能够通过此功能实现对本企业信息的修改和查看。企业管理员可以通过上传营业执照进行企业认证。系统管理员、企业管理员可以添加角色，可以为角色分配系统操作权限。
(7)区块链存证服务：提供合同存证、电量存证服务。合同存证，即购售电合同签署后，在区块链上保存签署方、签署时间、签署地点以及合同头信息，供后续查询，提供使用证明。电量存证，即从智能电表终端读取发电、用电量信息，供后续查询，提供证明使用。
与原来的双边合约相比，由分布式记账本管理的能源零售市场增加了配售电公司和用电用户的选择权，合约内的多余电量不仅可以存于电池备用，或返回给电网，还可以出售给网络里出价最高的买家，甚至异地赎回(如给在行驶的电动车充电)等。通过建立在区块链上的智能合约，可以数字化、智能化地完成售电公司的切换，用电用户只需在电脑或手机上点击几次，就可以便捷地完成供应商的更换。由此可见，区块链技术能推动能源零售市场的智能化，使得公民在能源零售市场中发挥更大的作用。
利用区块链技术，用电成本和需求数据能及时地反映在一体化的能源市场上，帮助公民做出正确的决策，鼓励公民积极参与能源市场，简化能源供应合同的切换。区块链技术帮助能源生产者和能源消费者共同制定因需求而动态变化的能源价格，保证不同市场的互联互通性，使电网中的能源用户真正获得收益。通过分布式发电、智能电网和储能技术，居民可以通过区块链参与能源的生产和销售，降低电费开支。
所述共识配置模块，用于：
采用第一共识机制和第二共识机制，将区块分为第一共识区块和第二共识区块两种。其中，权益为区块链节点对区块链货币的所有权，在第二共识区块中，矿工通过向自己支付并消耗特定数量的币龄来获取区块记账权。所述币龄大于哈希目标，所述哈希目标由区块平均权益、未被花费的输出和当前时刻共同决定，而币龄等于当前拥有的币数量乘以最后一次交易的时间。
由此可见，在生成内核的过程中消耗的币龄越多，越容易满足哈希目标。第二共识机制共识过程仅依靠内部币龄和权益而不需要消耗外部算力和资源，从根本上解决了第一共识机制共识算力浪费的问题，并且能够在一定程度上缩短达成共识的时间。具体地，第一共识区块为PoW区块，第二共识区块为POS区块。配置虚拟机中运行的智能合约，运行所述智能合约需要消耗矿工费(即执行的代码受参数矿工费的严格限制)，设置可运行计算指令的上限，从而避免无限循环。假设整个网络状态为a0，合约运算剩余的矿工费为g0，区块链运行环境中的重要信息保存在元组(当前合约地址，合约发起者地址，本次交易的矿工费价格，交易输入数据，执行合约的账户地址，合约账户余额，当前区块头，当前调用操作和创建操作数)内，系统状态转移函数记为f，a1为系统运行后状态，g1 为运行后剩余矿工费，s为执行终止操作的合约列表，l为记录序列，r为运行后返还的矿工费，o为合约产生的输出，则整个状态转换可表示为：
(a1,g1,s,l,r,o)＝f(a0,g0,1)；
在大多数情况下，f被定义为不断迭代系统临时状态和虚拟机临时状态的过程，迭代的终止由以下两个条件决定:
(1)系统状态出现异常使得虚拟机停止工作，包括矿工费不足、指令无效和虚拟机堆栈不足等；
(2)虚拟机执行完所有指令并返回结果，正常停止。
其中，在每一次迭代过程中，智能合约的指令被压入堆栈，虚拟机按堆栈索引执行指令。每执行一条指令就支付相应的矿工费,直到所有指令执行完毕，堆栈被清空；若遇到异常,虚拟机则停止工作并逐层向上返回。
电力市场交易结算智能合约的设计思路是在不改变原有业务架构的前提下并行执行一个区块链账本，因此需要解决数据库到区块链的数据同步问题。从交易中心数据库到购电费结算区块链的数据同步有两种：一种是采用数据处理工具以ETL方式连接交易中心数据库与区块链，在ETL工具上实现交易数据采集脚本，由ETL工具定时从交易中心数据库抽取购电费结算数据，完成数据抽取之后，对抽取的数据进行一定的清洗，通过区块链RPC接口以交易的方式实时提交到区块链上；另一种方式是，通过ETL工具对接交易中心数据库的日志系统，实现实时日志分析，根据ETL预设的采集规则对需要采集的数据进行实时抽取，对抽取的数据进行一定的清洗之后，组装成区块链交易单，放入区块链前端消息队列，通过区块链RPC接口提交到区块链上。
所述智能电表装置，包括计量模块、中央数据处理模块、通信模块、显示模块、电源模块和区块链支撑模块。计量模块包含电流信号采样单元和电压信号采样单元，用于对所测量电路的计量，能够计量电路上单向和双向的电流、电压值及各自的谐波值。其中，计量模块可根据实际安装电路情况的不同，实现对单相或三相电路的信号测量。中央数据处理模块用于接收计量模块的数据，经过逻辑处理后反馈给相连的显示模块和区块链支撑模块，并将区块链支撑模块处理后的数据反馈给通信模块并传递给外界信息网络。通信模块与中央数据处理模块相连，将中央数据处理模块的数据通过不同的通信单元输出给外界信息网络，同时通过不同的通信单元接收外界信息网络给的数据并传递给中央数据处理模块。电源模块与计量模块、中央数据处理模块、通信模块相连，用于为其他模块提供工作电源。区块链支撑模块主要提供存储、共识、加密、交易、合约和身份等方面的支撑能力。
需要注意的是，所述通信模块包括RS485通信单元、蓝牙通信单元、红外通信单元、RFID通信单元、WiFi通信单元、SIM卡通信单元、NB-IoT通信单元、电力线载波通信单元，它们仅为可支持的通信单元示意，在实际的智能电表生产及安装过程中可根据用户的需求使用其中一种或多种通信单元，以满足实际数据传输的需要。另外，SIM卡通信单元可根据用户的需求，在生产及安装过程中使用支持GPRS、3G、LTE等不同制式的通信卡，并不限于某一单一通信制式。显示模块能清楚地显示电表的各类数据，并不以某一单一的显示屏类型为限制。用户可在智能合约中自定义每隔一段时间(如15分钟)从硬件的中央数据处理器中获取电力数据并报送到联盟链，进行每天或实时结算；购电方可通过信息终端，如手机App、Web网页等渠道发起购电请求，并通过WiFi中心、第三方 API发送至联盟链。会员制服务负责管理网络上的身份识别、隐私与机密。在合约发生前，会员制身份管理首先识别交易双方的市场身份，并匹配对应的智能合约。交易双方对该合约达成共识，并进行数字签名后合约生效。随后，当合约中的某一事项发生时,智能合约就会被触发，并执行相应的合约条款，如进行自动电费清结算。
通过可信智能电表自动履约，做到去信任、可追溯。同时，会员机制也保证未授权的第三方不能获悉有关身份、交易模式、交易内容等机密信息，降低电力市场交易的信任成本，提高交易结算效率。待交易完成后，用户可通过前段界面访问系统，查询联盟链上的电费账单存证历史。电费结算等数据会同步更新至电网企业、售电企业等节点账本，打破多方信息壁垒，实现不同部门间低成本有效协作与数据完整性传递。
所述链式交易模块，基于有向无环链并利用异步通信共识机制进行新区块的确认，包括以下步骤：
1)在基于区块链的电网系统中事先选取N个权威节点作为“见证人”，其中N<＝全部节点的1/3，负责主链上交易有效性的确认与全网交易检查。
2)当某个能源终端节点A发起一笔数据交互的新交易时，该节点会找前两个权重值较高的连续历史父区块去验证。即在与节点A有直接关系的父区块中会找到权重值最高的B区块和B区块的权重值最高的直接父区块C区块来验证。
3)利用B、C两个父区块的随机值和A的自身算力进行计算，得到区块A的权重数值W(A)。
4)将计算得到的W(A)以及随机值向全网所有节点广播。
5)该区块的运算结果又会被其他节点发起新交易的子区块D以相同的方式验证。被其他节点验证的次数越多，区块A有效的概率越高。
6)当区块A被超过一半的权威节点直接或间接确认时，他的有效性将被最终确定；
7)权威节点将有效区块A加入到主链。
其中，所述权威节点负责记录交易区块的时间戳，监督每个区块按照权重值的大小排序依次进行验证。在权威节点见证的主链中，所有区块位于主链中，或者向前跳跃少数几个父区块就可以到达主链，跳跃的次数为主链指数，当有冲突(两笔互相矛盾的交易)发生时，比较这两个区块的主链指数，只保留主链指数较低即离主链更近的那个，从而剔除非法交易。
在步骤2)中之所以要选择权重高的父区块来验证，是为了增加自己的交易被后来交易验证的可能性。如果某个节点绑定了非法交易，那么他的权重将会降低，被后来区块验证的次数将会越来越少，最终被区块链网络抛弃。
有向无环链不仅是一条单链，而是采用树或图结构，让每笔交易不严格按时间顺序验证排队上链，且并发写入区块链，以此大幅度提高运行效率。有向无环链分为两种：一种是有向无环+区块模型，只是利用了有向无环的网络拓扑结构，交易还是被打包成区块，不同类型的交易分别在不同的链上共识，最后再对不同的分支进行合并，通过划分交易类型同时在多条链上共识，达到缩短共识时间的目的；另一种是有向无环加交易模型，其完全放弃了区块的存储结构，转而对粒度更小的交易做共识。一笔交易就是一个区块，不需要和其他交易一起打包，这样就节省了打包成区块的时间。
有向无环链的结构中，最左边为创世区块，它的出度为0。从左至右为从创世区块至所有新区块所构成的有向无环图，在同一时刻可以有多个新区块，哈希指针由新区块指向历史区块。除创世区块外，其他区块都可以有多个入度和多个出度，新区块暂时没有入度。有向无环链的运作原理为：每当有新的交易产生时，都向前验证N个交易区块的有效性。随着交易被越来越多的直接或者间接的交易所验证，这个交易的可信度就越来越高，直到最终被系统接受，形成新的区块。在这种结构下，同一时刻各节点的账本有可能不完全一致，但最终会是一致的。
为了让电网系统更灵活、快速、易扩展，也可以用网状的有向无环链拓扑结构替代传统的单链存储结构，结合异步通信共识机制，在区块打包时间不变的情况下，并行对多个区块做验证。这样，多个能源终端节点就可以按照不同的节奏共识确认交易，平行验证，高并发写入，以此提高电网的运行效率。
所述离链支付模块，将海量交易在链下通道中处理，交易过程中不与主链交互，而在交易通道关闭或交易方退出时才请求主链记录交易最终状态，包括交易是否成功、交易账户余额变动等敏感信息，包括：
通证支付：将通证与法定货币进行价值锚定，1个通证可在区块链平台上兑换1 元人民币的相应电能，只有当用户向可信智能电表钱包充值法定货币后才会生成通证。如果用户将通证转为法定货币，通证将被销毁。通过通证在不同用户账户之间的转移和在可信智能电表中存入保证金以减少交易摩擦。若用户的对手方在用电后未能及时缴纳电费，则扣除相应保证金的部分余额。一旦保证金低于其最低限值，会向用户发出终止供电服务的通知。
法币支付：首先用可信智能电表对耗电量进行实时抄表，然后用户基于智能合约进行电费核算，通过第三方API接口使用常规支付手段，与用户实名身份相锚定的现有资金账户进行电费支付，将结算后双方交易账户资金余额变动状态反馈至主链，最终完成链上记账。
优选地，当一个新的可信智能电表加入到网络，首先要和其对应的用户A进行关联，锚定用户的身份信息(如身份账号、手机号等)及该电表的设备信息(如产品编号)，并对电表的参数进行描述。系统为用户A生成公私密钥对skA和 pkA,公钥pkA是其在区块链上的地址，私钥skA用于注册交易的身份认证和签名。然后，系统将完成的注册交易广播到区块链网络中，被矿工节点验证并共识后加入到区块链的最后一个区块。注册成功后，用户可以在区块链上查找到相关的电表数据。
优选地，当一个主体(用户或可信智能电表)要访问某个受保护的数据或资源时，需要提交访问请求、响应访问权限。请求主体首先向数据或资源所有者发送目标地址(即资源公钥)和相应的操作请求，然后资源所有者通过请求主体的公钥验证其身份，验证通过后根据需求为其创建相应的访问策略，并将它以锁定脚本的形式(即智能合约)封装在交易的输出中，通过交易发送至请求主体，并广播到区块链网络。网络验证节点验证其有效性后将其加入到区块链中，从而完成对主体访问的授权。此时，请求主体已具备该数据或资源的访问权限，能够通过自己的私钥获取访问通行证，然后携带访问通行证向数据或资源所有者发起访问请求。最后，资源所有者验证通行证并与预定义的策略进行比较，决定是否接受该请求。
在区块链上记录了所有主体对某个资源的操作权限，所有主体都可以查看。如果某个数或资源的所有者拒绝了满足条件的访问请求，将会被公开审查。本发明的一种基于区块链的交易系统，利用建立在区块链上的智能合约，可以数字化、智能化地完成售电公司的切换，简化能源供应合同的切换，通过智能合约状态转换的迭代建立了区块链的共识，并配置链式交易模型进行异步通信，在提高交易效率的同时，保障了交易的安全性。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于区块链的交易系统，其特征在于，包括：能源交易管理模块、共识配置模块、智能电表装置、链式交易模块和离链支付模块；其中，
所述能源交易管理模块，用于：
(1)门户：门户功能包括系统管理员门户和企业、个人用户门户；
(2)用户管理：企业、个人用户通过递交基本注册信息向管理方获取登录用的账户和密钥，并按需更新有关信息；系统管理员可以审核个人用户的注册申请、管理已注册的个人用户，也可以管理系统中所有的电表设备和发电设备信息；
(3)资金管理：根据结算情况生成结算单，提供第三方支付渠道进行点对点支付,以及提供资金收支明细的查询功能；
(4)交易管理：根据不同角色权限，使用不同功能，实现能源交易从发布、签订到最后结算的完整流程；
(5)运营管理：系统管理员可在运营中心查看用户情况、交易情况、收支情况、网架概况及区块链的实时运行状态，维护合约模板；
(6)系统管理：提供日志、消息、应用服务和区块链平台状态监控功能；
(7)区块链存证服务：提供合同存证、电量存证服务；
所述共识配置模块，用于：
采用所述第一共识机制和第二共识机制，将区块分为第一共识区块和第二共识区块两种；其中，权益为区块链节点对区块链货币的所有权；
所述智能电表装置，包括计量模块、中央数据处理模块、通信模块、显示模块、电源模块和区块链支撑模块；
所述链式交易模块，基于有向无环链并利用异步通信共识机制进行新区块的确认。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在第二共识区块中，矿工通过向自己支付并消耗特定数量的币龄来获取区块记账权；所述币龄大于哈希目标，所述哈希目标由区块平均权益、未被花费的输出和当前时刻共同决定，而币龄等于当前拥有的币数量乘以最后一次交易的时间。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述共识配置模块，还用于：配置虚拟机中运行的智能合约，运行所述智能合约需要消耗矿工费，设置可运行计算指令的上限，从而避免无限循环；假设整个网络状态为a0，合约运算剩余的矿工费为g0，区块链运行环境中的重要信息保存在元组内，系统状态转移函数记为f，a1为系统运行后状态，g1为运行后剩余矿工费，s为执行终止操作的合约列表，1为记录序列，r为运行后返还的矿工费，o为合约产生的输出，则整个状态转换可表示为：
(a1,g1,s,1,r,o)＝f(a0,g0,1)；
在大多数情况下，f被定义为不断迭代系统临时状态和虚拟机临时状态的过程。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，迭代的终止由以下两个条件决定:
(1)系统状态出现异常使得虚拟机停止工作，包括矿工费不足、指令无效和虚拟机堆栈不足等；
(2)虚拟机执行完所有指令并返回结果，正常停止。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在每一次迭代过程中，智能合约的指令被压入堆栈，虚拟机按堆栈索引执行指令；每执行一条指令就支付相应的矿工费,直到所有指令执行完毕，堆栈被清空；若遇到异常,虚拟机则停止工作并逐层向上返回。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于有向无环链并利用异步通信共识机制进行新区块的确认，包括以下步骤：
1)在基于区块链的电网系统中事先选取N个权威节点作为“见证人”，其中N<＝全部节点的1/3，负责主链上交易有效性的确认与全网交易检查；
2)当某个能源终端节点A发起一笔数据交互的新交易时，该节点会找前两个权重值较高的连续历史父区块去验证；即在与节点A有直接关系的父区块中会找到权重值最高的B区块和B区块的权重值最高的直接父区块C区块来验证；
3)利用B、C两个父区块的随机值和A的自身算力进行计算，得到区块A的权重数值W(A)；
4)将计算得到的W(A)以及随机值向全网所有节点广播；
5)该区块的运算结果又会被其他节点发起新交易的子区块D以相同的方式验证；被其他节点验证的次数越多，区块A有效的概率越高；
6)当区块A被超过一半的权威节点直接或间接确认时，他的有效性将被最终确定；
7)权威节点将有效区块A加入到主链。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述权威节点负责记录交易区块的时间戳，监督每个区块按照权重值的大小排序依次进行验证；在权威节点见证的主链中，所有区块位于主链中，或者向前跳跃少数几个父区块就可以到达主链，跳跃的次数为主链指数，当有冲突发生时，比较这两个区块的主链指数，只保留主链指数较低即离主链更近的那个，从而剔除非法交易。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在门户中，系统管理员门户展示全网个人用户、全网企业用户和区块链平台信息；管理员可以修改密码、修改绑定邮箱、退出系统、进行个人设置；企业、个人用户门户展示企业、个人的基本信息，包括作为甲方已发布合约概况、作为甲方合约被签订概况、作为乙方已签订合约概况；用户可以修改密码、修改绑定邮箱、退出系统、进行个人设置。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在资金管理中，资金明细查询，即可以查询资金变动明细和结算单情况，并可选定结算项目进行点对点支付；结算管理，即根据结算情况生成结算单，提供第三方支付渠道进行点对点支付，以及提供资金收支明细的查询功能。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在交易管理中，交易发布，即用户可以选择管理员已启用的合约模板，填入交易参数后，形成待交易产品；交易签订，即用户已绑定用电电表时，选择可交易的交易产品，完成交易签订，并部署为区块链上的交易合约；交易查询，即用户可以查询并管理自己发布的合约，对已发布未签订的合约进行撤回，还可以打开合约进行查看合约详情、交易详情、上链存证等信息。
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|---|---|
| CN (1) | CN113065960A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113628049A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-09 | 三峡大学 | 一种基于群体智能的区块链智能合约的冲突裁决方法 |
| CN114510737A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-17 | 浙江数秦科技有限公司 | 一种基于区块链的经营数据限时开放系统 |
| CN116862513A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-10-10 | 环球数科集团有限公司 | 一种基于PoS共识的高安全性公共支付系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109951474A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-28 | 杭州云象网络技术有限公司 | 一种实现区块链共识出块的方法 |
| US20200059369A1 (en) * | 2017-05-16 | 2020-02-20 | Peking University Shenzhen Graduate School | Determining consensus by parallel proof of voting in consortium blockchain |
| CN111080288A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-04-28 | 湖南天河国云科技有限公司 | 一种基于有向无环图的区块链共识达成方法及装置 |
| CN111539827A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-14 | 铭数科技(青岛)有限公司 | 一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法 |
| CN112019481A (zh) * | 2019-05-30 | 2020-12-01 | 上海交通大学 | 基于有向无环图架构的区块链设备管理和数据传输系统 |
| KR20210001896A (ko) * | 2020-03-23 | 2021-01-06 | 송병륜 | 블록체인 기술을 기반으로 하여 피투피 방식의 전력거래를 중개하는 시스템 |
-
2021
- 2021-03-22 CN CN202110301688.7A patent/CN113065960A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200059369A1 (en) * | 2017-05-16 | 2020-02-20 | Peking University Shenzhen Graduate School | Determining consensus by parallel proof of voting in consortium blockchain |
| CN109951474A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-28 | 杭州云象网络技术有限公司 | 一种实现区块链共识出块的方法 |
| CN112019481A (zh) * | 2019-05-30 | 2020-12-01 | 上海交通大学 | 基于有向无环图架构的区块链设备管理和数据传输系统 |
| CN111080288A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-04-28 | 湖南天河国云科技有限公司 | 一种基于有向无环图的区块链共识达成方法及装置 |
| KR20210001896A (ko) * | 2020-03-23 | 2021-01-06 | 송병륜 | 블록체인 기술을 기반으로 하여 피투피 방식의 전력거래를 중개하는 시스템 |
| CN111539827A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-14 | 铭数科技(青岛)有限公司 | 一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张圣楠 等: "基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统性能优化", 《电力需求侧管理》, vol. 23, no. 2, 15 March 2021 (2021-03-15), pages 11 - 14 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113628049A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-09 | 三峡大学 | 一种基于群体智能的区块链智能合约的冲突裁决方法 |
| CN113628049B (zh) * | 2021-07-21 | 2024-04-30 | 三峡大学 | 一种基于群体智能的区块链智能合约的冲突裁决方法 |
| CN114510737A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-17 | 浙江数秦科技有限公司 | 一种基于区块链的经营数据限时开放系统 |
| CN114510737B (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-15 | 浙江数秦科技有限公司 | 一种基于区块链的经营数据限时开放系统 |
| CN116862513A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-10-10 | 环球数科集团有限公司 | 一种基于PoS共识的高安全性公共支付系统 |
| CN116862513B (zh) * | 2023-08-30 | 2023-11-07 | 环球数科集团有限公司 | 一种基于PoS共识的高安全性公共支付系统 |
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