CN113347002A - 基于区块链的垃圾分类方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于区块链的垃圾分类方法及系统，包括如下步骤：在区块链服务器上设置用户账号体系，包括公钥、用户信息及垃圾投放数据；区块链服务器根据垃圾袋的I D信息获取用户信息、垃圾投放数据以及垃圾分类数据进行加密并分别形成各区块；通过识别策略对各区块实现识别，并形成区块链存储于用户账号体系；根据预设的量化规则计算用户商城积分和信用积分并加密存储于用户账号体系；将用户账号体系存储至区块链服务器连接的共享存储空间。本发明实现对生活垃圾的监控溯源，降低运输成本提高运输效率，同时积分奖励机制，能够很大程度调度民众参与的积极性。

Description

基于区块链的垃圾分类方法及系统
技术领域
本发明涉及区块链应用技术领域，尤其是指一种基于区块链的垃圾分类方法及系统。
背景技术
随着国民垃圾生产量的增加，垃圾分类话题的热度也越来越高，而近年来，随着垃圾分类产业的迅速发展，垃圾处理能力也在不断增强，但真正在群众中推行垃圾分类时，却是面临着诸多挑战，一方面，垃圾分类需要监管、普通民众、垃圾回收运输系统、处理系统等多方共同配合协作，依靠某一方的力量显然无法独立完成，而目前市场上应用于垃圾分类的软件还不太多，功能以及相关技术还不太成熟，另一方面区块链作为新一代信息技术，在多方协作的数据问题上具有得天独厚的优势，在数据存证、管理溯源以及激励机制方面也能发挥巨大作用。这些特性决定了区块链技术在垃圾分类回收场景中具有广阔的施展空间。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中缺乏有效的监督管理和惩罚措施的缺陷，提供一种基于区块链的垃圾分类方法及系统，不增加用户负担的情况下，实现垃圾分类的监督管理。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于区块链的垃圾分类方法，包括如下步骤：
在区块链服务器上设置用户账号体系，包括公钥、用户信息及垃圾投放数据；
区块链服务器根据垃圾袋的ID信息获取用户信息、垃圾投放数据以及垃圾分类数据进行加密并分别形成各区块；
通过识别策略对各区块实现识别，并形成区块链存储于用户账号体系；
根据预设的量化规则计算用户商城积分和信用积分并加密存储于用户账号体系；
将用户账号体系存储至区块链服务器连接的共享存储空间。
在本发明的一个实施例中，垃圾袋的ID信息在分发垃圾袋时与用户信息绑定。
在本发明的一个实施例中，加密策略采用哈希加密与非对称加密签密结合的方式，其中非对称加密公钥对外公开，私钥由用户保管。
在本发明的一个实施例中，区块链网络中运行有智能合约，智能合约的安全性通过智能合约漏洞检测实现。
在本发明的一个实施例中，智能合约漏洞检测包括学习训练阶段被检测阶段，在学习训练阶段，提取智能合约代码分片进行漏洞标识，通过将真实数据送入神经网络进行训练。
在本发明的一个实施例中，预设的量化规则包括设定时间周期，及在时间周期内的垃圾分类准确率。
在本发明的一个实施例中，用户信息包括隐私数据和公开数据，用户终端通过公钥对隐私数据进行加密，并通过私钥对公开数据进行签名。
本发明还提供基于区块链的垃圾分类系统，包括区块链服务器，所述区块链服务器上创建有存储用户信息的用户账号体系、记录垃圾物流信息的运输体系、反馈垃圾分类情况的垃圾识别体系和计算商城积分和信用积分的积分反馈体系。
在本发明的一个实施例中，所述区块链服务器的底层区块链网络为HyperledgerFabric，底层区块链网络运行于Docker容器网络环境下。
在本发明的一个实施例中，智能合约的实现包括如下步骤：
首先编写main函数入口以及智能合约初始化接口；
设计与JSON串相互转换的Golang结构体以及链码调用接口；
通过链码调用接口，根据链码名称实现具体链码的调用；
结合深度学习网络，对智能合约进行模型训练。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的分类方法通过对区块链技术的应用来实现对分类的垃圾的溯源、管理以及对垃圾正确分类带来的附加利益采用激励措施，以区块链技术为手段，在垃圾分类产业链上包括政府在内的各主体之间构建一个区块链生态圈，以数据传导为基础，通过积分发放实现价值的转移和共享；
本发明通过云端反馈回来用户投放的垃圾相关信息，将垃圾的相关信息登记上链，实现垃圾分类管理的可溯源，公开透明；
本发明结合对称和非对称加密技术，利用基于深度学习的智能合约，丰富完善了积分商品兑换激励制度、季度信用积分反馈方案，设计了一套基于区块链的垃圾分类体系，为区块链解决前端参与问题，提供了一个桥梁，建立了一个让民众能参与、诱惑的干的公众平台，将垃圾回收产业的利润与每一位参与者共享。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明的分类系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明的基于区块链的垃圾分类方法，包括如下步骤：
在区块链服务器上生成用户账号体系，包括公钥、用户信息及垃圾投放数据；
区块链服务器根据垃圾袋的ID信息获取用户信息、垃圾投放数据以及垃圾分类数据进行加密并分别形成各区块；
通过识别策略对各区块实现识别，并形成区块链存储于用户账号体系；
根据预设的量化规则计算用户商城积分和信用积分并加密存储于用户账号体系；
将用户账号体系存储至区块链服务器连接的共享存储空间。
用户通过注册账号在区块链上开辟用户账号体系，形成属于用户个人的区块链空间，存储用户的个人信息及垃圾分类信息。用户信息由用户注册时自行完善。为将用户的垃圾分类行为与用户个人匹配，社区人员在分发垃圾袋时，同时将垃圾袋的ID信息与用户信息绑定。从而用户投放垃圾袋后，通过获取垃圾袋的ID信息即可将垃圾袋内垃圾信息与用户个人信息对应，从而一个家庭中，任意成员投放垃圾均可被识别。从而能够将用户的垃圾投放数据如投放时间、投放地点、类别等分别上链存放至用户账号体系的垃圾投放数据内。同时垃圾最终运输到垃圾处理厂，通过垃圾扫描机器获取垃圾物流信息、垃圾投放量以及确定垃圾投放类别是否正确，由工作人员反馈垃圾分类相关信息同样存储于用户账号体系。
各信息在区块链服务器内被加密并形成区块,通过识别策略对各区块实现识别，不符合识别策略的不予接收，符合识别策略的形成区块链。所述识别策略是通过对应的公钥，验证加密的用户信息的正确性，符合规则的加密的用户信息被允许加入区块链。本实施例中，加密策略采用哈希加密与非对称加密签密结合的方式，其中非对称加密公钥对外公开，私钥则由用户严格保管。如用户个人密码这种无须公开的原始信息用哈希加密，在节点间传输只需传输哈希值即可；用户个人信息利用公钥加密，用户本人可利用私钥解密获得信息；垃圾投放信息等由私钥签名确定来源，可利用公钥来验证签名。
区块链服务器获取到用户投放垃圾的信息后，为对用户垃圾分类的行为进行画像，对区块链内容进行解密，将账户中垃圾投放分类正确自动打标签为1，分类错误标注为0，得出垃圾投放数据对应的分数，对所得分数进行加密。方便统计一定周期内的分类准确率，根据该数据，分别记为商城积分和信用积分。本实施例中，商城积分的周期记为一周，如果用户在本周内有垃圾投放行为且垃圾投放分类正确率在90％以上，即可反馈用户1个积分；反之若用户投放正确率在80％以下将被扣除1个积分。用户的获得积分亦可在积分商城兑换等值的商品。信用积分的周期记为一个季度，在一个信用周期内分类正确率在90％及以上则按照预定规则加相应的信用积分，否则，按照对应的预定规则减相应的信用积分，所述信用积分可外接信用等级评定系统，作为环保信用等级评定的重要参考指标。商城积分和信用积分均被加密存储。
区块链上形成的用户账号体系的内容包括每个用户的公钥、用户信息以及垃圾投放数据，以及每个用户的垃圾投放数据评估生成的商城积分、积分兑换记录以及季度反馈的信用积分均上传至共享存储空间。保证数据准确、验证交易信息,以防止数据记录被篡改。本实施例中，用户信息包括隐私数据和公开数据，用户终端通过公钥对隐私数据进行加密，并通过私钥对公开数据进行签名。加密后的公开数据和隐私数据均上传至共享存储空间。
区块链网络中运行有智能合约，智能合约的本质是运行在区块链网络中的代码，它完成用户所赋予的业务逻辑，由形成的区块链数据的更新形成智能合约资源状态更新。由于区块链的不可篡改性，智能合约的安全性尤为重要。智能合约的安全性通过智能合约漏洞检测实现。智能合约漏洞检测包括学习训练阶段被检测阶段，在学习训练阶段，针对智能合约代码进行处理，提取智能合约代码分片进行漏洞标识，有无漏洞分别标为“1”和“0”，通过将真实数据送入神经网络进行训练。在检测阶段，将提取出的合约代码分片送入训练好的神经网络进行检测，最终得到检测结果。
参照图1所示，为本发明的基于区块链的垃圾分类系统示意图。本发明的分类系统包括区块链服务器，所述区块链服务器上创建有存储用户信息的用户账号体系、记录垃圾物流信息的运输体系、反馈垃圾分类情况的垃圾识别体系和计算商城积分和信用积分的积分反馈体系。将用户投掷垃圾的行为与个人对应，实现对生活垃圾的监控溯源。垃圾处理全流程记录，使得针对不同地区的垃圾情况，可以制定相应的管理方案，规划垃圾车运输路线，降低运输成本提高运输效率。同时基于区块链的积分奖励机制，能够很大程度调度民众参与的积极性，使民众主动校正自身行为，让每个参与者享受到垃圾回收产业的利益。区块链服务器还连接有共享存储空间，共享存储空间存放共有数据与私有数据，共有数据主要存放以私钥签名的垃圾投放信息以及每个用户的公钥，私有数据主要是以公钥加密的用户个人信息。
本实施例中，所述区块链服务器的底层区块链网络为Hyperledger Fabric，底层区块链网络运行于Docker容器网络环境下。Docker是一个开源的应用容器引擎，通过Docker可以将应用及依赖包压缩于一个镜像中，并部署到不用平台。Fabric区块链是基于Go语言开发的项目，所以还需要配置Go语言环境实现区块链的环境部署。
作为优选的，本实施例中的智能合约的实现包括如下步骤：
首先编写main函数入口以及智能合约初始化接口；
设计与JSON串相互转换的Golang结构体以及链码调用接口；
通过链码调用接口，根据链码名称实现具体链码的调用；
结合深度学习网络，对智能合约进行模型训练。实现智能合约的功能。
进一步的，本发明还包括客户端，客户端为一个终端APP，该终端可为手机或者平板电脑或者计算机。客户端基于Qt Creator开发，主要实现功能包括用户信息注册、用户登录、垃圾分类信息、垃圾物流信息。各角色用户在使用前均需进行信息注册，简要的注册信息可选择存储于MySQL数据库中，方便用户登陆时使用，同时垃圾相关信息具有不可篡改性，将记录于区块链中方便查询监管。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.基于区块链的垃圾分类方法，其特征在于，包括如下步骤：
在区块链服务器上设置用户账号体系，包括公钥、用户信息及垃圾投放数据；
区块链服务器根据垃圾袋的ID信息获取用户信息、垃圾投放数据以及垃圾分类数据进行加密并分别形成各区块；
通过识别策略对各区块实现识别，并形成区块链存储于用户账号体系；
根据预设的量化规则计算用户商城积分和信用积分并加密存储于用户账号体系；
将用户账号体系存储至区块链服务器连接的共享存储空间。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的垃圾分类方法，其特征在于，垃圾袋的ID信息在分发垃圾袋时与用户信息绑定。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的垃圾分类方法，其特征在于，加密策略采用哈希加密与非对称加密签密结合的方式，其中非对称加密公钥对外公开，私钥由用户保管。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的垃圾分类方法，其特征在于，区块链网络中运行有智能合约，智能合约的安全性通过智能合约漏洞检测实现。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的垃圾分类方法，其特征在于，智能合约漏洞检测包括学习训练阶段被检测阶段，在学习训练阶段，提取智能合约代码分片进行漏洞标识，通过将真实数据送入神经网络进行训练。
6.根据权利要求1所述的基于区块链的垃圾分类方法，其特征在于，预设的量化规则包括设定时间周期，及在时间周期内的垃圾分类准确率。
7.根据权利要求1所述的基于区块链的垃圾分类方法，其特征在于，用户信息包括隐私数据和公开数据，用户终端通过公钥对隐私数据进行加密，并通过私钥对公开数据进行签名。
8.基于区块链的垃圾分类系统，其特征在于，包括区块链服务器，所述区块链服务器上创建有存储用户信息的用户账号体系、记录垃圾物流信息的运输体系、反馈垃圾分类情况的垃圾识别体系和计算商城积分和信用积分的积分反馈体系。
9.根据权利要求8所述的基于区块链的垃圾分类系统，其特征在于，所述区块链服务器的底层区块链网络为Hyperledger Fabric，底层区块链网络运行于Docker容器网络环境下。
10.根据权利要求8所述的基于区块链的垃圾分类系统，其特征在于，智能合约的实现包括如下步骤：
首先编写main函数入口以及智能合约初始化接口；
设计与JSON串相互转换的Golang结构体以及链码调用接口；
通过链码调用接口，根据链码名称实现具体链码的调用；
结合深度学习网络，对智能合约进行模型训练。
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