CN113570321A - 氢能数据管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢能数据管理系统，包括多个氢链云节点、与每个氢链云节点互联互通的多个氢链边缘节点和与每个氢链边缘节点互联互通的多个终端节点。单个氢链节点存储聚合所辖区域内的氢能数据和/或其他氢链边缘节点所辖区域内的氢能数据；其他氢链边缘节点或氢链云节点只参与支链的身份验证和支链上链申请区块的合法性，以及采用PBFT共识机制将合法的支链上链申请区块同步到其他氢链边缘节点或氢链云节点对应的主存储区块链中，而不由某个可信第三方生成与管理，防止数据易被篡改、上传数据不真实的现象，从而提高氢能数据的安全性、可靠性。

Description

氢能数据管理系统
技术领域
本发明属于能源管理技术领域，具体涉及一种氢能数据管理系统。
背景技术
随着氢能产业的蓬勃发展，其供应链监管的问题日益突出。按照能源行业传统惯例，可通过政府或者其第三方机构建立供应链管控平台，行业内企业按照监管要求通过人工提供数据或者部署采集系统的方式，定时或者实时上传相关数据。
这种方式下，存在以下问题：一是数据的质量问题，企业填报的数据没有可信的验证机制，监管要求越高、数据采集成本越高，且相关数据易被篡改，导致企业不按要求上传真实数据；二是数据的安全问题，随着行业数据漏洞挖掘、完整性保护、机密性保护以及攻击防御难度增加，管控平台和企业数据库存在被攻击或者崩溃的风险，导致行业数据丢失或整体失真。
因此，如何实现安全、可靠地对氢能数据进行管理，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种氢能数据管理系统，以解决现有技术中氢能数据进行管理安全性较差、可靠性较低的问题。
针对上述问题，本发明提供了一种氢能数据管理系统，包括多个氢链云节点、与每个氢链云节点互联互通的多个氢链边缘节点和与每个氢链边缘节点互联互通的多个终端节点；其中，任意两个氢链云节点之间互通互联，形成主链区块链网络，任意两个氢链边缘节点之间互通互联，并与对应的氢链云节点形成支链区块链网络；
单个支链区块链网络对应的多个终端节点将获取的氢能数据分别发送给对应的氢链边缘节；
单个氢链边缘节点作为树状区块链中支链的主存储区块链，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据和/或其他氢链边缘节点所辖区域内的氢能数据；单个支链区块链网络其他氢链边缘节点或氢链云节点只参与所述支链的身份验证和支链上链申请区块的合法性，以及采用PBFT共识机制将合法的支链上链申请区块同步到其他氢链边缘节点或氢链云节点对应的主存储区块链中；
单个氢链云节点作为树状区块链中主链的主存储区块链，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据，以及按照设定的备份需求对所述氢能数据进行数据备份；其他氢链云节点只参与所述单个氢链云节点的主链的身份验证和主链上链申请区块的合法性，并采用PBFT共识机制将合法的上链申请区块同步到其他氢链云节点对应的主存储区块链中。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统中，
单个氢链边缘节点，具体用于将其所辖区域内的氢能数据进行排序整理后，生成一个边缘区块，将所辖区域内的氢能数据填充到所述边缘区块中，加上签名以及所述边缘区块的哈希值，将其广播到对应的支链区块链网络中；
单个支链区块链网络其他氢链边缘节点或氢链云节点，具体用于接收到所述边缘区块后，将所述边缘区块中的区块头添加到本地拥有的主存储区块链中，得到追加边缘区块，并对所述追加边缘区块进行哈希审计得到所述追加边缘区块的哈希值，若所述追加边缘区块的哈希值与单个氢链边缘节点所发来的所述边缘区块的哈希值一致则通过验证，并将支链验证结果信息广播到对应的支链区块链网络中；
单个支链区块链网络其他氢链边缘节点或氢链云节点，还用于在验证单个氢链边缘节点所广播的边缘区块的同时也接收剩余氢链边缘节点或氢链云节点的支链验证结果，在收集到一半数目以上剩余氢链边缘节点或氢链云节点发来的正确性确认消息后，认为所述边缘区块有效，将所述边缘区块提交到本地所拥有的主存储区块链中。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统中，
单个氢链云节点具体用于：将所辖区域内多个氢链边缘节点的氢能数据进行排序整理后，生成一个云区块，将多个氢链边缘节点的氢能数据填充到所述云区块中，加上签名以及所述云区块的哈希值，将其广播到主链区块链网络中；
其他氢链云节点具体用于：将所述云区块中的区块头添加到本地拥有主链区块账本当中得到追加云区块，并对所述追加云区块进行哈希审计得到所述追加云区块的哈希值，若所述追加云区块的哈希值与所述单个氢链云节点所发来的所述云区块的哈希值一致则通过验证，并将主链证结果信息广播到对应的主链区块链网络中；
其他氢链云节点，还用于在验证单个氢链云节点所广播的云区块的同时也接收剩余氢链云节点的主链验证结果，在收集到一半数目以上剩余氢链云节点发来的正确性确认消息后，认为所述云区块有效，将所述云区块提交到本地所拥有的主存储区块链中。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统中，每个氢链云节点包括云端数据通信模块、云端区块链处理模块、云端数据交互模块和云端数据存储模块；
所述云端数据通信模块，用于将第一外部节点发送的数据经数据通信模块传输至区块链处理模块；所述第一外部节点包括其他氢链云节点和/或所述支链区块链网络内的氢链边缘节点；
所述云端区块链处理模块，用于实现第一外部节点的安全认证、通信数据解密；
所述云端数据交互模块，还用于负责与所述云端区块链处理模块的数据交互，对接支链的远程过程调用协议；
所述云端数据存储模块，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据，以及按照设定的备份需求对所述氢能数据进行数据备份。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统中，所述云端区块链处理模块包括云端数据计算单元、云端数据存储单元和云端数据加密单元；
所述云端数据计算单元用于根据需求指令对接收的第一外部节点的数据进行数据过滤、数据归类以及数据融合处理，并根据需求指令进行功能化的计算、处理、检测、校验，得到与所述需求指令相匹配的第一目标数据作为所辖区域内的氢能数据；
所述云端数据存储单元用于将所述所辖区域内的氢能数据发送给所述云端数据存储模块；
所述云端数据加密单元，用于储存所述第一外部节点的私钥，并且保存了所有已经通过授权的使用者的公钥，通过加密芯片储存在加密储存介质中，负责所述第一外部节点的数据签名，数据加密和签名验证。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统中，每个氢链边缘节点包括边缘数据采集模块、边缘数据通信模块、边缘区块链处理模块、边缘数据交互模块和边缘数据存储模块；
所述边缘数据采集模块，用于采集对应支链区块链网络内多个终端节点获取的氢能数据；
所述边缘数据通信模块，用于将第二外部节点发送的数据经数据通信模块传输至区块链处理模块；所述第二外部节点包括其他氢链边缘节点和/或所述支链区块链网络内的氢链云节点；
所述边缘区块链处理模块，用于实现第二外部节点的安全认证、通信数据解密；
所述边缘数据交互模块，还用于负责与所述边缘区块链处理模块的数据交互，对接主链的远程过程调用协议；
所述边缘数据存储模块，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据和/或其他氢链边缘节点所辖区域内的氢能数据。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统中，所述边缘区块链处理模块包括边缘数据采集单元、边缘数据计算单元、边缘数据存储单元和边缘数据加密单元；
所述边缘数据采集单元，用于将所述边缘数据采集模块采集的氢能数据输送至所述边缘数据加密单元，并接收经由所述边缘数据加密单元加密后的加密氢能数据，对所述加密氢能数据进行解析得到解析氢能数据；
所述边缘数据计算单元用于对所述解析氢能数据进行数据过滤、数据归类以及数据融合处理，并根据需求指令进行功能化的计算、处理、检测、校验，得到与所述需求指令相匹配的第二目标数据作为所辖区域内的氢能数据；
所述边缘数据存储单元用于将所述所辖区域内的氢能数据发送给所述边缘数据存储模块；
所述边缘数据加密单元，用于储存所述第二外部节点的私钥，并且保存了所有已经通过授权的使用者的公钥，通过加密芯片储存在加密储存介质中，负责所述第二外部节点的数据签名，数据加密和签名验证。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统，还包括认证端；
所述认证端用于执行如下步骤：
在确认当前使用者满足认证条件时，调用所述氢能数据管理系统中的区块链数据库；
检测区块链数据库与认证端对应的本地数据库是否一致；
若区块链数据库与认证端对应的本地数据库一致，开通区块链数据库的操作权限，以便所述当前使用者对区块链数据库进行操作，得到操作数据；
检测所述操作数据是否满足预设的更新条件；
若所述操作数据满足预设的更新条件，检测区块链共识验证是否通过；
若区块链共识验证通过，更新所述认证端对应的本地数据库，并将所述操作数据同步到区块链数据库。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统中，所述认证端还用于：
若区块链数据库与认证端对应的本地数据库不一致，检测区块链共识验证是否通过；
若区块链共识验证通过，更新所述认证端对应的本地数据库，并将所述操作数据同步到区块链数据库。
进一步地，上述所述的氢能数据管理系统中，所述认证端还用于：
若区块链共识验证未通过，检测所述认证端对应的本地数据库是否被篡改；
若所述认证端对应的本地数据库被篡改，将所述区块链数据库同步至所述认证端对应的本地数据库。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本发明的氢能数据管理系统，针对氢能行业中具有各个职能的企业设置对应的区块链节点，采用区块链技术实现具有各个职能的企业之间的通信认证和数据传输加密，借助区块链的不可篡改性，将氢能数据存储在由多个分布式区块链节点共同维护的区块链数据库中，而并不由某个可信第三方生成与管理，防止数据易被篡改、上传数据不真实的现象。同时，各区块链节点能够验证彼此身份，从而建立起信任关系，以实现后续数据交互行为等功能；各类监测数据汇聚到氢链边缘节点，采用边缘计算技术，实现监测数据的本地处理，实现各企业运行状态监测、故障预警、故障报警，以及联动控制等功能。采用本发明的技术方案，能够提高氢能数据的安全性、可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的氢能数据管理系统实施例的结构示意图；
图2为图1中每个氢链云节点的结构示意图；
图3为图1中每个氢链边缘节点的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
图1为本发明的氢能数据管理系统实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的氢能数据管理系统包括多个氢链云节点10、与每个氢链云节点10互联互通的多个氢链边缘节点20和与每个氢链边缘节点20互联互通的多个终端节点30。其中，任意两个氢链云节点10之间互通互联，形成主链区块链网络，任意两个氢链边缘节点20之间互通互联，并与对应的氢链云节点10形成支链区块链网络。例如，东北氢链云节点(简称东北节点)、西北氢链云节点(简称西北节点)、华北氢链云节点(简称华北节点)、华东氢链云节点(简称华东节点)、华南氢链云节点(简称华南节点)、西南氢链云节点(简称西南节点)组成主链区块链网络。每个氢链云节点10下的氢链边缘节与对应的氢链云节点10形成支链区块链网络。本实施例以2级树为例，但实际中不部仅限于2级树。这样，区块链存储区块链即呈“主链+多应用支链”的树状结构，通过拓展支链实现单链结构无法解决的功能拓展性和高并发性问题。
在一个具体实现过程中，每个氢链云节点10分别对应所在区域的氢能行业管理平台；每个氢链边缘节点20分别对应所在区域的不同职能的氢能企业。不同职能的氢能企业至少包括制氢企业、氢能储运企业、氢能发电企业、加氢企业。
在一个具体实现过程中，单个支链区块链网络对应的多个终端节点30将获取的氢能数据分别发送给对应的氢链边缘节。
在一个具体实现过程中，单个氢链边缘节点20作为树状区块链中支链的主存储区块链，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据和/或其他氢链边缘节点20所辖区域内的氢能数据；单个支链区块链网络其他氢链边缘节点20或氢链云节点10只参与支链的身份验证和支链上链申请区块的合法性，以及采用PBFT共识机制将合法的支链上链申请区块同步到其他氢链边缘节点20或氢链云节点10对应的主存储区块链中。
具体地，单个氢链边缘节点20，具体用于将其所辖区域内的氢能数据进行排序整理后，生成一个边缘区块，将所辖区域内的氢能数据填充到边缘区块中，加上签名以及边缘区块的哈希值，将其广播到对应的支链区块链网络中。
单个支链区块链网络其他氢链边缘节点20或氢链云节点10，具体用于接收到边缘区块后，将边缘区块中的区块头添加到本地拥有的主存储区块链中，得到追加边缘区块，并对追加边缘区块进行哈希审计得到追加边缘区块的哈希值，若追加边缘区块的哈希值与单个氢链边缘节点20所发来的边缘区块的哈希值一致则通过验证，并将支链验证结果信息广播到对应的支链区块链网络中。
单个支链区块链网络其他氢链边缘节点20或氢链云节点10，还用于在验证单个氢链边缘节点20所广播的边缘区块的同时也接收剩余氢链边缘节点20或氢链云节点10的支链验证结果，在收集到一半数目以上剩余氢链边缘节点20或氢链云节点10发来的正确性确认消息后，认为边缘区块有效，将边缘区块提交到本地所拥有的主存储区块链中。
在一个具体实现过程中，单个氢链云节点10作为树状区块链中主链的主存储区块链，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据，以及按照设定的备份需求对氢能数据进行数据备份；其他氢链云节点10只参与单个氢链云节点10的主链的身份验证和主链上链申请区块的合法性，并采用PBFT共识机制将合法的上链申请区块同步到其他氢链云节点10对应的主存储区块链中。
具体地，单个氢链云节点10具体用于：将所辖区域内多个氢链边缘节点20的氢能数据进行排序整理后，生成一个云区块，将多个氢链边缘节点20的氢能数据填充到云区块中，加上签名以及云区块的哈希值，将其广播到主链区块链网络中；
其他氢链云节点10具体用于：将云区块中的区块头添加到本地拥有主链区块账本当中得到追加云区块，并对追加云区块进行哈希审计得到追加云区块的哈希值，若追加云区块的哈希值与单个氢链云节点10所发来的云区块的哈希值一致则通过验证，并将主链证结果信息广播到对应的主链区块链网络中；
其他氢链云节点10，还用于在验证单个氢链云节点10所广播的云区块的同时也接收剩余氢链云节点10的主链验证结果，在收集到一半数目以上剩余氢链云节点10发来的正确性确认消息后，认为云区块有效，将云区块提交到本地所拥有的主存储区块链中。
本实施例的氢能数据管理系统，针对氢能行业中具有各个职能的企业设置对应的区块链节点，采用区块链技术实现具有各个职能的企业之间的通信认证和数据传输加密，借助区块链的不可篡改性，将氢能数据存储在由多个分布式区块链节点共同维护的区块链数据库中，而并不由某个可信第三方生成与管理，防止数据易被篡改、上传数据不真实的现象。同时，各区块链节点能够验证彼此身份，从而建立起信任关系，以实现后续数据交互行为等功能；各类监测数据汇聚到氢链边缘节点20，采用边缘计算技术，实现监测数据的本地处理，实现各企业运行状态监测、故障预警、故障报警，以及联动控制等功能。采用本发明的技术方案，能够提高氢能数据的安全性、可靠性。
图2为图1中每个氢链云节点的结构示意图，如图2所示，每个氢链云节点10包括云端数据通信模块101、云端区块链处理模块102、云端数据交互模块103和云端数据存储模块104。
在一个具体实现过程中，云端数据通信模块101，用于将第一外部节点发送的数据经数据通信模块传输至区块链处理模块；第一外部节点包括其他氢链云节点10和/或支链区块链网络内的氢链边缘节点20。其中，云端数据通信模块101支持多种有线和无线通信模式。
云端区块链处理模块102，用于实现第一外部节点的安全认证、通信数据解密；其中，云端区块链处理模块102可以为RAM、HDD或SSD。
云端数据交互模块103，还用于负责与云端区块链处理模块102的数据交互，对接支链的远程过程调用协议；
云端数据存储模块104，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据，以及按照设定的备份需求对氢能数据进行数据备份。
如图2所示，云端区块链处理模块102包括云端数据计算单元1022、云端数据存储单元1021和云端数据加密单元1023。
云端数据计算单元1022用于根据需求指令对接收的第一外部节点的数据进行数据过滤、数据归类以及数据融合处理，并根据需求指令进行功能化的计算、处理、检测、校验，得到与需求指令相匹配的第一目标数据作为所辖区域内的氢能数据；其中，云端数据计算单元1022可以为GPU或CPU。
云端数据存储单元1021用于将所辖区域内的氢能数据发送给云端数据存储模块104；
云端数据加密单元1023，用于储存第一外部节点的私钥，并且保存了所有已经通过授权的使用者的公钥，通过加密芯片储存在加密储存介质中，负责第一外部节点的数据签名，数据加密和签名验证。
在一个具体实现过程中，每个氢链云节点10还可以包括云端可插拔共识模块(图中不再示出)，云端可插拔共识模块用于选择是否参与共识机制进程，如果选择参与共识机制进程，则从共识模组中选择所要参与的共识机制，当选择不参与共识机制进程，或者选择好所要参与的共识机制时，完成初始化。
图3为图1中每个氢链边缘节点的结构示意图，如图3所示，每个氢链边缘节点20包括边缘数据采集模块201、边缘数据通信模块202、边缘区块链处理模块203、边缘数据交互模块204和边缘数据存储模块205；
在一个具体实现过程中，边缘数据采集模块201，用于采集对应支链区块链网络内多个终端节点30获取的氢能数据；
边缘数据通信模块202，用于将第二外部节点发送的数据经数据通信模块传输至区块链处理模块；第二外部节点包括其他氢链边缘节点20和/或支链区块链网络内的氢链云节点10；
边缘区块链处理模块203，用于实现第二外部节点的安全认证、通信数据解密；
边缘数据交互模块204，还用于负责与边缘区块链处理模块203的数据交互，对接主链的远程过程调用协议；
边缘数据存储模块205，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据和/或其他氢链边缘节点20所辖区域内的氢能数据。
如图3所示，边缘区块链处理模块203包括边缘数据采集单元2031、边缘数据计算单元2032、边缘数据存储单元2033和边缘数据加密单元2034；
边缘数据采集单元2031，用于将边缘数据采集模块201采集的氢能数据输送至边缘数据加密单元2034，并接收经由边缘数据加密单元2034加密后的加密氢能数据，对加密氢能数据进行解析得到解析氢能数据；
边缘数据计算单元2032用于对解析氢能数据进行数据过滤、数据归类以及数据融合处理，并根据需求指令进行功能化的计算、处理、检测、校验，得到与需求指令相匹配的第二目标数据作为所辖区域内的氢能数据；
边缘数据存储单元2033用于将所辖区域内的氢能数据发送给边缘数据存储模块205；
边缘数据加密单元2034，用于储存第二外部节点的私钥，并且保存了所有已经通过授权的使用者的公钥，通过加密芯片储存在加密储存介质中，负责第二外部节点的数据签名，数据加密和签名验证。
在一个具体实现过程中，每个氢链边缘节点20还可以包括边缘可插拔共识模块(图中不再示出)，边缘可插拔共识模块用于选择是否参与共识机制进程，如果选择参与共识机制进程，则从共识模组中选择所要参与的共识机制，当选择不参与共识机制进程，或者选择好所要参与的共识机制时，完成初始化。
在一个具体实现过程中，该氢能数据管理系统还可以包括认证端(图中不再示出)。其中，认证端可以包括氢链云节点10对应的云认证端和氢链边缘节点20对应的边缘认证端。
认证端用于执行如下步骤：
(1)在确认当前使用者满足认证条件时，调用氢能数据管理系统中的区块链数据库；
在一个具体实现过程中，当前使用者输入公钥和私钥进行验证，当验证通过时，确认当前使用者满足认证条件，并可以调用氢能数据管理系统中的区块链数据库。
(2)检测区块链数据库与认证端对应的本地数据库是否一致；
本实施例中，可以将区块链数据库与认证端对应的本地数据库进行对比，以检测区块链数据库与认证端对应的本地数据库是否一致。
(3)若区块链数据库与认证端对应的本地数据库一致，开通区块链数据库的操作权限，以便当前使用者对区块链数据库进行操作，得到操作数据；
若区块链数据库与单个企业氢链节点的本地数据库一致，说明认证端对应的的本地数据库未出现篡改等现象，可以开通区块链数据库的操作权限。
(4)检测操作数据是否满足预设的更新条件；
在一个具体实现过程中，预设的更新条件可以为操作数据是否为有效数据。具体地，可以预先设置允许编辑、添加的数据作为有效数据，这样，在当前使用者对区块链数据库进行操作，得到操作数据后，可以将得到的操作数据与设的有效数据进行比对，从而检测操作数据是否满足预设的更新条件。
(5)若操作数据满足预设的更新条件，检测区块链共识验证是否通过；
具体地，区块链中各节点均会在广播单个企业氢链节点对应的业务数据的有效性的同时，接收其他节点的验证结果，以检测区块链共识验证是否通过。
(6)若区块链共识验证通过，更新认证端对应的本地数据库，并将操作数据同步到区块链数据库。
在一个具体实现过程中，认证端还用于执行如下步骤：
(7)若区块链数据库与认证端对应的本地数据库不一致，检测区块链共识验证是否通过；
若确定区块链数据库与认证端对应的本地数据库不一致，说明单认证端对应的本地数据库可能存在删除、添加、修改等操作，此时，可以检测区块链共识验证是否通过。
(8)若区块链共识验证通过，更新认证端对应的本地数据库，并将操作数据同步到区块链数据库。
在一个具体实现过程中，认证端还用于执行如下步骤：
(9)若区块链共识验证未通过，检测认证端对应的本地数据库是否被篡改；
(10)若认证端对应的本地数据库被篡改，将区块链数据库同步至认证端对应的本地数据库，以防止认证端对应的本地数据库被非法篡改。
例如：某氢能流通企业试图逃避，要删除该氢能在自己名下的记录，这也只能该企业的区块链的氢链节点做到，而系统中其他成员的区块链的氢链节点的数据，是无法被删除的，且在确认本地数据库被篡改时，还可以直接将区块链数据库同步至认证端对应的本地数据库，从而保证数据库的完整性。
在一个具体实现过程中，若认证端对应的本地数据库被篡改，还可以生成警告提示信息，以提示当前使用者停止非法行为。
本实施例的氢能数据管理系统，能够促进数据及时高效交换，确保数据完整度、数据更新快、数据确权准，有效防止可信数据的传输缺失，帮助各企业进行业务衔接、数据共享、流程可信追溯，从而提高数据利用价值，为各企业创造更多价值。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种氢能数据管理系统，其特征在于，包括多个氢链云节点、与每个氢链云节点互联互通的多个氢链边缘节点和与每个氢链边缘节点互联互通的多个终端节点；其中，任意两个氢链云节点之间互通互联，形成主链区块链网络，任意两个氢链边缘节点之间互通互联，并与对应的氢链云节点形成支链区块链网络；
单个支链区块链网络对应的多个终端节点将获取的氢能数据分别发送给对应的氢链边缘节；
单个氢链边缘节点作为树状区块链中支链的主存储区块链，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据和/或其他氢链边缘节点所辖区域内的氢能数据；单个支链区块链网络其他氢链边缘节点或氢链云节点只参与所述支链的身份验证和支链上链申请区块的合法性，以及采用PBFT共识机制将合法的支链上链申请区块同步到其他氢链边缘节点或氢链云节点对应的主存储区块链中；
单个氢链云节点作为树状区块链中主链的主存储区块链，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据，以及按照设定的备份需求对所述氢能数据进行数据备份；其他氢链云节点只参与所述单个氢链云节点的主链的身份验证和主链上链申请区块的合法性，并采用PBFT共识机制将合法的上链申请区块同步到其他氢链云节点对应的主存储区块链中。
2.根据权利要求1所述的氢能数据管理系统，其特征在于，
单个氢链边缘节点，具体用于将其所辖区域内的氢能数据进行排序整理后，生成一个边缘区块，将所辖区域内的氢能数据填充到所述边缘区块中，加上签名以及所述边缘区块的哈希值，将其广播到对应的支链区块链网络中；
单个支链区块链网络其他氢链边缘节点或氢链云节点，具体用于接收到所述边缘区块后，将所述边缘区块中的区块头添加到本地拥有的主存储区块链中，得到追加边缘区块，并对所述追加边缘区块进行哈希审计得到所述追加边缘区块的哈希值，若所述追加边缘区块的哈希值与单个氢链边缘节点所发来的所述边缘区块的哈希值一致则通过验证，并将支链验证结果信息广播到对应的支链区块链网络中；
单个支链区块链网络其他氢链边缘节点或氢链云节点，还用于在验证单个氢链边缘节点所广播的边缘区块的同时也接收剩余氢链边缘节点或氢链云节点的支链验证结果，在收集到一半数目以上剩余氢链边缘节点或氢链云节点发来的正确性确认消息后，认为所述边缘区块有效，将所述边缘区块提交到本地所拥有的主存储区块链中。
3.根据权利要求1所述的氢能数据管理系统，其特征在于，
单个氢链云节点具体用于：将所辖区域内多个氢链边缘节点的氢能数据进行排序整理后，生成一个云区块，将多个氢链边缘节点的氢能数据填充到所述云区块中，加上签名以及所述云区块的哈希值，将其广播到主链区块链网络中；
其他氢链云节点具体用于：将所述云区块中的区块头添加到本地拥有主链区块账本当中得到追加云区块，并对所述追加云区块进行哈希审计得到所述追加云区块的哈希值，若所述追加云区块的哈希值与所述单个氢链云节点所发来的所述云区块的哈希值一致则通过验证，并将主链证结果信息广播到对应的主链区块链网络中；
其他氢链云节点，还用于在验证单个氢链云节点所广播的云区块的同时也接收剩余氢链云节点的主链验证结果，在收集到一半数目以上剩余氢链云节点发来的正确性确认消息后，认为所述云区块有效，将所述云区块提交到本地所拥有的主存储区块链中。
4.根据权利要求1所述的氢能数据管理系统，其特征在于，每个氢链云节点包括云端数据通信模块、云端区块链处理模块、云端数据交互模块和云端数据存储模块；
所述云端数据通信模块，用于将第一外部节点发送的数据经数据通信模块传输至区块链处理模块；所述第一外部节点包括其他氢链云节点和/或所述支链区块链网络内的氢链边缘节点；
所述云端区块链处理模块，用于实现第一外部节点的安全认证、通信数据解密；
所述云端数据交互模块，还用于负责与所述云端区块链处理模块的数据交互，对接支链的远程过程调用协议；
所述云端数据存储模块，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据，以及按照设定的备份需求对所述氢能数据进行数据备份。
5.根据权利要求4所述的氢能数据管理系统，其特征在于，所述云端区块链处理模块包括云端数据计算单元、云端数据存储单元和云端数据加密单元；
所述云端数据计算单元用于根据需求指令对接收的第一外部节点的数据进行数据过滤、数据归类以及数据融合处理，并根据需求指令进行功能化的计算、处理、检测、校验，得到与所述需求指令相匹配的第一目标数据作为所辖区域内的氢能数据；
所述云端数据存储单元用于将所述所辖区域内的氢能数据发送给所述云端数据存储模块；
所述云端数据加密单元，用于储存所述第一外部节点的私钥，并且保存了所有已经通过授权的使用者的公钥，通过加密芯片储存在加密储存介质中，负责所述第一外部节点的数据签名，数据加密和签名验证。
6.根据权利要求1所述的氢能数据管理系统，其特征在于，每个氢链边缘节点包括边缘数据采集模块、边缘数据通信模块、边缘区块链处理模块、边缘数据交互模块和边缘数据存储模块；
所述边缘数据采集模块，用于采集对应支链区块链网络内多个终端节点获取的氢能数据；
所述边缘数据通信模块，用于将第二外部节点发送的数据经数据通信模块传输至区块链处理模块；所述第二外部节点包括其他氢链边缘节点和/或所述支链区块链网络内的氢链云节点；
所述边缘区块链处理模块，用于实现第二外部节点的安全认证、通信数据解密；
所述边缘数据交互模块，还用于负责与所述边缘区块链处理模块的数据交互，对接主链的远程过程调用协议；
所述边缘数据存储模块，用于存储聚合所辖区域内的氢能数据和/或其他氢链边缘节点所辖区域内的氢能数据。
7.根据权利要求6所述的氢能数据管理系统，其特征在于，所述边缘区块链处理模块包括边缘数据采集单元、边缘数据计算单元、边缘数据存储单元和边缘数据加密单元；
所述边缘数据采集单元，用于将所述边缘数据采集模块采集的氢能数据输送至所述边缘数据加密单元，并接收经由所述边缘数据加密单元加密后的加密氢能数据，对所述加密氢能数据进行解析得到解析氢能数据；
所述边缘数据计算单元用于对所述解析氢能数据进行数据过滤、数据归类以及数据融合处理，并根据需求指令进行功能化的计算、处理、检测、校验，得到与所述需求指令相匹配的第二目标数据作为所辖区域内的氢能数据；
所述边缘数据存储单元用于将所述所辖区域内的氢能数据发送给所述边缘数据存储模块；
所述边缘数据加密单元，用于储存所述第二外部节点的私钥，并且保存了所有已经通过授权的使用者的公钥，通过加密芯片储存在加密储存介质中，负责所述第二外部节点的数据签名，数据加密和签名验证。
8.根据权利要求1所述的氢能数据管理系统，其特征在于，还包括认证端；
所述认证端用于执行如下步骤：
在确认当前使用者满足认证条件时，调用所述氢能数据管理系统中的区块链数据库；
检测区块链数据库与认证端对应的本地数据库是否一致；
若区块链数据库与认证端对应的本地数据库一致，开通区块链数据库的操作权限，以便所述当前使用者对区块链数据库进行操作，得到操作数据；
检测所述操作数据是否满足预设的更新条件；
若所述操作数据满足预设的更新条件，检测区块链共识验证是否通过；
若区块链共识验证通过，更新所述认证端对应的本地数据库，并将所述操作数据同步到区块链数据库。
9.根据权利要求8所述的氢能数据管理系统，其特征在于，所述认证端还用于：
若区块链数据库与认证端对应的本地数据库不一致，检测区块链共识验证是否通过；
若区块链共识验证通过，更新所述认证端对应的本地数据库，并将所述操作数据同步到区块链数据库。
10.根据权利要求8所述的氢能数据管理系统，其特征在于，所述认证端还用于：
若区块链共识验证未通过，检测所述认证端对应的本地数据库是否被篡改；
若所述认证端对应的本地数据库被篡改，将所述区块链数据库同步至所述认证端对应的本地数据库。
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