CN115953177B - 一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，基于区块链平台建立生产商、物流公司、运营商、用户、分布式能源交易站以及二次回收企业之间的联盟链并分别在联盟链中进行注册验证，成为联盟链中的节点，各节点依据智能合约进行独立地执行业务，区块链能够保证各个阶段数据的真实性；各主体之间基于区块链产生交易，保证了资产的安全流向。运营商基于RFID读取蓄电池出厂信息，并基于物联网平台建立蓄电池的数字孪生体，对蓄电池在能源汽车上的使用寿命、健康状态、安全性能进行评估和预测，实现对蓄电池的智能管理。

Description

一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法

技术领域

本发明涉及一种对车载蓄电池系统的管理方法，更具体是的涉及一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法。

背景技术

新能源产业的发展，推动了蓄电池市场需求的增加以及蓄电池产业链的延伸，储能蓄电池具有良好前景的同时还需要不断的完善和提高各项性能，以达到更好的体验效果，其中，蓄电池的安全性能、蓄电池的环保性能都是用户和社会比较关注的重点。

评价蓄电池安全性能的依据应当是生命周期内的包含电性参数在内的各项数据，但是蓄电池的生命周期涉及生产商、运营商、用户、甚至于二次回收利用的企业，具有较长的时间跨度和空间跨度，涉及到的责任因素较多，现有的管理方法已不能满足前述的要求。故应在蓄电池产业链中建立一套完善的蓄电池跟踪体系或流程，保证生命周期内各项数据真实完整、安全有效的采集和存储，也有利于确定或识别事故蓄电池中责任。

发明内容

为提高蓄电池的管理的效率以及安全性，本发明提供了一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，具体方案如下：

一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，步骤包括：基于区块链平台建立生产商、物流公司、运营商、用户、分布式能源交易站以及二次回收企业之间的联盟链并分别在联盟链中进行注册验证，成为联盟链中的节点，各节点依据智能合约进行独立地执行业务；通过联盟链定义不同节点的访问权限和可见范围，设置一定范围的共享；

所述的运营商基于RFID读取蓄电池出厂信息，并基于物联网平台建立蓄电池的数字孪生体；运营商在用户使用过程中基于物联网平台获取蓄电池的实时电性参数进行健康状态评估；

所述的分布式能源交易站根据用户用电请求，进行应答并完成与用户之间的电力交易；

所述的二次回收企业基于区块链调用蓄电池的当前性能以及更新蓄电池的回收信息，在对蓄电池进行改造再利用后经区块链完成二次认证后投入使用。

进一步的，基于物联网平台建立蓄电池的数字孪生体的步骤如下：

S1：基于物联网平台构建蓄电池的物理模型，包含蓄电池形状、BMS中的各电子元件；

S2：在S1物理模型的基础上搭建数字空间，包括蓄电池的数据存储、数据处理算法程序以及通信协议；

S3：融合蓄电池的历史数据、蓄电池在能源汽车各种运行状态下的电流电压温度等数据，经边缘层预处理后在云平台进行不断的训练，并对数据迭代仿真、优化和更新，在检测过程中得到多个异常数据，并对异常检测的数据进行不断地训练得到异常模型，采用异常模型可用于蓄电池的异常检测；

S4：数字孪生体中融合了蓄电池的空间状态、蓄电池数据驱动模型、以及异常检测模型，通过数字孪生体能够预测各时间维度下的蓄电池的健康状态。

进一步的，蓄电池被生产商分配唯一的ID标识，蓄电池每个ID的出厂数据被存储到区块链中，所述的出厂数据包括厂商、型号、额定容量、额定电压、额定能量、充放电倍率以及ID编码，采用RFID结合NFC对数据进行读写。

进一步的，物流公司通过区块链与生产商或运营商达成运输意向，蓄电池的物流信息通过物流公司写入区块链数据库，所述的物流信息包括物流商信息、交付路线。

进一步的，分布式能源交易站包括分布式充电桩，分布式能源交易站在区块链中完成认证，并对充电桩的基本信息、价格以及支付方式进行登记；充电桩的基本信息包括地理位置、接口以及型号，充电桩通过客户端进行控制。

进一步的，运营商进行蓄电池健康状态评估的步骤为：

用户基于运营商提供的用户界面，选择运行模式，蓄电池的各运行参数经物联网设备实时采集，并以节点数据的形式存储在区块链中，依据区块链分配的权限范围，运营商基于物联网平台获取蓄电池的实时电性参数并进行健康状态的评估，所述的健康状态参数包括荷电状态SOC以及健康状态SOH。

进一步的，电力交易流程包括如下步骤：

S1：用户发出用电请求；

S2：用户与充电桩的客户端达成交易意向；

S3：用户进行链上支付，区块链验证支付的虚拟货币是否有效；

S4：当判断为有效时，完成全部交易后，基于区块链的交易信息进行转账。

更进一步的，为保证数据的真实可溯性，物联网设备使用运营商的节点在账本中进行配置加密。

进一步的，运营商访问生产商节点的数据范围大于物流公司的访问范围。

更进一步的，物流公司的物流车内增设感应器用于识别运输途中是否有碰撞。

有益效果：本发明提供了一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，基于区块链平台建立生产商、物流公司、运营商、用户、分布式能源交易站以及二次回收企业之间的联盟链并分别在联盟链中进行注册验证，成为联盟链中的节点，各节点依据智能合约进行独立地执行业务，区块链能够保证各个阶段数据的真实性；各主体之间基于区块链产生交易，保证了资产的安全流向。运营商基于RFID读取蓄电池出厂信息，并基于物联网平台建立蓄电池的数字孪生体，对蓄电池在能源汽车上的使用寿命、健康状态、安全性能进行评估和预测，实现对蓄电池的智能管理；同时物联网设备使用运营商的节点在账本中进行配制加密能够保证数据的真实可溯性。

附图说明

图1是一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法的框架图。

图2是实施例中各节点基于区块链的数据范围图。

图3是实施例中基于区块链的充电交易流程图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例：图1是一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法的框架图，如图1所示，管理方法的步骤包括：

基于区块链平台建立生产商、物流公司、运营商、用户、分布式能源交易站以及二次回收企业之间的联盟链并分别在联盟链中进行注册验证，成为联盟链中的节点，各节点依据智能合约进行独立地执行业务；

图2是各节点基于区块链的数据访问的范围图，虽然区块链中的数据是共享的，但由于不同的企业参与的业务范围以及场景不同等问题，通过联盟链定义不同节点的访问权限和可见范围，设置一定范围的共享；

所述的蓄电池被生产商分配唯一的ID标识，蓄电池每个ID的出厂数据被存储到区块链中，所述的出厂数据包括厂商、型号、额定容量、额定电压、额定能量、充放电倍率以及ID编码，出厂数据具有不可更改性质；采用RFID结合NFC对数据进行读写，将电子标签插入蓄电池，电子标签接收到阅读请求并完成识别后，通过天线发出出厂数据；

生产商具有蓄电池的基础数据，运营商参与蓄电池的运用，所述的运营商基于RFID读取蓄电池出厂信息，根据能源汽车的供电需求进行二次设计，并基于物联网平台建立蓄电池的数字孪生体，对蓄电池在能源汽车上的使用寿命、健康状态以及安全性能进行评估和预测，并对蓄电池进行智能管理，具体步骤如下：

S1：基于物联网平台构建蓄电池的物理模型，包含蓄电池形状、BMS中的各电子元件，认为BMS中的各电子元件为物联网设备，能获取蓄电池的实时电流、电压、温度等数据，为保证数据的真实可溯性，物联网设备使用运营商的节点在账本中进行配置加密；

S2：在S1物理模型的基础上搭建数字空间，包括：蓄电池的数据存储、数据处理算法程序以及通信协议等；

S3：融合蓄电池的历史数据、蓄电池在能源汽车各种运行状态下的电流电压温度等数据，经边缘层预处理后在云平台进行不断的训练，并对数据迭代仿真、优化和更新，在检测过程中得到多个异常数据，并对异常检测的数据进行不断地训练得到异常模型，采用异常模型可用于蓄电池的异常检测；

S4：数字孪生体中融合了蓄电池的空间状态、蓄电池数据驱动模型、以及异常检测模型等，通过数字孪生体能够预测各时间维度下的蓄电池的健康状态。

如图2所示，运营商访问生产商节点的数据范围大于物流公司；运营商在用户使用过程中基于物联网平台获取蓄电池的实时电性参数进行健康状态评估；

物流公司通过区块链与生产商或运营商达成运输意向，蓄电池的物流信息通过物流公司写入区块链数据库，所述的物流信息包括物流商信息、交付路线，通过区块链进行交易并记录物流信息确保交易的安全性同时便于实时跟踪。

生产商将蓄电池交付到物流公司时，对本批次的蓄电池建立一个公共ID，该ID包含了：该批次蓄电池的数量以及对应的产品ID、出厂日期、物流公司基本信息以及蓄电池的接收方等基本信息，物流公司通过电子标签读取该公共ID，并基于区块链上传该批次蓄电池的物流信息，包括：交付路线、接收日期以及交付日期等，便于跟踪蓄电池的运输信息。

为了进一步的监控，可以在物流车内设置感应器，用于识别运输中是否有碰撞；

用户基于运营商提供的用户界面，选择运行模式，蓄电池的各运行参数经物联网设备实时采集，并以节点数据存储在区块链中，依据区块链的分配的权限范围，运营商可以基于物联网平台获取蓄电池的实时电性参数、评估健康状态。

所述的分布式能源交易站根据用户用电请求，进行应答并完成与用户之间的电力交易；分布式能源交易站包括分布式充电桩，分布式能源交易站在需要在区块链中完成认证，并进行充电桩的基本信息、价格、支付方式的登记，充电桩的基本信息包括地理位置、接口、型号等，通过客户端对充电桩控制；

图3是基于区块链的充电交易流程图，如图3所示，当用户发出用电请求，与充电桩的客户端达成交易意，用户进行链上支付，区块链验证支付的虚拟货币有效，在完成全部交易后，基于区块链的交易信息进行转账。

所述的二次回收企业基于区块链调用蓄电池的当前性能以及更新蓄电池的回收信息，在对蓄电池进行改造再利用后经区块链完成二次认证后投入使用。

蓄电池的回收可以接收生产商、运营商回收委托，并能在委托方的批准下在区块链中注册，了解蓄电池的出厂数据、使用数据等，对蓄电池现有性能进行评估回收，若涉及到二次蓄电池的更新、改造以及性能的检测数据需要在区块链中记录，并与生产商共享，对蓄电池改造再利用后，经区块链完成二次认证后投入使用。

上述区块链中，蓄电池流经的企业或个人较多、时间较久，采用区块链能够对使用期间的数据进行溯源，保证真实有效；且本专利中涉及到生产商或运营商与物流公司的交易、涉及运营商与生产商之间的交易、涉及用户与分布式能源交易站的交易、还涉及蓄电池回收企业与用户或运营商或生产商之间的交易，采用区块链能够保证交易的安全性。

作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，其特征在于，步骤包括：基于区块链平台建立生产商、物流公司、运营商、用户、分布式能源交易站以及二次回收企业之间的联盟链并分别在联盟链中进行注册验证，成为联盟链中的节点，各节点依据智能合约进行独立地执行业务；通过联盟链定义不同节点的访问权限和可见范围，设置一定范围的共享，所述的一定范围为生产商访问的范围为出厂数据；物流公司访问的范围为物流数据；运营商访问的范围为出厂数据与物流数据；用户访问的范围为出厂数据、运营商提供的蓄电池使用数据以及维保数据；二次回收企业访问的范围为出厂数据、维保数据以及二次回收的改造数据；

所述的运营商基于RFID读取蓄电池出厂信息，并基于物联网平台建立蓄电池的数字孪生体，步骤如下：

S1：基于物联网平台构建蓄电池的物理模型，包含蓄电池形状、BMS中的各电子元件；

S2：在S1物理模型的基础上搭建数字空间，包括蓄电池的数据存储、数据处理算法程序以及通信协议；

S3：融合蓄电池的历史数据、蓄电池在能源汽车各种运行状态下的电流电压温度数据，经边缘层预处理后在云平台进行不断的训练，并对数据迭代仿真、优化和更新，在检测过程中得到多个异常数据，并对异常检测的数据进行不断地训练得到异常模型，采用异常模型用于蓄电池的异常检测；

S4：数字孪生体中融合了蓄电池的空间状态、蓄电池数据驱动模型、以及异常检测模型，通过数字孪生体能够预测各时间维度下的蓄电池的健康状态；

运营商在用户使用过程中基于物联网平台获取蓄电池的实时电性参数进行健康状态评估，评估的步骤为：

用户基于运营商提供的用户界面，选择运行模式，蓄电池的各运行参数经物联网设备实时采集，并以节点数据的形式存储在区块链中，依据区块链分配的权限范围，运营商基于物联网平台获取蓄电池的实时电性参数并进行健康状态的评估，所述的健康状态参数包括荷电状态SOC以及健康状态SOH；

分布式能源交易站包括分布式充电桩，分布式能源交易站在区块链中完成认证，并对充电桩的基本信息、价格以及支付方式进行登记；充电桩的基本信息包括地理位置、接口以及型号，充电桩通过客户端进行控制；所述的分布式能源交易站根据用户用电请求，进行应答并完成与用户之间的电力交易；

所述的二次回收企业基于区块链调用蓄电池的当前性能以及更新蓄电池的回收信息，在对蓄电池进行改造再利用后经区块链完成二次认证后投入使用。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，其特征在于，蓄电池被生产商分配唯一的ID标识，蓄电池每个ID的出厂数据被存储到区块链中，所述的出厂数据包括厂商、型号、额定容量、额定电压、额定能量、充放电倍率以及ID编码，采用RFID结合NFC对数据进行读写。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，其特征在于，物流公司通过区块链与生产商或运营商达成运输意向，蓄电池的物流信息通过物流公司写入区块链数据库，所述的物流信息包括物流商信息、交付路线。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，其特征在于，电力交易流程包括如下步骤：

S1：用户发出用电请求；

S2：用户与充电桩的客户端达成交易意向；

S3：用户进行链上支付，区块链验证支付的虚拟货币是否有效；

S4：当判断为有效时，完成全部交易后，基于区块链的交易信息进行转账。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，其特征在于，为保证数据的真实可溯性，物联网设备使用运营商的节点在账本中进行配置加密。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，其特征在于，运营商访问生产商节点的数据范围大于物流公司的访问范围。

7.根据权利要求3所述的一种基于物联网和区块链对车载蓄电池系统的管理方法，其特征在于，物流公司的物流车内增设感应器用于识别运输途中是否有碰撞。

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