CN115994754B - 一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，属于海洋塑料垃圾管理领域，包括部署在区块链中央节点的云管理平台、以及部署在其余节点的服务站点，云管理平台用于监管各服务站点之间的海洋垃圾交接过程，采用黑白名单机制对发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证进行核验，对超出有效期的电子身份证，采用信用评价模型更新电子身份证状态及有效期，拒绝黑名单内的服务站点发布的海洋垃圾转运订单请求。本发明基于区块链架构，实现了中央化管理，通过预编译的智能合约实现各节点之间的任务交接；基于信用评价模型的黑白名单机制保证了海洋塑料垃圾在整个收集、运输、处置流程中的完整证据链，数据可溯源，便于监管。

Description

一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统

技术领域

本发明涉及海洋塑料垃圾管理领域，尤其涉及一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统。

背景技术

海洋塑料垃圾的治理一直是全球海洋环境保护领域亟需解决的难题，各国政府、企业、研究机构、民众等都在探索实践如何控制和减少海洋塑料垃圾的数量，其中通过清理、收集海洋塑料垃圾并对其进行再生循环利用是目前对环境最为友好的方式之一，而且由全球知名品牌引导已形成规模较大、需求旺盛的国际海洋塑料垃圾再生高值利用市场。由于海洋塑料垃圾回收再生的成本远高于陆源塑料垃圾回收再生成本，而且海洋再生塑料国际市场需求缺口大、价格高，如何保证市场上再生的塑料来源于大海、如何防止陆源再生塑料混合或冒充，是全球海洋塑料垃圾再生高值利用产业和市场关注的核心问题。

国际上基于趋海塑料（OBP）概念的追溯认证体系对海洋塑料来源以自我声明为主，难以提供客观、精确和可操作性的标准保证其源自海洋，全球范围内海洋塑料“洗绿”的风险巨大，阻碍了海洋塑料再生产业发展。为了促进全球海洋环境治理，鼓励通过再生利用的方式从海洋环境中清除这些海洋塑料，需要通过数字化技术来解决海洋塑料来源的“信任”问题，通过一整套证据链，保证海洋塑料从海洋环境中收集、储存、中转、运输、再生全流程的数据信息真实、准确、不被人为篡改。目前尚未报道一套海洋塑料的收集到处置完整的管理系统，导致海洋塑料的国际市场一直存在“绿色壁垒”。

现有技术中，比较成熟的是陆地上危废垃圾的管理方案，但在实际操作过程中，不利于统筹化管理，较为分散，将陆地上的危废垃圾处理流程应用在海洋塑料垃圾的处理流程上又会伴随着监管难、证据链缺失、处置数据难以统计等问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，借助于区块链技术建立了一套完整的海洋塑料垃圾管理系统，从海洋塑料垃圾收集的源头进行管理，并基于黑白名单管理机制约束各服务站点，保证数据上链的准确性和可溯源性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，包括部署在区块链中央节点上的云管理平台、以及部署在区块链其余节点上的服务站点，所述的服务站点包括海洋垃圾收集端、海洋垃圾中转端、海洋垃圾储存端、海洋垃圾运输端和海洋垃圾处置端；所述的海洋垃圾收集端、海洋垃圾中转端、海洋垃圾储存端通过智能合约的方式向云管理平台发布海洋垃圾转运订单请求；

所述的云管理平台，其用于监管各服务站点之间的海洋垃圾交接过程，采用黑白名单机制对发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证进行核验，若电子身份证超出有效期，则调取对应的服务站点数据，采用信用评价模型对该服务站点进行核验，根据核验结果更新电子身份证状态及有效期；若电子身份证处于黑名单内，则拒绝该服务站点的海洋垃圾转运订单请求；若电子身份证处于白名单内，则将该服务站点的海洋垃圾转运订单请求向海洋垃圾运输端广播，所述的海洋垃圾运输端接收云管理平台的控制指令，将海洋垃圾收集端的海洋垃圾运输至海洋垃圾中转端或海洋垃圾储存端，或者将海洋垃圾中转端的海洋垃圾运输至海洋垃圾储存端或海洋垃圾处置端，或者将海洋垃圾储存端的海洋垃圾运输至海洋垃圾处置端。

进一步的，服务站点在区块链节点的布置方式为：

海洋垃圾收集端，其部署在区块链第一节点上，用于收集海洋垃圾，将证据包上传至云管理平台；

海洋垃圾中转端，其部署在区块链第三节点上，作为海洋垃圾的中转存储地；

海洋垃圾储存端，其部署在区块链第四节点上，作为海洋垃圾的目标存储地；

海洋垃圾运输端，其部署在区块链第二节点上，接收根据云管理平台的控制指令转运海洋垃圾；

海洋垃圾处置端，其部署在区块链第五节点上，用于对海洋垃圾进行处置。

进一步的，所述的区块链底层设有预编译智能合约，具体为：

第一节点向中央节点发送转运订单请求，中央节点核验第一节点电子身份证信息，核验通过后，中央节点将收到的转运订单向第二节点广播；第二节点接收转运订单后，由中央节点选择第三节点或第四节点作为转运订单的目标服务站点，中央节点生成第一节点电子联单并签章；

第三节点或第四节点向中央节点发送转运订单请求，中央节点核验第三节点或第四节点电子身份证信息，核验通过后，中央节点将收到的转运订单向第二节点广播；第二节点接收转运订单后，由中央节点选择第四节点或第五节点作为转运订单的目标服务站点，中央节点生成第三节点或第四节点电子联单并签章；

转运车辆到达目标服务站点后，由目标服务站点核验上一节点的电子联单和转运车辆信息，核验通过后接收转运物；当目标服务站点为第五节点时，中央节点生成第五节点电子联单并签章，将转运物对应的全部转运订单完成进度归档至第一节点；

在转运流程中，所述的转运订单对应的电子联单和转运车辆信息由中央节点同步至目标服务站点节点，下一节点仅能够查看上一节点的电子联单，用于将上一节点的电子联单与本节点的电子联单进行核对；中央节点能够查看所有节点的电子联单。

进一步的，所述证据包中的信息包括作业人员基本信息、海洋垃圾收集端名称及其坐标位置、收集地点、收集时间、收集过程视频录像、海洋垃圾塑料类型与重量数据。

进一步的，所述的信用评价模型表示为I=[C,G,Z,H]，其中，C表示作业人员的违规作业次数，G表示海洋塑料垃圾的收集量异常值，Z表示转运订单请求次数，H表示转运量；所述的信用评价模型的任一项输出结果为异常时，云管理平台将发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证列入黑名单；信用评价模型的所有项输出结果为正常时，云管理平台将发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证列入白名单；所述的电子身份证信息设有有效期，超出有效期的电子身份证信息将从黑白名单中移除。

进一步的，所述的海洋塑料垃圾的收集量异常值的判断方法为：

（1）获取服务站点在淡季、正常和旺季三类区段下的历史样本数据，计算不同区段下样本数据的重量预测值；

（2）根据样本数据的重量预测值和服务站点的实际上报值计算修正因子；

（3）根据修正因子计算重量比对值：

其中，

表示第i个历史样本数据的修正因子，t表示由历史样本数据构成的设计矩阵，x²表示历史样本数据的均方误差；

在计算重量比对值时，分别利用淡季、正常和旺季的历史样本数据计算不同区段下的重量比对值w={sre_i1, sre_i2, sre_i3}，其中，sre_i1表示旺季重量比对值，sre_i2表示正常重量比对值，sre_i3表示淡季重量比对值；

（4）判断实际区段下的重量比对值的绝对值是否大于阈值，若是，则该服务站点海洋垃圾的重量数据存在异常，否则，该服务站点海洋垃圾的重量数据正常。

进一步的，所述的重量预测值采用线性回归方程模型计算得到，所述的线性回归方程模型的自变量包括潮水水位、风力等级、天气类型、季节类型。

进一步的，所述的信用评价模型中，作业人员的违规作业次数、转运订单请求次数、转运量均采用阈值判断法，将作业人员的违规作业次数超过阈值、转运订单请求次数或转运量低于阈值的归为异常。

进一步的，部署在区块链节点上的全部服务站点的初始化电子身份证正常且列入白名单内。

进一步的，所述的海洋垃圾运输端的转运车辆上均设有车载监控和车载定位装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用黑白名单机制对发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证进行核验，对超出有效期的电子身份证，采用信用评价模型更新电子身份证状态及有效期，拒绝黑名单内的服务站点发布的海洋垃圾转运订单请求。一方面，本发明基于区块链架构，实现了中央化管理，通过预编译的智能合约实现各节点之间的任务交接；另一方面，基于信用评价模型的黑白名单机制保证了海洋塑料垃圾在整个收集、运输、处置流程中的完整证据链，数据可溯源，便于监管。

附图说明

图1为本发明实施例示出的海洋塑料垃圾电子联单管理系统的示意图；

图2为本发明实施例示出的管理系统基于区块链实现的示意图；

图3为本发明实施例示出的以海洋垃圾收集端向云管理平台发送转运订单请求为例的管理流程示意图；

图4为本发明实施例示出的以海洋垃圾储存端向云管理平台发送转运订单请求为例的管理流程示意图；

图5为本发明实施例示出的一种海洋塑料垃圾的收集量异常值的判断方法流程示意图；

图6为本发明实施例示出的海洋垃圾从收集端至处置端的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本发明所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实施例提出的一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，主要包括：

云管理平台，其基于预编译智能合约管理海洋塑料垃圾从收集端到处置端的转运流程。

海洋垃圾收集端，用于收集海洋垃圾，将证据包上传至云管理平台。

海洋垃圾中转端，作为海洋垃圾的中转存储地。

海洋垃圾储存端，作为海洋垃圾的目标存储地。

海洋垃圾运输端，接收根据云管理平台的控制指令转运海洋垃圾。

海洋垃圾处置端，用于对海洋垃圾进行处置。

其中，海洋垃圾收集端、海洋垃圾中转端、海洋垃圾储存端、海洋垃圾运输端和海洋垃圾处置端为服务站点，由云管理平台统一管理。本发明采用区块链架构实现海洋塑料垃圾电子联单管理系统，云管理平台部署在区块链中央节点上，各服务站点布置在区块链其余节点上。

在本发明的一项具体实施中，如图2所示，将位于中心位置的节点记为中央节点，将位于中央节点周围的其余节点记为第一节点、第二节点、第三节点、第四节点、第五节点，五个节点在图2所示的区块链顺序图中并未按照顺序编号，海洋垃圾收集端部署在区块链第一节点上，海洋垃圾中转端部署在区块链第三节点上，海洋垃圾储存端部署在区块链第四节点上，海洋垃圾运输端部署在区块链第二节点上，海洋垃圾处置端部署在区块链第五节点上。需要说明的是，由于海洋垃圾运输端基本服务于所有服务节点与下一节点之间的转运任务中，为了方便示意，图2并未画出与海洋垃圾运输端存在交互关系的全部箭头。

云管理平台部署在区块链中央节点上，可监管各服务站点之间的海洋垃圾交接过程，采用黑白名单机制对发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证进行核验，若电子身份证超出有效期，则调取对应的服务站点数据，采用信用评价模型对该服务站点进行核验，根据核验结果更新电子身份证状态及有效期；若电子身份证处于黑名单内，则拒绝该服务站点的海洋垃圾转运订单请求；若电子身份证处于白名单内，则将该服务站点的海洋垃圾转运订单请求向海洋垃圾运输端广播，所述的海洋垃圾运输端接收云管理平台的控制指令，将海洋垃圾收集端的海洋垃圾运输至海洋垃圾中转端或海洋垃圾储存端，或者将海洋垃圾中转端的海洋垃圾运输至海洋垃圾储存端或海洋垃圾处置端，或者将海洋垃圾储存端的海洋垃圾运输至海洋垃圾处置端。

在本发明的一项具体实施中，部署在区块链节点上的全部服务站点的初始化电子身份证正常且列入白名单内。

在本发明的一项具体实施中，所述的海洋垃圾收集端、海洋垃圾中转端、海洋垃圾储存端通过智能合约的方式向云管理平台发布海洋垃圾转运订单请求，在区块链底层设有预编译的智能合约，具体为：

第一节点向中央节点发送转运订单请求，中央节点核验第一节点电子身份证信息，核验通过后，中央节点将收到的转运订单向第二节点广播；第二节点接收转运订单后，由中央节点选择第三节点或第四节点作为转运订单的目标服务站点，中央节点生成第一节点电子联单并签章；

第三节点或第四节点向中央节点发送转运订单请求，中央节点核验第三节点或第四节点电子身份证信息，核验通过后，中央节点将收到的转运订单向第二节点广播；第二节点接收转运订单后，由中央节点选择第四节点或第五节点作为转运订单的目标服务站点，中央节点生成第三节点或第四节点电子联单并签章；

转运车辆到达目标服务站点后，由目标服务站点核验上一节点的电子联单和转运车辆信息，核验通过后接收转运物；当目标服务站点为第五节点时，中央节点生成第五节点电子联单并签章，将转运物对应的全部转运订单完成进度归档至第一节点；

在转运流程中，所述的转运订单对应的电子联单和转运车辆信息由中央节点同步至目标服务站点节点，下一节点仅能够查看上一节点的电子联单，用于将上一节点的电子联单与本节点的电子联单进行核对；中央节点能够查看所有节点的电子联单。

部署在区块链节点上的云管理平台及其各服务站点之间的通讯遵循上述智能合约，通过智能合约的方式，可实现本发明的复杂管理流程。例如，以位于第一节点上的海洋垃圾收集端向云管理平台发送转运订单请求为例，如图3所示，流程如下：

S11，海洋垃圾收集端上传证据包至云管理平台，待达到一定收集量之后，向云管理平台发送转运订单请求；所述的证据包中的信息包括作业人员基本信息、海洋垃圾收集端名称及其坐标位置、收集地点、收集时间、收集过程视频录像、海洋垃圾塑料类型、海洋垃圾重量数据等信息。

S12，云管理平台接收海洋垃圾收集端上传的收集过程证据包，生成收集环节证据链，同时，云管理平台根据黑白名单核验发布请求的海洋垃圾收集端的电子身份证，若电子身份证在白名单内，则将海洋垃圾收集端的海洋垃圾转运订单请求向海洋垃圾运输端广播；若电子身份证在黑名单内，则拒绝其请求；若白名单和黑名单内均不存在该服务站点的电子身份证，则说明电子身份证已过期，需要重新根据信用评价模型对该服务站点进行核验，根据核验结果更新电子身份证状态及有效期，在有效期内的电子身份证会自动列出到黑名单或者白名单内，同理，超出有效期内的电子身份证会自动从黑名单或者白名单中移除。

本步骤中，云管理平台会对证据包中信息进行审核，以收集地点为例，收集范围主要根据国际通行的OBP趋海洋塑料认证的要求制定，主要分为三类：

潜在海洋塑料：最低潮位至海洋100m和最低潮位至陆地50km的范围；

海岸线海洋塑料：最高潮位到陆地200m范围，最低潮位到海洋100m范围；

水道海洋塑料：位于河流内或河流两岸200m范围内的废弃塑料垃圾；

收集端可以海上收集（打捞垃圾等），也可以陆地收集（河道设置闸口拦截垃圾、边滩范围内拾取垃圾等）。

一种可选的实施过程为：收集单位将收集人员信息纳入管理，收集人员需要在收集单位进行身份登记，注册账号，由收集单位进行身份的审核工作，并为注册的账号开放海洋塑料垃圾收集任务的相关权限；收集人员通过操作移动终端接收收集任务，在云管理平台规划的收集范围内进行海洋塑料垃圾的收集作业，收集过程中，收集单位获取移动终端的GPS定位，通过视频录像和GPS定位信息判断收集人员是否超出预先规划的收集范围，记录违规作业次数；收集单位通过电子秤进行海洋塑料垃圾重量的录入，同时审核收集过程视频录像，核对收集过程GPS定位轨迹，并将该部分信息同步上传至云管理平台。

S13，海洋垃圾运输端中的转运车辆均在云管理平台上备案，备案信息包括但不限于车牌信息、转运容量信息、转运车辆实时位置等，转运车辆上均设有车载监控和车载定位装置，云管理平台根据现有的转运车辆匹配算法获取匹配的转运车辆。

S14，转运车辆接受该转运订单后，云管理平台生成海洋垃圾收集端的电子联单并签章，同时，云管理平台将电子联单、转运车辆等信息同步给目标服务站点，转运车辆则按照云管理平台的控制指令，将海洋垃圾收集端存储的海洋垃圾运输至海洋垃圾中转端或海洋垃圾储存端。

需要说明的是，海洋垃圾收集端的海洋塑料是可以转运至海洋垃圾中转端或海洋垃圾储存端的，具体的目标服务站点是受云管理平台调度的，具体的调度算法以及上述的转运车辆匹配算法均可以由现有技术实现，参考滴滴派单的调度模型，本发明不再赘述。

S15，转运车辆到达目标服务站点后，由目标服务站点核验海洋垃圾收集端的电子联单和车辆信息，核验通过后接收转运物。

在本发明的一项具体实施中，以位于第四节点上的海洋垃圾储存端向云管理平台发送转运订单请求为例，如图4所示，流程如下：

S21，海洋垃圾储存端向云管理平台发送转运订单请求。

S22，云管理平台根据黑白名单核验发布请求的海洋垃圾储存端的电子身份证，若电子身份证在白名单内，则将海洋垃圾储存端的海洋垃圾转运订单请求向海洋垃圾运输端广播；若电子身份证在黑名单内，则拒绝其请求；若白名单和黑名单内均不存在该服务站点的电子身份证，则说明电子身份证已过期，需要重新根据信用评价模型对该服务站点进行核验，根据核验结果更新电子身份证状态及有效期，在有效期内的电子身份证会自动列出到黑名单或者白名单内，同理，超出有效期内的电子身份证会自动从黑名单或者白名单中移除。

S23，云管理平台根据现有的转运车辆匹配算法获取匹配的转运车辆。

S24，转运车辆接受该转运订单后，云管理平台生成海洋垃圾储存端的电子联单并签章，同时，云管理平台将电子联单、转运车辆等信息同步给海洋垃圾处置端；转运车辆则按照云管理平台的控制指令，将海洋垃圾存储端的海洋垃圾运输至海洋垃圾处置端。

S25，转运车辆到达海洋垃圾处置端后，由海洋垃圾处置端核验海洋垃圾存储端的电子联单和车辆信息，核验通过后接收转运物，云管理平台生成海洋垃圾处置端电子联单并签章，将转运物对应的全部转运订单完成进度归档至海洋垃圾收集端，保证了海洋塑料垃圾在整个收集、运输、处置流程中的完整证据链，数据可溯源，便于监管。

在本发明的一项具体实施中，信用评价模型表示为I=[C,G,Z,H]，其中，C表示作业人员的违规作业次数，G表示海洋塑料垃圾的收集量异常值，Z表示转运订单请求次数，H表示转运量；所述的信用评价模型的任一项输出结果为异常时，云管理平台将发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证列入黑名单；信用评价模型的所有项输出结果为正常时，云管理平台将发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证列入白名单；所述的电子身份证信息设有有效期，超出有效期的电子身份证信息将从黑白名单中移除。

其中，各服务站点受云管理平台的监督，若服务站点的作业人员存在违规作业，则自动上传站点名称和违规作业时间，当对某服务站点进行作业人员的违规作业次数的信用评价时，根据平台预设的评估期限，获取评估期限内的违规作业次数，例如，若评估期限为三个月，则三个月之前的违规行为不记录在内。本实施例中，违规作业行为包括但不限于超范围收集海洋塑料、未按要求配置监控装置、收集过程未存录像等。

云管理平台同样会记录每一个服务站点的转运订单请求和请求时间、请求是否被接收等，对于评估期限内被接受的请求数量低于一定值的服务站点，说明该服务站点并不活跃，将其评价结果列为异常。由于异常的服务站点提交的请求是无法被接受的，因此该服务站点想要重新被列入白名单，则需要纳入人工审核，人工审核通过后初始化其电子身份证并列为白名单。

由于转运量大小涉及到转运的成本和服务站点活跃性，因此本发明的管理系统设有最低转运量，对于评估期限内总转运量低于一定值的服务站点，将其评价结果列为异常，与转运订单请求次数异常的处理方式一致。

在实际操作过程中，为了鼓励从海洋环境中清除海洋塑料垃圾，设置奖励激励制度，以高价回收海洋塑料垃圾，回收补贴标准远高于普通陆地上的塑料垃圾，因此为了避免将超范围的塑料垃圾冒充海洋塑料的情况，设置了异常收集量的判断，相比于人工监管，提高了监管力度与便利性。因此，海洋塑料垃圾的收集量异常值的判断尤为重要，该异常值判断会涉及到该服务站点应当转运的海洋塑料垃圾重量预测值和服务站点的实际上报值之间的差值，同时也会受到季节、环境等因素的影响。考虑到多种影响因素，本实施例设计了一种海洋塑料垃圾的收集量异常值的判断方法如图5所示，包括：

（1）获取服务站点在淡季、正常和旺季三类区段下的历史样本数据，计算不同区段下样本数据的重量预测值；例如，可根据某海域的实际情况，将6-9月划分为旺季，11-2月划分为淡季，其余划分为正常。

由于海洋塑料垃圾的收集受多种不可控因素的影响，收集量上也会存在偏差，若常规的混合统计，难以对数据进行去噪，从而对异常值的识别就会产生误差，分区段判断有助于提高判断精度。

（2）根据样本数据的重量预测值和服务站点的实际上报值计算修正因子，所述的修正因子=实际上报值-重量预测值。

本实施例中，重量预测值采用线性回归方程模型计算得到，所述的线性回归方程模型的自变量包括潮水水位、风力等级、天气类型、季节类型，通过收集过去一年的历史数据，统计潮水水位、风力等级、天气类型、季节类型和海洋垃圾收集量，可以得到一年内随着潮水水位、风力等级、天气类型、季节类型变化的海洋垃圾收集量趋势，将其表示为：

其中，g表示海洋垃圾收集量的预测值，为因变量，在拟合过程中作为自变量的观测值；t₁、t₂、t₃、t₄分别为潮水水位、风力等级、天气类型、季节类型四个自变量，a₁、a₂、a₃、a₄分别四个自变量的偏回归系数，a₀和b为常数项。

在线性回归方程的拟合过程中，可以设置时间周期，如日、月、季、年，也可自定义设置天数，设置的周期越短，精准率越高；重量预测值g（自变量的观测值）需要根据设置的时间周期进行定义，若时间周期为日，则拟合过程中，g表示一天的海洋垃圾收集量；若时间周期为月，则拟合过程中，g表示一个月的海洋垃圾收集量。同理，服务站点的实际上报值的时间周期也应当与重量预测值的时间周期一致。

通过上述线性回归方程，一方面融合了多种影响因素，另一方面可以根据收集场景的不同进行分类，保证了重量预测结果的准确性。

（3）根据修正因子计算重量比对值：

其中，

表示第i个历史样本数据的修正因子，t表示由历史样本数据构成的设计矩阵，x²表示历史样本数据的均方误差。

在计算重量比对值时，分别利用淡季、正常和旺季的历史样本数据计算不同区段下的重量比对值w={sre_i1, sre_i2, sre_i3}，其中，sre_i1表示旺季重量比对值，sre_i2表示正常重量比对值，sre_i3表示淡季重量比对值；

（4）判断实际区段下的重量比对值的绝对值是否大于阈值，若是，则该服务站点海洋垃圾的重量数据存在异常，否则，该服务站点海洋垃圾的重量数据正常。

本实施例中，以旺季为例，海洋塑料垃圾的收集量异常值G判断的逻辑语句如下：

若旺季重量比对值sre_i3的绝对值大于2，则G=0，该服务站点海洋垃圾的重量数据存在异常；否则，该服务站点海洋垃圾的重量数据正常。

在本发明的一项具体实施中，海洋垃圾从收集端至处置端的流程如图6所示，包括：

S31，收集端将收集的海洋塑料重量信息和证据包上传至云管理平台，发送转运请求。

S32，云管理平台审核通过后，分配运输车辆进行转运作业，运输至存储端。

S33，储存端向云管理平台发送转运请求，云管理平台审核通过后，分配运输车辆进行转运作业，运输至处置端进行造粒再生。

海洋塑料垃圾在上述转运过程中，云管理平台会生成各服务站点的电子联单并签章，参考上述实施例中的步骤S11-S15，以及步骤S21-S25即可。同样的，云管理平台会采用基于信用评价模型的黑白名单机制对每一次转运请求进行审核。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，其特征在于，包括部署在区块链中央节点上的云管理平台、以及部署在区块链其余节点上的服务站点，所述的服务站点包括海洋垃圾收集端、海洋垃圾中转端、海洋垃圾储存端、海洋垃圾运输端和海洋垃圾处置端；所述的海洋垃圾收集端、海洋垃圾中转端、海洋垃圾储存端通过智能合约的方式向云管理平台发布海洋垃圾转运订单请求；

所述的云管理平台用于监管各服务站点之间的海洋垃圾交接过程，采用黑白名单机制对发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证进行核验，若电子身份证超出有效期，则调取对应的服务站点数据，采用信用评价模型对该服务站点进行核验，根据核验结果更新电子身份证状态及有效期；若电子身份证处于黑名单内，则拒绝该服务站点的海洋垃圾转运订单请求；若电子身份证处于白名单内，则将该服务站点的海洋垃圾转运订单请求向海洋垃圾运输端广播，所述的海洋垃圾运输端接收云管理平台的控制指令，将海洋垃圾收集端的海洋垃圾运输至海洋垃圾中转端或海洋垃圾储存端，或者将海洋垃圾中转端的海洋垃圾运输至海洋垃圾储存端或海洋垃圾处置端，或者将海洋垃圾储存端的海洋垃圾运输至海洋垃圾处置端；

所述的信用评价模型表示为I＝[C,G,Z,H]，其中，C表示作业人员的违规作业次数，G表示海洋塑料垃圾的收集量异常值，Z表示转运订单请求次数，H表示转运量；所述的信用评价模型的任一项输出结果为异常时，云管理平台将发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证列入黑名单；信用评价模型的所有项输出结果为正常时，云管理平台将发布海洋垃圾转运订单请求的服务站点的电子身份证列入白名单；所述的电子身份证信息设有有效期，超出有效期的电子身份证信息将从黑白名单中移除；

所述的海洋塑料垃圾的收集量异常值的判断方法为：

(1)获取服务站点在淡季、正常和旺季三类区段下的历史样本数据，计算不同区段下样本数据的重量预测值；

(2)根据样本数据的重量预测值和服务站点的实际上报值计算修正因子；

(3)根据修正因子计算每一个历史样本数据的重量比对值sre_i：

其中，δ_i表示第i个历史样本数据的修正因子，t表示由历史样本数据构成的设计矩阵，x²表示历史样本数据的均方误差；

在计算重量比对值时，分别利用淡季、正常和旺季的历史样本数据计算不同区段下的重量比对值w＝{sre_i1,sre_i2,sre_i3}，其中，sre_i1表示旺季重量比对值，sre_i2表示正常重量比对值，sre_i3表示淡季重量比对值；

(4)判断实际区段下的重量比对值的绝对值是否大于阈值，若是，则该服务站点海洋垃圾的重量数据存在异常，否则，该服务站点海洋垃圾的重量数据正常。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，其特征在于，服务站点在区块链节点的布置方式为：

海洋垃圾收集端，其部署在区块链第一节点上，用于收集海洋垃圾，将证据包上传至云管理平台；

海洋垃圾中转端，其部署在区块链第三节点上，作为海洋垃圾的中转存储地；

海洋垃圾储存端，其部署在区块链第四节点上，作为海洋垃圾的目标存储地；

海洋垃圾运输端，其部署在区块链第二节点上，接收根据云管理平台的控制指令转运海洋垃圾；

海洋垃圾处置端，其部署在区块链第五节点上，用于对海洋垃圾进行处置。

3.根据权利要求2所述的一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，其特征在于，所述区块链的底层设有预编译智能合约，具体为：

第一节点向中央节点发送转运订单请求，中央节点核验第一节点电子身份证信息，核验通过后，中央节点将收到的转运订单向第二节点广播；第二节点接收转运订单后，由中央节点选择第三节点或第四节点作为转运订单的目标服务站点，中央节点生成第一节点电子联单并签章；

第三节点或第四节点向中央节点发送转运订单请求，中央节点核验第三节点或第四节点电子身份证信息，核验通过后，中央节点将收到的转运订单向第二节点广播；第二节点接收转运订单后，由中央节点选择第四节点或第五节点作为转运订单的目标服务站点，中央节点生成第三节点或第四节点电子联单并签章；

转运车辆到达目标服务站点后，由目标服务站点核验上一节点的电子联单和转运车辆信息，核验通过后接收转运物；当目标服务站点为第五节点时，中央节点生成第五节点电子联单并签章，将转运物对应的全部转运订单完成进度归档至第一节点；

在转运流程中，所述的转运订单对应的电子联单和转运车辆信息由中央节点同步至目标服务站点节点，下一节点仅能够查看上一节点的电子联单，用于将上一节点的电子联单与本节点的电子联单进行核对；中央节点能够查看所有节点的电子联单。

4.根据权利要求2所述的一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，其特征在于，所述证据包中的信息包括作业人员基本信息、海洋垃圾收集端名称及其坐标位置、收集地点、收集时间、收集过程视频录像、海洋垃圾塑料类型与重量数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，其特征在于，所述的重量预测值采用线性回归方程模型计算得到，所述的线性回归方程模型的自变量包括潮水水位、风力等级、天气类型、季节类型。

6.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，其特征在于，所述的信用评价模型中，作业人员的违规作业次数、转运订单请求次数、转运量均采用阈值判断法，将作业人员的违规作业次数超过阈值、转运订单请求次数或转运量低于阈值的归为异常。

7.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，其特征在于，部署在区块链节点上的全部服务站点的初始化电子身份证正常且列入白名单内。

8.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的海洋塑料垃圾电子联单管理系统，其特征在于，所述的海洋垃圾运输端的转运车辆上均设有车载监控和车载定位装置。

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