CN117371047B - 一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法及系统：利用区块链技术创建电池回收管理区块链网络；基于服务商链数据，获取储能电池出厂数据，并构建储能电池数字孪生模型，包括物理模型，动态模型和健康管理模型；授权端通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据实时数据更新储能电池数字孪生模型；再利用厂商，根据智能合约拥有者授予的权限，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并基于储能电池数字孪生模型获取储能电池状态及信息，通过数据验证机制来确保数据的可信度。本发明融合数字孪生模型和区块链技术，有效地提高储能电池的回收效率和透明度，降低回收成本，减少资源浪费。
Description
技术领域
本发明涉及储能电池管理领域，尤其涉及一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法及系统。
背景技术
目前，随着清洁能源和可持续发展的重要性日益凸显，储能电池作为关键设备在电力系统中扮演了重要角色。然而，在储能电池使用寿命结束后，大量废旧电池产生，并且处理这些废旧电池带来诸多环境和资源浪费问题。因此，需要一种有效、可追溯、透明并且安全管理和跟踪储能电池回收与再利用过程的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法及系统，结合数字孪生模型和区块链技术有效地提高储能电池的回收效率和透明度，降低回收成本，减少资源浪费，推动可持续能源发展。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法，包括以下步骤：
利用区块链技术创建电池回收管理区块链网络；创建BatteryIdentityContract的智能合约，用于记录和管理每个储能电池的唯一数字身份，合约中包含一个BatteryIdentity结构体和BatteryModel结构体，所述BatteryIdentity结构体用于存储储能电池信息，所述BatteryModel结构体用于存储储能电池的数字孪生模型；服务商在生产电池时，通过调用智能合约的注册函数，为每个储能电池生成一个唯一的数字身份，并将储能电池的信息上传到电池回收管理区块链网络中;
基于服务商链数据，获取储能电池出厂数据，并构建储能电池数字孪生模型，包括物理模型，动态模型和健康管理模型；
基于智能合约存储储能电池数字孪生模型，并提供访问接口，用于查询和更新数字孪生模型的参数，具体的：
定义每个模型结构和参数列表，并使用Solidity编写BatteryModel结构体，用于储能电池数字孪生模型；
所述智能合约提供访问接口，允许获得权限的各方查询和更新数字孪生模型的参数，通过调用智能合约的函数来存储新的参数，或者查询已存储的参数，并根据数字身份将编写的智能合约关联到电池回收管理区块链网络上对应的储能电池节点；
授权端通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据实时数据更新储能电池数字孪生模型；
再利用厂商，根据智能合约拥有者授予的权限，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并基于储能电池数字孪生模型获取储能电池状态及信息，通过数据验证机制来确保数据的可信度。
进一步的，所述储能电池数字孪生模型包括物理模型，动态模型和健康管理模型，具体如下：
物理模型：
其中，为离子浓度，D是扩散系数，/>是电流，/>是法拉第常数，/>是电级电势，是密度，/>是比热容，/>是温度，/>是热导率，/>是热源，t表示时间；
动态模型：
其中，是电池的剩余容量、/>是初始容量、/>是循环次数，/>是寿命衰减系数；
健康管理模型：
其中，容量衰减率、/>是电池容量损失、/>是初始容量。
进一步的，所述智能合约拥有者为权威机构，设有权限列表，记录了各方对数字孪生模型的访问权限，通过grantAccess和revokeAccess函数来分配或撤销用户的访问权限，具体如下：
grantAccess函数用于授权访问，需要提供一个地址作为参数，在授权前，需要确保调用者有授权；如果授权成功，将在accessControlList映射中将指定地址的访问权限设置为true；
revokeAccess函数用于撤销访问权限，需要提供一个地址作为参数。在撤销前，需要确保调用者有授权；如果撤销成功，将在accessControlList映射中将指定地址的访问权限设置为false。
进一步的，所述数字证书获取，具体如下：
电池回收管理区块链网络为储能电池访问接口生成公共参数和主私钥，并将主私钥随机拆分为两部分，分别发送给智能合约拥有者和授权端作为私钥；
授权端从智能合约拥有者提供的加密文档中提取关键词信息并设置关键词权重，然后根据关键词信息并设置关键词权重对私钥进行加密，并将关键词信息和关键词权重存储于智能合约拥有者：
智能合约拥有者接收授权端访问请求，通过关键词信息和关键词权重验证，并根据问权限列表确认访问权限；
如果验证有效，则智能合约拥有者将私钥发送给授权端，并合并为主私钥作为数字证书，从通过接口访问电池回收管理区块链网络。
进一步的，所述授权端根据智能合约拥有者提供的加密文档提取关键词信息并设置关键词权重，其中/>是从/>中提取的关键词信息，/>表示相应关键词的权重，其中n1为关键词个数；授权端运行加密算法/>，计算得到密文，其中/>，/>分别为关键词信息和相应关键词的权重加密后的数据；
授权端随机选择作为私钥的加密密钥，并加密其为/>，并将/>、关键词信息和关键词权重存储于智能合约拥有者。
进一步的，所述授权端包括用户端和回收企业，具体如下：
用户端通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据用户端获取的实时数据更新储能电池数字孪生模型；
回收企业通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据回收电池测试数据更新储能电池数字孪生模型。
进一步的，所述BatteryIdentity和BatteryModel结构体中的数据存储在合约中，并使用Merkle树的叶子节点来存储数据的哈希值；在合约中实现函数来计算BatteryIdentity和BatteryModel数据的Merkle树根，对于BatteryIdentity和BatteryModel中的每个数据条目，计算其哈希值，并将这些哈希值构建成Merkle树，最终的Merkle树根将被存储在合约中，并为BatteryIdentity和BatteryModel提供验证函数，用于验证特定数据条目的Merkle证明。
一种基于区块链技术的储能电池回收管理系统，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，具体执行如上所述的一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法中的步骤。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明融合数字孪生模型和区块链技术，有效地提高储能电池的回收效率和透明度，再利用厂商可以清楚的获取待利用电池的全周期数据及使用情况，无需花费更多的时间和检测，降低回收成本，减少资源浪费，推动可持续能源发展；
2、本发通过综合利用服务链数据、用户链数据和回收企业测试数据，建立一个全面的数字孪生模型，帮助优化储能电池的生命周期管理，提高其利用率和可再利用性，推动可持续能源发展。
附图说明
图1为本发明整体流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
参考图1，在本实施例中，提供一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法，包括以下步骤：
利用区块链技术创建电池回收管理区块链网络；创建BatteryIdentityContract的智能合约，用于记录和管理每个储能电池的唯一数字身份，合约中包含一个BatteryIdentity结构体和BatteryModel结构体，所述BatteryIdentity结构体用于存储储能电池信息，所述BatteryModel结构体用于存储储能电池的数字孪生模型；服务商在生产电池时，通过调用智能合约的注册函数，为每个储能电池生成一个唯一的数字身份，并将储能电池的信息上传到电池回收管理区块链网络中;
基于服务商链数据，获取储能电池出厂数据，并构建储能电池数字孪生模型，包括物理模型，动态模型和健康管理模型；
基于智能合约存储储能电池数字孪生模型，并提供访问接口，用于查询和更新数字孪生模型的参数，具体的：
定义每个模型结构和参数列表，并使用Solidity编写BatteryModel结构体，用于储能电池数字孪生模型；
所述智能合约提供访问接口，允许获得权限的各方查询和更新数字孪生模型的参数，通过调用智能合约的函数来存储新的参数，或者查询已存储的参数，并根据数字身份将编写的智能合约关联到电池回收管理区块链网络上对应的储能电池节点；
授权端通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据实时数据更新储能电池数字孪生模型；
再利用厂商，根据智能合约拥有者授予的权限，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并基于储能电池数字孪生模型获取储能电池状态及信息，通过数据验证机制来确保数据的可信度。
在本实施例中，所述储能电池数字孪生模型包括物理模型，动态模型和健康管理模型，具体如下：
物理模型：
其中，为离子浓度，D是扩散系数，/>是电流，/>是法拉第常数，/>是电级电势，/>是密度，/>是比热容，/>是温度，/>是热导率，/>是热源，t表示时间；
动态模型：
其中，是电池的剩余容量、/>是初始容量、/>是循环次数，/>是寿命衰减系数；
健康管理模型：
其中，容量衰减率、/>是电池容量损失、/>是初始容量。
在本实施例中，所述智能合约拥有者为权威机构，设有权限列表，记录了各方对数字孪生模型的访问权限，通过grantAccess和revokeAccess函数来分配或撤销用户的访问权限，具体如下：
grantAccess函数用于授权访问，需要提供一个地址作为参数，在授权前，需要确保调用者有授权；如果授权成功，将在accessControlList映射中将指定地址的访问权限设置为true；
revokeAccess函数用于撤销访问权限，需要提供一个地址作为参数。在撤销前，需要确保调用者有授权；如果撤销成功，将在accessControlList映射中将指定地址的访问权限设置为false。
在本实施例中，所述数字证书获取，具体如下：
电池回收管理区块链网络为储能电池访问接口生成公共参数和主私钥，并将主私钥随机拆分为两部分，分别发送给智能合约拥有者和授权端作为私钥；
授权端从智能合约拥有者提供的加密文档中提取关键词信息并设置关键词权重，然后根据关键词信息并设置关键词权重对私钥进行加密，并将关键词信息和关键词权重存储于智能合约拥有者：
智能合约拥有者接收授权端访问请求，通过关键词信息和关键词权重验证，并根据问权限列表确认访问权限；
如果验证有效，则智能合约拥有者将私钥发送给授权端，并合并为主私钥作为数字证书，从通过接口访问电池回收管理区块链网络。
在本实施例中，所述授权端根据智能合约拥有者提供的加密文档提取关键词信息并设置关键词权重，其中/>是从/>中提取的关键词信息，/>表示相应关键词的权重，其中n1为关键词个数；授权端运行加密算法/>，计算得到密文，其中/>，/>分别为关键词信息和相应关键词的权重加密后的数据；
授权端随机选择作为私钥的加密密钥，用于对私钥进行加密，并进一步将加密为/>，并将/>、关键词信息和关键词权重存储于智能合约拥有者。当授权端请求接入时，需要通过智能合约拥有者提供的/>、关键词信息和关键词权重，进行解密获取/>，并基于/>获取授权端的私钥。当授权端进行交易时，将/>、关键词信息和关键词权重同时交易至下一个授权端，新的授权端可以基于加密文档/>进行新一轮的加密，可以防止旧的授权端未经同意对数据进行访问。
在本实施例中，所述授权端包括用户端和回收企业，具体如下：
用户端通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据用户端获取的实时数据更新储能电池数字孪生模型；
回收企业通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据回收电池测试数据更新储能电池数字孪生模型。
在本实施例中，所述BatteryIdentity和BatteryModel结构体中的数据存储在合约中，并使用Merkle树的叶子节点来存储数据的哈希值；在合约中实现函数来计算BatteryIdentity和BatteryModel数据的Merkle树根，对于BatteryIdentity和BatteryModel中的每个数据条目，计算其哈希值，并将这些哈希值构建成Merkle树，最终的Merkle树根将被存储在合约中，并为BatteryIdentity和BatteryModel提供验证函数，用于验证特定数据条目的Merkle证明。
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。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用区块链技术创建电池回收管理区块链网络；创建BatteryIdentityContract的智能合约，用于记录和管理每个储能电池的唯一数字身份，合约中包含一个BatteryIdentity结构体和BatteryModel结构体，所述BatteryIdentity结构体用于存储储能电池信息，所述BatteryModel结构体用于存储储能电池的数字孪生模型；服务商在生产电池时，通过调用智能合约的注册函数，为每个储能电池生成一个唯一的数字身份，并将储能电池的信息上传到电池回收管理区块链网络中;
基于服务商链数据，获取储能电池出厂数据，并构建储能电池数字孪生模型，所述储能电池数字孪生模型包括物理模型，动态模型和健康管理模型；
基于智能合约存储储能电池数字孪生模型，并提供访问接口，用于查询和更新数字孪生模型的参数，具体的：
定义每个模型结构和参数列表，并使用Solidity编写BatteryModel结构体，用于储能电池数字孪生模型；
所述BatteryIdentity结构体和BatteryModel结构体中的数据存储在合约中，并使用Merkle树的叶子节点来存储数据的哈希值；在合约中实现函数来计算BatteryIdentity和BatteryModel数据的Merkle树根，对于BatteryIdentity和BatteryModel中的每个数据条目，计算其哈希值，并将这些哈希值构建成Merkle树，最终的Merkle树根将被存储在合约中，并为BatteryIdentity和BatteryModel提供验证函数，用于验证特定数据条目的Merkle证明；
所述智能合约提供访问接口，允许获得权限的各方查询和更新数字孪生模型的参数，通过调用智能合约的函数来存储新的参数，或者查询已存储的参数，并根据数字身份将编写的智能合约关联到电池回收管理区块链网络上对应的储能电池节点；
授权端通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据实时数据更新储能电池数字孪生模型；再利用厂商，根据智能合约拥有者授予的权限，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并基于储能电池数字孪生模型获取储能电池状态信息，通过数据验证机制来确保数据的可信度；
所述储能电池数字孪生模型包括物理模型，动态模型和健康管理模型，具体如下：
物理模型：
其中，/>为离子浓度，D是扩散系数，/>是电流，/>是法拉第常数，/>是电级电势，/>是密度，是比热容，/>是温度，/>是热导率，/>是热源，t表示时间；
动态模型：
其中，/>是电池的剩余容量、/>是初始容量、/>是循环次数，/>是寿命衰减系数；
健康管理模型：
其中，/>容量衰减率、/>是电池容量损失、/>是初始容量。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法，其特征在于，所述智能合约拥有者为权威机构，设有权限列表，记录了各方对数字孪生模型的访问权限，通过grantAccess和revokeAccess函数来分配或撤销用户的访问权限，具体如下：
grantAccess函数用于授权访问，需要提供一个地址作为参数，在授权前，需要确保调用者有授权；如果授权成功，将在accessControlList映射中将指定地址的访问权限设置为true；
revokeAccess函数用于撤销访问权限，需要提供一个地址作为参数；在撤销前，需要确保调用者有授权；如果撤销成功，将在accessControlList映射中将指定地址的访问权限设置为false。
3.根据权利要求2所述的一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法，其特征在于，所述数字证书的获取，具体如下：
电池回收管理区块链网络为储能电池访问接口生成公共参数和主私钥，并将主私钥随机拆分为两部分，分别发送给智能合约拥有者和授权端作为私钥；
授权端从智能合约拥有者提供的加密文档中提取关键词信息并设置关键词权重，然后根据关键词信息并设置关键词权重对私钥进行加密，并将关键词信息和关键词权重存储于智能合约拥有者：
智能合约拥有者接收授权端访问请求，通过关键词信息和关键词权重验证，并根据访问权限列表确认授权端的访问权限；
如果验证有效，则智能合约拥有者将私钥发送给授权端，并合并为主私钥作为数字证书，从通过接口访问电池回收管理区块链网络。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法，其特征在于，所述授权端根据智能合约拥有者提供的加密文档提取关键词信息并设置关键词权重，其中/>是从/>中提取的关键词信息，/>表示相应关键词的权重，其中n1为关键词个数；授权端运行加密算法/>，计算得到密文其中/>，/>分别为关键词信息和相应关键词的权重加密后的数据；
授权端随机选择作为私钥的加密密钥，并加密其为/>，并将/>、关键词信息和关键词权重存储于智能合约拥有者。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法，其特征在于，所述授权端包括用户端和回收企业，具体如下：
用户端通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据用户端获取的实时数据更新储能电池数字孪生模型；
回收企业通过提供数字证书来进行身份验证，通过访问接口接入电池回收管理区块链网络，并根据回收电池测试数据更新储能电池数字孪生模型。
6.一种基于区块链技术的储能电池回收管理系统，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，具体执行如权利要求1-5任一项所述的一种基于区块链技术的储能电池回收管理方法中的步骤。
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