CN212543821U - 一种用于配电网的区块链通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于配电网的区块链通信设备，包括机箱，所述机箱内设有MCU控制器、FPGA模块、配电终端接口、存储模块、区块链网络接口、高精度时钟电路、电源模块，所述MCU控制器分别与所述FPGA模块、所述配电终端接口、所述存储模块、所述区块链网络接口、所述高精度时钟电路、所述电源模块连接，所述FPGA模块与所述存储模块连接，所述电源模块分别与所述FPGA模块、所述配电终端接口、所述存储模块、所述区块链网络接口、所述高精度时钟电路连接。本实用新型用于配电网中，连接配电终端，使配电终端能够接入配电区块链网络，从而在整个配电网中实现区块同步，提升配电网安全性和运行可靠性。

Description

一种用于配电网的区块链通信设备

技术领域

本实用新型涉及配电物联网技术领域，具体涉及一种用于配电网的区块链通信设备。

背景技术

区块链是一种安全的数据管理技术。伴随着人工智能和物联网的发展，区块链在各行业都有了广泛的应用。区块链管理数据的特点是分布式存储、不可篡改以及可追溯性。传统配电网中配电终端采集的数据都上传到主站进行分析和存储，不仅导致配电业务处理时延较大，而且长距离传输极易导致数据被篡改，给配电网的运行带来不稳定因素。基于区块链技术对配电网进行改造，构建配电可信生态体系，可实现数据防伪溯源、安全存储、安全共享、安全交易等应用。区块链将促进配电网向更安全、更可靠、更稳定的方向迈进。

实现这一目标，需要将每个配电终端接入配电区块链网络，实现全网区块链通信交互。但是目前的配电网规模比较大，配电终端数量多，终端通信方式多。如果每个终端分别增加区块链通信模块，则替换工作量巨大，后期运维成本也高。

实用新型内容

为解决针对配电网中区块链应用存在的问题，本实用新型提供了一种用于配电网的区块链通信设备，能便捷地将配电终端接入配电区块链网络，与其他区块链设备进行通信。本设备内部包含存储模块和FPGA模块，能够存储区块链数据，实现了配电数据的分布式安全存储，促进配电网向更安全、更可靠、更稳定的方向迈进。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种用于配电网的区块链通信设备，包括机箱，所述机箱内设有MCU控制器、FPGA模块、配电终端接口、存储模块、区块链网络接口、高精度时钟电路、电源模块，所述MCU控制器分别与所述FPGA模块、所述配电终端接口、所述存储模块、所述区块链网络接口、所述高精度时钟电路、所述电源模块连接，所述FPGA模块与所述存储模块连接，所述电源模块分别与所述FPGA模块、所述配电终端接口、所述存储模块、所述区块链网络接口、所述高精度时钟电路连接。

进一步的，所述配电终端接口设有有线通信接口和无线通信接口。

进一步的，所述有线通信接口包括以太网接口、PLC电力载波通信接口、EIA-485接口。

进一步的，所述无线通信接口为LoRa无线收发模块，所述LoRa无线收发模块通过SMA线缆与外置天线连接。

进一步的，所述机箱上设有LED状态指示灯，所述MCU控制器与所述LED状态指示灯连接。

进一步的，所述机箱内设有风扇，所述风扇与所述电源模块连接。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、本实用新型方便地接入配电区块链，不必更换和升级配电终端，降低了配电终端接入区块链的成本。

2、本实用新型具备多个配电终端接口，增强了配电终端连接的灵活性。

3、本实用新型一体化、模块化硬件结构，增加了系统的稳定性，降低了运维工作量。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详尽说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型安装使用示意图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1，一种用于配电网的区块链通信设备，包括机箱1，所述机箱1内设有MCU控制器2、FPGA模块3、配电终端接口4、存储模块5、区块链网络接口6、高精度时钟电路7、电源模块8，所述MCU控制器2分别与所述FPGA模块3、所述配电终端接口4、所述存储模块5、所述区块链网络接口6、所述高精度时钟电路7、所述电源模块8连接，所述FPGA模块3与所述存储模块5连接，所述电源模块8分别与所述FPGA模块3、所述配电终端接口4、所述存储模块5、所述区块链网络接口6、所述高精度时钟电路7连接。

参见图1，在本实施例中，机箱1作为本设备的外壳，采用带电磁屏蔽功能的金属材料或复合材料制成，内部侧面安装两组散热风扇10，保证设备各模块在正常温度下运行。下面有LED状态指示灯9，指示设备的连接状态和运行状态，LED状态指示灯9受MCU控制器2控制。

参见图1，在本实施例中，配电终端接口4实现和配电终端的通信。为了增加本实用新型的适应性，配电终端接口4设有有线通信接口和无线通信接口。所述有线通信接口包括以太网接口、PLC电力载波通信接口、EIA-485接口。所述无线通信接口为LoRa无线收发模块。PLC电力载波通信接口采用宽带载波芯片，通信速率可达200Mbps。EIA-485接口用于连接老式配电终端，最高速率10Mbps。以太网接口支持工业以太网技术，最高速率100Mbps。LoRa无线收发模块可以支持433MHz和470MHz频段、覆盖范围广，但最高通信速率只有300Kbps。LoRa无线收发模块通过SMA线缆连接位于箱体外侧的外置天线11。有线接口和无线接口可以同时使用，连接多个配电终端。配电终端接口4连接MCU控制器2，接受MCU控制器发出的控制命令。

参见图1，在本实施例中，FPGA模块3为XC7S50-1CSGA324I芯片，与MCU控制器2通过高速总线连接。FPGA模块3内部固化哈希运算电路，对MCU控制器2输入的数据进行哈希运算，将结果返回给MCU控制器2，并保存到存储模块5。

参见图1，在本实施例中，存储模块5由FPGA模块3和MCU控制器2共同控制，为mSATA接口的MLC SATAII I X-60M模组，本实施例对存储模块容量不受限定。存储模块采用可更换设计，升级方便。MCU控制器从配电区块链网络接口收到的区块链数据保存在存储模块。MCU控制器运行的操作系统、配置参数和应用程序也保存在存储模块。设备加电后，MCU控制从存储模块引导操作系统，之后在MCU控制器自身的SRAM中运行。

参见图1，在本实施例中，区块链网络接口6由工业以太网Ethernet/IP接口构成，连接速率100Mbps，用于接入配电区块链网络，实现和其他区块链设备的通信和数据交互。

参见图1，在本实施例中，MCU控制器2的功能是控制本实用新型实施例各模块的运行，采用高性能ARM Cortex-A SoC控制器，内部集成了运行内存SRAM、电源管理、GPIO、调试接口、DMA、总线控制等电路。MCU控制器自身的运行程序和配置参数保存在存储模块中。MCU控制器通过配电终端接口4可以连接控制多个配电终端。MCU控制器通过区块链网络接口6连接到配电区块链网络，实现与其他区块链设备的数据交互。MCU控制器通过自身的GPIO总线连接并控制箱体上LED状态指示灯9的显示。

参见图1，在本实施例中，高精度时钟电路7由晶体振荡器、高精度时钟芯片DS3231和电容组成，产生精度毫秒级的时间信号传递给MCU控制器，MCU控制器利用此时间信号给每个区块数据设置时间戳。MCU控制器也根据配电区块链网络的时间同步数据实现对本电路的校准。

参见图1，在本实施例中，电源模块8为本实用新型的所有其他模块供电，电源模块的电能来自配电网。电源模块8与机箱的风扇10连接，设备加电，风扇即开始运行。

本实用新型可以使配电终端接入配电区块链网络。本设备在配电网中的安装连接示意图如图2所示。

将本设备连接到配电终端和配电区块链网络之间。配电终端可采用EIA-485技术、工业以太网、PLC电力载波通信等有线通信方式接入本设备。如果在农村、郊区等配电网覆盖范围比较广的区域，可以采用LoRa无线通信技术连接本设备。配电终端接入本设备支持以下方式：

配电终端通过PLC电力载波通信接口、EIA-485接口或以太网接口点对点直接连接到本设备；

EIA-485串行接口和PLC电力载波接口以菊花链的形式连接多个配电终端。

以太网接口连接交换机，配电终端连接到交换机。

LoRa无线通信技术网状拓扑连接多个配电终端。

本设备通过区块链网络接口接入配电区块链网络，实现与其他区块链设备通信。

设备加电后，MCU控制器从存储模块引导操作系统，之后在MCU控制器自身的SRAM中运行。在MCU控制器的控制下，配电终端采集的数据A传输到MCU控制器，MCU控制器将据高精度时钟电路输入的时间信号作为时间戳附加到数据尾部，得到数据B，然后将数据B发送到FPGA模块进行哈希运算，FPGA模块将运算结果C作为一个区块，运算结果C返回给MCU控制器并保存到存储模块。MCU控制器将C通过区块链网络接口传播到配电区块链网络。

区块链网络接口从配电区块链网络收到的数据D传递给MCU控制器，MCU控制器将数据D传递给FPGA模块进行哈希验证，如果验证正确，将数据D保存到存储模块，保证全网区块链数据的一致性；如果验证错误，直接将其丢弃。

最后需要说明的是，上面实施例仅用以说明本实用新型技术方案而非限制，虽然参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的精神和相关范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种用于配电网的区块链通信设备，包括机箱(1)，其特征在于：所述机箱(1)内设有MCU控制器(2)、FPGA模块(3)、配电终端接口(4)、存储模块(5)、区块链网络接口(6)、高精度时钟电路(7)、电源模块(8)，所述MCU控制器(2)分别与所述FPGA模块(3)、所述配电终端接口(4)、所述存储模块(5)、所述区块链网络接口(6)、所述高精度时钟电路(7)、所述电源模块(8)连接，所述FPGA模块(3)与所述存储模块(5)连接，所述电源模块(8)分别与所述FPGA模块(3)、所述配电终端接口(4)、所述存储模块(5)、所述区块链网络接口(6)、所述高精度时钟电路(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于配电网的区块链通信设备，其特征在于：所述配电终端接口(4)设有有线通信接口和无线通信接口。

3.根据权利要求2所述的一种用于配电网的区块链通信设备，其特征在于：所述有线通信接口包括以太网接口、PLC电力载波通信接口、EIA-485接口。

4.根据权利要求2所述的一种用于配电网的区块链通信设备，其特征在于：所述无线通信接口为LoRa无线收发模块，所述LoRa无线收发模块通过SMA线缆与外置天线连接(11)。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种用于配电网的区块链通信设备，其特征在于：所述机箱(1)上设有LED状态指示灯(9)，所述MCU控制器(2)与所述LED状态指示灯(9)连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于配电网的区块链通信设备，其特征在于：所述机箱(1)内设有风扇(10)，所述风扇(10)与所述电源模块(8)连接。

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