基于区块链的电力数据存储方案研究与实现
发布时间：2021-10-24 10:18
电力数据作为智能电网中的核心价值,为智能电网的运行控制提供了科学的决策支撑,是国民经济健康、稳定、持续发展的重要保障。然而,电力数据在存储过程中存在着被篡改和数据集控中心面临着自然灾害等风险,使得电力数据的隐私得不到有效保障。采用新兴的信息技术找到电力数据隐私保护新方法十分重要,伴随着比特币而兴起的区块链技术,以其去中心化、防篡改、可追溯等特性,成为解决当前电力数据存储问题的新途径。本文主要做了以下工作:1.分析了传统电力数据存储存在的风险,结合区块链去中心化、防篡改的特点提出了基于区块链的电力数据存储方案,有效保障电力数据不能被篡改。采用超级账本Fabric区块链底层架构,从应用层、合约层、共识层、网络层和数据层等五个层面设计了基于区块链的电力数据存储方案。2.提升了区块链技术运用在电力数据存储的共识效率,结合智能电网的环境和变电站节点的具体特点,选取传统分布式一致性算法Paxos算法进行共识排序,并从算法活性和消息通信延迟两个方面对Paxos算法进行改进,加快了区块链节点对某个提案达成一致的速度。3.运用了一种状态同步机制来保证各节点执行智能合约的状态一致性,由于在实际的电力场景中...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fabric的基本构架
电子科技大学硕士学位论文12Channel：通道是由排序服务划分的原子广播渠道，通道外的成员节点无法访问通道内的数据，包括应用通道和系统通道，前者进行各种交易，后者负责对应用通道进行管理。Ledger：主要负责记录发生在网络中的交易信息，一个账本包括区块链结构以及状态数据库、历史数据库和索引数据库等数据库。Chain：链结构是对各个区块一次串联而成的一种数据结构，主要负责对各个区块进行连接，与通道一一对应。2.3.2执行流程在公链中，客户端只需将每笔交易通过特定的接口发送到区块链网络，所有的对等节点完成共识和生成区块等过程。对于联盟链而言，主要考虑权限身份管理等需求，将各个功能模块化。在整个交易的过程中，超级账本Fabric为了减轻节点的工作负载，把Peer节点按逻辑分为背书节点和提交节点，最大化的来提升交易的效率。Fabric具体交易处理过程如图2-2所示，将功能模块分为CA、SDK客户端、Peer节点和Orderer节点四部分。CA模块主要负责身份证书的管理，SDK客户端主要负责交易的发送和监听交易过程中区块链网络的消息，Peer节点主要分为背书节点和提交节点，背书节点负责交易提案的背书处理，提交节点主要负责维护区块链和账本结构，Orderer节点主要负责对交易的共识排序。图2-2Fabric交易处理过程在整个交易处理过程中，主要工作流程如下所示：1.客户端SDK从CA获取合法的身份证书来加入网络内的应用通道，CA本身不参与交易过程。当交易请求生成时，客户端调用SDK将交易提案发送给背书节点。2.背书节点收到请求之后，首先对提案进行签名，然后进行ACL权限检查，
第三章电力数据存储方案分析15第三章电力数据存储方案分析3.1传统电力数据存储方式随着智能变电站、智能电表等新型电网基础设施不断的发展，电力数据的采集工作由变电站巡检机器人完成。通常，变电站巡检机器人采集变电站内各个智能电表读数的图像，通过无线通信系统，将电表仪表盘数据实时传输至变电站监控后台，完成图像解析成电力数据及分析处理等功能，电力数据通过电力专网传输至远程电力数据中心，实现了电监部门和盛市电力公司的远程集控管理和调度。在整个电力系统中，巡检机器人会采集出大量的图像经解析成电力数据后传入电力调度中心。电力数据与电力生产调度之间的联系非常紧密，数据种类众多、数据量庞大，并且对数据的安全性和实时性要求较高，。传统的电力数据存储方式主要为集中式存储，由第三方机构电力集控中心统一调度。变电站的传统电力数据采集与存储如图3-1所示，通常，智能变电站与电力数据中心通过电力专网融合对接，不仅可以实现供电局、盛市公司的远端调度，还可以让机器人采集的所有数据都集成到集控中心，方便数据的集中存储与调度。图3-1传统电力数据存储方式
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向合同的智能合约的形式化定义及参考实现[J]. 王璞巍,杨航天,孟佶,陈晋川,杜小勇. 软件学报. 2019(09)
[2]基于联盟区块链的智能电网数据安全存储与共享系统[J]. 吴振铨,梁宇辉,康嘉文,余荣,何昭水. 计算机应用. 2017(10)
[3]平行区块链:概念、方法与内涵解析[J]. 袁勇,王飞跃. 自动化学报. 2017(10)
[4]区块链技术:从数据智能到知识自动化[J]. 袁勇,周涛,周傲英,段永朝,王飞跃. 自动化学报. 2017(09)
[5]能源互联网中基于区块链的电力交易和阻塞管理方法[J]. 邰雪,孙宏斌,郭庆来. 电网技术. 2016(12)
[6]能源互联网中的区块链技术:研究框架与典型应用初探[J]. 张宁,王毅,康重庆,程将南,贺大玮. 中国电机工程学报. 2016(15)
[7]智能电网大数据的特点、应用场景与分析平台[J]. 刘广一,朱文东,陈金祥,张逸. 南方电网技术. 2016(05)
[8]区块链技术发展现状与展望[J]. 袁勇,王飞跃. 自动化学报. 2016(04)
[9]基于区块链技术的采样机器人数据保护方法[J]. 赵赫,李晓风,占礼葵,吴仲城. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(S1)
[10]电力行业的大数据安全防护[J]. 王继业. 中国信息安全. 2013(09)
本文编号：3455105
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fabric的基本构架
电子科技大学硕士学位论文12Channel：通道是由排序服务划分的原子广播渠道，通道外的成员节点无法访问通道内的数据，包括应用通道和系统通道，前者进行各种交易，后者负责对应用通道进行管理。Ledger：主要负责记录发生在网络中的交易信息，一个账本包括区块链结构以及状态数据库、历史数据库和索引数据库等数据库。Chain：链结构是对各个区块一次串联而成的一种数据结构，主要负责对各个区块进行连接，与通道一一对应。2.3.2执行流程在公链中，客户端只需将每笔交易通过特定的接口发送到区块链网络，所有的对等节点完成共识和生成区块等过程。对于联盟链而言，主要考虑权限身份管理等需求，将各个功能模块化。在整个交易的过程中，超级账本Fabric为了减轻节点的工作负载，把Peer节点按逻辑分为背书节点和提交节点，最大化的来提升交易的效率。Fabric具体交易处理过程如图2-2所示，将功能模块分为CA、SDK客户端、Peer节点和Orderer节点四部分。CA模块主要负责身份证书的管理，SDK客户端主要负责交易的发送和监听交易过程中区块链网络的消息，Peer节点主要分为背书节点和提交节点，背书节点负责交易提案的背书处理，提交节点主要负责维护区块链和账本结构，Orderer节点主要负责对交易的共识排序。图2-2Fabric交易处理过程在整个交易处理过程中，主要工作流程如下所示：1.客户端SDK从CA获取合法的身份证书来加入网络内的应用通道，CA本身不参与交易过程。当交易请求生成时，客户端调用SDK将交易提案发送给背书节点。2.背书节点收到请求之后，首先对提案进行签名，然后进行ACL权限检查，
第三章电力数据存储方案分析15第三章电力数据存储方案分析3.1传统电力数据存储方式随着智能变电站、智能电表等新型电网基础设施不断的发展，电力数据的采集工作由变电站巡检机器人完成。通常，变电站巡检机器人采集变电站内各个智能电表读数的图像，通过无线通信系统，将电表仪表盘数据实时传输至变电站监控后台，完成图像解析成电力数据及分析处理等功能，电力数据通过电力专网传输至远程电力数据中心，实现了电监部门和盛市电力公司的远程集控管理和调度。在整个电力系统中，巡检机器人会采集出大量的图像经解析成电力数据后传入电力调度中心。电力数据与电力生产调度之间的联系非常紧密，数据种类众多、数据量庞大，并且对数据的安全性和实时性要求较高，。传统的电力数据存储方式主要为集中式存储，由第三方机构电力集控中心统一调度。变电站的传统电力数据采集与存储如图3-1所示，通常，智能变电站与电力数据中心通过电力专网融合对接，不仅可以实现供电局、盛市公司的远端调度，还可以让机器人采集的所有数据都集成到集控中心，方便数据的集中存储与调度。图3-1传统电力数据存储方式
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向合同的智能合约的形式化定义及参考实现[J]. 王璞巍,杨航天,孟佶,陈晋川,杜小勇. 软件学报. 2019(09)
[2]基于联盟区块链的智能电网数据安全存储与共享系统[J]. 吴振铨,梁宇辉,康嘉文,余荣,何昭水. 计算机应用. 2017(10)
[3]平行区块链:概念、方法与内涵解析[J]. 袁勇,王飞跃. 自动化学报. 2017(10)
[4]区块链技术:从数据智能到知识自动化[J]. 袁勇,周涛,周傲英,段永朝,王飞跃. 自动化学报. 2017(09)
[5]能源互联网中基于区块链的电力交易和阻塞管理方法[J]. 邰雪,孙宏斌,郭庆来. 电网技术. 2016(12)
[6]能源互联网中的区块链技术:研究框架与典型应用初探[J]. 张宁,王毅,康重庆,程将南,贺大玮. 中国电机工程学报. 2016(15)
[7]智能电网大数据的特点、应用场景与分析平台[J]. 刘广一,朱文东,陈金祥,张逸. 南方电网技术. 2016(05)
[8]区块链技术发展现状与展望[J]. 袁勇,王飞跃. 自动化学报. 2016(04)
[9]基于区块链技术的采样机器人数据保护方法[J]. 赵赫,李晓风,占礼葵,吴仲城. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(S1)
[10]电力行业的大数据安全防护[J]. 王继业. 中国信息安全. 2013(09)
本文编号：3455105
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