
并行存储策略与数据上链方法
电力市场交易结算智能合约的设计思路是在不改变原有业务架构的前提下并行执行一个区块链账本,因此需要解决数据库到区块链的数据同步问题。
从交易中心数据库到购电费结算区块链的数据同步有两种:
一种是采用ETL方式连接交易中心数据库与区块链,在ETL工具上实现交易数据采集脚本,由ETL工具定时从交易中心数据库抽取购电费结算数据,完成数据抽取之后,对抽取的数据进行一定的清洗,通过区块链RPC接口以交易的方式实时提交到区块链上;
另一种方式是,通过ETL工具对接交易中心数据库的日志系统,实现实时日志分析,根据ETL上预设的采集规则对需要采集的数据进行实时抽取,对抽取的数据进行一定的清洗之后,组装成区块链交易单,放入区块链前端消息队列,通过区块链RPC接口提交到区块链上。

可信智能电表:
针对传统智能电表的电力数据采集不准确、交易成本高、事后电费账单难追溯等问题,我们将传统电表软硬件与电力区块链支撑模块相结合,设计了一种新型的基于区块链技术的可信智能电表。
利用区块链技术分布式存储、数据加密、去信任等特点,加强各交易方账本透明共享,从而提高交易的清算速度,加大对数据安全与用户隐私的保护力度。

该电表包括计量模块、中央数据处理模块、通信模块、显示模块、电源模块和区块链支撑模块。
计量模块主要包含电流信号采样单元和电压信号采样单元,用于对所测量电路的计量,能够计量电路上单向和双向的电流、电压值及各自的谐波值。需要明确的是,计量模块可根据实际安装电路情况的不同,实现对单相或三相电路的信号测量。
中央数据处理模块的主要作用是接收计量模块的数据,经过逻辑处理后反馈给相连的显示模块、区块链支撑模块。将区块链支撑模块处理后的数据反馈给通信模块并传递给外界信息网络。
通信模块与中央数据处理模块相连,将中央数据处理模块的数据通过不同的通信单元输出给外界信息网络,同时通过不同的通信单元接收外界信息网络给的数据并传递给中央数据处理模块。
通信模块包括RS485通信单元、蓝牙通信单元、红外通信单元、RFID通信单元、WiFi通信单元、SIM卡通信单元、NB-IoT通信单元、电力线载波通信单元,它们仅为可支持的通信单元示意,在实际的智能电表生产及安装过程中可根据用户的需求使用其中一种或多种通信单元,以满足实际数据传输的需要。
另外,SIM卡通信单元可根据用户的需求,在生产及安装过程中使用支持GPRS、3G、LTE等不同制式的通信卡,并不限于某一单一通信制式。
显示模块能清楚地显示电表的各类数据,并不以某一单一的显示屏类型为限制。
电源模块与计量模块、中央数据处理模块、通信模块相连,用于为以上模块提供工作电源。区块链支撑模块主要提供存储、共识、加密、交易、合约和身份等方面的支撑能力。
当一个新的可信智能电表加入到网络:
首先要和其对应的所有者A进行关联,锚定用户的身份信息(如身份账号、手机号等)及该电表的设备信息(如产品编号),并对电表的一些参数进行描述。
系统为用户A生成公私密钥对(skA,pkA),公钥pkA是其在区块链上的地址,私钥skA用于注册交易的身份认证和签名。
然后,系统将完成的注册交易广播到区块链网络中,被矿工节点验证并共识后加入到区块链的最后一个区块。
注册成功后,用户可以在区块链上查找到相关的电表数据。
当一个主体(用户或可信智能电表)要访问某个受保护的数据或资源时,需要提交访问请求、响应访问权限。
请求主体首先向数据/资源所有者发送目标地址(即资源公钥)和相应的操作请求,然后资源所有者通过请求主体的公钥验证其身份,验证通过后根据需求为其创建相应的访问策略,并将它以锁定脚本的形式(即智能合约)封装在交易的输出中,通过交易发送至请求主体的公钥,并广播到区块链网络。
网络验证节点验证其有效性后将其加入到区块链中,从而完成对主体访问的授权。
此时,请求主体已具备该数据/资源的访问权限,可以通过自己的私钥获取访问通行证,然后携带访问通行证向数据/资源所有者发起访问请求。
最后,资源所有者验证通行证并与预定义的策略进行比较,决定是否接受该请求。
区块链上记录了所有主体对某个资源的操作权限,所有主体都可以查看。
如果某个数据/资源的所有者恶意拒绝了满足条件的访问请求,将可能被公开审查。
通过智能合约可以实现访问请求的自我监管,强制执行符合要求的访问请求。

用户可在智能合约中自定义每隔一段时间(如15分钟)从硬件的中央数据处理器中获取电力数据并报送到联盟链,进行每天或实时结算;
购电方可通过信息终端,如手机App、Web网页等渠道发起购电请求,并通过WiFi中心、第三方API发送至联盟链。
会员制服务负责管理网络上的身份识别、隐私与机密。
在合约发生前,会员制身份管理首先识别交易双方的市场身份,并匹配对应的智能合约。
交易双方对该合约达成共识,并进行数字签名后合约生效。
随后,当合约中的某一事项发生时,智能合约就会被触发,并执行相应的合约条款,如进行自动电费清结算。
通过可信智能电表自动履约,做到去信任、可追溯。
同时,会员机制也保证未授权的第三方不能获悉有关身份、交易模式、交易内容等机密信息,降低电力市场交易的信任成本,提高交易结算效率。
待交易完成后,用户可通过前段界面访问系统,查询联盟链上的电费账单存证历史。
电费结算等数据会同步更新至电网企业、售电企业等节点账本,打破多方信息壁垒,实现不同部门间低成本有效协作与数据完整性传递。


