一种基于IPFS和区块链的电力交易与访问控制方案
技术领域
本发明属于电力交易与访问控制技术领域,具体为一种基于IPFS和区块链的电力交易与访问控制方案。
背景技术
电力交易和分配一直是现代社会的核心需求之一,传统的电力市场涉及多个参与者,包括发电厂、电力供应商、分布网运营商和终端用户,这些市场通常受到复杂的监管和合规性要求的影响,其中包括确保电力交易的公平、透明和可追溯性,随着可再生能源和分布式能源资源的增加,电力市场正经历着显著的变革,可再生能源如太阳能和风能的广泛应用导致了电力生产的分散化,而分布式能源资源允许终端用户自行生成电力。这种趋势引发了一系列新的挑战,包括电力生产和消费数据的实时监测、电力交易的可追溯性和安全性,以及监管机构的监管和合规性要求,传统的电力市场和交易系统通常基于中心化的数据存储和交易处理。这种模式存在一些潜在问题,包括数据集中存储的风险、数据篡改的可能性以及高额的交易成本,因此提出一种基于IPFS和区块链的电力交易与访问控制方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于IPFS和区块链的电力交易与访问控制方案,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于IPFS和区块链的电力交易与访问控制方案,其方案步骤如下:
S1:在IPFS网络上创建和维护一个去中心化的电力交易数据存储,将电力生产数据存储为分布式文件对象,包括电力量、电力质量指标和电力源信息,将电力消费数据存储为分布式文件对象,包括电力量、电力质量指标和能源消费历史记录,记录电力交易的详细信息,包括参与者身份、电力量、价格、交易时间和电力质量数据;
S2:在区块链网络上创建电力交易智能合约,验证参与者身份,包括生成和验证数字身份证明,授权合法用户参与电力交易,基于区块链身份验证的结果,监视IPFS上的电力数据存储以获取最新的电力生产和消费信息,包括定期查询IPFS节点,根据电力生产和消费数据计算电力交易价格,考虑供需关系、时间因素和电力质量吗,自动记录电力交易的细节,包括电力量、价格、交易时间和电力质量数据,存储在区块链上,自动进行电力交易结算,包括支付和接收款项,使用智能合约执行付款和记录付款历史;
S3:从电力生产设备和电力消费设备获取实时数据, 配置和连接智能电表和传感器,以实时监测电力生产和消费情况, 收集电力量、电力质量指标和电力源信息,定期上传实时数据到IPFS数据存储中,确保数据的实时性。
优选地,所述S2步骤中IPFS节点用于存储电力生产和消费的详细数据包括电力源信息、电力质量指标、能源生产和消费历史记录,并将详细数据存储为IPFS文件对象,其具体操作步骤如下:
A1:电力生产数据的存储,将电力生产数据分为不同的类别,包括可再生能源和非可再生能源,对每个电力生产类别创建独立的IPFS文件对象,其中包括电力量、电力源信息和时间戳,对于每个IPFS文件对象,使用IPFS内容寻址机制生成唯一的哈希值,并将哈希值存储在区块链中,确保数据的不可篡改性;
A2:电力消费数据的存储,将电力消费数据分为不同的类别,包括家庭、工业和商业用电,对每个电力消费类别创建独立的IPFS文件对象,其中包括电力量、电力质量指标和时间戳, 对于每个IPFS文件对象,使用IPFS内容寻址机制生成唯一的哈希值,并将哈希值存储在区块链中,确保数据的不可篡改性。
A3:交易记录数据的存储,创建一个独立的IPFS文件对象,用于记录电力交易的详细信息,包括交易的参与者、电力量、价格、交易时间和电力质量数据,使用IPFS内容寻址机制生成唯一的哈希值,并将哈希值存储在区块链中,确保数据的不可篡改性。
优选地,所述S2步骤中的区块链网络是由多个参与节点组成,每个节点都包含一个电力交易智能合约,保障交易的去中心化和可靠性,其具体操作流畅如下:
B1:区块链节点的设置和配置,在电力交易系统的区块链网络中设置多个节点,这些节点可以分布在不同的地理位置或由不同的实体维护,为每个节点分配唯一的身份标识符,并确保其连接到整个区块链网络;
B2:区块链智能合约的创建,为每个区块链节点创建电力交易智能合约,以确保每个节点都能够验证交易的有效性并参与电力交易的处理,电力交易智能合约包括功能,例如身份验证、交易验证、价格计算、记录交易和结算, 每个电力交易智能合约具有相同的规则和条件,以确保所有节点的一致性;
B3:区块链节点之间的通信,区块链节点之间建立安全通信通道,以传输交易数据和智能合约执行的结果,使用加密技术确保通信的机密性和完整性,以防止未经授权的访问或数据篡改。
B4:区块链网络的维护,定期维护和更新区块链节点,以确保其性能和可用性,确保区块链网络的一致性,包括共识算法的实施。
优选地,所述S2步骤中的电力交易智能合约能够自动执行电力交易,包括计算价格、验证参与者身份、记录交易和进行结算,其具体操作步骤如下:
C1:电力交易请求的创建,参与者创建电力交易请求,包括指定交易的电力量、期望价格、参与者身份和交易时间,电力交易请求包括数字签名或其他身份验证方法,保障请求的合法性;
C2:交易验证和身份验证,电力交易智能合约接收交易请求并验证请求的有效性,包括参与者身份和数字签名的验证,通过区块链身份验证,智能合约验证参与者是否有权进行电力交易;
C3:电力交易价格计算,智能合约根据当前的电力生产和消费数据,以及交易请求中的电力量和期望价格,计算电力交易的最终价格,价格计算可能考虑供需关系、时间因素和电力质量;
C4:交易记录和存储,智能合约记录电力交易的细节,包括电力量、价格、参与者身份、交易时间和电力质量数据,记录存储在区块链上,以确保数据的安全性和不可篡改性;
C5:电力交易结算,智能合约自动执行电力交易的结算,包括支付和接收款项,结算过程可能包括将款项从买方的帐户转移到卖方的帐户,使用加密货币或传统货币进行支付。
优选地,所述B1步骤中电力交易系统包括用于支付和结算电力交易的区块链智能合约,其中支付可以使用加密货币或传统货币进行,其具体操作步骤如下:
D1:支付请求的生成,在电力交易完成后,智能合约生成支付请求,包括付款方和收款方的信息,以及支付金额,支付请求包括数字签名或其他安全验证,以确保请求的合法性和完整性;
D2:支付授权和验证,智能合约验证支付请求的有效性,包括验证数字签名和身份,当支付请求有效时,智能合约授权付款方的帐户进行相应金额的支付;
D3:支付执行,智能合约执行支付,将款项从付款方的帐户转移到收款方的帐户,支付可以以加密货或传统货币的形式进行;
D4:支付记录和存储,智能合约记录支付的细节,包括付款方、收款方、支付金额和支付时间,支付记录存储在区块链上,以确保数据的安全性和不可篡改性;
D5:支付确认和通知,智能合约发送支付确认通知给付款方和收款方,以告知支付已成功执行,通知可以通过电子邮件、短信或其他通信方式发送。
优选地,所述B1步骤中电力交易系统包括用于监管和合规性的区块链智能合约,其具体操作步骤如下:
E1:监管合规性合同的创建,为监管机构创建专用的区块链智能合约,以确保其可以访问电力交易数据和监管市场,智能合约包括监管机构的身份验证和授权机制,以确保只有合法的监管机构能够访问数据;
E2:数据共享和监控,智能合约自动共享特定的电力市场数据给监管机构,监管机构使用这些数据来监控市场运作和确保合规性;
E3:报告生成和提交,智能合约能够生成标准报告或按需报告,以满足监管机构的需求,生成的报告可以包括市场运行状况、电力价格趋势、供应商活动等信息;
E4:合规性审查,智能合约允许监管机构进行合规性审查,包括审核参与者的活动是否符合法规和政策,合规性审查的结果可以影响市场运作和政策制定;
E5:安全性和隐私保护,智能合约确保监管机构只能访问其授权的数据,保护参与者的隐私,安全性措施包括数据加密、身份验证和访问控制。
本发明的有益效果如下:
本发明通过在IPFS网络上创建和维护一个去中心化的电力交易数据存储,将电力生产数据存储为分布式文件对象,包括电力量、电力质量指标和电力源信息,将电力消费数据存储为分布式文件对象,包括电力量、电力质量指标和能源消费历史记录,记录电力交易的详细信息,包括参与者身份、电力量、价格、交易时间和电力质量数据,在区块链网络上创建电力交易智能合约,验证参与者身份,包括生成和验证数字身份证明,授权合法用户参与电力交易,基于区块链身份验证的结果,监视IPFS上的电力数据存储以获取最新的电力生产和消费信息,包括定期查询IPFS节点,根据电力生产和消费数据计算电力交易价格,考虑供需关系、时间因素和电力质量吗,自动记录电力交易的细节,包括电力量、价格、交易时间和电力质量数据,存储在区块链上,自动进行电力交易结算,包括支付和接收款项,使用智能合约执行付款和记录付款历史,从电力生产设备和电力消费设备获取实时数据, 配置和连接智能电表和传感器,以实时监测电力生产和消费情况, 收集电力量、电力质量指标和电力源信息,定期上传实时数据到IPFS数据存储中,确保数据的实时性,该方案允许监管机构访问电力市场数据,生成报告并执行审查,以确保市场的公平和合规性,这有助于提高监管机构的监督能力。
附图说明
图1为本发明方案流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供了一种基于IPFS和区块链的电力交易与访问控制方案,其方案步骤如下:
S1:在IPFS网络上创建和维护一个去中心化的电力交易数据存储,将电力生产数据存储为分布式文件对象,包括电力量、电力质量指标和电力源信息,将电力消费数据存储为分布式文件对象,包括电力量、电力质量指标和能源消费历史记录,记录电力交易的详细信息,包括参与者身份、电力量、价格、交易时间和电力质量数据;
S2:在区块链网络上创建电力交易智能合约,验证参与者身份,包括生成和验证数字身份证明,授权合法用户参与电力交易,基于区块链身份验证的结果,监视IPFS上的电力数据存储以获取最新的电力生产和消费信息,包括定期查询IPFS节点,根据电力生产和消费数据计算电力交易价格,考虑供需关系、时间因素和电力质量吗,自动记录电力交易的细节,包括电力量、价格、交易时间和电力质量数据,存储在区块链上,自动进行电力交易结算,包括支付和接收款项,使用智能合约执行付款和记录付款历史;
S3:从电力生产设备和电力消费设备获取实时数据, 配置和连接智能电表和传感器,以实时监测电力生产和消费情况, 收集电力量、电力质量指标和电力源信息,定期上传实时数据到IPFS数据存储中,确保数据的实时性。
上述技术方案的工作原理和有益效果为:去中心化数据存储和访问:通过在IPFS网络上创建和维护去中心化的电力交易数据存储,该方案实现了电力生产和消费数据的分布式存储,消除了传统中心化存储系统的单点故障风险。参与者可以随时访问存储在IPFS上的数据,提高了数据的可用性和可访问性,数字身份验证和安全性:通过在区块链上创建电力交易智能合约,并进行数字身份验证,该方案确保只有合法用户能够参与电力交易,提高了交易的安全性和合规性。这有助于防止未经授权的访问和欺诈行为,实时数据监测和电力市场透明性;通过从电力生产设备和电力消费设备获取实时数据,并将其上传到IPFS数据存储中,该方案实现了电力生产和消费情况的实时监测,这提高了电力市场的透明性,使参与者能够及时了解供需情况和电力价格趋势。电力交易智能化和自动化:电力交易智能合约能够自动验证参与者身份、计算电力交易价格、记录交易细节并进行结算。这降低了交易成本,提高了电力交易的效率,同时确保了交易的准确性。数据安全和不可篡改性:通过将电力生产和消费数据存储为分布式文件对象,并使用区块链的不可篡改性,该方案确保了数据的安全性和完整性。这有助于防止数据篡改和未经授权的数据访问。监管机构的便捷监控:该方案允许监管机构访问电力市场数据,生成报告并执行审查,以确保市场的公平和合规性,这有助于提高监管机构的监督能力。
如图所示,在一个实施例中,S2步骤中IPFS节点用于存储电力生产和消费的详细数据包括电力源信息、电力质量指标、能源生产和消费历史记录,并将详细数据存储为IPFS文件对象,其具体操作步骤如下:
A1:电力生产数据的存储,将电力生产数据分为不同的类别,包括可再生能源和非可再生能源,对每个电力生产类别创建独立的IPFS文件对象,其中包括电力量、电力源信息和时间戳,对于每个IPFS文件对象,使用IPFS内容寻址机制生成唯一的哈希值,并将哈希值存储在区块链中,确保数据的不可篡改性;
A2:电力消费数据的存储,将电力消费数据分为不同的类别,包括家庭、工业和商业用电,对每个电力消费类别创建独立的IPFS文件对象,其中包括电力量、电力质量指标和时间戳, 对于每个IPFS文件对象,使用IPFS内容寻址机制生成唯一的哈希值,并将哈希值存储在区块链中,确保数据的不可篡改性。
A3:交易记录数据的存储,创建一个独立的IPFS文件对象,用于记录电力交易的详细信息,包括交易的参与者、电力量、价格、交易时间和电力质量数据,使用IPFS内容寻址机制生成唯一的哈希值,并将哈希值存储在区块链中,确保数据的不可篡改性。
如图所示,在一个实施例中,S2步骤中的区块链网络是由多个参与节点组成,每个节点都包含一个电力交易智能合约,保障交易的去中心化和可靠性,其具体操作流畅如下:
B1:区块链节点的设置和配置,在电力交易系统的区块链网络中设置多个节点,这些节点可以分布在不同的地理位置或由不同的实体维护,为每个节点分配唯一的身份标识符,并确保其连接到整个区块链网络;
B2:区块链智能合约的创建,为每个区块链节点创建电力交易智能合约,以确保每个节点都能够验证交易的有效性并参与电力交易的处理,电力交易智能合约包括功能,例如身份验证、交易验证、价格计算、记录交易和结算, 每个电力交易智能合约具有相同的规则和条件,以确保所有节点的一致性;
B3:区块链节点之间的通信,区块链节点之间建立安全通信通道,以传输交易数据和智能合约执行的结果,使用加密技术确保通信的机密性和完整性,以防止未经授权的访问或数据篡改。
B4:区块链网络的维护,定期维护和更新区块链节点,以确保其性能和可用性,确保区块链网络的一致性,包括共识算法的实施。
如图所示,在一个实施例中,S2步骤中的电力交易智能合约能够自动执行电力交易,包括计算价格、验证参与者身份、记录交易和进行结算,其具体操作步骤如下:
C1:电力交易请求的创建,参与者创建电力交易请求,包括指定交易的电力量、期望价格、参与者身份和交易时间,电力交易请求包括数字签名或其他身份验证方法,保障请求的合法性;
C2:交易验证和身份验证,电力交易智能合约接收交易请求并验证请求的有效性,包括参与者身份和数字签名的验证,通过区块链身份验证,智能合约验证参与者是否有权进行电力交易;
C3:电力交易价格计算,智能合约根据当前的电力生产和消费数据,以及交易请求中的电力量和期望价格,计算电力交易的最终价格,价格计算可能考虑供需关系、时间因素和电力质量;
C4:交易记录和存储,智能合约记录电力交易的细节,包括电力量、价格、参与者身份、交易时间和电力质量数据,记录存储在区块链上,以确保数据的安全性和不可篡改性;
C5:电力交易结算,智能合约自动执行电力交易的结算,包括支付和接收款项,结算过程可能包括将款项从买方的帐户转移到卖方的帐户,使用加密货币或传统货币进行支付。
如图所示,在一个实施例中,B1步骤中电力交易系统包括用于支付和结算电力交易的区块链智能合约,其中支付可以使用加密货币或传统货币进行,其具体操作步骤如下:
D1:支付请求的生成,在电力交易完成后,智能合约生成支付请求,包括付款方和收款方的信息,以及支付金额,支付请求包括数字签名或其他安全验证,以确保请求的合法性和完整性;
D2:支付授权和验证,智能合约验证支付请求的有效性,包括验证数字签名和身份,当支付请求有效时,智能合约授权付款方的帐户进行相应金额的支付;
D3:支付执行,智能合约执行支付,将款项从付款方的帐户转移到收款方的帐户,支付可以以加密货或传统货币的形式进行;
D4:支付记录和存储,智能合约记录支付的细节,包括付款方、收款方、支付金额和支付时间,支付记录存储在区块链上,以确保数据的安全性和不可篡改性;
D5:支付确认和通知,智能合约发送支付确认通知给付款方和收款方,以告知支付已成功执行,通知可以通过电子邮件、短信或其他通信方式发送。
如图所示,在一个实施例中,B1步骤中电力交易系统包括用于监管和合规性的区块链智能合约,其具体操作步骤如下:
E1:监管合规性合同的创建,为监管机构创建专用的区块链智能合约,以确保其可以访问电力交易数据和监管市场,智能合约包括监管机构的身份验证和授权机制,以确保只有合法的监管机构能够访问数据;
E2:数据共享和监控,智能合约自动共享特定的电力市场数据给监管机构,监管机构使用这些数据来监控市场运作和确保合规性;
E3:报告生成和提交,智能合约能够生成标准报告或按需报告,以满足监管机构的需求,生成的报告可以包括市场运行状况、电力价格趋势、供应商活动等信息;
E4:合规性审查,智能合约允许监管机构进行合规性审查,包括审核参与者的活动是否符合法规和政策,合规性审查的结果可以影响市场运作和政策制定;
E5:安全性和隐私保护,智能合约确保监管机构只能访问其授权的数据,保护参与者的隐私,安全性措施包括数据加密、身份验证和访问控制。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。