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专利号: 2023109181694
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-06-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区块链和边缘计算的冷链物流碳排放数据监测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:环境传感器实时监测冷链物流仓库仓储、卡车运输、集装箱运输过程中的温度、湿度和碳浓度信息,并将采样的精细化数据发送到对应运输阶段标识的边缘计算节点进行处理和计算;

步骤2:边缘计算节点实时接收并转换多个传感器数据,并计算每个时刻的能耗和碳排放量;

步骤3:边缘计算节点将环境数据、能耗计算结果与碳排放量信息上传至区块链网络各节点中;

步骤4:区块链网络将各边缘计算节点采集的数据汇总计算,生成冷链运输工具在每个运输阶段和整个运输中的碳排放报告,并依据边缘计算节点点对点反馈信息实时数据更新;

步骤5:边缘计算节点根据区块链网络封装的更新软件包,在物联网设备端实施调整,自动优化物联网设备的运行参数,实现实时的碳排放监测与管控。

2.根据权利要求1所述的基于区块链和边缘计算的冷链物流碳排放数据监测方法,其特征在于,所述步骤1的具体方法为:步骤1.1:在冷链仓库、卡车和集装箱运输环境中安装相应种类的温度、湿度、碳浓度传感器,传感器通过通信接口连接边缘计算节点,并对精度、数据格式进行初始设置;

步骤1.2:对每个连接传感器的边缘计算节点标识每个物流运输阶段Type,便于后续点对点传达信息;

步骤1.3:传感器上电启动,对温度补偿、滤波频率选择进行初始化设置,确保采集的数据准确可靠;

步骤1.4:进行标定,将信号转换为标准单位制的数字量值;

步骤1.5:边缘计算节点在接收到传感器的监测数据后,对每个数据采样点添加系统时间戳;

步骤1.6:传感器将数码化和打上时标的环境数据实时上传给边缘计算节点。

3.根据权利要求1所述的基于区块链和边缘计算的冷链物流碳排放数据监测方法,其特征在于,所述步骤2的具体方法为:步骤2.1:边缘计算节点通过物联接口实时接收不同传感器上传的环境数据,数据包含采样点的值、单位和时间标记;

步骤2.2:同一时刻从不同传感器接收到的环境数据,边缘计算节点进行加权计算融合处理,得到代表当时环境状况的数据集;

步骤2.3:如果某些时刻的数据从部分传感器丢失或异常,边缘计算节点对空缺数据进行线性插值法的补偿,确保获得完整的环境数据集;

步骤2.4:基于融合后的数据集和设备的运行参数,边缘计算节点根据热力学定义建立能耗计算表达式计算出在每个时刻的能耗量;

步骤2.5:根据每个区域的碳排放密度,边缘计算节点将每个时刻的能耗量转换为相应的碳排放量,计算结果反映碳排放的动态变化及设备运行效率;

步骤2.6:边缘计算节点将接收到的原始数据、融合后的数据集、碳排放计算结果进行永久存储,同时上传至区块链网络,确保数据安全性。

4.根据权利要求1所述的基于区块链和边缘计算的冷链物流碳排放数据监测方法,其特征在于,所述步骤3的具体方法为:步骤3.1:  边缘计算节点将环境数据、能耗量和碳排放量结果进行打包处理,一定时间间隔作为一个数据包上传,数据包中包含多个时刻的监测与计算结果,以及相应的时间标记;

步骤3.2:边缘计算节点对每个数据包进行加密和数字签名;

步骤3.3:将区块链网络分为主链和侧链,每个节点都设置主侧链标识,主链存储公开数据,侧链存储私有数据;

步骤3.4:边缘计算节点选择上传数据至区块链网络的主链还是侧链;

步骤3.5:边缘计算节点与选定的链建立数据上传通道,通过区块链的每个节点进行自动化传输;

步骤3.6:区块链网络中的节点利用预设的密钥生成模块、数字签名模块和证书管理模块对数据包进行解密、验签和解压,获得环境数据、能耗与碳排放量信息,接收到的数据进行和本地数据的关联校验,确保正确性;

步骤3.7:区块链网络的节点利用预设的共识算法PoW对数据包进行核验、确认和记账,最终写入区块链分布式账本,记账结果同步回边缘计算节点。

5.根据权利要求1所述的基于区块链和边缘计算的冷链物流碳排放数据监测方法,其特征在于,所述步骤4的具体方法为:步骤4.1:区块链网络需要检查各边缘计算节点上传的数据所带时间标识,发现并纠正时间偏差,确保所有数据按时间轴准确排序及匹配;

步骤4.2:区块链网络根据边缘计算节点数据中的运输阶段标识字段Type,将数据分类整理为属于同一冷链运输工具运输阶段的数据集;

步骤4 .3:区块链网络将各边缘计算节点采集的数据与冷链运输工具的电子地图进行映射,建立数据与空间位置的对应关系;

步骤4.4:区块链网络将时空关联识别后的匹配数据进行聚合,生成表示某一冷链运输工具某一运输阶段环境特征的综合数据;

步骤4.5:通过冷链物流运输生命周期分析碳排放综合数据,计算出每个运输阶段的总能耗和碳排放量;

步骤4.6:根据每个阶段的碳排放总量结合每个阶段运输标识,制定时间范围内的中间碳排放评估纪录;

步骤4 .7:将报告在区块链网络发布和记账,以实现报告的不可篡改和结果的公开透明。

6.根据权利要求1所述的基于区块链和边缘计算的冷链物流碳排放数据监测方法,其特征在于,所述步骤5的具体方法为:步骤5.1:区块链网络节点定期对碳排放数据报告封装成可执行的软件包,下发至边缘计算节点,用于设备运行指标的调整;

步骤5.2:边缘计算节点将接收到的软件包部署在设备端,与设备控制软件相结合;

步骤5.3:边缘计算节点在软件部署完成后,执行数据采集设备的参数基准测试,获取设备在该标识运输阶段的参数和状态数据;

步骤5.4:区块链网络基于步骤5.3收到的基准测试结果,设置碳排放数据的阈值范围,再将阈值结果下发至边缘计算节点;

步骤5.5:边缘计算节点持续评估设备运行的实时数据,评估结果包括设备参数的变化情况和运行效率;

步骤5.6:边缘计算节点将评估结果反馈至区块链网络中标识对应运输阶段的节点;

步骤5.7:标识对应运输阶段的节点根据评估结果,与上一时期存储的碳排放数据报告中设备运行指标,包括处理能力提高率、故障率下降长度、精度与稳定性进行对比;

步骤5.8:根据生成的新的碳排放数据报告,再进行封装成软件包和部署;

步骤5.10:边缘计算节点在部署结束后向区块链网络节点发送部署完成的反馈信息;

步骤5.11:区块链网络需要接收到反馈信息后,需要进行校验,确保更新的软件包已经被边缘计算节点准确接收和配置;

步骤5.12:直到获得当前反馈阶段评估效果显著后结束。

7.一种基于区块链和边缘计算的冷链物流碳排放数据监测装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被加载至处理器时执行如权利要求1‑6任一项所述的基于区块链和边缘计算的冷链物流碳排放数据监测方法的步骤。