基于区块链的电动汽车充放电交易系统及方法与流程

1.本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于区块链的电动汽车充放电交易系统及方法。


背景技术：

2.全球能源危机和环境污染的双重压力下，发展新能源汽车已成各国共识，世界各国政府相继出台优厚的补贴政策，推动电动汽车的发展。随着电动汽车充电基础设施不断完善，电动汽车将在电网中占很大的负荷，同时电动汽车有兼有储能的功能，在能源互联网的建设过程中，必将扮演一个举足轻重的角色。
3.电动汽车不再仅是单纯的能源消费者，还可以成为生产投资型消费者。例如，电动汽车不再单纯只向电网购电，而是在用电低谷时间段，余电存储到电动汽车；在用电高峰时间段，电动汽也参与售电。通过电动汽车参与用电交易，可以起到削峰填谷作用。由于电动汽车和新能源具有随机性和不确定性，传统的集中式电力交易维护成本高、处理效率低、实时性差，难以满足电动汽车交易高频小额的交易请求。此外，还存在车多桩少，尤其运营类公共充电桩少，个人充电桩却大量闲置，如何建立个人与个人的信任关系完成用电交易，是需要优先解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种基于区块链的电动汽车充放电交易方法、装置及系统，以解决上述提及的至少一个问题。
5.根据本发明的第一方面，提供一种基于区块链的电动汽车充放电交易方法，所述方法包括：
6.响应于充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作，接收来自售电方的售电请求，其中，所述售电请求被预定的加密操作加密后发送至区块链，所述售电方为充电桩或者电动汽车；
7.接收来自充电方的充电请求，其中，所述充电信息被所述预定的加密操作加密后发送至区块链，所述充电方为电动汽车或者充电桩；
8.响应于售电方对所述充电请求确认，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息；
9.将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，并基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链。
10.根据本发明的第二方面，提供一种基于区块链的基于区块链的电动汽车充放电交易方法，该方法应用于电动汽车，所述方法包括：
11.响应于所述电动汽车完成登录管理系统操作，将售电请求发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于预定的加密操作对所述售电请求加密后发送至区块链；
12.响应于接收并确认来自充电桩的充电请求，接收来自所述管理系统的作业信息，
该作业信息基于所述售电请求和充电请求生成；
13.根据所述作业信息与所述充电桩执行作业操作；
14.将作业操作信息发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。
15.根据本发明的第三方面，提供一种基于区块链的电动汽车充放电交易装置，所述装置位于管理系统，所述装置包括：
16.售电请求接收单元，用于响应于充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作，接收来自售电方的售电请求，其中，所述售电请求被预定的加密操作加密后发送至区块链，所述售电方为充电桩或者电动汽车；
17.充电请求接收单元，用于接收来自充电方的充电请求，其中，所述充电信息被所述预定的加密操作加密后发送至区块链，所述充电方为电动汽车或者充电桩；
18.作业信息生成单元，用于响应于售电方对所述充电请求确认，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息；
19.作业信息发送单元，用于将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，并基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链。
20.根据本发明的第四方面，提供一种基于区块链的电动汽车充放电交易装置，该装置位于电动汽车，所述装置包括：
21.电动汽车售电请求发送单元，用于响应于所述电动汽车完成登录管理系统操作，将售电请求发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于预定的加密操作对所述售电请求加密后发送至区块链；
22.电动汽车作业信息接收单元，用于响应于接收并确认来自充电桩的充电请求，接收来自所述管理系统的作业信息，该作业信息基于所述售电请求和充电请求生成；
23.电动汽车作业执行单元，用于根据所述作业信息与所述充电桩执行作业操作；
24.电动汽车作业操作信息发送单元，用于将作业操作信息发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。
25.根据本发明的第五方面，基于区块链的电动汽车充放电交易系统，所述电动汽车充放电交易系统包括：如上述的位于管理系统的基于区块链的电动汽车充放电交易装置、如上述的位于电动汽车的基于区块链的电动汽车充放电交易装置、充电桩以及位于区块链的节点。
26.根据本发明的第六方面，提供一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。
27.根据本发明的第七方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
28.由上述技术方案可知，当充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作之后，通过接收来自售电方的售电请求和接收来自充电方的充电请求，当售电方对所述充电请求确认时，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息，之后将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，同时基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链，相比于传统的集中式电力交易，本技术方
案基于区块链构建交易流程，提高了电动汽车充放电交易的效率和交易双方的信任度，同时保护了用户隐私数据，促进了电动汽车和个人充电桩积极的参与电力交易和电网调峰。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是根据本发明实施例的基于区块链的电力作业处理系统的结构框图；
31.图2是根据本发明实施例的管理系统电力作业处理装置1的结构框图；
32.图3是根据本发明实施例的电动汽车电力作业处理装置2的结构框图；
33.图4是根据本发明实施例的充电桩3的结构框图；
34.图5是根据本发明实施例的基于区块链技术的v2g电动汽车交易系统示例结构图；
35.图6是根据本发明实施例的基于区块链技术的电动汽车充放电交易系统模型示意图；
36.图7(a)是根据本发明实施例的电动汽车充电交易请求流程图；
37.图7(b)是根据本发明实施例的电动汽车售电交易请求流程图；
38.图8(a)是根据本发明实施例的电动汽车充电交易执行流程图；
39.图8(b)是根据本发明实施例的电动汽车售电交易执行流程图；
40.图9是根据本发明实施例的充电用户的支付流程图；
41.图10是根据本发明实施例的区块链节点示意图；
42.图11是根据本发明实施例的上链数据加密流程图；
43.图12是根据本发明实施例的基于雾计算的交易系统示例结构图；
44.图13是根据本发明实施例的电力作业处理方法的流程图；
45.图14是根据本发明实施例的应用于电动汽车的基于区块链的电力作业处理方法的流程图；
46.图15为本发明实施例的电子设备600的系统构成的示意框图。
具体实施方式
47.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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作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。
48.鉴于传统的集中式电力交易维护成本高、处理效率低、实时性差，难以满足电动汽车交易高频小额的交易请求，同时，还存在电力交易双方信任感较低的问题，基于此，本发明实施例提供一种基于区块链的电动汽车充放电交易方案，或称为基于区块链的电力作业处理方案，通过该方案，可以克服现有的电动汽车充放电交易中存在的交易效率低、管理难度大、交易双方信任脆弱等问题，同时还可以有效保护用户隐私数据安全，促进电动汽车和个人(或共享)充电桩积极的参与电力交易和电网调峰。以下结合附图来详细描述本发明实
施例。
49.图1是根据本发明实施例的基于区块链的电力作业处理系统的结构框图，如图1所示，该电力作业处理系统(可以称为电动汽车充放电交易系统)具体包括：位于管理系统的电力作业处理装置1(以下称为管理系统电力作业处理装置1)、位于电动汽车的电力作业处理装置2(以下称为电动汽车电力作业处理装置2)、充电桩3以及位于区块链的区块链节点4，其中，管理系统的电力作业处理装置1接收来自电力作业处理装置2和充电桩3的作业(可以称为交易)信息，并将接收的信息加密后发送至区块链节点4，这样可以有效保护用户的隐私数据。
50.为了更好地理解本发明，以下对管理系统电力作业处理装置1、电动汽车电力作业处理装置2和充电桩3分别进行详细的描述。
51.(1)管理系统电力作业处理装置1
52.图2是管理系统电力作业处理装置1的结构框图，如图2所示，该管理系统电力作业处理装置1包括：售电请求接收单元11、充电请求接收单元12、作业信息生成单元13和作业信息发送单元14，其中：
53.售电请求接收单元11，用于响应于充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作，接收来自售电方的售电请求(包括售电数量、售电价格等)，其中，所述售电请求被预定的加密操作加密后发送至区块链，所述售电方为充电桩或者电动汽车；
54.充电请求接收单元12，用于接收来自充电方的充电请求，其中，所述充电信息被所述预定的加密操作加密后发送至区块链，所述充电方为电动汽车或者充电桩；
55.作业信息生成单元13，用于响应于售电方对所述充电请求确认，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息；
56.作业信息发送单元14，用于将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，并基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链。
57.优选地，上述预定的加密操作可以为基于sm4(国密算法)算法的加密操作。
58.由以上描述可知，当充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作之后，通过售电请求接收单元11接收的来自售电方的售电请求和充电请求接收单元12接收的来自充电方的充电请求，当售电方对所述充电请求确认时，作业信息生成单元13生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息，之后作业信息发送单元14将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，同时基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链，相比于传统的集中式电力交易，本发明实施例基于区块链构建交易流程，提高了电动汽车充放电交易的效率和交易双方的信任度，同时保护了用户隐私数据，促进了电动汽车和个人充电桩积极的参与电力交易和电网调峰。
59.在实际操作中，上述管理系统电力作业处理装置1还包括：作业操作信息获取单元和作业操作信息发送单元，其中：
60.作业操作信息获取单元，用于获取作业操作信息；
61.作业操作信息发送单元，用于基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。
62.通过上述作业操作信息获取单元和作业操作信息发送单元，可以保护作业过程中
的隐私数据。
63.在实际操作中，上述管理系统电力作业处理装置1还包括：作业结算信息生成单元、作业结算信息发送单元和支付信息发送单元，其中：
64.作业结算信息生成单元，用于响应于作业操作完成，根据所述作业操作信息生成作业结算信息；
65.作业结算信息发送单元，用于将所述作业结算信息分别发送至所述售电方和所述充电方；
66.支付信息发送单元，用于响应于所述充电方支付操作完成，基于所述预定的加密操作对所述充电方的支付信息加密后发送至区块链。
67.通过作业结算信息生成单元、作业结算信息发送单元和支付信息发送单元，可以对售电方和充电方交易进行支付操作，同时可以通过区块链保护支付信息。
68.(2)电动汽车电力作业处理装置2
69.图3是该电动汽车电力作业处理装置2的结构框图，如图3所示，该电动汽车电力作业处理装置2包括：电动汽车售电请求发送单元21、电动汽车作业信息接收单元22、电动汽车作业执行单元23和电动汽车作业操作信息发送单元24，其中：
70.电动汽车售电请求发送单元21，用于响应于所述电动汽车完成登录管理系统操作，将售电请求发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于预定的加密操作对所述售电请求加密后发送至区块链；
71.电动汽车作业信息接收单元22，用于响应于接收并确认来自充电桩的充电请求，接收来自所述管理系统的作业信息，该作业信息基于所述售电请求和充电请求生成；
72.电动汽车作业执行单元23，用于根据所述作业信息与所述充电桩执行作业操作；
73.电动汽车作业操作信息发送单元24，用于将作业操作信息发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。
74.在实际操作中，该装置2还包括：电动汽车作业结算信息接收单元，用于响应于作业操作完成，接收来自所述管理系统的电动汽车作业结算信息，以便于所述充电桩执行支付操作，其中，该作业结算信息基于所述作业操作信息生成。
75.(3)充电桩3
76.图4是充电桩3的结构框图，如图4所示，该充电桩3包括：充电桩充电请求发送单元31、充电桩作业信息接收单元32、充电桩作业执行单元33和充电桩作业操作信息发送单元34，其中：
77.充电桩充电请求发送单元31，用于响应于所述充电桩完成登录所述管理系统操作，将充电请求发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于预定的加密操作对所述充电请求加密后发送至区块链；
78.充电桩作业信息接收单元32，用于响应于电动汽车对所述充电请求确认，接收来自所述管理系统的作业信息，该作业信息基于所述电动汽车发送的售电请求和所述充电请求生成；
79.充电桩作业执行单元33，用于根据所述作业信息与所述电动汽车执行作业操作；
80.充电桩作业操作信息发送单元34，用于将作业操作信息发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。
81.在实际操作中，充电桩3还包括：充电桩作业结算信息接收单元，用于响应于作业操作完成，接收来自所述管理系统的充电桩作业结算信息，以便于该充电桩执行支付操作，其中，该作业结算信息基于所述作业操作信息生成。
82.由以上描述可知，电动汽车电力作业处理装置2作为售电方，充电桩3作为充电方，实现了基于区块链技术的电力交易，本发明实施例基于区块链构建交易流程，提高了电动汽车充放电交易的效率和交易双方的信任度，同时保护了用户隐私数据，促进了电动汽车和个人充电桩积极的参与电力交易和电网调峰。
83.在实际操作中，上述各单元可以依据实际操作组合设置、也可以单一设置，本发明不限于此。
84.为了进一步理解本发明，以下结合图5给出的示例系统来详细描述本发明实施例。
85.图5是基于区块链技术的v2g(vehicle-to-grid，车辆到电网)电动汽车交易系统示例结构图，如图5所示，该示例系统包括：与区块链连接的管理员(该管理员可以对应于上述的管理系统)、充电桩(对应于上述的充电桩)、新能源汽车、v2g汽车，其中，新能源汽车和v2g汽车对应于上述的电动汽车。其中：
86.管理员(或者称为管理员节点)，用于生成用户加密的秘钥，管理充电桩、新能源汽车、v2g汽车的权限信息，审核新注册用户的注册信息。
87.充电桩，包括个人充电桩和电网公司运营的公共(或共享)充电桩。充电桩内置的智能电表会实时计算并记录用户的交易电量。新能源汽车和v2g汽车交易用户根据智能电表中的交易记录和提前达成的交易合同智能合约完成电力交易。
88.新能源汽车和v2g汽车(可以统称为电动汽车)，在电网用电低谷时，电动汽车从电网购电；在电网用电高峰时，电动汽车售出低谷购买的电力，从中获取收益。电动汽车根据交易角色不同，可以分为售电电动汽车、购电(或称为充电)电动汽车。每个电动汽车可以根据实际情况选择自己在电力交易中的角色。
89.基于区块链技术的电动汽车充放电交易系统利用区块链的去中心化、不可篡改、可追溯等强大优势，解决了v2g电动汽车充放电交易中存在的交易效率低、管理难度大、交易双方信任脆弱等问题。区块链中不存在一个中心化的主导节点，每个节点地位平等并通过共识机制自动自发地共同维护，对应了电动汽车充放电交易系统中用户共同协作实现自适应调度的需求。区块链中所有节点共享所有历史数据，但数据只对有权限的节点可见，实现了交易的公平、公正、公开，同时解决了隐私保护的问题。同时，区块链中可灵活编程的智能合约解决了系统分析和交易执行的问题。
90.基于区块链技术的电动汽车充放电交易系统模型如图6所示，主要包括两个部分：(1)用户注册及登录，(2)充电桩与电动汽车进行充电和放电交易。以下以共享充电桩为例，结合图6所示的模型，来详细描述充电桩与电动汽车的充放电交易。
91.参见图7(a)所示，为电动汽车充电交易请求流程，包括：
92.步骤1，共享充电桩用户登录系统，发布售电信息，售电信息包括：电动汽车充电费用和服务费用，发布成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成售电信息的哈希值，上传至区块链。
93.步骤2，新能源车主、v2g车主登录系统，根据自己充电需求，选择充电桩，提交交易请求，请求成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成购电信息的哈希值，上传至区块链。
94.步骤3，共享充电桩用户确认交易信息，确认成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成确认信息的哈希值，上传至区块链。交易信息上链前，需要将隐私信息进行加密。
95.步骤4，系统发布交易信息，并形成电子合约。
96.参见图7(b)所示，为电动汽车售电交易请求流程，包括：
97.步骤1，新能源车主、v2g车主登录系统，发布售电信息，售电信息包括交易电量和交易电价信息，发布成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成售电信息的哈希值，上传至区块链。
98.步骤2，共享充电桩用户登录系统，根据自己购电需求，提交购电信息请求，请求成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成购电信息的哈希值，上传至区块链。
99.步骤3，新能源车主、v2g车主确认交易信息，确认成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成确认信息的哈希值，上传至区块链。交易信息上链前，需要将隐私信息进行加密。
100.步骤4，系统发布交易信息，并形成电子合约。
101.参见图8(a)所示，为电动汽车充电交易执行流程，包括：
102.步骤1，新能源车主或者v2g进行充电交易时，车主连接充电桩，连接后，返回充电状态。连接成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成连接状态信息的哈希值，上传至区块链。
103.步骤2，连接成功后，系统会向新能源车主或者v2g车主和共享充电桩用户反馈信息，用户可以实时查询电动汽车充电状态信息。
104.步骤3，充电结束后，系统向所有区块链节点进行广播，并生成充电结束信息的哈希值，上传至区块链。充电结束条件有三种情况：用户通过系统操作停止、充电时间结束和电动汽车充电充满。
105.步骤4，充电结束后，系统向交易双方发送充电信息，用户确认完成后，交易执行完成，向所有区块链节点进行广播，并生成用户确认信息的哈希值，上传至区块链。用户确认信息上链前，需要将隐私信息进行加密。
106.步骤5，系统发布交易执行信息，生成结算单。
107.参见图8(b)所示，为电动汽车售电交易执行流程，包括：
108.步骤1，新能源车主、v2g车主连接充电桩，连接后，返回放电(即，售电)状态。连接成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成连接状态信息的哈希值，上传至区块链。
109.步骤2，连接成功后，系统会向新能源车主、v2g车主和共享充电桩用户反馈信息。用户可以实时查询电动汽车放电状态信息。
110.步骤3，放电结束后，向所有区块链节点进行广播，并生成放电结束信息的哈希值，上传至区块链。放电结束条件有三种情况：用户通过系统操作停止、放电时间结束、达到电动汽车设置放电量、电动汽车低于设置最低电量。
111.步骤4，放电结束后，系统向交易双方发送放电信息，用户确认完成后，交易执行完成，向所有区块链节点进行广播，并生成用户确认信息的哈希值，上传至区块链。用户确认信息上链前，需要将隐私信息进行加密。
112.步骤5，系统发布交易执行信息，生成结算单。
113.图9为充电用户的支付流程图，如图9所示，支付流程包括：
114.步骤1，系统向购电(即，充电)用户发送结算单。
115.步骤2，用户根据结算单支付购电费用，支付成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成用户支付信息的哈希值，上传至区块链。用户支付信息上链前，需要将隐私信息进行加密。
116.步骤3，系统向售电用户发送支付信息，交易完成。
117.与传统交易系统相比，本发明实施例的系统产生交易数据都会经过加密上传至区块链，从而保证交易的全流程可追溯和不可篡改，为用户解决交易纠纷提供依据，提高了交易双方的信任感，降低了人工管理和维护的成本。
118.在一个实施例中，基于区块链技术的v2g电动汽车交易系统可以基于国产自主可控趣链区块链平台开发，例如，应用层选用vue框架和html5，服务层使用spring boot框架，数据层使用mysql等数据库，智能合约采用go语言开发。
119.上述应用层分为应用服务和应用终端，其中：应用服务主要负责具体业务逻辑处理，是用户与系统交互部分，为用户提供认证、角色鉴权、合约管理、密钥管理等功能；应用终端为电力交易用户提供登录系统入口和业务开展途径，充电桩用户、新能源汽车用户和v2g电动汽车用户主要通过移动端app登录系统。
120.在交易系统中，区块链节点分为轻节点和记账节点，如图10所示，记账节点与管理员节点相似，是区块链共识节点，记录区块链全部数据；轻节点是区块链系统业务节点，不参与区块链共识，主要参与电动汽车交易。
121.记账节点和轻节点的基础设施层不同，基础设施层主要利用区块链技术实现数据的分布式存储，保证交易的可追溯、不可篡改，解决了人工管理、调度、维护的困难，其中：
122.1)记账节点，其基础设施层存储了区块链所有区块的完整信息，可以为网络提供数据请求和块验证，用于维护系统的运行。记账节点和轻节点间形成了p2p通信网络，实现电动汽车充放电交易系统的底层技术架构。
123.2)轻节点，轻节点与记账节点彼此连接，实现通信。
124.基础设施层扩展层在基础设施层之上，由于记账节点和轻节点的职能，扩展层的实现也有所区别，其中：
125.1)记账节点，其扩展层通过智能合约实现了结算过程中复杂的数据处理，通过密码服务增强了隐私数据的私密性。
126.2)轻节点，其扩展层不涉及智能合约的部署运行，仅存储与自身注册信息和交易相关的隐私数据的密钥。因此，系统通过密码服务实现了隐私信息的安全保护。
127.在交易系统创建时，管理员节点会进行注册，注册成功后向所有区块链节点进行广播，并生成注册信息的哈希值，上传至区块链。
128.充电桩用户、新能源汽车用户、v2g汽车用户参与交易前都需要进行注册，注册信息在管理员节点审核通过后，向所有区块链节点进行广播，并生成注册信息的哈希值，上传至区块链。
129.为保障交易安全性，用户注册成功后，可以进行激活。激活成功后，管理员节点将会给用户节点分配权限，操作成功后，向所有区块链节点进行广播，并生成激活信息的哈希值，上传至区块链。
130.在用户注册过程中，可以包括如下认证方式：
131.1)单因子认证，通常使用口令认证。用户注册和登录系统时需要提供用户名和口令，经验证后返回请求的资源，否则拒绝访问。口令认证为单因子认证，实现简单，成本低廉。用户注册信息经过哈希函数处理后上传至区块链。
132.2)双因子及多种因子认证。用户注册和登录系统时需要提供两种(双因子)或两种以上(多因子)不同的认证因素证明身份合法，从而保护数据安全。相比口令认证，多因子认证的安全级别更高，但是成本较高，实现复杂。多因子认证不仅需要用户提供用户名和口令，还需要用户提供其他身份凭证(通常是安全令牌或者生物识别因子)。用户注册信息经过哈希函数处理，计算得到对应的哈希值，将哈希值上传至区块链中。双因子及多因子认证通过增加攻击者访问系统的难度的方式为身份认证过程增加额外的安全层，弥补由单因子认证引起的身份认证风险，进一步保证了用户的身份信息安全和关键数据安全。
133.在一个实施例中，为保障用户上链数据的安全，系统将对用户上链数据进行加密，可以基于sm4区块数据加密方法，图11是上链数据加密流程图，如图11所示，该流程包括：
134.步骤1，使用sm4国密算法对用户隐私数据进行加密，用户隐私数据包括身份证信息、住址、申报电量、申报电价等。
135.步骤2，使用sha-256(哈希算法)计算用户上链信息的哈希值，用户上链信息包括加密隐私数据和其他非加密数据。
136.步骤3，将用户上链信息和上链信息哈希值一起上传到区块链上。
137.在实际操作中，用户交易数据上链存储过程包括：
138.步骤1，用户注册和密钥生成：电动汽车充放电交易系统首先完成注册，通过区块链系统管理员节点的身份认证后，成为区块链网络的合法节点，并获取用于数据加密的假名集合及其证书。当用户注册成功后，会从管理员节点下载数据存储的元数据索引表。
139.步骤2，交易数据上传：先发送上传请求给区块链重节点，其中包括上传请求中包含节点当前使用假名证书和数字签名信息，保证数据来源的真实性。区块链重节点收到请求后，会验证请求和身份信息，验证通过后回应上传请求。之后，使用当前假名的公钥加密交易数据和交易数据签名信息，使用区块链重节点的公钥加密最终的上传交易数据。
140.步骤3，区块链重节点收集上传交易数据：区块链重节点对上传数据进行验证，验证通过后存储在区块链重节点本地；否则，直接忽略。
141.步骤4，交易数据上链：每隔一段时间，区块链重节点会向当前区块记账节点发送自己收集的交易数据。为保证传输过程中的安全性，区块链重节点会用记账节点的公钥加密交易数据。区块记账节点收到数据后，会对数据进行验证，验证通过后，加入到本次区块上链数据里；否则，直接忽略。当区块记账节点收到所有区块的上链交易数据后，分别用其他区块链重节点的公钥加密数据，并发给对应区块链重节点。各区块链重节点收到上链区块数据后，会验证数据的真实性和有效性，验证通过后，给记账节点区块发送区块生成成功请求；否则，发送打包生成请求。当记账区块节点收到其他节点成功请求后，会向区块链广播区块生成成功信息，区块生成成功；否则，重复上述过程，直至成功。
142.在具体实施过程中，上述交易系统还可以基于雾计算与管理系统(即，管理员)、电动汽车(包括：新能源汽车、v2g汽车)、充电桩以及位于区块链的节点构建聚合框架。
143.图12是基于雾计算的交易系统示例结构图，如图12所示，该示例结构主要包括以下五个实体：电动汽车、充电桩、雾节点、云服务器和可信机构(具有上述管理系统的功能)。
首先，假设覆盖区域分为m(0≤j≤m)个子区域，每个子区域有电动汽车ev
ij
(0≤i≤n，0≤j≤m)表示区域j下的第i个电动汽车ev，所有m*n电动汽车形成信息收集层。因此，每个子区域都部署有一个雾节点以收集和聚合来自其自身子区域的电力交易数据。fogj(0≤j≤m)表示区域j下的雾节点，所有m个雾节点形成信息汇聚层，信息汇聚层位于网络边缘，处于信息收集层和服务支撑层之间。
144.信息收集层：信息收集层位于用户侧，包括电动汽车和充电桩。在该层，电动汽车可以在低价时段向电网购入电力，并在高价时段向电网注入多余的电力以获取一定的收益。
145.信息汇聚层：信息汇聚层位于网络边缘，在信息收集层与服务支撑层之间，主要由大量的雾节点组成，这些雾节点分属不同区域，每个时隙内该层会根据所有雾节点剩余计算资源选择一个聚合节点，其余皆为普通雾节点。普通雾节点负责汇总所属区域所有ev的电力交易数据，具体地，当雾节点所属区域的ev上传电力交易数据时，普通雾节点负责对这些信息进行聚合，并生成块，通过共识机制添加到区块链后，上传至聚合节点。聚合节点负责对该层的所有雾节点上传的电力交易数据进行二次聚合，以获得整个区域的电力交易数据，并连同相关信息封装入块，通过共识机制将新生成的块添加到链中，上传至服务支撑层，等待云服务器进行解密和分析。
146.服务支撑层：服务支撑层包含一个云服务器，主要负责对下层上传的数据报告进行解密和分析。
147.可信机构：主要负责为系统中的实体生成和管理公共参数和密钥。同时，它通过收集ev和雾节点的假名生成布隆过滤器，并将该布隆过滤器发送给相应实体。
148.通过融入雾计算和区块链技术构建的聚合框架，可以为v2g网络实现安全、可靠且高效的电力交易提供有力支撑。
149.基于相似的发明构思，本发明实施例还提供一种基于区块链的电力作业处理方法(或称为基于区块链的电动汽车充放电交易方法)，该方法优选地可应用于上述的管理系统电力作业处理装置1。
150.图13是该电力作业处理方法的流程图，如图13所示，该方法包括：
151.步骤1301，响应于充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作，接收来自售电方的售电请求，其中，所述售电请求被预定的加密操作加密后发送至区块链，所述售电方为充电桩或者电动汽车；
152.步骤1302，接收来自充电方的充电请求，其中，所述充电信息被所述预定的加密操作加密后发送至区块链，所述充电方为电动汽车或者充电桩；
153.步骤1303，响应于售电方对所述充电请求确认，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息；
154.步骤1304，将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，并基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链。
155.这里的预定的加密操作可以为基于sm4算法的加密操作。
156.由以上描述可知，当充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作之后，通过接收来自售电方的售电请求和接收来自充电方的充电请求，当售电方对所述充电请求确认时，生成
与所述售电请求和充电请求相关的作业信息，之后将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，同时基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链，相比于传统的集中式电力交易，本发明实施例基于区块链构建交易流程，提高了电动汽车充放电交易的效率和交易双方的信任度，同时保护了用户隐私数据，促进了电动汽车和个人充电桩积极的参与电力交易和电网调峰。
157.在售电方和充电方执行作业操作之后，还可以获取作业操作信息，并基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。
158.当作业操作完成时，可以根据所述作业操作信息生成作业结算信息；随后将所述作业结算信息分别发送至所述售电方和所述充电方；响应于所述充电方支付操作完成，基于所述预定的加密操作对所述充电方的支付信息加密后发送至区块链。
159.图14是应用于电动汽车的基于区块链的电力作业处理方法的流程图，该流程可应用于上述的电动汽车电力作业处理装置2，如图14所示，该流程包括：
160.步骤1401，响应于所述电动汽车完成登录管理系统操作，将售电请求发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于预定的加密操作对所述售电请求加密后发送至区块链；
161.步骤1402，响应于接收并确认来自充电桩的充电请求，接收来自所述管理系统的作业信息，该作业信息基于所述售电请求和充电请求生成；
162.步骤1403，根据所述作业信息与所述充电桩执行作业操作；
163.步骤1404，将作业操作信息发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。
164.通过上述步骤，实现了电动汽车与充电桩的售电交易。
165.在作业操作完成之后，会接收到来自管理系统的作业结算信息，该作业结算信息也会发送给充电桩，方便充电桩执行支付操作，其中，该作业结算信息基于所述作业操作信息生成。
166.上述各步骤的具体执行过程，可以参见上述系统实施例中的描述，此处不再赘述。
167.本实施例还提供一种电子设备，该电子设备可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等，本实施例不限于此。在本实施例中，该电子设备可以参照上述方法实施例进行实施及基于区块链的电力作业处理装置/系统的实施例进行实施，其内容被合并于此，重复之处不再赘述。
168.图15为本发明实施例的电子设备600的系统构成的示意框图。如图15所示，该电子设备600可以包括中央处理器100和存储器140；存储器140耦合到中央处理器100。值得注意的是，该图是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。
169.一实施例中，基于区块链的电力作业处理功能可以被集成到中央处理器100中。其中，中央处理器100可以被配置为进行如下控制：
170.响应于充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作，接收来自售电方的售电请求，其中，所述售电请求被预定的加密操作加密后发送至区块链，所述售电方为充电桩或者电动汽车；
171.接收来自充电方的充电请求，其中，所述充电信息被所述预定的加密操作加密后
发送至区块链，所述充电方为电动汽车或者充电桩；
172.响应于售电方对所述充电请求确认，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息；
173.将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，并基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链。
174.从上述描述可知，本技术实施例提供的电子设备，当充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作之后，通过接收来自售电方的售电请求和接收来自充电方的充电请求，当售电方对所述充电请求确认时，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息，之后将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，同时基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链，相比于传统的集中式电力交易，本发明实施例基于区块链构建交易流程，提高了电动汽车充放电交易的效率和交易双方的信任度，同时保护了用户隐私数据，促进了电动汽车和个人充电桩积极的参与电力交易和电网调峰。
175.在另一个实施方式中，基于区块链的电力作业处理装置/系统可以与中央处理器100分开配置，例如可以将基于区块链的电力作业处理装置/系统配置为与中央处理器100连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现基于区块链的电力作业处理功能。
176.如图15所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图15中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图15中没有示出的部件，可以参考现有技术。
177.如图15所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。
178.其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
179.输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为lcd显示器，但并不限于此。
180.该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、sim卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为eprom等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。
181.存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
182.通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
183.基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。
184.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现上述基于区块链的电力作业处理方法的步骤。
185.综上所述，本发明实施例针对v2g电动汽车充放电交易中存在交易效率低、管理难度大、交易双方信任脆弱等问题，提供了一种基于区块链技术的车网互动电动汽车交易方案，促进了电动汽车和个人充电桩积极参与电力交易和电网调峰，提高了交易效率，该方案依托区块链技术，基于sm4国密加密方法，设计了一种区块数据加密方法，可以有效保护用户隐私数据，提高了对电动汽车电力交易用户隐私数据的保护，提高了交易双方的信任感。
186.以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
187.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
188.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
189.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
190.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
191.本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种基于区块链的电动汽车充放电交易方法，其特征在于，所述方法包括：响应于充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作，接收来自售电方的售电请求，其中，所述售电请求被预定的加密操作加密后发送至区块链，所述售电方为充电桩或者电动汽车；接收来自充电方的充电请求，其中，所述充电信息被所述预定的加密操作加密后发送至区块链，所述充电方为电动汽车或者充电桩；响应于售电方对所述充电请求确认，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息；将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，并基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述售电方和充电方执行作业操作之后，所述方法还包括：获取作业操作信息，并基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述售电方和充电方执行作业操作之后，所述方法还包括：响应于作业操作完成，根据所述作业操作信息生成作业结算信息；将所述作业结算信息分别发送至所述售电方和所述充电方；响应于所述充电方支付操作完成，基于所述预定的加密操作对所述充电方的支付信息加密后发送至区块链。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述售电方为电动汽车时，所述充电方为所述充电桩，所述预定的加密操作为基于sm4算法的加密操作。5.一种基于区块链的电动汽车充放电交易方法，其特征在于，该方法应用于电动汽车，所述方法包括：响应于所述电动汽车完成登录管理系统操作，将售电请求发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于预定的加密操作对所述售电请求加密后发送至区块链；响应于接收并确认来自充电桩的充电请求，接收来自所述管理系统的作业信息，该作业信息基于所述售电请求和充电请求生成；根据所述作业信息与所述充电桩执行作业操作；将作业操作信息发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将作业操作信息发送至所述管理系统之后，所述方法还包括：响应于作业操作完成，接收来自所述管理系统的作业结算信息，以便于所述充电桩执行支付操作，其中，该作业结算信息基于所述作业操作信息生成。7.一种基于区块链的电动汽车充放电交易装置，其特征在于，所述装置位于管理系统，所述装置包括：售电请求接收单元，用于响应于充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作，接收来自售电方的售电请求，其中，所述售电请求被预定的加密操作加密后发送至区块链，所述售电方
为充电桩或者电动汽车；充电请求接收单元，用于接收来自充电方的充电请求，其中，所述充电信息被所述预定的加密操作加密后发送至区块链，所述充电方为电动汽车或者充电桩；作业信息生成单元，用于响应于售电方对所述充电请求确认，生成与所述售电请求和充电请求相关的作业信息；作业信息发送单元，用于将所述作业信息分别发送至所述售电方和所述充电方，以便于所述售电方和所述充电方执行作业操作，并基于所述预定的加密操作对所述作业信息加密后发送至区块链。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：作业操作信息获取单元，用于获取作业操作信息；作业操作信息发送单元，用于基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：作业结算信息生成单元，用于响应于作业操作完成，根据所述作业操作信息生成作业结算信息；作业结算信息发送单元，用于将所述作业结算信息分别发送至所述售电方和所述充电方；支付信息发送单元，用于响应于所述充电方支付操作完成，基于所述预定的加密操作对所述充电方的支付信息加密后发送至区块链。10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述售电方为电动汽车时，所述充电方为所述充电桩，所述预定的加密操作为基于sm4算法的加密操作。11.一种基于区块链的电动汽车充放电交易装置，其特征在于，该装置位于电动汽车，所述装置包括：电动汽车售电请求发送单元，用于响应于所述电动汽车完成登录管理系统操作，将售电请求发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于预定的加密操作对所述售电请求加密后发送至区块链；电动汽车作业信息接收单元，用于响应于接收并确认来自充电桩的充电请求，接收来自所述管理系统的作业信息，该作业信息基于所述售电请求和充电请求生成；电动汽车作业执行单元，用于根据所述作业信息与所述充电桩执行作业操作；电动汽车作业操作信息发送单元，用于将作业操作信息发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：电动汽车作业结算信息接收单元，用于响应于作业操作完成，接收来自所述管理系统的电动汽车作业结算信息，以便于所述充电桩执行支付操作，其中，该作业结算信息基于所述作业操作信息生成。13.一种基于区块链的电动汽车充放电交易系统，其特征在于，所述电动汽车充放电交易系统包括：如权利要求7至10中任一项所述的位于管理系统的基于区块链的电动汽车充放电交易装置、如权利要求11或12所述的位于电动汽车的基于区块链的电动汽车充放电交易装置、充电桩以及位于区块链的节点。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述电动汽车充放电交易系统基于雾计算与所述管理系统、所述电动汽车、所述充电桩以及所述位于区块链的节点构建聚合框架。15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述充电桩包括：充电桩充电请求发送单元，用于响应于所述充电桩完成登录所述管理系统操作，将充电请求发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于预定的加密操作对所述充电请求加密后发送至区块链；充电桩作业信息接收单元，用于响应于电动汽车对所述充电请求确认，接收来自所述管理系统的作业信息，该作业信息基于所述电动汽车发送的售电请求和所述充电请求生成；充电桩作业执行单元，用于根据所述作业信息与所述电动汽车执行作业操作；充电桩作业操作信息发送单元，用于将作业操作信息发送至所述管理系统，以便于所述管理系统基于所述预定的加密操作对所述作业操作信息加密后发送至区块链。16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述充电桩还包括：充电桩作业结算信息接收单元，用于响应于作业操作完成，接收来自所述管理系统的充电桩作业结算信息，以便于该充电桩执行支付操作，其中，该作业结算信息基于所述作业操作信息生成。17.一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于区块链的电动汽车充放电交易系统及方法，其中，该方法包括：响应于充电桩、电动汽车完成登录管理系统操作，接收来自售电方的售电请求，其中，售电请求被预定的加密操作加密后发送至区块链，售电方为充电桩或者电动汽车；接收来自充电方的充电请求，其中，充电信息被预定的加密操作加密后发送至区块链，充电方为电动汽车或者充电桩；响应于售电方对充电请求确认，生成与售电请求和充电请求相关的作业信息；将作业信息分别发送至售电方和充电方，以便于售电方和充电方执行作业操作，并基于预定的加密操作对作业信息加密后发送至区块链。通过本发明，可以提高电动汽车充放电交易的效率和交易双方的信任度，保护用户隐私数据。护用户隐私数据。护用户隐私数据。


技术研发人员：王亚超 赵思翔 巨汉基 袁瑞铭 谭志强 易忠林 韩迪 李文文 姜振宇 庞富宽 苏舒 高帅
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2021.10.13
技术公布日：2022/3/8