基于区块链的云边协同碳智能管理平台资源优化调度方法与流程

本发明碳智能管理，具体涉及基于区块链的云边协同碳智能管理平台资源优化调度方法。

背景技术：

1、随着信息技术的发展，尤其是互联网技术的进步，虽然一定程度上缓解了数据传输和共享的问题，但是仍然没有从根本上解决数据的安全性和可信度问题。此外，传统的碳交易市场由于缺乏有效的监管手段，往往会出现信息不对称的情况，即买方和卖方对于碳排放配额的信息掌握程度不同，这会导致市场效率低下，并且不利于碳减排目标的实现。

2、面对上述挑战，近年来兴起的区块链技术因其去中心化、透明度高、安全性强的特点，被认为能够在碳管理领域发挥重要作用。然而，尽管区块链技术在理论上具备解决上述问题的潜力，但在实际应用中却面临诸多挑战。例如，如何将区块链技术与现有的碳管理体系无缝对接，如何设计合理的智能合约来规范碳交易流程，以及如何确保数据采集设备的准确性和数据传输过程中的安全性等等。这些都是在实际操作层面需要克服的技术障碍。

3、此外，现有的碳管理技术大多忽略了数据的实时性和动态调整能力。由于碳排放量随时间变化，因此需要一个能够实时反映最新排放状况的系统来支持决策制定。现有的系统往往只能提供静态的历史数据，无法满足动态调整的要求。同时，在隐私保护方面，如何在保障数据透明的同时保护企业和个人的隐私，也是一个亟待解决的问题。

4、综上所述，现有的碳管理技术存在数据安全、信息透明度、动态调整能力和隐私保护等方面的不足，亟需一种新的技术方案来弥补这些缺陷，提高碳管理的效率和可信度。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了基于区块链的云边协同碳智能管理平台资源优化调度方法，具体技术方案如下：

2、一种基于区块链的云边协同碳智能管理平台资源优化调度方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：测量设备采集碳排放相关数据，并通过通讯接口发送给微处理器；

4、步骤s2：微处理器接收来自测量设备的数据，对其进行初步处理，减少主服务器的计算负担；

5、步骤s3：将处理后的碳排放数据存储于存储单元，构建用户侧模型，根据用户的隐私敏感程度将用户分类，并据此生成智能电网实时定价策略；

6、步骤s4：微处理器将碳排放数据传输至区块链服务器，区块链服务器为数据添加时间戳，并整理为统一格式；区块链服务器接收数据的同时，记录交易过程，通过智能合约的形式存储交易信息；

7、步骤s5：区块链服务器将加时间戳的数据向网络中的其他节点广播，建立分布式账单，为每个参与交易的主体生成唯一的身份公钥和私钥；

8、步骤s6：若碳排放数据超过预设阈值，则触发预警，同时，基于电能现货交易的结果，确定碳排放权交易市场的参与主体和数据，进行碳权区块的交易。

9、作为本发明的优选，所述步骤s2中对测量设备的数据进行初步处理，具体包括以下步骤：

10、步骤s21、移除无效或错误的数据项，确保所有数据都在预设的范围内，如果数据超出预设的正常范围，则应记录异常，并选择发送警告并进行二次验证；

11、步骤s22、将原始读数转换为可以直接反映实际测量结果的数值，并确保所有数据使用统一的单位；

12、步骤s23、对连续时间段内的数据进行平均或汇总，提取关征特征；

13、步骤s24、为每条数据添加精确的时间戳，确保所有数据按时间顺序排列；

14、步骤s25、使用统计方法或机器学习模型检测数据中的异常模式，对检测到的异常数据进行标记；

15、步骤s25、将处理后的数据打包成固定格式的消息或数据包。

16、作为本发明的优选，所述步骤s3的具体步骤为：

17、步骤s31、初始化存储单元，将处理后的碳排放数据格式化为统一格式并写入存储单元，并定期备份；

18、步骤s32、基于存储单元内的数据收集用户的个人信息，了解用户对隐私保护的需求；

19、步骤s33、使用机器学习算法对用户进行分类，根据隐私敏感程度将用户分为不同的类别；

20、步骤s34、为不同隐私敏感程度的用户构建不同的效用函数，为供电商构建成本函数；

21、步骤s35、利用优化算法求解最优用电量、最优供电量和最优电价；

22、步骤s36、根据求解结果生成智能电网实时定价策略，并通过区块链交易平台发布。

23、作为本发明的优选，所述步骤s4的具体步骤为：

24、步骤s41、微处理器通过携带认证信息发送数据，区块链服务器等待接收来自微处理器的数据，区块链服务器解析请求中的数据，验证数据格式是否正确，如果数据格式正确，服务器继续下一步处理；否则，返回错误信息给微处理器；

25、步骤s42、区块链服务器在接收到数据后，立即为数据添加时间戳，区块链服务器需要将接收到的数据整理为统一的格式；

26、步骤s43、区块链服务器在接收和处理数据的同时，每次数据接收都视为一次交易，记录交易的发起方、接收时间、数据内容，将交易信息将被封装进一个交易对象，并通过智能合约提交到区块链网络；

27、步骤s44、交易信息被发送到智能合约后，智能合约将验证交易信息的有效性，并将有效信息写入区块链。

28、作为本发明的优选，所述步骤s5的具体步骤为：

29、步骤s51、区块链服务器接收数据，并验证数据的完整性和格式；

30、步骤s52、区块链服务器将带有时间戳的数据广播至网络中的其他节点，数据广播时需要进行一定的加密或签名，确保数据在传输过程中的安全性，每个节点接收到数据后，都会进行验证，并将数据加入本地的临时内存池，等待进一步处理；

31、步骤s53、网络中的各个节点接收到数据后，将数据整合到一个新的区块中，形成分布式账单，各个节点接收到数据后，将其放入临时内存池，当某个节点认为有足够的数据可以形成一个新区块时，该节点会开始构建新区块，构建新区块的过程中，节点会对数据进行验证，并解决潜在的冲突，新区块构建完成后，节点会将其广播至网络中的其他节点，其他节点将验证新区块，并将其添加到自己的区块链中；

32、步骤s54、采用非对称加密算法为参与碳排放数据交易的每个主体生成唯一的身份公钥和私钥；

33、步骤s55、当一个主体想要发起一笔交易时，使用自己的私钥对该交易进行签名，签名后的交易将被广播至网络中的其他节点；其他节点接收到交易后，使用交易发起者的公钥验证签名；一旦交易被验证，就会被加入到待打包的交易池中，等待被整合到新的区块中。

34、作为本发明的优选，所述步骤s6的具体步骤为：

35、步骤s61、区块链服务器持续接收来自微处理器的碳排放数据，每当新的碳排放数据到达时，服务器立即与预设阈值进行比较，如果碳排放数据超过预设阈值，则触发预警；

36、步骤s62、区块链服务器从电能现货交易平台获取最新的交易结果，根据交易分析结果，确定需要参与碳排放权交易市场的主体；

37、步骤s63、确定参与碳排放权交易的主体所需的数据：计算每个主体的碳排放量，根据主体的实际碳排放量与其分配的配额之间的差异，确定其在碳排放权交易市场中的需求；

38、步骤s64、当确定了参与主体和交易数据后，区块链服务器会启动交易流程，生成交易记录。

39、作为本发明的优选，所述步骤s64中区块链服务器会启动交易流程具体包括：

40、步骤s641、生成交易记录，记录交易双方的信息、交易数量、交易价格；

41、步骤s642、交易验证与确认：交易记录将被广播至区块链网络中的其他节点，各节点将对交易记录进行验证；

42、步骤s643、交易打包：当交易记录被确认无误后，会被打包进一个新的区块；

43、步骤s644、区块广播与共识：新区块将被广播至整个区块链网络，网络中的节点将通过共识机制达成一致意见，确认新区块的有效性；

44、步骤s645、交易记录上链：一旦新区块被确认，交易记录就会被永久地记录在区块链上。

45、本发明的有益效果为：

46、1、本发明通过区块链技术，提供了碳数据采集、处理、存储及监管的一体化解决方案，极大地提高了碳管理工作的效率。监测设备能够实时收集碳排放数据，并通过无线或有线通讯方式传输给区块链服务器。这种分布式的数据处理方式减少了对单一服务器的依赖，增强了系统的稳定性和可靠性。此外，微处理器在本地完成数据的初步处理，避免了主服务器的过载，进一步提升了系统的响应速度。

47、2、区块链技术的应用确保了数据的安全性和完整性。通过为每条数据添加时间戳并在区块链网络中广播，本发明实现了数据的不可篡改性。这不仅增强了数据的真实性，也为后续的信用评估和交易提供了可靠的基础。同时，由于区块链具有去中心化的特点，任何一方都无法单独更改历史记录，保证了数据在整个生命周期中的透明度和可追溯性。

48、3、本发明通过引入信用评价机制，促进了供需双方的信任建设。利用区块链记录交易过程，不仅保障了交易的安全性，而且使得用户可以根据供电商提供的电价来合理规划用电行为，减少了不必要的能源浪费。此外，根据用户的隐私敏感程度调整电价策略，既保护了用户的隐私，又激励了用户参与节能减排活动的积极性。

49、4、本发明还优化了碳交易模型，提升了交易的灵活性和公平性。通过为每个交易主体生成唯一身份标识，并允许其参与电能现货交易和碳排放权交易，本发明构建了一个公平竞争的市场环境。交易过程中采用智能合约自动执行交易条款，降低了交易成本，提高了交易效率。同时，通过设定合理的交易规则，如密封报价、拍卖解密、交易匹配与结算等，确保了市场运作的有序进行。