[發(fā)明專利]一種基于區(qū)塊鏈的大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)

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• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108737511A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊金源
• 申請（專利權）人: 深圳萬智聯合科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06;H04L9/32;H04W40/20;H04W84/18;G01D21/02
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1.一種基于區(qū)塊鏈的大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，包括數據轉發(fā)模塊、污染監(jiān)測子系統(tǒng)以及由多個數據校驗節(jié)點組成的區(qū)塊鏈校驗網絡；所述的污染監(jiān)測子系統(tǒng)用于對大氣污染進行監(jiān)測，獲取大氣污染濃度數據并發(fā)送至數據轉發(fā)模塊，污染監(jiān)測子系統(tǒng)包括用于采集大氣污染濃度數據的多個傳感器節(jié)點和用于與數據轉發(fā)模塊通信的基站，傳感器節(jié)點與基站為單跳距離時，傳感器節(jié)點直接將采集的大氣污染濃度數據發(fā)送至基站；傳感器節(jié)點與基站為多跳距離時，傳感器節(jié)點根據設定的路由策略向基站發(fā)送所采集的大氣污染濃度數據；所述數據轉發(fā)模塊在接收到基站發(fā)送的大氣污染濃度數據后，轉發(fā)至所述區(qū)塊鏈校驗網絡；所述區(qū)塊鏈校驗網絡中的多個數據校驗節(jié)點負責對所述數據轉發(fā)模塊轉發(fā)的所述大氣污染濃度數據進行校驗并保存；各所述數據校驗節(jié)點為區(qū)塊鏈節(jié)點，多個所述數據校驗節(jié)點組成一個分布式數據庫。

2.根據權利要求1所述的一種基于區(qū)塊鏈的大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，還包括認證中心，認證中心對所述數據轉發(fā)模塊、所述傳感器節(jié)點、基站和所述數據校驗節(jié)點進行授權認證。

3.根據權利要求2所述的一種基于區(qū)塊鏈的大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，傳感器節(jié)點在通過認證中心的授權認證后成為合法傳感器節(jié)點，并獲取唯一的傳感器節(jié)點數字證書和對稱密鑰；基站在通過認證中心的授權認證后成為合法基站，并獲取唯一的基站數字證書和對稱密鑰；所述數據轉發(fā)模塊在通過認證中心的授權認證后，獲取唯一的數據轉發(fā)模塊數字證書和對稱密鑰；所述數據校驗節(jié)點在通過認證中心的授權認證后成為合法數據校驗節(jié)點，并獲取唯一的公鑰、私鑰、數據校驗節(jié)點數字證書和對稱密鑰；所述公鑰，用于通過所述數據轉發(fā)模塊向所述區(qū)塊鏈校驗網絡和所述污染監(jiān)測子系統(tǒng)廣播；所述私鑰，用于通過人為在所述數據校驗節(jié)點間共享。

4.根據權利要求1所述的一種基于區(qū)塊鏈的大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，系統(tǒng)還包括與區(qū)塊鏈校驗網絡連接的數據處理子系統(tǒng)，所述數據處理子系統(tǒng)用于對校驗后的大氣污染濃度數據依次進行預處理、聚類處理，將聚類處理后的大氣污染濃度數據存入數據庫。

5.根據權利要求1-4任一項所述的一種基于區(qū)塊鏈的大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述設定的路由策略具體包括：

(1)網絡初始化時，基站向所有傳感器節(jié)點廣播鄰居節(jié)點列表構建消息，收到該鄰居節(jié)點列表構建消息后，傳感器節(jié)點通過信息交互獲取鄰居節(jié)點信息，并構建鄰居節(jié)點列表；傳感器節(jié)點從自己的一跳鄰居節(jié)點中選擇到基站距離比自身到基站的距離較小的鄰居節(jié)點作為初選轉發(fā)節(jié)點，歸入初選轉發(fā)節(jié)點集合；

(2)傳感器節(jié)點將初選轉發(fā)節(jié)點集中滿足下列條件的傳感器節(jié)點作為候選轉發(fā)節(jié)點，歸入候選轉發(fā)節(jié)點集合中，并在候選轉發(fā)節(jié)點集合中選擇一個傳感器節(jié)點作為下一跳，將大氣污染濃度數據包發(fā)送給該下一跳：

式中，P_j為傳感器節(jié)點i的初選轉發(fā)節(jié)點集合中初選轉發(fā)節(jié)點j的當前剩余能量，P_jc為初選轉發(fā)節(jié)點j轉發(fā)一個大氣污染濃度數據包到下一跳所消耗的能量，n_j為目前初選轉發(fā)節(jié)點j已存儲的需要轉發(fā)的大氣污染濃度數據包個數，h為設定的能量衰減系數，m_i為傳感器節(jié)點i需轉發(fā)給下一跳的大氣污染濃度數據包數目，P_jr為初選轉發(fā)節(jié)點j接收一個新的大氣污染濃度數據包所消耗的能量，Q_j為初選轉發(fā)節(jié)點j的當前剩余帶寬，Q_T為設定的帶寬下限，f(Q_j-Q_T)為設定的取值函數，當Q_j-Q_T>0時，f(Q_j-Q_T(＝1，當Q_j-Q_T≤0時，f(Q_j-Q_T)＝0。

6.根據權利要求5所述的一種基于區(qū)塊鏈的大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，網絡每運行一個時間段后，基站計算各傳感器節(jié)點的信任值E_i，當E_i小于設定的信任值閾值時，基站將對應的傳感器節(jié)點i判定為惡意節(jié)點，并向所有傳感器節(jié)點廣播惡意節(jié)點的標識，若傳感器節(jié)點的候選轉發(fā)節(jié)點集中包含該惡意節(jié)點，傳感器節(jié)點則將候選轉發(fā)節(jié)點集中的該惡意節(jié)點刪除。