[發明專利]基于區塊鏈技術及智能合約的結構健康監測系統和方法

在審

• 申請號: 202010081002.3
• 申請日: 2020-02-05
• 公開（公告）號: CN111125468A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 徐杰;劉浩然;韓慶華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F16/904
• 分類號: G06F16/904;G06Q50/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明提供了基于區塊鏈技術及智能合約的結構健康監測系統和方法，系統包括數據采集模塊，數據暫存與傳輸模塊，數據分析模塊和智能監測模塊；數據采集模塊包括設置在建筑結構物上的傳感器和數字攝像頭，傳感器和數字攝像頭用于采集原始數據；數據暫存與傳輸模塊包括本地網關，本地網關分別與數據采集模塊和數據分析模塊無線連接；數據分析模塊包括區塊鏈網絡系統和部署在區塊鏈網絡系統中的健康監測智能合約。本發明使各個參與方之間的信息準確、高效、共享，從數據管理和運用的角度看，有助于提升整個系統的運行效率。有效避免了在服務器故障或者網絡故障的情況下，結構健康監測系統癱瘓。

技術領域

本發明涉及土木工程結構健康監測的技術領域，更具體地，涉及基于區塊鏈技術及智能合約的結構健康監測系統和方法。

背景技術

工程結構自建成后,隨著服役時間的增長,不斷受環境侵蝕和各種荷載以及自然災害等的作用,若沒有適當的維護,將使土木工程基礎設施的狀態逐漸趨于劣化而變得不可靠。土木工程結構的結構健康監測是指利用現場的無損傳感技術，通過包括結構響應在內的結構系統特性分析，達到檢測結構損傷或退化的目的。

然而，目前的監測系統都是基于集中式架構開發的，容易遇到數據安全風險和網絡瓶頸問題。現代健康監測項目往往需要諸如監測組、維護組、管理層、客戶組等多方參與合作，導致現有的健康監測方法信息共享效率低下，多方合作效率低下，進而導致整個監測項目效率較低。并且，傳統結構健康監測均采用了中心化服務器的方案，無論是云計算或是物聯網，一旦出現服務器故障或者網絡故障，可能造成無法挽回的嚴重后果。

因此，現有技術中亟需一種在建筑物結構健康監測中可以有效解決現有方法中存在的數據不安全、網絡瓶頸、決策效率低等問題的技術方案。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供了能夠實現數據安全、信息透明、高效共享以及基于智能合約自主決策的基于區塊鏈技術及智能合約的結構健康監測系統和方法。

為實現上述目的，本發明通過下述技術方案予以實現：

基于區塊鏈技術及智能合約的結構健康監測系統，由系統本體構成，所述系統本體包括：數據采集模塊，數據暫存與傳輸模塊，數據分析模塊和智能監測模塊；

所述數據采集模塊包括設置在建筑結構物上的傳感器和數字攝像頭，所述傳感器和所述數字攝像頭用于采集原始數據；

所述數據暫存與傳輸模塊包括本地網關，所述本地網關分別與所述數據采集模塊和所述數據分析模塊無線連接；

所述數據分析模塊包括區塊鏈網絡系統和部署在所述區塊鏈網絡系統中的健康監測智能合約，所述區塊鏈網絡系統由多個彼此互相連接的節點組成；

所述智能監測模塊包括與所述數據分析模塊無線連接的監測組客戶端、維護組客戶端、管理層客戶端和客戶組客戶端，所述監測組客戶端、維護組客戶端、管理層客戶端和客戶組客戶端分別用于供監測人員、維護人員、管理人員和客戶實時查看數據和預警信息；

所述本地網關用于接收并存儲所述數據采集模塊采集的原始數據，并將所述原始數據傳輸至所述區塊鏈網絡系統中。

所述傳感器包括位移傳感器、加速度傳感器、風速風向傳感器、應力應變傳感器和溫度傳感器。

所述節點為計算機，所述健康監測智能合約為用于實現健康監測功能的算法和程序。

所述區塊鏈網絡系統包括邊緣節點和核心節點，所述邊緣節點和所述核心節點都存儲了所述區塊鏈網絡系統中的全部數據，并封裝了封裝了PoA共識機制和健康監測智能合約；所述邊緣節點與所述管理層客戶端和所述客戶組客戶端無線連接，用于監測權限驗證，實時查看結構物健康狀況；所述核心節點與所述監測組客戶端和所述維護組客戶端無線連接，用于監測權限驗證，實時查看結構物健康狀況，調用損傷識別合約，以及打包、驗證、廣播新區塊。