[发明专利]一种基于区块链的农业数据共享系统

权利要求书

1.一种基于区块链的农业数据共享系统，其特征是，包括数据采集模块、传输模块、数据处理模块、密钥管理分发模块、区块链适配模块；数据采集模块采集农作物数据信息和农作物原始所有者身份信息并通过传输模块发送至数据处理模块；数据处理模块包括预处理单元、聚类单元、异常检测单元、数据库；预处理单元对存在0值或负值的农作物数据信息进行预处理，将0值或负值替换为预先设定的替代值；聚类单元用于对预处理后的农作物数据信息进行聚类处理；异常检测单元用于对聚类后的农作物数据信息进行异常检测处理，对异常的农作物数据信息进行标记，并将农作物原始所有者身份信息和处理后的农作物数据信息发送到数据库中进行存储，以及发送至区块链适配模块；密钥管理分发模块用于对系统中的各个部分的数据信息分发安全密钥；区块链适配模块用于接收并共享农作物数据信息；区块链适配模块接收并共享农作物数据信息，具体包括：

(1)建立农作物数据分区块链，将获得密钥后数据信息广播至农作物数据分区块链中；

(2)建立收购方分区块链，收购方验证身份以及收购仓库位置信息并将身份信息以及仓库位置信息广播至收购方分区块链；

(3)建立农作物交易全区块链，通过共识网络将收购方分区块链与农作物数据分区块链衔接并建立农作物交易全区块链，从而第三方可以通过访问交易全区块链获得农作物的相关数据信息；

异常检测单元对聚类处理后的农作物数据信息进行异常点检测，具体包括：

(1)若聚类后存在一个簇的农作物数据信息个数低于设定的个数阈值，则将该簇视为异常簇，将异常簇中的所有农作物数据信息视为异常农作物数据信息；

(2)计算其他正常簇的簇中心点与异常簇的簇中心点之间的相似度；

(3)若存在一个异常簇的簇中心点与正常簇的簇中心点之间的相似度大于设定的簇相似度阈值，则将该正常簇作为待检测簇，并利用该异常簇的农作物数据信息来检测待检测簇中的农作物数据信息；

聚类单元对预处理后的农作物数据信息进行聚类，具体包括：

(1)提取设定数量的农作物数据信息作为一个农作物数据信息集，设为Y，确定农作物数据信息集Y中农作物数据信息的各维属性值的权重值；

(2)根据权重值最大的属性值由大到小的顺序对农作物数据信息集Y中的农作物数据信息进行排序，选取其中的中位数作为第一个簇中心点Q₁：计算其余农作物数据信息与该簇中心点Q₁之间的相似度，若农作物数据信息y_i与簇中心点Q₁之间的相似度大于设定的相似度阈值，则将农作物数据信息y_i分配到该簇中心点Q₁，并进行标记；

(3)对剩余未标记的农作物数据信息根据权重值最大的属性值由大到小的顺序进行排序，选择其中的中位数作为下一个簇中心点Q_λ+1，计算其余农作物数据信息与该簇中心点Q_λ+1之间的相似度；

农作物数据信息y_j未标记时，若农作物数据信息y_j与Q_λ+1之间的相似度大于设定的相似度阈值，则将农作物数据信息y_j分配到该簇中心点Q_λ+1，并进行标记；农作物数据信息y_j已标记时，设农作物数据信息y_j与Q_λ+1之间的相似度为Z(y_j,Q_λ+1)，农作物数据信息y_j与其现在分配的簇中心点之间的相似度为Z(y_j,Q_j0)，只有当Z(y_j,Q_λ+1)Z(y_j,Q_j0)时，将农作物数据信息y_j分配到该簇中心点Q_λ+1，其余情况不对已标记的农作物数据信息y_j作任何操作；

(4)重复(3)直至迭所有的农作物数据信息皆已被标记，执行(5)；

(5)若发现有包含一个农作物数据信息的簇，则将该簇的农作物数据信息从农作物数据信息集Y中删除，转为执行(2)，否则执行(6)；

(6)更新每个簇的簇中心点为该簇中所有农作物数据信息的均值，分配每个非簇中心点到与它相似度最高的簇中心点所在的簇，当所有的簇中心点都不再更新时，算法停止；

其中，设农作物数据信息集Y＝{y₁,y₂,…,y_n}，每个农作物数据信息的维数皆为β，求取农作物数据信息集Y中农作物数据信息的第a维属性值的变差系数：

式中，y_ia为农作物数据信息集Y的农作物数据信息y_i的第a维属性值，a＝1,…,β；

按照下列公式设定农作物数据信息集Y中农作物数据信息的各维属性值的权重值：

式中，W_a表示农作物数据信息集Y中农作物数据信息的第a维属性值的权重值，a＝1,…,β，W_a为由专家设定的农作物数据信息的第a维属性值的权重值，h为设定的影响系数，h的取值范围为[0.80,0.90]。