[发明专利]一种基于联盟链的智能电网数据聚合及监控方法

权利要求书

1.一种基于联盟链的智能电网数据聚合及监控方法，其特征是按以下步骤：

(S01)：智能电表采集用户电力多维数据后，将其经实现多消息通信并指定接收方的签密算法加密签密后作为用户报文发布到联盟链中；

(S02)：控制中心CC、电网运营商及设备供应商作为接收方从联盟链中获取固定高度的区块信息，验证用户报文的时间戳与对应区块的时间戳是否吻合；同时在联盟链的帕特里夏树的状态树中查证用户报文发送者是否为自己管理区域内的合法用户；最后通过双线性对运算对密文是否被篡改或伪造进行验证，以上验证有任何一项不成立，则丢弃该用户报文，否则，执行步骤(S03)；

(S03)：各接收方分别计算索引，从密文集合中准确定位密文，解密得到用户电力多维数据，控制中心CC对用户电力多维数据进行分析，进行防窃电监控，并利用联盟链实现用户电力多维数据的记录、管理和存储；电网运营商依据各用户的电力消耗情况，为各个用户设定电力调控智能合约，让用户及时知晓电力最新情况，减少高峰时段电力负荷对电网的压力，确保产需双方的实时匹配；设备供应商对电力设备运行状态进行监控，及时知道设备故障点，实现设备的维护，提高电力设备的利用率；

(S04)：智能电表收到电力调控智能合约后，将各接收方的反馈政策生成报文发送到用户手机端；用户通过报文实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息，合理安排电器使用；同时，用户通过用户手机端的智能合约客户端对各个电力设备设定运行政策智能合约。

2.根据权利要求1所述的一种基于联盟链的智能电网数据聚合及监控方法，其特征是所述步骤(S01)按以下步骤：

(1)控制中心CC执行签密算法初始化：

1)定义各接收方的索引函数f_Index；

2)随机选取主密钥计算系统公钥Y_Pub＝xP，其中P是循环群G₁的生成元，控制中心CC公布系统参数P,q,G₁,G₂,e,Y_Pub,H₁,H₂,H₃,H₄,f_Index,Enc,Dec，其中q为大素数，G₁、G₂为循环群，e为双线性对映射G₁×G₁→G₂，H₁,H₂,H₃,H₄为4个Hash函数，Enc,Dec分别是加密算法和解密算法；

(2)密钥生成：

1)部分秘钥提取算法：控制中心CC为用户S_i,i＝1,2,...n和除自身以外的接收方R_j，其中j＝1,2,...,m分别选择随机数分别计算它们的部分公钥α_i、α_j和部分私钥h_i，h_j，并将部分私钥秘密发送给用户及接收方；

2)用户、接收方秘钥生成：S_i和R_j随机选择作为其秘密值，其私钥分别为(h_i,x_Si)，(h_j,x_Rj)，公钥分别为其中，Y_Rj＝x_RjP，并将公钥公布在联盟链中；

(3)数据签密：

1)S_i选取秘密随机数计算密钥因子D＝dP；

2)控制中心CC对每个接收者R_j，j＝1,2,...,m，计算索引J_Rj＝f_Index(R_j)后，计算对称密钥其中运算；

计算密文生成密文集合其中Enc(K,·)表示对称加密算法，为S_i向R_j发送的数据明文，计算签名(σ_i,W_i)，其中σ_i＝(β_ix_Si+h_i+ω_i)Q，W_i＝ω_iP，β_i和Q是Hash值，Q＝H₃(Y_Pub)；最后将密文和签名打包成用户报文：δ＝ω_i||ID_Si||ID_Rj||T||σ_i，发布到联盟链中，其中T表示用户报文时间戳，ID_Si、ID_Rj分别表示S_i和R_j的身份标识；

所述步骤(S03)按以下步骤：

(1)密文合法性验证通过后，接收方计算各自的索引，从密文集合ω_i中提取相应的密文，计算对称密钥对密文进行解密，继而得到相应的数据明文

(2)控制中心CC针对高供低计和高供高计的不法用户，从密文中获取它们的三相电压和电流进行预处理和降维操作后，绘制电压和电流散点图，从而判断出存在窃电嫌疑的用户，对其进行防窃电监控，并将处理后的报文加密后发布到联盟链上，由链内当前的主节点将其打包验证后经过Hash运算加入到新产生的区块中；

(3)电网运营商向各个用户反馈的电力调控智能合约由用户耗电量和缴纳电费两个函数组成，该电力调控智能合约具有数据被篡改警报，耗电量超过预设门限值电表转入省电模式，预交电费不足或已欠费通知及智能电表强制跳闸功能，同时，电力调控智能合约也会将最新电价及时告知用户手机端，用户自行调整电力使用情况；

(4)设备运行状态有正常状态、警戒状态、紧急状态、停运状态和修复状态，每种状态下设有更详细的状态分支，设备供应商通过对各设备的报警情况、停运频率、停运时间和故障百分比统计分析，实现设备故障预测；此外，当出现故障时，电力设备及时向设备供应商报告故障信息，包括设备ID、故障位置、故障类型、事件编号和故障时间，技术人员对维修模式做出正确判断。