區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架

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摘要:為解決智能電網(wǎng)在數(shù)據(jù)管理過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全性沒(méi)有保障且準(zhǔn)確率較低的問(wèn)題，提出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架。以智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為研究對(duì)象，以區(qū)塊鏈技術(shù)為核心，通過(guò)區(qū)塊鏈與智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的融合分析與安全性分析2方面討論區(qū)塊鏈技術(shù)在智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用可行性。分別研究數(shù)據(jù)采集層、場(chǎng)景應(yīng)用層等2個(gè)層級(jí)的核心功能，形成一個(gè)能夠保障數(shù)據(jù)安全與準(zhǔn)確率的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架，一次性解決智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的信息存儲(chǔ)、安全管理、精密度提高等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:區(qū)塊鏈技術(shù);智能電網(wǎng);數(shù)據(jù)管理;框架研究

我國(guó)進(jìn)入信息化時(shí)代后，各行各業(yè)都開始進(jìn)行企業(yè)數(shù)據(jù)管理的更新?lián)Q代，智能電網(wǎng)系統(tǒng)與電力設(shè)備信息系統(tǒng)也都有大量的數(shù)據(jù)等待分析和處理。尤其是在工業(yè)大力發(fā)展的21世紀(jì)，電力信息較以往更加復(fù)雜，其信息源與信息結(jié)構(gòu)都與以往存在較大差異，因此智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理急需一種能夠快速高效地整理追溯電力信息以及無(wú)法被撤銷與修改的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理手段［1］。本文首先對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用可行性進(jìn)行分析，通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的提升作用來(lái)確定兩者之間的兼容性;然后通過(guò)具體公式描述現(xiàn)階段智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的安全性;最后分別論述數(shù)據(jù)采集層、場(chǎng)景應(yīng)用層等2個(gè)層級(jí)的管理流程，實(shí)現(xiàn)2個(gè)層級(jí)之間的相互配合，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架。

1應(yīng)用可行性分析

1.1融合分析

區(qū)塊鏈技術(shù)通常被認(rèn)為是“互聯(lián)網(wǎng)+”思維的延伸，在現(xiàn)代智能化、互聯(lián)網(wǎng)化的社會(huì)中被廣泛應(yīng)用［2］。智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理通常需要較高的精密度和安全性，而區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種能夠使信息數(shù)據(jù)具備不可修改特性的技術(shù)，在智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值［3］。如果將這種去中心化的數(shù)據(jù)信息管理技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架中，就能夠一次性解決智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的信息存儲(chǔ)、安全管理、精密度提高等問(wèn)題。

1.2安全性分析

智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)是國(guó)家的機(jī)密信息，需要極強(qiáng)的保密性，但是區(qū)塊鏈技術(shù)自帶互聯(lián)性，如果將區(qū)塊鏈技術(shù)融入智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理中，就需要確保區(qū)塊鏈技術(shù)的安全性?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)扁平化的管理，使所有節(jié)點(diǎn)都能夠一同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理工作，不需要第三方機(jī)構(gòu)介入，直接實(shí)現(xiàn)互相之間的共享交流，不存在能夠集中處理所有信息的中心節(jié)點(diǎn)。只有將一半以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)消除，才能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)數(shù)據(jù)安全造成威脅［4］，但是許多黑客還是能通過(guò)信息鏈長(zhǎng)度對(duì)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行攻擊，并且可以得到:式中:Pn為在進(jìn)攻過(guò)程中，黑客能夠攻擊n個(gè)節(jié)點(diǎn)的概率;P為智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行真實(shí)信息交流的概率;Q為黑客攻擊該節(jié)點(diǎn)得到信息交流能力的概率，且P+Q=1。一般通過(guò)Maple軟件計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間電網(wǎng)數(shù)據(jù)被修改或非法追溯成功的概率，根據(jù)式(1)計(jì)算基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)被修改的成功率如圖1所示。由圖1可知，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)目與數(shù)據(jù)被修改的成功率成反比［5］，當(dāng)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)足夠多時(shí)，數(shù)據(jù)被修改的概率就會(huì)無(wú)限降低，以目前智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有被修改或追溯的可能，具備足夠的安全性。

2技術(shù)框架研究

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架分為數(shù)據(jù)采集層、場(chǎng)景應(yīng)用層2個(gè)層級(jí)［6］。a.數(shù)據(jù)采集層研究數(shù)據(jù)采集層是智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架的基礎(chǔ)模塊，其主要功能是將智能電網(wǎng)一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行情況進(jìn)行信息提取，通過(guò)特定函數(shù)轉(zhuǎn)化為固定格式的數(shù)學(xué)進(jìn)制，并應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)統(tǒng)一加密處理，具體流程如圖2所示。 由圖2可知，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)加密技術(shù)得到密鑰和密文，完成本層數(shù)據(jù)管理的數(shù)字簽名和信息加密［7］。傳統(tǒng)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理需要設(shè)置一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)傳輸管理機(jī)構(gòu)作為網(wǎng)絡(luò)傳輸中心，而區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)⑦@個(gè)傳輸點(diǎn)的任務(wù)平均分配給每個(gè)區(qū)塊節(jié)點(diǎn)，使這些節(jié)點(diǎn)既承擔(dān)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)，也具備路由器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及區(qū)塊信息認(rèn)證的任務(wù)。這樣可以使區(qū)塊節(jié)點(diǎn)依據(jù)時(shí)間序列存儲(chǔ)在主體中，在區(qū)塊節(jié)點(diǎn)被同時(shí)破壞50%以上之前都能不受干擾繼續(xù)傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，也能使所有的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)做到有據(jù)可查，同時(shí)還能保障智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全，確?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)不會(huì)被任意修改或非法追溯［8］。b.場(chǎng)景應(yīng)用層研究場(chǎng)景應(yīng)用層是智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架最外部的結(jié)構(gòu)，封裝著各種智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用模式，也包含區(qū)塊鏈技術(shù)在智能電網(wǎng)中的交互處理框架，各應(yīng)用主要包括靜態(tài)電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理模塊、動(dòng)態(tài)電網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)模塊等［9］。基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架通常受到較多的信息波動(dòng)影響，若信息波動(dòng)頻率較大，則其應(yīng)用價(jià)值也會(huì)逐漸增加。場(chǎng)景應(yīng)用層通常依據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)對(duì)智能電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)做出良性引導(dǎo)，同時(shí)形成分析報(bào)告。在這個(gè)過(guò)程中若出現(xiàn)意外，智能電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)響應(yīng)做出綜合判斷，為分布式處理和計(jì)算提供保障。

3結(jié)束語(yǔ)

近些年區(qū)塊鏈技術(shù)經(jīng)過(guò)飛速發(fā)展，尤其是在智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域達(dá)到一個(gè)新的高度。本文對(duì)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理框架進(jìn)行研究，完成了數(shù)據(jù)采集層、場(chǎng)景應(yīng)用層的功能搭建，并對(duì)這2個(gè)層級(jí)的運(yùn)行機(jī)制和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，分析了數(shù)據(jù)傳輸和保護(hù)的基本流程。但本文只是構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的簡(jiǎn)單框架，對(duì)于其詳細(xì)模式還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

作者：胡畔 薄玨 劉育博 劉曉強(qiáng) 曲睿婷 單位：國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司信息通信分公司