技术领域
本发明涉及网络监测及数据采集技术领域，尤其涉及一种基于区块链的携带型短路接地线监测系统及一种基于区块链的携带型短路接地线监测方法。
背景技术
目前，安全装设接地线是保障人身、设备以及电网安全的重要技术措施，可防止突然来电造成的对人体的伤害。电网系统日趋复杂，作业过程中临时接地线使用频繁且地点分散，存在极大的安全隐患。
国内外对于接地线防误、管控等问题的研究一直是电力安全硬件设备方面的基础。随着区块链等新技术的不断发展，相关研究工作逐渐向数字化、信息化、智能化方向展开。基于时空布隆过滤器的 RFID 数据冗余清洗算法，利用 ZigBee 技术，基于物联网对作业现场接地线挂接、拆除等进行状态判断，通过 GPS 技术实现接地线的位置跟踪，对高压接地线专用存放柜的存放和出入库监管进行了系统研究，对接地线管理从系统角度进行了设计与应用研究探讨。但目前大部分研究针对接地线的软件或硬件部分进行技术解决，缺乏系统性和整体性，不能从根本上解决临时接地线安全监测问题，且在流程上存在漏洞，参与各方信息不对称，容易引起安全隐患。
传统的携带型短路接地线存在的主要问题是：缺乏智能化的监测手段，常出现漏挂、错挂、漏拆等情况，给人身、设备以及电网安全带来安全隐患甚至发生人身伤亡事件，如何解决接地线挂接可靠问题，精确识别接地线地理位置和入地深度、实现对电力线路工作接地线的实时监测，仍是电力安全管理的重要问题。
区块链作为一种新型应用模式，其底层技术包含分布式的数据存储、点对点传输、分布式共识机制、加密算法等计算机技术，通过加密算法实现数据的安全传输，通过分布式共识算法在分布式环境下实现数据的一致性和容错性，分布式账本则实时提供了其去中心化的特征。由于区块链带来的信任机制、可追溯、隐私保护等特性，对传统行业带来深远的影响。区块链本质上是一个分布式的共享账本和数据库，能安全存储数据，信息不可伪造和篡改，可以自动执行智能合约，无需任何中心化机构的审核。在银行业、网络安全、产品溯源等业务场景中有广大的应用前景。
鉴于传统的携带型短路接地线存在的缺陷和区块链的特征，可以尝试使用区块链技术去改造现有短路接地线，从而提出一种基于区块链的携带型短路接地线监测系统。
发明内容
本发明提供了一种基于区块链的携带型短路接地线监测系统及一种基于区块链的携带型短路接地线监测方法，解决相关技术中存在的短路接地线无法实现安全监测的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种基于区块链的携带型短路接地线监测系统，其中，包括：接地线数据采集系统、区块链系统和管理系统，所述接地线数据采集系统和所述管理系统均与所述区块链系统通信连接；
所述接地线数据采集系统用于采集携带型短路接地线的使用状态数据；
所述区块链系统用于对所述使用状态数据采集加密算法和共识算法进行加密和共识确认形成区块，且将形成的区块添加至区块链；
所述管理系统用于对所述区块链系统存储的所述使用状态数据进行监测和显示。
进一步地，所述接地线数据采集系统包括：
挂接监测模块，设置在所述携带型短路接地线的操作棒端，且与AI芯片通信连接，用于检测所述携带型短路接地线与接地线紧固件之间的压力数据；
AI芯片，设置在所述携带型短路接地线的操作棒端，与所述区块链系统通信连接，用于根据所述压力数据判断所述携带型短路接地线是否处于挂接状态；
定位模块，设置在所述携带型短路接地线上，且与所述AI芯片通信连接，用于实时定位所述携带型短路接地线的地理位置数据；
加速度传感模块，设置在所述携带型短路接地线上，且与所述AI芯片通信连接，用于检测所述携带型短路接地线的钎杆的当前角度数据。
进一步地，所述接地线数据采集系统还包括：
地钎测距模块，与所述AI芯片通信连接，用于测量所述携带型短路接地线的防护板到地面的距离，并得到地钎距离数据；
地钎感光模块，与所述AI芯片通信连接，用于检测所述携带型短路接地线的地钎的入地深度，并得到地钎入地深度数据。
进一步地，所述接地线数据采集系统还包括：
远距离通信模块，用于分别实现所述挂接监测模块、定位模块、加速度传感模块、地钎测距模块和地钎感光模块与所述AI芯片之间的通信连接；
NB通信模块，用于实现所述AI芯片与所述区块链系统之间的通信连接。
进一步地，所述挂接监测模块包括压力传感器。
进一步地，所述区块链系统包括：
区块链底层平台，用于接收所述携带型短路接地线的使用状态数据；
区块链网络层，用于实现点对点的数据传输，提供网络化的通信环境；
区块链平台层，用于通过数据处理平台实现业务数据、监测数据和地理空间数据的分析处理，并通过共享交换平台实现所述携带型短路接地线的使用状态数据的对外发布与交换；
区块链应用层，用于实现在线监测应用、综合管理应用和内部拓展应用。
进一步地，所述在线监测应用包括实时监测定位、实时状态监测和实时电量监测；所述综合管理应用包括实时告警应用、工作计划管理和移动终端应用；所述内部拓展应用包括安全风险管理、工器具管理以及安全监测中心。
作为本发明的另一个方面，提供一种基于区块链的携带型短路接地线监测方法，其中，包括：
接地线数据采集系统获取携带型短路接地线的使用状态数据，并将所述使用状态数据发送至区块链系统；
所述区块链系统对所述使用状态数据进行数据分析、处理和加密后，得到处理后的数据；
管理系统对所述使用状态数据进行显示，并根据所述处理后的数据得到所述携带型短路接地线的监测状态。
进一步地，所述接地线数据采集系统获取携带型短路接地线的使用状态数据，并将所述使用状态数据发送至区块链系统，包括：
定位模块获取所述携带型短路接地线的地理位置数据；
挂接监测模块获取所述携带型短路接地线与接地线紧固件之间的压力数据；
地钎测距模块获取所述携带型短路接地线的防护板到地面的距离；
加速度传感模块获取所述携带型短路接地线的钎杆的当前角度数据；
地钎感光模块获取地钎入地深度数据；
所述地理位置数据、压力数据、防护板到地面的距离和地钎的当前角度数据均发送至AI芯片；
所述AI芯片根据汇总后的数据进行处理得到携带型短路接地线的使用状态数据，并将使用状态数据上传至所述区块链系统。
进一步地，所述区块链系统对所述使用状态数据进行数据分析、处理和加密后，得到处理后的数据，包括：
通过加密算法与共识算法对所述使用状态数据进行确认，并形成区块；
将形成的区块在区块链网络中传播，并在区块链网络中确认是否有效；
将确认有效的区块添加至区块链。
本发明提供的基于区块链的携带型短路接地线监测系统，利用数据采集与区块链技术对现有便携性接地装置进行升级，充分发挥区块链技术的优点，实现数据采集与处理，通过区块链底层平台将数据存储至区块链系统中，并通过区块链网络层的共识算法与节点实现数据的分布式结构，去中心化；通过区块链技术实现了接地线状态信息的公开、透明、无可篡改，有效解决传统便携式接地设备不能对设备状态信息数字化展现的问题；此外，由于各类数据的结果均被存储在区块链内，从而解决了智能监测系统总体架构各环节的责任可追溯问题；通过管理系统实现现场接地线状态的实时监测，及时发现现场接地线挂接违章事件，确保接地线安全工器具的规范操作和安全管控，解决电网安全保障问题。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的基于区块链的携带型短路接地线监测系统的结构框图。
图2为本发明提供的接地线数据采集系统的具体实施方式结构框图。
图3为本发明提供的区块链系统的具体实施方式结构框图。
图4为本发明提供的区块链节点部署示意图。
图5为本发明提供的管理系统的工作示意图。
图6为本发明提供的基于区块链的携带型短路接地线监测系统的数据采集工作流程图。
图7为本发明提供的基于区块链的携带型短路接地线监测方法的工作流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
鉴于对现有研究针对接地线的软件或硬件部分进行技术解决缺乏系统性和整体性，无法从根本上解决临时接地线安全监测问题，以及区块链在信任机制、可追溯、隐私保护等方面的独特优势，在本实施例中提供了一种基于区块链的携带型短路接地线监测系统，图1是根据本发明实施例提供的基于区块链的携带型短路接地线监测系统的结构框图，如图1所示，包括：接地线数据采集系统100、区块链系统200和管理系统300，所述接地线数据采集系统100和所述管理系统300均与所述区块链系统200通信连接；
所述接地线数据采集系统100用于采集携带型短路接地线的使用状态数据；
所述区块链系统200用于对所述使用状态数据采集加密算法和共识算法进行加密和共识确认形成区块，且将形成的区块添加至区块链；
所述管理系统300用于对所述区块链系统存储的所述使用状态数据进行监测和显示。
本发明实施例提供的基于区块链的携带型短路接地线监测系统，利用数据采集与区块链技术对现有便携性接地装置进行升级，充分发挥区块链技术的优点，实现数据采集与处理，通过区块链底层平台将数据存储至区块链系统中，并通过区块链网络层的共识算法与节点实现数据的分布式结构，去中心化；通过区块链技术实现了接地线状态信息的公开、透明、无可篡改，有效解决传统便携式接地设备不能对设备状态信息数字化展现的问题；此外，由于各类数据的结果均被存储在区块链内，从而解决了智能监测系统总体架构各环节的责任可追溯问题；通过管理系统实现现场接地线状态的实时监测，及时发现现场接地线挂接违章事件，确保接地线安全工器具的规范操作和安全管控，解决电网安全保障问题。
具体地，如图2所示，所述接地线数据采集系统100包括：
挂接监测模块110，设置在所述携带型短路接地线的操作棒端，且与AI芯片通信连接，用于检测所述携带型短路接地线与接地线紧固件之间的压力数据；
AI芯片120，设置在所述携带型短路接地线的操作棒端，与所述区块链系统通信连接，用于根据所述压力数据判断所述携带型短路接地线是否处于挂接状态；
定位模块130，设置在所述携带型短路接地线上，且与所述AI芯片通信连接，用于实时定位所述携带型短路接地线的地理位置数据；
加速度传感模块140，设置在所述携带型短路接地线上，且与所述AI芯片通信连接，用于检测所述携带型短路接地线的钎杆的当前角度数据。
需要说明的是，所述AI芯片120和挂接监测模块110均设置在操作棒端，其工作原理为：当高压线路被接地线紧固件紧固时，挂接监测模块110处于受压状态，得到压力值，该压力值通过远距离通信模块上传至AI芯片，由AI芯片根据压力值判断接地线是否处于挂接状态；当接地线与接地线紧固件松开，压力传感模块处于无受压状态，此处AI芯片接收不到来自压力传感模块的压力值，AI芯片判断得到接地线处于非压接状态。
优选地，所述定位模块130具体可以包括北斗定位模块。
具体地，所述接地线数据采集系统100还包括：
地钎测距模块150，与所述AI芯片通信连接，用于测量所述携带型短路接地线的防护板到地面的距离，并得到地钎距离数据；
地钎感光模块160，与所述AI芯片通信连接，用于检测所述携带型短路接地线的地钎的入地深度，并得到地钎入地深度数据。
需要说明的是，所述地钎感光模块160其内置光线传感器。
具体地，所述接地线数据采集系统100还包括：
远距离通信模块170，用于分别实现所述挂接监测模块110、定位模块130、加速度传感模块140、地钎测距模块150和地钎感光模块160与所述AI芯片120之间的通信连接；
NB通信模块180，用于实现所述AI芯片120与所述区块链系统200之间的通信连接。
在本发明实施例中，所述地钎测距模块150、内置光线传感器的地钎感光模块160、远距离通信模块170、定位模块130和加速度传感模块140均设置在地钎端；地钎测距模块150用于测量防护板到地面距离，得到地钎距离数据；内置光线传感器的地钎感光模块160用于辅助判断地钎的入地深度，即当感光装置的光线传感器被遮挡时，得到地钎感光数据，通过地钎感光数据辅助判断入地深度；远距离通信模块170用于实现挂接监测模块110、地钎测距模块150和内置光线传感器的地钎感光模块160与AI芯片120之间的数据传输；定位模块130用于实时定位接地线的地理位置数据；加速度传感模块140用于检测当前钎杆角度数据。
NB通信模块180设置在操作棒端，用于实现接地线数据采集系统与区块链系统之间的数据传输，具体为实现AI芯片与区块链底层平台之间的数据传输。
在本发明实施例中，所述挂接监测模块110包括压力传感器。
作为区块链系统200的具体实施方式，所述区块链系统200包括：
区块链底层平台210，用于接收所述携带型短路接地线的使用状态数据；
区块链网络层220，用于实现点对点的数据传输，提供网络化的通信环境；
区块链平台层230，用于通过数据处理平台实现业务数据、监测数据和地理空间数据的分析处理，并通过共享交换平台实现所述携带型短路接地线的使用状态数据的对外发布与交换；
区块链应用层240，用于实现在线监测应用、综合管理应用和内部拓展应用。
具体地，所述在线监测应用包括实时监测定位、实时状态监测和实时电量监测；所述综合管理应用包括实时告警应用、工作计划管理和移动终端应用；所述内部拓展应用包括安全风险管理、工器具管理以及安全监测中心。
应当理解的是，区块链作为一种新型应用模式，其底层技术包含分布式的数据存储、点对点传输、分布式共识机制、加密算法等计算机技术，通过加密算法实现数据的安全传输，通过分布式共识算法在分布式环境下实现数据的一致性和容错性，分布式账本则实时提供了其去中心化的特征。由于其带来的信任机制、可追溯、隐私保护等特性，对传统行业带来深远的影响。
因此本实施例中采用区块链系统实现数据的不可篡改性与可追溯性，参见图3所示，该区块链系统包括区块链底层平台、区块链网络层、区块链平台层和终端设备。其中：
区块链底层平台210，用于接收接地线的状态数据；在一些实施例中，可以采用基于Hyperledger的开源区块链平台，该Hyperledger的开源区块链平台为Linux基金会开源的超级账本技术平台，是基于数字加密、共识算法与分布式存储的区块链平台，能够建立监管有力的联盟链区块链网络，实现数据上链与存证的相关操作；
区块链网络层平台220，用于实现点对点的数据传输，提供网络化的通信环境；在一些实施例中，可以基于Hyperledger Fabric联盟链节点部署，其用于分布式的数据存储，实现点对点传输、封装底层的加密技术与共识机制等，实现数据上链与存证的相关操作，提供分布数据、数据结果上链后不可篡改、永久存储的目的。如图4所示，联盟链节点包括数据节点、共识节点和服务节点。其中，数据节点用于数据的存取，共识节点用于实现共识算法，服务节点用于为各参与方提供服务，参与方至少包括数据机构、电力企业、维修企业及供电企业。
区块链平台层230，通过数据处理平台实现业务数据、监测数据和地理空间数据的分析处理，通过共享交换平台实现接地线状态数据的对外发布与交换；
区块链应用层240，用于实现在线监测应用、综合应用管理和内部拓展应用。其中，在线监测应用包括实时监测定位、实时状态监测和实时电量监测；综合应用包括实时告警应用、工作计划管理和移动终端应用；内部拓展应用包括安全风险管理、工器具管理以及安全监测中心。
上述结构的区块链系统的数据存储过程如下：接受接地线状态数据信息，并向电网系统实时同步；接地线的状态数据经过加密算法与共识算法的处理，形成区块。形成的区块向全网传播后，经过所有共识节点确定区块是否有效；经共识节点确认后，该区块被添加至区块链。
作为管理系统300的具体实施方式，所述管理系统300包括上位机，实现对接地线设备综合管理。参见图5所示，该管理系统除了进行状态显示和设备应用之外，还可通过HTTP接口直接上报设备状态信息到省级平台（内网平台），并可转换推送至后台应用，由大屏展示模块、状态监测模块、设备管理模块、工作计划管理模块、告警管理模块等应用模块进行数据监测与管理。
综上，本发明实施例提供的基于区块链的携带型短路接地线监测系统的主要工作流程如图6所示，具体包括：
（1）智能电源管理模块控制在接地线不处于挂接状态时，或通信网络连接超时情况下定时进入休眠状态，休眠状态可通过动作中断唤醒或自动定时唤醒，从而节省电池电量，延长待机时间。
（2）挂接状态监测模块在系统唤醒后，自动进行接地线挂接状态检测。若成功检测到相应数值的信息，则接地线处于挂接状态，系统继续对接地线其他状态进行检测；若未成功检测到信息，则接地线处于非挂接状态，且通讯未超时，系统返回休眠状态，否则将继续对接地线其他状态进行检测。
（3）除挂接状态外，还会对接地线地理位置、挂接角度信息进行检测。因此，该功能模块包括2个子模块：北斗定位模块、加速度传感模块。
（4）通过（2）和（3）完成接地线实时状态信息采集后，数据采集系统将会连接网络将接地线的状态数据发送至区块链底层平台。
作为本发明的另一实施例，提供一种基于区块链的携带型短路接地线监测方法，其中，如图7所示，包括：
接地线数据采集系统获取携带型短路接地线的使用状态数据，并将所述使用状态数据发送至区块链系统；
所述区块链系统对所述使用状态数据进行数据分析、处理和加密后，得到处理后的数据；
管理系统对所述使用状态数据进行显示，并根据所述处理后的数据得到所述携带型短路接地线的监测状态。
具体地，所述接地线数据采集系统获取携带型短路接地线的使用状态数据，并将所述使用状态数据发送至区块链系统，包括：
定位模块获取所述携带型短路接地线的地理位置数据；
挂接监测模块获取所述携带型短路接地线与接地线紧固件之间的压力数据；
地钎测距模块获取所述携带型短路接地线的防护板到地面的距离；
加速度传感模块获取所述携带型短路接地线的钎杆的当前角度数据；
地钎感光模块获取地钎入地深度数据；
所述地理位置数据、压力数据、防护板到地面的距离和地钎的当前角度数据均发送至AI芯片；
所述AI芯片根据汇总后的数据进行处理得到携带型短路接地线的使用状态数据，并将使用状态数据上传至所述区块链系统。
具体地，所述区块链系统对所述使用状态数据进行数据分析、处理和加密后，得到处理后的数据，包括：
通过加密算法与共识算法对所述使用状态数据进行确认，并形成区块；
将形成的区块在区块链网络中传播，并在区块链网络中确认是否有效；
将确认有效的区块添加至区块链。
综上，本发明实施例提供的基于区块链的携带型短路接地线监测方法，实现了接地线系统中状态数据的公开、透明、无可篡改，不存在中心化的管理机构，由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护系统中的数据块，有效提升对接地装置的综合安全管理。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
机译： 防灾监测系统中的短路检测方法，使用同一方法的防灾监测方法和防灾监测系统
机译： 基于区块链的城市建筑废物监测方法，系统和存储媒体
机译： 基于区块链的版权内容监测方法
