智能建筑管理系统方法、系统、存储介质及电子设备

摘要

本发明公开了一种智能建筑管理系统方法、系统、存储介质及电子设备，智能建筑管理方法包括：设备数据获取步骤：通过边缘网关层获取智能设备产生的设备数据；设备数据处理步骤：边缘网关层通过数据处理程序模型文件对设备数据进行处理，将处理后的设备数据组装成模型文件数据处理结果记录，并上传到区块链中；设备数据存储步骤：在上传到区块链后，模型文件数据处理结果记录经过Hashgraph共识机制共识后出块上链存储；设备数据调用步骤：通过智能合约从区块链中获取智能设备的设备数据进行管理和分析。通过本发明能够满足建筑中大量智能设备对区块链吞吐量的需求，同时减轻了系统服务器的压力。

说明书

技术领域

本发明涉及智能建筑设备信息管理领域，具体地说，尤其涉及一种基于区块链的智能建筑管理方法、系统、存储介质及电子设备。

背景技术

随着建筑领域的不断发展，建筑的智能化程度也越来越高，建筑中的智能设备数量也越来越多。现有和基于区块链的智能建筑管理系统相关的研究较多，但是其中涉及到的设备数量很少，对区块链的吞吐量需求较低。随着设备数量的增加，区块链中数据的存取操作次数也大幅增加，现有区块链的吞吐率已经无法满足使用需求。同时，智能设备本身也具有一定的计算和存储能力，可以进行一些力所能及的数据处理或统计操作，但是这些宝贵的算力资源目前还没有被充分利用起来。

虽然国内外学者已经对区块链在物联网中的应用做了比较多的研究。例如一种基于区块链的设备自动节能控制系统，将设备能源消耗情况以及节能阈值上传到区块链中，由区块链的智能合约自动监测设备能源消耗是否达到节能阈值并根据监测结果决定是否需要开启设备节能模式；或者一种基于区块链的温湿度自动检测报警系统，将温湿度阈值和传感器监测到的温湿度数据上传到区块链中，由区块链的智能合约自动监测温湿度是否达到阈值并根据监测结果判断是否需要报警；还有一种基于区块链的智能家居系统，使用区块链实现系统数据的访问控制，从而保护了系统数据的安全；以及一种基于区块链的建筑管理系统，使用区块链实现了建筑中分布式设备数据的存储和访问控制。

但是上述研究虽然都使用区块链实现了安全可靠的数据存储和数据访问控制，但是其中涉及到的设备数量比较少，现有区块链的吞吐率仍然可以满足使用需求。然而，随着建筑中设备数量的不断增加，对区块链吞吐率的要求越来越高，现有区块链的吞吐率已经不能满足实际使用需求。此外，上述研究中一些设备本身具有一定的计算和存储能力，可以进行一些数据处理或统计操作，但是这些宝贵的算力资源却没有被有效地利用起来。

因而，如何在实现智能建筑管理功能的前提下，提升现有区块链的吞吐率使之满足使用需求，同时可以充分利用智能设备本身具有的算力资源就成为迫切需要解决的问题。

因此亟需开发一种基于区块链的智能建筑管理方法、系统、存储介质及电子设备。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种智能建筑管理方法，其中，基于区块链，所述智能建筑管理方法包括：

设备数据获取步骤：通过边缘网关层获取智能设备产生的设备数据；

设备数据处理步骤：所述边缘网关层通过数据处理程序模型文件对所述设备数据进行处理，将处理后的所述设备数据组装成模型文件数据处理结果记录，并上传到区块链中；

设备数据存储步骤：在上传到区块链后，所述模型文件数据处理结果记录经过Hashgraph共识机制共识后出块上链存储；

设备数据调用步骤：通过智能合约从区块链中获取所述智能设备的所述设备数据进行管理和分析。

上述的智能建筑管理方法，其中，所述设备数据处理步骤包括：调用模型下发功能将所述数据处理程序模型文件发送给指定的所述边缘网关的边缘网关后，所述边缘网关运行本地的所述数据处理程序模型文件，根据所述数据处理程序模型文件中定义的数据处理程序代码对智能设备采集的数据进行操作。

上述的智能建筑管理方法，其中，所述设备数据处理步骤包括：

加密步骤：使用对应边缘网关节点的公钥对所述数据处理程序模型文件进行加密，生成加密后的数据处理程序模型文件；

哈希值获取步骤：将加密后的所述数据处理程序模型文件上传到I PFS系统中，并获取对应所述数据处理程序模型文件的哈希值；

模型文件信息记录上传步骤：将获取的哈希值组装成模型文件信息记录，使用模型文件上传合约将所述模型文件信息记录上传到区块链中；

模型文件信息记录验证步骤：边缘网关节点触发模型文件上传合约的监听事件，使用模型文件获取合约从区块链上获取所述模型文件信息记录，验证所述模型文件信息记录中的网关编号是否与自身的网关编号一致，并验证所述模型文件信息中的管理员私钥签名；

模型文件下载步骤：所述网关编号与所述模型文件信息记录中一致的所述边缘网关节点获取所述模型文件信息记录中的所述哈希值，利用所述哈希值从IPFS系统中下载加密后的模型文件；

数据处理程序模型文件获取：所述边缘网关节点通过私钥对加密后的所述模型文件进行解密，获取原始的所述数据处理程序模型文件。

上述的智能建筑管理方法，其中，所述设备数据处理步骤还包括：

公私钥对获取步骤：所述边缘网关节点通过椭圆曲线加密算法生成公私钥对。

上述的智能建筑管理方法，其中，所述哈希值获取步骤中的所述哈希值为根据加密的所述数据处理程序模型文件的内容使用SHA-256哈希函数、Multihash编码、Base58编码后得到的哈希值，以表示加密的所述数据处理程序模型文件在IPFS系统中的存储地址。

上述的智能建筑管理方法，其中，所述模型文件信息记录上传步骤中的所述模型文件信息记录包括网关编号、上传时间、时间戳、模型文件哈希值、模型文件功能类型、管理员签名中的至少一者。

上述的智能建筑管理方法，其中，所述设备数据处理步骤中的所述模型文件数据处理结果记录包括网关编号、上传时间、时间戳、模型文件哈希值、模型文件执行结果、模型执行结果签名及模型文件功能类型中的至少一者。

本发明还提供一种智能建筑管理系统，其中，基于区块链，所述智能建筑管理系统包括：

智能设备层，包括多个智能设备；

边缘网关层，获取至少一所述智能设备产生的设备数据后，通过数据处理程序模型文件对所述设备数据进行处理，将处理后的所述设备数据组装成模型文件数据处理结果记录；

数据存储层，所述模型文件数据处理结果记录在上传到所述数据存储层的区块链后，所述区块链通过Hashgraph共识机制对所述模型文件数据处理结果记录共识后出块上链存储后，通过智能合约从所述区块链中获取所述智能设备的所述设备数据进行管理和分析。

上述的智能建筑管理系统，其中，包括平台应用层，所述平台应用层具有集成子系统功能、管理功能、基础功能、可视化功能及模型下发功能。

上述的智能建筑管理系统，其中，调用所述平台应用层的模型下发功能将所述数据处理程序模型文件发送给指定的所述边缘网关层的边缘网关后，所述边缘网关运行本地的所述数据处理程序模型文件，根据所述数据处理程序模型文件中定义的数据处理程序代码对智能设备采集的数据进行操作。

上述的智能建筑管理系统，其中，所述平台应用层使用对应边缘网关节点的公钥对所述数据处理程序模型文件进行加密，生成加密后的数据处理程序模型文件后；将加密后的所述数据处理程序模型文件上传到IPFS系统中，并获取对应所述数据处理程序模型文件的哈希值；再将获取的哈希值组装成模型文件信息记录，使用模型文件上传合约将所述模型文件信息记录上传到所述数据存储层的区块链中；所述边缘网关层的边缘网关节点触发模型文件上传合约的监听事件，使用模型文件获取合约从所述区块链上获取所述模型文件信息记录，验证所述模型文件信息记录中的网关编号是否与自身的网关编号一致，并验证所述模型文件信息中的管理员私钥签名；当所述网关编号与所述模型文件信息记录中一致的所述边缘网关节点获取所述模型文件信息记录中的所述哈希值，利用所述哈希值从IPFS系统中下载加密后的模型文件后；所述边缘网关节点通过私钥对加密后的所述模型文件进行解密，获取原始的所述数据处理程序模型文件。

上述的智能建筑管理系统，其中，所述边缘网关节点通过椭圆曲线加密算法生成公私钥对。

上述的智能建筑管理系统，其中，所述哈希值为根据加密的所述数据处理程序模型文件的内容使用SHA-256哈希函数、Multihash编码、Base58编码后得到的哈希值，以表示加密的所述数据处理程序模型文件在IPFS系统中的存储地址。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述中任一项所述的智能建筑管理方法。

本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述中任一项所述的智能建筑管理方法。

综上所述，本发明相对于现有技术其功效在于：本发明结合区块链技术对智慧建筑系统中的智能设备及设备数据进行管理，实现安全可靠的数据存储和数据访问控制；同时将Hashgraph共识机制引入到区块链中，提高区块链的吞吐率以满足大数据量和大交易量处理需求；此外，充分利用边缘网关等智能设备的计算和存储能力，对智能设备采集的数据进行数据处理和统计等操作，减轻系统服务器的计算压力。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的智能建筑管理方法的流程图；

图2为图1中步骤S2的分步骤流程图；

图3为本发明的智能建筑管理方法的应用流程图；

图4为模型下发功能的应用流程图；

图5为模型下发功能的时序图；

图6为Hashgraph事件结构图；

图7为Hashgraph八卦传播协议示意图；

图8为本发明的智能建筑管理系统的系统架构图；

图9为本发明的电子设备的结构示意图；

图10为生成模型文件处理结果的过程示意图；

图11为执行数据处理程序模型文件生成预测结果的过程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、“S1”、“S2”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

在本发明中，通过边缘网关与智能设备相连，定期调用数据获取接口获取智能设备端产生的相关数据；边缘网关在采集到智能设备产生的相关数据后，运行与设备数据相关的本地数据处理程序，对采集到的设备数据进行数据处理，并将处理后的数据通过智能合约上传到区块链网络中；数据上传到区块链网络后，网络中的各节点使用Hashgraph共识来对数据进行共识排序，将排序后的数据出块并上链存储；系统客户端之后可以通过调用智能合约从区块链中获取智能设备的数据进行管理和分析

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参照图1-图2，图1为本发明的智能建筑管理方法的流程图；图2为图1中步骤S2的分步骤流程图。如图1-图2所示，本发明的基于区块链的智能建筑管理方法包括：

设备数据获取步骤S1：通过边缘网关层获取智能设备产生的设备数据；

设备数据处理步骤S2：所述边缘网关层通过数据处理程序模型文件对所述设备数据进行处理，将处理后的所述设备数据组装成模型文件数据处理结果记录，并上传到区块链中，其中，所述模型文件数据处理结果记录包括网关编号、上传时间、时间戳、模型文件哈希值、模型文件执行结果、模型执行结果签名及模型文件功能类型中的至少一者；

设备数据存储步骤S3：在上传到区块链后，所述模型文件数据处理结果记录经过Hashgraph共识机制共识后出块上链存储；

设备数据调用步骤S4：通过智能合约从区块链中获取所述智能设备的所述设备数据进行管理和分析。

所述设备数据处理步骤S2包括：调用模型下发功能将所述数据处理程序模型文件发送给指定的所述边缘网关的边缘网关后，所述边缘网关运行本地的所述数据处理程序模型文件，根据所述数据处理程序模型文件中定义的数据处理程序代码对智能设备采集的数据进行操作。

进一步地，所述设备数据处理步骤S2包括：

加密步骤S21：使用对应边缘网关节点的公钥对所述数据处理程序模型文件进行加密，生成加密后的数据处理程序模型文件；

哈希值获取步骤S22：将加密后的所述数据处理程序模型文件上传到IPFS系统中，并获取对应所述数据处理程序模型文件的哈希值，其中，所述哈希值为根据加密的所述数据处理程序模型文件的内容使用SHA-256哈希函数、Multihash编码、Base58编码后得到的哈希值，以表示加密的所述数据处理程序模型文件在IPFS系统中的存储地址；

模型文件信息记录上传步骤S23：将获取的哈希值组装成模型文件信息记录，使用模型文件上传合约将所述模型文件信息记录上传到区块链中，其中，所述模型文件信息记录包括网关编号、上传时间、时间戳、模型文件哈希值、模型文件功能类型、管理员签名中的至少一者；

模型文件信息记录验证步骤S24：边缘网关节点触发模型文件上传合约的监听事件，使用模型文件获取合约从区块链上获取所述模型文件信息记录，验证所述模型文件信息记录中的网关编号是否与自身的网关编号一致，并验证所述模型文件信息中的管理员私钥签名；

模型文件下载步骤S25：所述网关编号与所述模型文件信息记录中一致的所述边缘网关节点获取所述模型文件信息记录中的所述哈希值，利用所述哈希值从IPFS系统中下载加密后的模型文件；

数据处理程序模型文件获取S26：所述边缘网关节点通过私钥对加密后的所述模型文件进行解密，获取原始的所述数据处理程序模型文件。

再进一步地，所述设备数据处理步骤S2还包括：

公私钥对获取步骤S20：所述边缘网关节点通过椭圆曲线加密算法生成公私钥对。

请参照图3-图7，图3为本发明的智能建筑管理方法的应用流程图；图4为模型下发功能的应用流程图；图5为模型下发功能的时序图；图6为Hashgraph事件结构图；图7为Hashgraph八卦传播协议示意图。如图3-图7所示，在本实施例中，

该方法包括如下步骤：

S41：边缘网关通过网络与智能设备相连，然后通过数据获取接口获取智能设备产生的相关数据，其中，边缘网关利用智能设备厂家为智能设备预设的数据获取接口，根据预定义的采集时间间隔定时调用数据获取接口获取设备的相关数据；

S42：边缘网关在采集到智能设备的数据后，运行相关的数据处理程序模型文件对数据进行处理，然后将处理后的数据组装成模型文件数据处理结果记录，并通过区块链的智能合约将数据上传到区块链中，其中，所述模型文件数据处理结果记录包括网关编号、上传时间、时间戳、模型文件哈希值、模型文件执行结果、模型执行结果签名及模型文件功能类型；

S43：数据在上传到区块链后，经过Hashgraph共识机制共识后出块上链存储；

S44：客户端通过智能合约从区块链中获取智能设备的数据进行管理和分析，其中，具体地，所述步骤S44中对设备数据的管理和分析包括但不局限于数据共享、数据统计展示和/或数据挖掘；

具体地，所述步骤S42中的边缘网关数据处理操作是指在管理员调用模型下发功能将数据处理程序模型文件发送给指定的边缘网关后，边缘网关运行本地的数据处理程序模型文件，根据模型文件中定义的数据处理程序代码对智能设备采集的数据进行数据统计、预测等操作；

具体地，所述模型下发功能的流程示意图如图4所示，时序图如图5所示，主要包括以下步骤：

S421：系统管理员使用对应边缘网关节点的公钥对本地的数据处理程序模型文件进行加密，生成加密后的模型文件；

S422：系统管理员将加密后的模型文件上传到IPFS系统中，并获取对应加密模型文件的哈希值；

S423：系统管理员将获取的哈希值组装成模型文件信息记录，使用模型文件上传合约将模型文件信息记录上传到区块链中；

S424：所有的边缘网关节点触发模型文件上传合约的监听事件，使用模型文件获取合约从区块链上获取模型文件信息记录，验证记录中的网关编号是否与自己的网关编号一致，并验证记录中的管理员私钥签名；

S425：网关编号与模型文件信息记录中一致的边缘网关节点获取信息记录中的模型文件哈希值，利用哈希值从IPFS系统中下载加密后的模型文件；

S426：边缘网关节点使用自己的私钥对加密后的模型文件进行解密，获取原始的据处理程序模型文件。

具体地，所述步骤S421之前还包括：

管理员和各边缘网关节点使用椭圆曲线加密算法生成公私钥对，公钥公开用于数据加密和验证私钥签名，私钥保密用于数据解密和签名标识身份，管理员和各边缘网关节点加入到星际文件系统IPFS中，用于模型文件的上传与获取；

具体地，所述星际文件系统IPFS是一种去中心化的分布式存储系统，通过文件内容生成唯一的哈希值来标识文件，相同内容的文件在网络中只会存在一份，用于解决传统HTTP协议存在的传输不安全、存储冗余、存储成本高等问题；

具体地，所述步骤Step1中的对应边缘网关节点是指管理员要将本地数据处理程序模型文件发送给的指定网关节点；

具体地，所述步骤Step2中的哈希值是指根据加密模型文件的内容使用SHA-256哈希函数、Multihash编码、Base58编码后得到的哈希值，用于表示加密模型文件在IPFS系统中的存储地址；

具体地，所述步骤S423中的模型文件信息记录数据结构如表1所示，包括网关编号、上传时间、时间戳、模型文件哈希值、模型文件功能类型、管理员签名；

表1

所述模型文件哈希值是指管理员将加密后的本地数据处理程序模型文件上传给IPFS系统所获取的哈希值；

所述模型文件功能类型是指模型文件的功能，包括统计、预测等功能；

所述管理员签名是指管理员使用自己的私钥对模型文件哈希值的签名，用于边缘网关验证模型文件哈希值是否被篡改；

具体地，所述步骤S424中的管理员私钥签名验证是指边缘网关节点使用管理员的公钥对模型文件信息记录中的管理员签名进行验证，如果验证结果和模型文件信息记录中的模型文件哈希值一致，则证明记录中的模型文件哈希值没有被篡改；

具体地，所述步骤S425中的加密模型文件下载是指边缘网关节点使用加密模型文件的哈希值，使用IPFS命令从IPFS系统中获取加密后的模型文件；

具体地，所述步骤S42中的模型文件数据处理结果记录数据结构如表2所示，包括网关编号、上传时间、时间戳、模型文件哈希值、模型文件执行结果、模型执行结果签名、模型文件功能类型；

表2

所述网关编号是指当前边缘网关节点的编号；

所述模型文件哈希值是指边缘网关节点从模型文件信息记录中获取的加密后的模型文件哈希值；

所述模型文件执行结果是指边缘网关节点运行模型文件后获取的结果，根据模型文件的功能类型分为统计结果与预测结果；

所述模型文件功能类型是指模型文件的功能分类，包括统计、预测等功能；

所述模型执行结果签名是指边缘网关节点使用自己的私钥对模型文件执行结果进行签名，用于验证模型文件执行结果是否被篡改；

具体地，所述步骤S43中的Hashgraph共识机制主要包括以下步骤：事件生成、通过八卦传播协议(gossip about gossip)广播事件、采用虚拟投票算法进行投票，主要流程如下：

S431：所述事件生成步骤所生成的事件结构如图6所示，主要包括：时间戳、数字签名、本节点父哈希、其他节点父哈希、事件内容，其中，事件内容包括智能设备采集的数据、操作命令以及边缘网关进行数据处理操作后的处理结果等；

S432：所述通过八卦传播协议示意图如图7所示，广播事件的主要流程如下：本地节点将新接收到的数据以及从其他节点那里接收到的对该数据的签名信息组装成事件，然后将该事件随机发送给一个目标节点；目标节点接收到事件后，会读取并保存事件中的数据(事件内容)，随后将该事件内的数据以及从其他节点收集到的信息组装成一个新的事件，然后将新事件发送给其他随机选择的节点，重复上述过程直到所有节点都收到在开始时创建的事件；

S433：当所有节点都收到开始时创建的事件后，所有节点都需要在本地执行虚拟投票算法从而对事件达成共识。所述虚拟投票算法主要包括轮次确定、知名见证人确定和数据有效性投票收集、共识轮数和共识时间确定三大步骤：

(1)轮次确定：一个节点所发的第一个事件是见证人事件，同时，这个见证人事件是这个节点一个轮次(R)的开始。假定节点B收到节点A发送的事件X后，节点B将选择节点C作为接收节点，则节点B创建事件P(其中包括节点B知道而节点C不知道的数据)并将P发送节点C，在创建事件P之前，B节点应该检查是否需要开始新一轮，如果事件X可以看到绝大多数的第R轮的见证人，事什P是R+1轮的开始，P是R+1轮的见证人。

否则，事件P仍在R轮中；

(2)知名见证人确定和数据有效性投票收集：当判断第R轮的见证人是否是知名见证人的时候，需要由第R+1轮的见证人来判断，则再由R+2轮的见证人来统计是否是知名见证人票数和第R轮的见证人事件中包含的数据是否有效的票数。若第R+1轮的B节点的见证人能看见第R轮的A节点的见证人，则R+1轮的B节点的见证人给第R轮的A节点的见证人投是知名见证人票。R+2轮的C节点的见证人收集它能强可见的R+1轮的B节点(或其他节点)的证明A节点是知名见证人的票数，当票数超过三分之二节点数的时候，则A节点的见证人是知名见证人。当收集的数据有效的票数超过1/2节点数时，实践中包含的数据就是有效的。

(3)共识轮数和共识时间确定：当第R轮的见证人都确定了是否是知名见证人，则能被所有第R轮知名见证人可见的事件的接收轮次为R。事件P到各个可见它的见证人节点中，最早可见P的事件，比如：事件P在A节点，A、B、C节点都可见P，则A节点最早可见P的就是P，B节点就是第一次将P传到B节点的事件，C节点同B节点，则找到的三个事件中的时问戳的中位数就是事件P的共识时间戳，将共识时间戳、共识轮数、数据获得的有效票数、数据是否有效等信息存储在区块链中。

其中，在Step3中出现的术语定义如下：

①轮次：某一事件可见绝大多数见证者时，此事件进入下一轮；

②绝大多数：超过总节点数量的2/3；

③可见：当区块B可以沿着哈希指针找到区块A时，称B可见A；

④见证人：每个节点在每一轮次中创建的第一个事件称为本轮次见证人；

⑤强可见：当事件B可见事件A的路径中跨越了绝大多数的事件时，称B强可见A；

⑥知名见证人：若第R轮中的见证人可以被绝大多数的R+1轮见证人可见，称其为知名见证人。

在本发明的一实施例中，生成模型文件处理结果的具体过程如图10所示，包括如下步骤：

S101：照明子系统边缘网关分别采集智能建筑系统中各个照明设备终端的当前设备运行数据并查询区块链中保存的模型文件信息记录；

在执行步骤S101过程中，采集的智能建筑系统中各个照明设备终端的当前设备运行数据，包括但不局限于照明设备终端的终端特性和/或当前运行数据，其中，终端特性可为品牌、型号、品牌参数和/或额定功率，当前运行数据可为耗电量、开启时长、故障信息、当前照明设备开启状态和/或当前照明设备运行状态信息；

查询的区块链中保存的模型文件信息记录包括但不局限于边缘网关编号、模型文件哈希值、模型文件功能类型、管理员签名、模型文件上传时间和/或时间戳；

具体地，模型文件的功能类型包括但不限于统计类型和/或预测类型；

S102：根据照明子系统边缘网关采集的当前设备运行数据以及预先从IPFS系统上获取的数据处理程序模型文件，生成模型文件处理结果记录上传到区块链中；

具体地，步骤S102中执行数据处理程序模型文件生成的处理结果包括但不限于统计结果和/或预测结果；

在本发明的一实施例中，执行数据处理程序模型文件生成预测结果的具体过程如图11所示，包括如下步骤：

S111:照明子系统边缘网关从区块链上获取指定时间段内各照明设备终端的历史运行数据；

S112：对照明设备终端的历史运行数据进行预处理，提取历史运行数据中包括但不限于照明设备编号、耗电量、开启时长和/或当前设备运行状态作为特征向量；

S113：根据模型文件中预设的机器学习算法和提取的特征向量，生成照明设备耗电量预测模型；

具体地，所述步骤S111-S113生成照明设备耗电量预测模型的过程仅在数据处理程序模型文件首次执行时生成；

S114：执行模型文件中的照明设备耗电量预测函数，根据照明设备耗电量预测模型和采集的当前设备运行数据预测未来指定时间段内的耗电量，生成照明设备耗电量预测结果记录；

具体地，所述步骤S114中的照明设备耗电量预测结果记录包括但不局限于照明设备编号、预测耗电量和/或预测时间。

其中，本实施例中是以照明系统及设备为例进行说明，但本发明并不以此为限，在其他实施例中智能设备还可为摄像头、空调、门禁、智能温湿度传感器等智能设备。

本发明的智能建筑管理系统中，边缘网关通过网络与智能设备相连，定期调用数据获取接口获取智能设备端产生的相关数据；边缘网关在采集到智能设备产生的相关数据后，运行与设备数据相关的本地数据处理程序，对采集到的设备数据进行数据处理，并将处理后的数据通过智能合约上传到区块链网络中；数据上传到区块链网络后，网络中的各节点使用Hashgraph共识来对数据进行共识排序，将排序后的数据出块并上链存储；系统客户端之后可以通过调用智能合约从区块链中获取智能设备的数据进行管理和分析。

请参照图8，图8为本发明的智能建筑管理系统的系统架构图。如图8所示，本发明的基于区块链的智能建筑管理系统包括：

智能设备层，包括多个智能设备，具体地说，所述智能设备层包括照明灯、摄像头、空调、门禁、智能温湿度传感器等智能设备；

边缘网关层，获取至少一所述智能设备产生的设备数据后，通过数据处理程序模型文件对所述设备数据进行处理，将处理后的所述设备数据组装成模型文件数据处理结果记录，具体地说，所述边缘网关层包括边缘网关设备，主要用于实现数据采集、数据标准化、数据上传以及数据处理等功能，其中，所述数据采集功能是指边缘网关通过网络与智能设备相连，然后通过智能设备对应的数据获取接口获取其相关数据；所述数据获取接口是指智能设备厂家为智能设备预设的专门供其他用户或设备获取其数据的接口；所述智能设备相关数据是指智能设备状态信息、智能设备操作信息等数据；所述数据标准化功能是指边缘网关将采集到的各种不同厂家、不同型号的智能设备数据处理为统一格式的标准化数据；所述数据上传功能是指边缘网关将处理好的标准化数据上传到数据存储层的区块链和云服务器中；所述数据处理功能是指边缘网关利用其本身的计算和存储能力通过执行一些可执行程序完成对采集到的智能设备数据的处理；所述可执行程序是指系统管理员通过平台应用层的模型下发功能发送给边缘网关的可执行的数据处理程序；

数据存储层，所述模型文件数据处理结果记录在上传到所述数据存储层的区块链后，所述区块链通过Hashgraph共识机制对所述模型文件数据处理结果记录共识后出块上链存储后，通过智能合约从所述区块链中获取所述智能设备的所述设备数据进行管理和分析，具体地说，所述数据存储层包括区块链和云服务器，其中区块链用于存储一些较为重要的信息，如智能设备状态和操作信息，云服务器用于存储一些不太重要的信息，如智能设备台账信息；所述区块链是指HyperledgerFabric联盟区块链平台；所述区块链存储智能设备数据是指边缘网关将采集到的智能设备数据通过智能合约上传到区块链中，然后经过Hashgraph共识机制共识排序后存储到区块链中；所述共识排序是指各节点对上传到区块链中的多条数据信息进行排序，使各节点的数据保持一致；

平台应用层，所述平台应用层具有集成子系统功能、管理功能、基础功能、可视化功能及模型下发功能，具体地说，所述平台应用层包括集成子系统、管理功能、基础功能、可视化、模型下发等功能；所述集成子系统是指照明子系统、空调子系统、门禁子系统等专门管理一类智能设备的管理子系统；所述管理功能是指智能设备联动管理、智能设备台账管理、智能设备报警管理等设备管理功能；所述基础功能是指用户注册、设备运行监测、设备故障报修等基础功能；所述可视化功能是指智能设备在建筑内的布局可视化、智能建筑管理系统应用场景可视化以及智能设备实时运行状态的可视化等可视化功能；所述模型下发功能是指系统管理员将可执行的数据处理程序模型文件发送给指定的边缘网关，边缘网关之后运行该模型文件，执行模型文件中的可执行代码。

其中，调用所述平台应用层的模型下发功能将所述数据处理程序模型文件发送给指定的所述边缘网关层的边缘网关后，所述边缘网关运行本地的所述数据处理程序模型文件，根据所述数据处理程序模型文件中定义的数据处理程序代码对智能设备采集的数据进行操作。

进一步地，所述平台应用层使用对应边缘网关节点的公钥对所述数据处理程序模型文件进行加密，生成加密后的数据处理程序模型文件后；将加密后的所述数据处理程序模型文件上传到IPFS系统中，并获取对应所述数据处理程序模型文件的哈希值；再将获取的哈希值组装成模型文件信息记录，使用模型文件上传合约将所述模型文件信息记录上传到所述数据存储层的区块链中；所述边缘网关层的边缘网关节点触发模型文件上传合约的监听事件，使用模型文件获取合约从所述区块链上获取所述模型文件信息记录，验证所述模型文件信息记录中的网关编号是否与自身的网关编号一致，并验证所述模型文件信息中的管理员私钥签名；当所述网关编号与所述模型文件信息记录中一致的所述边缘网关节点获取所述模型文件信息记录中的所述哈希值，利用所述哈希值从IPFS系统中下载加密后的模型文件后；所述边缘网关节点通过私钥对加密后的所述模型文件进行解密，获取原始的所述数据处理程序模型文件，其中，所述哈希值为根据加密的所述数据处理程序模型文件的内容使用SHA-256哈希函数、Multihash编码、Base58编码后得到的哈希值，以表示加密的所述数据处理程序模型文件在IPFS系统中的存储地址。

具体地说，所述模型下发的主要流程包括以下步骤：

Step1：系统管理员使用对应边缘网关节点的公钥对本地的数据处理程序模型文件进行加密，生成加密后的模型文件；

Step2：系统管理员将加密后的模型文件上传到IPFS系统中，并获取对应加密模型文件的哈希值；

Step3：系统管理员将获取的哈希值组装成模型文件信息记录，使用模型文件上传合约将模型文件信息记录上传到区块链中；

Step4：所有的边缘网关节点触发模型文件上传合约的监听事件，使用模型文件获取合约从区块链上获取模型文件信息记录，验证记录中的网关编号是否与自己的网关编号一致，并验证记录中的管理员私钥签名；

Step5：网关编号与模型文件信息记录中一致的边缘网关节点获取信息记录中的模型文件哈希值，利用哈希值从IPFS系统中下载加密后的模型文件；

Step6：边缘网关节点使用自己的私钥对加密后的模型文件进行解密，获取原始的据处理程序模型文件。

更进一步地，所述步骤Step1之前还包括：所述边缘网关节点通过椭圆曲线加密算法生成公私钥对，具体地说，管理员和各边缘网关节点使用椭圆曲线加密算法生成公私钥对，公钥公开用于数据加密和验证私钥签名，私钥保密用于数据解密和签名标识身份，管理员和各边缘网关节点加入到星际文件系统IPFS中，用于模型文件的上传与获取，所述星际文件系统IPFS是一种去中心化的分布式存储系统，通过文件内容生成唯一的哈希值来标识文件，相同内容的文件在网络中只会存在一份，用于解决传统HTTP协议存在的传输不安全、存储冗余、存储成本高等问题。

其中，具体地，所述步骤Step1中的对应边缘网关节点是指管理员要将本地数据处理程序模型文件发送给的指定网关节点；具体地，所述步骤Step2中的哈希值是指根据加密模型文件的内容使用SHA-256哈希函数、Multihash编码、Base58编码后得到的哈希值，用于表示加密模型文件在IPFS系统中的存储地址；具体地，所述步骤Step3中的模型文件信息记录数据结构如前述表1所示，包括网关编号、上传时间、时间戳、模型文件哈希值、模型文件功能类型、管理员签名；

所述模型文件哈希值是指管理员将加密后的本地数据处理程序模型文件上传给IPFS系统所获取的哈希值；

所述模型文件功能类型是指模型文件的功能，包括统计、预测等功能；

所述管理员签名是指管理员使用自己的私钥对模型文件哈希值的签名，用于边缘网关验证模型文件哈希值是否被篡改；

具体地，所述步骤Step4中的管理员私钥签名验证是指边缘网关节点使用管理员的公钥对模型文件信息记录中的管理员签名进行验证，如果验证结果和模型文件信息记录中的模型文件哈希值一致，则证明记录中的模型文件哈希值没有被篡改；

具体地，所述步骤Step5中的加密模型文件下载是指边缘网关节点使用加密模型文件的哈希值，使用IPFS命令从IPFS系统中获取加密后的模型文件。

其中，所述Hashgraph共识流程主要包括：事件生成、通过八卦传播协议(gossipabout gossip)广播事件、采用虚拟投票算法进行投票，主要流程如下：

Step1：所述事件生成步骤所生成的事件结构如图2所示，主要包括：时间戳、数字签名、本节点父哈希、其他节点父哈希、事件内容，其中，事件内容包括智能设备采集的数据、操作命令以及边缘网关进行数据处理操作后的处理结果等；

Step2：所述通过八卦传播协议示意图如图3所示，广播事件的主要流程如下：本地节点将新接收到的数据以及从其他节点那里接收到的对该数据的签名信息组装成事件，然后将该事件随机发送给一个目标节点；目标节点接收到事件后，会读取并保存事件中的数据(事件内容)，随后将该事件内的数据以及从其他节点收集到的信息组装成一个新的事件，然后将新事件发送给其他随机选择的节点，重复上述过程直到所有节点都收到在开始时创建的事件；

Step3：当所有节点都收到开始时创建的事件后，所有节点都需要在本地执行虚拟投票算法从而对事件达成共识。所述虚拟投票算法主要包括轮次确定、知名见证人确定和数据有效性投票收集、共识轮数和共识时间确定三大步骤，具体内容见前文，在此就不再赘述了。

请参照图9，图9为本发明的电子设备的结构示意图。如图9所示，本实施例揭示了一种电子设备的一种具体实施方式。电子设备可以包括处理器81以及存储有计算机程序指令的存储器82。

具体地，上述处理器81可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

其中，存储器82可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器82可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidState Drive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal SerialBus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器82可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器82可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器82是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器82包括只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(Programmable Read-Only Memory，简称为PROM)、可擦除PROM(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(Electrically Alterable Read-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器(Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(Extended Date Out Dynamic RandomAccess Memory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(Synchronous Dynamic Random-Access Memory，简称SDRAM)等。

存储器82可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器81所执行的可能的计算机程序指令。

处理器81通过读取并执行存储器82中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种基于区块链的智能建筑管理方法。

在其中一些实施例中，电子设备还可包括通信接口83和总线80。其中，如图9所示，处理器81、存储器82、通信接口83通过总线80连接并完成相互间的通信。

通信接口83用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。通信端口83还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。

总线80包括硬件、软件或两者，将电子设备的部件彼此耦接在一起。总线80包括但不限于以下至少之一：数据总线(Data Bus)、地址总线(Address Bus)、控制总线(ControlBus)、扩展总线(Expansion Bus)、局部总线(Local Bus)。举例来说而非限制，总线80可包括图形加速接口(Accelerated Graphics Port，简称为AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线、前端总线(FrontSide Bus，简称为FSB)、超传输(Hyper Transport，简称为HT)互连、工业标准架构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、无线带宽(InfiniBand)互连、低引脚数(Low Pin Count，简称为LPC)总线、存储器总线、微信道架构(Micro ChannelArchitecture，简称为MCA)总线、外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，简称为PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment，简称为SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video ElectronicsStandards Association Local Bus，简称为VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线80可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

另外，结合上述实施例中处理方法，本申请实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种基于区块链的智能建筑管理方法。

综上所述，通过本发明可以满足建筑中大量智能设备对区块链吞吐量的需求，同时，充分利用边缘网关等智能设备的计算和存储能力，对智能设备采集的数据进行数据处理和统计等操作，减轻了系统服务器的压力。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。