(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210373634.6 (22)申请日 2022.04.06 (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘 27号湘潭大 学 (72)发明人 裴廷睿　周军　肖赤心　曹江莲　 申冬苏　崔荣埈　关屋大雄 　 (51)Int.Cl. H04L 9/30(2006.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) H04L 67/104(2022.01) (54)发明名称 一种基于信誉度共识机制的智能 电网数据 聚合方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于信誉度共识机制的 智能电网数据聚合方法， 该方法将同一网关区域 内的智能电表终端节点形成一个区块链共识网 络， 并基于信誉度的共识机制评估 该网络中各节 点的信誉度， 公平地选取一个可信的智能电表终 端作为记账节 点， 负责聚合同一网关区域的能源 使用数据， 并打包成区块添加到电网控制中心的 私有区块链中。 本发明解决了智能电网数据聚合 运行效率低、 计算复杂 度大、 通信效率低的问题， 并满足智能电网数据聚合的机密性和完整性等 安全需求， 更适合智能电网中资源受限的智能电 表终端。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 114726529 A 2022.07.08 CN 114726529 A 1.一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 其特征在于， 包括面向智能电 网数据聚合的区块链框架以及基于信誉度的共识机制； 面向智能电网数据聚合的区块链架构包括： 由同一网关区域内若干个智能电表终端节 点组成的区块链共识网络； 负责聚合同一网关区域内能源使用数据， 并生成区块的记账节 点； 负责生成智能电表和区域网关的秘密参数并公开系统参数的可信机构； 将本区域智能 电表的细粒度能耗数据转 发给电网控制中心并返回控制信息给智能电表的区域网关； 利用 区块链定期存 储和分析用户能源使用数据并监控电网负载的电网控制中心。 2.根据权利要求1所述的一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 其特征 在于： 所述电网控制中心与所述区域网关通信连接， 所述区域网关节点与所述智能电表通 信连接， 所述智能电表之 间通信连接， 所述电网控制中心、 区域网关和智能电表均与所述可 信机构通信连接 。 3.根据权利要求1所述的一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 其特征 在于： 所述可信机构通过椭圆曲线密码学生成各实体的秘密参数并公开系统参数； 所述智 能电表测量一个时间周期内用户的能源使用数据， 并使用私钥对用户的能源使用数据进 行 加密。 4.根据权利要求1所述的一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 其特征 在于： 所述基于信誉度的共识机制可以评估区块链共识网络中各终端节点的信誉度， 将信 誉的模糊概念量 化为一个具体的数值分数， 分值越高则被选取成为记账节点的机率越大。 5.根据权利要求4所述的一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 其特征 在于： 所述基于信誉度的共识机制提供一个有限的随机偏移量并设置一个权重系 数β 来反 映验证成功 率对信誉度的影响程度， 以避免出现某些节点的验证成功率在一段时间内一直 保持第一的情况； 所述信誉分最高的终端节点将被选取成为当前时间段的记账节点， 负责 聚合同一网关区域内终端节点的能源使用数据， 并打包成区块分发给其它节点进行验证。 6.根据权利要求5所述的一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 其特征 在于： 所述区块内容包括区块头和区块体两部分， 其中， 区块头包含前一个区块的哈希值、 时间戳、 记账节点的假名、 节点的信誉分、 默克尔根和记账节点对区块的签名， 区块体包含 同一网关区域内终端节点的能源使用数据和相应的假名。 7.根据权利要求5所述的一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 其特征 在于： 所述区块验证包括区块发布方是否拥有最高的信誉值、 区块中记录的数据和时间戳 是否正确、 前一区块的哈希值以及区块签名是否正确； 所述终端节点只需要验证与自己相 关的数据记录和在本地存 储当前区块的哈希值。 8.根据权利要求7所述的一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 其特征 在于： 所述基于信誉度的共识机制可以评估记账节点的发布 区块的验证成功率， 并动态更 新节点的信誉分， 作为下一时间周期记账节点选取的依据； 若 所述验证都满足， 则所述区块 可以通过区域网关发送给电网控制中心， 添加到私有区块链上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114726529 A 2一种基于信誉度共 识机制的智能电网数据聚合 方法 技术领域 [0001]本发明涉及智能电网技术领域， 特别是涉及一种基于信誉度共识机制的智能电网 数据聚合方法。 背景技术 [0002]与传统电网技术相比， 智能电网是一种利用 先进的信息和通信技术提供经济高 效、 可持续的电力系统的电力网络。 智能电表作为智能电网架构的重要组成部分， 实现了电 力公司与用户之间的双向通信。 电力公司可以通过智能电表收集用户细粒度的能源使用数 据， 并提供最优的电力调度和更准确的计费和实时定价调整等服务， 用户也可以利用智能 电表的实时定价功能来优化 其用电决策， 提高能源效率。 [0003]然而， 智能电网在提供便利服务的同时， 也面临着严重的安全问题。 攻击者可以拦 截和分析用户细粒度能耗数据来推断有关用户生活习惯的隐私信息， 例如家电的使用情 况、 用户何 时睡觉、 何 时回家等。 更重要的是， 在传输过程中， 电网用户自身 可能会试图篡改 电力公司收到的计量数据， 以便减少能源费用。 这不仅影响电力公司的正常计费， 而且用于 负载监测的错 误读数会影响有关电网管理的决策， 严重时导 致电网不稳定或停电。 [0004]针对以上问题， 现有工作采用了基于同态加密和基于位掩码的方法。 然而， 同态加 密导致智能电表难以承受的计算成本， 而基于位掩码的方法通信效率低下， 目前迫切需要 新的手段和方法来 解决这一问题。 [0005]区块链是一种去中心化、 匿名性、 数据不可篡改的分布式数据库。 它将数据以区块 为单位， 按照时间顺序首尾相连构成一个链式数据结构， 通过哈希指针来保证数据不可篡 改， 采用共识机制提供去中心信任。 考虑到区块链具有以上特性， 本发 明使用区块链进行智 能电网数据聚合， 以保证用户能耗数据的机密性和完整性。 [0006]然而， 现有区块链中大多使用的共识机制不能在这里应用。 因为工作量证明(P oW) 或权益证明(PoS)等类似共识机制通过解决复杂的数学问题(挖矿)来创建新区块， 需消耗 大量计算资源， 而智能电表计算资源有限。 BFT类共识机制协商的通信开销较大， 不适用于 节点规模较大的网络 。 [0007]综上所述， 研发基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法， 仍是智能电网技 术领域中亟 待解决的问题。 发明内容 [0008]本发明的目的在于提供一种基于信誉度共识机制的智能电网数据聚合方法以解 决上述背景技 术中提出的问题。 [0009]为实现以上目的， 本发明提供如下技术方案： 一种基于信誉度共识机制的智能电 网数据聚合方法， 包括 面向智能电网数据聚合的区块链框架以及基于信誉度的共识机制。 [0010]面向智能电网数据聚合的区块链 架构包括： [0011]由同一网关区域内若干个智能电表终端节点组成的区块链共识网络； 负责聚合同说　明　书 1/6 页 3 CN 114726529 A 3