基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法及系统

1.本发明涉及信息技术领域，具体涉及基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法及系统。


背景技术：

[0002][0003]
国内外许多研究学者提出了基于区块链的解决方案，但都着重于碳资产管理、交易激励机制和碳排放权交易方式等，某些研究学者没有给出具体的解决方案和架构，缺乏对碳排放数据的跟踪测量，不能确保联盟链的链下企业提供的碳排放数据真实可靠。因此，也不能保证联盟链的链上碳排放权交易过程中企业碳排放量的真实可信。


技术实现要素：

[0004]
为了解决传统碳排放权交易系统存在的数据不透明的问题，本发明的目的是提供基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法及系统，保证碳排放权交易过程中企业碳排放数据的真实可信。
[0005]
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
[0006]
基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，包括以下步骤：
[0007]
获取企业的碳排放数据，将碳排放数据和二氧化碳质量浓度组合为实时碳排放数据json字符串；
[0008]
对实时碳排放数据json字符串进行加密，将加密后的数据发布；
[0009]
接收加密后的数据并进行解密，并对解密后的实时碳排放数据并存储bigchaindb存储网络；
[0010]
根据解密后的实时碳排放数据计算企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量并存储；
[0011]
基于分钟、小时、日、月、年碳排放量，企业申请可信碳排放量数字证书；
[0012]
将企业id、企业名称、企业碳排放量、企业可信碳排放量数字证书和企业信誉值上传至fabric联盟链交易网络；
[0013]
基于fabric联盟链碳排放权网络和bigchaindb存储网络间的数据交互，企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易。
[0014]
进一步的，通过物联网设备获取企业的碳排放数据；企业的碳排放数据包括烟气湿度、烟气流速、烟气静态压力、烟气温度和二氧化碳体积浓度。
[0015]
进一步的，对解密后的实时碳排放数据并存储bigchaindb存储网络的具体流程如下：
[0016]
5.1，将解密后的实时碳排放数据上传至bigchaindb存储网络，若数据上传成功，则bigchaindb存储网络生成实时碳排放数据的事务id，上传成功后执行步骤5.3，若上传失败则执行步骤5.2；
[0017]
5.2，将上传失败的实时碳排放数据存储至redis缓存，执行步骤5.1；
[0018]
5.3，将bigchaindb存储网络中实时碳排放数据的事务id和获取的碳排放数据的时间戳，存储至mongodb数据库的realtimecol中，若存储成功，则实时碳排放数据存储结束，若存储失败，则执行步骤5.4；
[0019]
5.4，将存储失败的事务id和时间戳存储至redis缓存，执行步骤5.3。
[0020]
进一步的，根据解密后的实时碳排放数据计算企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量并存储的具体流程如下：
[0021]
根据分钟内碳排放数据的起始时间戳和结束时间戳获取realtimecol中时间段内所有的事务id，多线程访问bigchain网络，根据事务id获取bigchaindb存储网络中的实时碳排放数据，实现对bigchaindb存储网络的模糊查询；计算每分钟内所有实时碳排放数据的平均烟气湿度、平均烟气流速、平均烟气静压、平均烟气温度、平均二氧化碳体积浓度以及平均二氧化碳质量浓度，并存储至bigchaindb存储网络，然后将分钟数据的事务id和时间戳存储至mongodb中的mintimecol中；
[0022]
根据小时内的分钟时间戳获取mintimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取分钟碳排放数据，计算企业每小时的碳排放量，并上传至bigchaindb存储网络，然后将事务id和时间戳存储至mongodb中的hourtimecol中；
[0023]
根据日内的小时时间戳获取hourtimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取小时碳排放数据，计算每天的碳排放量，将碳排放量和日时间戳上传至bigchaindb存储网络，然后事务id和时间戳存储至mongodb中的daytimecol；
[0024]
根据月内的日时间戳获取daytimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取每日的碳排放数据，计算每月的碳排放量，将碳排放量和月时间戳上传至bigchaindb，然后将事务id和时间戳存储至mongodb中的monthtimecol中；
[0025]
根据年内的日时间戳获取daytimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取每日的碳排放数据，计算年碳排放量，将碳排放量和年时间戳上传至bigchaindb，然后将事务id和时间戳存储至mongodb中的yeartimecol中。
[0026]
进一步的，fabric联盟链碳排放权网络包括拥有可信碳排放量的企业和政府附属交易所。
[0027]
进一步的，处理fabric联盟链碳排放权网络和bigchaindb存储网络间的数据交互包括企业的碳排放量和可信碳排放量数字证书的交互。
[0028]
进一步的，实现交互网关，fabric联盟链交易网络和bigchaindb存储网络间的数据交互grpc框架实现；交易方式包括单向竞拍与固定价格交易两种交易方式。
[0029]
进一步的，信誉值通过下式计算：
[0030]rscore
＝t
nums
+ce
proportion
ꢀꢀ
(b.1)
[0031]
式中：
[0032]rscore
‑‑‑
企业信誉值；
[0033]
t
nums
‑‑‑
企业根据参与碳排放权交易的次数得到的信誉值；
[0034]
ce
proportion
—企业最新碳排放量占总配额的比例得到的信誉值。
[0035]
进一步的，企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易的具体过程如下：
[0036]
企业发起出售碳排放权请求或购买碳排放权请求；
[0037]
根据信誉机制，确定售碳排放权请求或购买碳排放权请求审核通过后的企业的购
买比例，进行买卖双方交易匹配，信誉值高的企业优先交易。
[0038]
基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易系统，包括
[0039]
碳排放数据获取模块，用于获取企业的碳排放数据，将碳排放数据和二氧化碳质量浓度组合为实时碳排放数据json字符串；
[0040]
加密模块，用于对实时碳排放数据json字符串进行加密，将加密后的数据发布；
[0041]
解密模块，用于接收加密后的数据并进行解密，并对解密后的实时碳排放数据并存储bigchaindb存储网络；
[0042]
碳排放量计算模块，用于根据解密后的实时碳排放数据计算企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量并存储；
[0043]
证书申请模块，用于基于分钟、小时、日、月、年碳排放量，企业申请可信碳排放量数字证书；
[0044]
上传模块，用于将企业id、企业名称、企业碳排放量、企业可信碳排放量数字证书和企业信誉值上传至fabric联盟链交易网络；
[0045]
交易模块，用于基于fabric联盟链碳排放权网络和bigchaindb存储网络间的数据交互，企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易。
[0046]
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
[0047]
本发明基于联盟链、bigchaindb技术确保企业在碳排放权交易过程中区块链的链上和链下碳排放量数据的真实可信，解决了碳排放交易过程中企业提供的碳排放数据真实可信性无法保证的问题；由于bigchaindb存储网络具有数据不可篡改的特性，所以利用bigchaindb存储数据，然后进行碳排放量的计算，并将碳排放量存储在bigchaindb上，确保碳排放量在计算过程中数据真实可信性；利用身份认证技术对访问联盟链交易网络的企业进行身份审核，确保联盟链交易网络的安全性；利用联盟链技术保证交易过程中数据透明和不可篡改性；根据信誉值，激励企业参与碳排放权交易系统、激励企业减少碳排放。本发明对现有的碳排放权交易方法进行了改进和优化，具有一定的现实意义和实用价值。
[0048]
进一步的，利用物联网技术和物联网设备连续采集排放过程中数据，减少人为操作，摈弃核算过程中由于人为操作过多导致数据问题的发生。
附图说明
[0049]
图1是本发明的方法的架构图。
[0050]
图2是本发明的系统示意图。
具体实施方式
[0051]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，下面结合申请中附图部分对本技术的整个流程及技术细节做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，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，都属于本发明的保护范围。
[0052]
参见图1，基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，包括以下步骤：
[0053]
步骤1：参与碳排放权交易的企业需按照国家能源局发布的《火电厂烟气二氧化碳排放连续监测技术规范》中的要求配置物联网设备，包括湿度测试仪、流速测试仪、压力测
试仪、温度测量仪、二氧化碳分析仪；
[0054]
步骤2：企业生产过程中，利用步骤1中所述物联网设备采集企业的碳排放数据，包括烟气湿度、烟气流速、烟气静态压力、烟气温度、二氧化碳体积浓度。根据《火电厂烟气二氧化碳排放连续监测技术规范》中提供的公式(a.1)和(a.2)计算二氧化碳质量浓度，将采集到的碳排放数据和二氧化碳质量浓度组合为实时碳排放数据json字符串；
[0055][0056]
式中：
[0057]csn
‑‑‑
标准状态下二氧化碳质量浓度，单位为克每立方米(g/m3)；
[0058]cs
‑‑‑‑
co
2-cems测得的二氧化碳体积浓度，单位为克每立方米(g/m3)。
[0059]
注：公式(a.1)中质量浓度和体积浓度干湿基状态应相同。
[0060][0061]
式中：
[0062]cd
‑‑‑
标准状态下二氧化碳干基质量浓度，单位为克每立方米(g/m3)；
[0063]cw
‑‑‑
标准状态下二氧化碳湿基质量浓度，单位为克每立方米(g/m3)；
[0064]
x
sw
‑‑‑
烟气含湿量。
[0065]
步骤3：用企业的公钥对实时碳排放数据json字符串进行加密，保证企业生产过程中碳排放数据的安全性和隐私性。然后通过mqtt(message queuing telemetry transport，消息队列遥测传输)协议将加密后的数据发布至mqtt服务器；
[0066]
步骤4：企业内部配置发电机组碳数据中心存储服务器，构建由发电机组碳数据中心和生态环境部碳数据中心组成的bigchaindb(巨链数据库)存储网络，bigchaindb存储网络提供数据的不可变存储；
[0067]
步骤5：发电机组碳数据中心服务器订阅碳排放数据主题，接收实时碳排放数据json字符串，用企业私钥对字符串进行解密，并对解密后的实时碳排放数据存储，解密后的实时碳排放数据存储的具体流程如下：
[0068]
5.1，通过java-planetmint-driver驱动将解密后的实时碳排放数据据上传至bigchaindb存储网络，若数据上传成功，则bigchaindb存储网络会生成实时碳排放数据的事务id(txid)，事务id为bigchaindb存储网络中实时碳排放数据的唯一标识，上传成功后执行步骤5.3，若数据上传失败则执行5.2；
[0069]
5.2，将上传失败的实时碳排放数据存储至redis缓存，执行步骤5.1；
[0070]
5.3，将bigchaindb存储网络中唯一标识碳排放数据的事务id和物联网设备采集到碳排放数据的时间戳(timestamp)，存储至mongodb数据库的realtimecol中，若存储成功，则实时碳排放数据存储结束，若存储失败，则执行步骤5.4；
[0071]
5.4，将存储失败的事务id和timestamp存储至redis缓存，执行步骤5.3。
[0072]
步骤6：根据《火电厂烟气二氧化碳排放连续监测技术规范》中的计算公式，进行企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量计算并存储，分钟、小时、日、月、年碳排放量计算和存储具体流程如下：
[0073]
6.1，分钟碳排放数据计算和存储：根据分钟内碳排放数据的起始timestamp和结
束timestamp获取realtimecol中该时间段内所有的事务id，多线程访问bigchain网络，根据事务id获取bigchaindb存储网络中的实时碳排放数据，实现对bigchaindb存储网络的模糊查询。计算每分钟内所有实时碳排放数据的平均烟气湿度、平均烟气流速、平均烟气静压、平均烟气温度、平均二氧化碳体积浓度，平均二氧化碳质量浓度。将参数平均值和分钟时间戳按步骤5的1)和2)存储至bigchaindb存储网络，然后将分钟数据的事务id和timestamp存储至mongodb中的mintimecol中；
[0074]
6.2，小时碳排放量计算和存储：根据小时内的分钟时间戳获取mintimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取分钟碳排放数据。根据公式(a.3)～公式(a.6)计算企业每小时的碳排放量，计算得出的碳排放量和小时时间戳上传至bigchaindb，然后将事务id和timestamp存储至mongodb中的hourtimecol中。
[0075][0076]
式中：
[0077]
‑‑‑
测定断面的湿烟气平均流速，单位为米每秒(m/s)；
[0078]
kv‑‑‑
速度场系数；
[0079]
‑‑‑
测定断面流速cms测得的湿烟气平均流速，单位为米每秒(m/s)。
[0080][0081]
式中：
[0082]qs
‑‑‑
实际工况下湿烟气流量，单位为立方米每小时(m3/h)；
[0083]a‑‑‑‑
测定断面的面积，单位为立方米(m3)。
[0084][0085]
式中：
[0086]qsn
‑‑
标准状态下干烟气体积流量，单位为立方米每小时(m3/h)；
[0087]
ts‑‑‑
烟气温度，单位为摄氏度(℃)；
[0088]
p
atm-大气压力，单位是帕斯卡(pa)；
[0089]
ps‑‑‑
烟气静压，单位为帕斯卡(pa)。
[0090]gh
＝cd×qsn
×
10-6
ꢀꢀ
(a.6)
[0091]
式中：
[0092]gh
‑‑‑
烟气二氧化碳排放质量流率，单位为吨每小时(t/h)。
[0093]
6.3，日碳排放量计算和存储：根据该日内的小时时间戳获取hourtimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取小时碳排放数据。按照公式a.7计算每天的碳排放量，将计算得出的碳排放量和日时间戳上传至bigchaindb，然后将txid和timestamp存储至mongodb中的daytimecol：
[0094][0095]
式中：
[0096]
gd‑‑‑
二氧化碳天排放量，单位为吨每天(t/d)；
[0097]ghi
‑‑‑
该天中第i小时二氧化碳排放量，单位为吨每小时(t/h)；
[0098]
6.4，月碳排放量计算和存储：根据该月内的日时间戳获取daytimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取每日的碳排放数据。按照公式a.8计算每月的碳排放量，将计算得出的碳排放量和月时间戳上传至bigchaindb，然后将txid和timestamp存储至mongodb中的monthtimecol中：
[0099][0100]
式中：
[0101]gm
‑‑‑
二氧化碳月排放量，单位为吨每月(t/m)；
[0102]gdi
‑‑‑
该月中第i天二氧化碳排放量，单位为吨每天(t/d)；
[0103]dm
‑‑‑
该月天数；
[0104]
6.5，年碳排放量计算和存储：根据该年内的日时间戳获取daytimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取每日的碳排放数据。按公式a.9计算年碳排放量，将计算得出的碳排放量和年时间戳上传至bigchaindb，然后将txid和timestamp存储至mongodb中的yeartimecol中：
[0105][0106]
式中：
[0107]gy
‑‑‑
二氧化碳年排放量，单位为吨每年(t/a)；
[0108]g′
di
‑‑‑
该年中第i天二氧化碳排放量，单位为吨每天(t/d)；
[0109]dy
‑‑‑
该年天数
[0110]
步骤7：符合步骤1～步骤6要求的碳排放数据采集、存储和计算过程的企业，可以保证企业在区块链的链下碳排放数据的真实可信。企业可以向生态环境部申请可信碳排放量数字证书，生态环境部对企业可信环境进行审核，若审核通过，则为企业颁发可信碳排放量数字证书并将证书存储在bigchaindb存储网络；若审核失败，则拒绝为企业颁发可信碳排放量数字证书。可信碳排放量数字证书用于证明企业在区块链的链下碳排放数据的真实可信；
[0111]
步骤8：搭建由拥有可信碳排放量的企业和政府附属交易所组成的fabric联盟链碳排放权网络，政府附属交易所用于审核企业发起交易价格和出售碳排放权数量的合理性；
[0112]
步骤9：基于grpc(谷歌发起的远程过程调用)框架实现交互网关，用于处理fabric联盟链交易网络和bigchaindb存储网络间的数据交互，包括企业的碳排放量和可信碳排放量数字证书；
[0113]
步骤10：联盟链碳排放权交易网络对访问该交易网络的企业进行身份认证，若认证通过，则允许企业访问该交易网络，若认证失败，则不允许企业访问该交易网络，保证联盟链碳排放权交易网络的安全性；
[0114]
步骤11：fabric联盟链碳排放权交易网络提供了一个新的信誉机制，用于激励企
业参与本交易网络和激励企业减少碳排放。通过企业成功参与碳排放权交易的次数t
nums
和企业最新碳排放量占总配额的占比ce
proportion
确定企业信誉值r
score
。对于企业成功参与碳排放权交易的次数t
nums
累计计算，参与碳排放权交易且匹配成功的企业信誉值加1，参与碳排放权交易但匹配失败的企业信誉值加0.5，用于激励企业参与碳排放权交易。对于企业最新碳排放量占总配额的占比ce
proportion
累计计算，每天零点计算联盟链上所有企业的企业最新碳排放量占总碳排额的比例，并对比例由低到高的排序，前25％的企业信誉值加1，25％～75％的企业信誉值加0.5，最后25％的企业信誉值加0，激励企业减少碳排放。企业信誉值按公式(b.1)计算:
[0115]rscore
＝t
nums
+ce
proportion
ꢀꢀ
(b.1)
[0116]
式中：
[0117]rscore
‑‑‑
企业信誉值
[0118]
t
nums
‑‑‑
企业根据参与碳排放权交易的次数得到的信誉值
[0119]
ce
proportion
—企业最新碳排放量占总配额的比例得到的信誉值
[0120]
步骤12：联盟链交易网络上的企业通过交互网关获取上bigchaindb上的可信碳排放量数字证书，然后将企业id、企业名称、企业碳排放量、企业可信碳排放量数字证书和企业信誉值等企业基本信息上传至fabric联盟链交易网络；
[0121]
步骤13：fabric联盟链碳排放权交易网络提供了单向竞拍、固定价格交易两种交易方式，供企业选择；
[0122]
步骤14：企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易，具体流程如下：
[0123]
14.1联盟链交易网络上的企业通过交互网关获取企业最新的碳排放量cep
used
，填写出售价格、出售量、企业id、企业名称、信誉值等信息，选择交易方式，发起出售碳排放权请求；
[0124]
14.2联盟链交易网络上的企业填写购买价格、购买量、企业id、企业名称、信誉值等信息，选择交易方式，发起购买碳排放权请求；
[0125]
14.3政府附属交易所制定交易审核规则，通过智能合约完成请求审核。
[0126]
对于出售和购买请求，首先均需审核企业的可信碳排放量数字证书，利用生态环境部的公钥对数字证书进行验证，若通过验证则通过审核，若未通过验证则未通过审核。
[0127]
然后对于出售请求，审核出售量和出售价格的合理性。
[0128]
对于购买请求，审核购买价格合理性。审核出售量是否大于等于企业当前可用碳排放量，是则通过审核，不是则未通过审核；出售价格、购买价格是否在全国性碳市场前一日最低交易价格和最高交易价格之间，是则通过审核，不是则未通过审核。
[0129]
若以上审核均通过则调用智能合约中出售交易方法和购买交易方法，将出售交易和购买交易发布在联盟链交易网络中，锁定企业的出售量；若任一审核未通过则企业发起出售请求、购买请求失败；
[0130]
14.4根据信誉机制确定企业的购买比例，对于1个出售请求和多个购买请求交易来说，对所有发起购买请求的企业的信誉值由高至低排序，信誉值前25％的企业拥有100％购买权，信誉值25％～75％的企业拥有75％购买权，信誉值后25％的企业拥有50％购买权；
[0131]
14.5进行买卖双方交易匹配，根据企业的购买价格符合交易需求由最符合到最不符合对购买顺序进行排序，若企业购买价格一致，则信誉值高的企业优先交易。按购买顺序
进行买卖匹配，交易量为买家购买量*购买权，直至卖家出售量为0，匹配结束，*表示相乘。
[0132]
14.6若卖家匹配成功，则信誉值加1，若卖家匹配失败，则释放被锁定的碳排放量；若买家匹配成功，信誉值加1，买家匹配失败，信誉值加0.5。
[0133]
步骤15：更新联盟链交易网络中参与碳排放权交易的企业信息，交易结束。
[0134]
参见图2，基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易系统，包括：
[0135]
碳排放数据获取模块，用于获取企业的碳排放数据，将碳排放数据和二氧化碳质量浓度组合为实时碳排放数据；
[0136]
加密模块，用于对实时碳排放数据进行加密，将加密后的数据发布；
[0137]
解密模块，用于接收加密后的数据并进行解密，并对解密后的实时碳排放数据并存储bigchaindb存储网络；
[0138]
碳排放量计算模块，用于根据解密后的实时碳排放数据计算企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量并存储；
[0139]
证书申请模块，用于基于分钟、小时、日、月、年碳排放量，企业申请可信碳排放量数字证书；
[0140]
上传模块，用于将企业id、企业名称、企业碳排放量、企业可信碳排放量数字证书和企业信誉值上传至fabric联盟链交易网络；
[0141]
交易模块，用于基于fabric联盟链碳排放权网络和bigchaindb存储网络间的数据交互，企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易。
[0142]
本发明利用物联网设备连续采集企业生产过程中的碳排放数据，避免人工操作过程中存在的数据造假行为；利用bigchaindb存储网络的数据去中心化和防篡改特性存储企业的碳排放数据，利用mongodb数据库根据时间戳范围实现bigchaindb模糊查询，然后计算企业的碳排放量，并将碳排放量存储至bigchiandb存储网络，保证区块链的链下碳排放数据存储的真实可信可追溯，利用生态环境部监管链下企业碳排放数据，为企业颁发可信碳排放数字证书，在联盟链交易网络中用于企业提供碳排放量数据可信的凭证。提供交互网关处理bigchaindb存储网络和联盟链交易网络间的数据交互。
[0143]
为了保证联盟链交易网络的安全性，对访问联盟链交易网络的企业进行身份认证；为了确保联盟链交易合理性，在联盟链网络上增加政府附属交易所节点，负责制定交易合理性审核机制；提供单向竞拍和固定价格两种交易方式供企业选择；提出新的信誉机制，激励企业参与本发明提出的碳排放权交易系统、激励企业减少碳排放。
[0144]
实施例1
[0145]
基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易系统，图1为本发明的系统架构图，系统由下向上为物联网设备层、bigchaindb数据存储计算层以及联盟链碳排放权交易层。图2为本发明的功能模块图，物联网设备层包含碳排放数据采集和计算模块、碳排放数据加密模块；bigchaindb数据存储计算层包括碳排放数据解密模块、碳排放数据存储模块、碳排放量计算模块、可信碳排放量数字证书模块；用于bigchaindb数据存储计算层和联盟链碳排放权交易层数据交互的交互网关模块；联盟链碳排放权交易层包括碳排放权交易模块、政府附属交易所监管模块、信誉机制模块、身份认证模块。
[0146]
以单向竞买为具体实施案例，对本发明的具体实施方式进行进一步具体说明。以火电厂间单向竞买过程为案例，具体实施步骤如下：
[0147]
步骤1：火电厂配置物联网设备，包括烟气参数监测单元和二氧化碳浓度检测单元，具体包括湿度测试仪、流速测试仪、压力测试仪、温度测量仪、二氧化碳分析仪；
[0148]
步骤2：火电厂搭建由发电机组碳数据中心和生态环境部碳数据中心组成的bigchaindb存储网络，部署并运行火电厂碳排放数据存储和计算的代码；
[0149]
步骤3：火电厂向生态环境部发起获取可信碳排放量数字证书，生态环境部对区块链的链下企业碳排放数据可信性进行审核，审核通过则颁发数字证书，上传至bigchaindb存储网络，不通过则不颁发；
[0150]
步骤4：搭建由5个火电厂节点和1个政府附属交易所节点构成的fabric联盟链碳排放权交易网络；
[0151]
步骤4：火电厂1通过交互网关获取企业最新的碳排放量，填写出售信息，发起出售请求；火电厂2、火电厂3、火电厂4、火电厂5填写购买价格等信息，发起购买请求；
[0152]
步骤5：ca机构通过fabric联盟链交易网络对火电厂进行身份认证，认证不通过则发起交易失败；认证通过则由政府附属交易所制定的审核智能合约，审核火电厂可信碳排放数字凭证，审核火电厂1出售量和出售价格合理性，审核火电厂2～火电厂5购买价格的合理性。若审核通过则将出售和购买信息发布在fabric交易网络，审核不通过的火电厂的交易信息不被发布在fabric交易网络，本案例设定出售交易和购买交易均审核通过；
[0153]
步骤6：按照信誉机制对单向竞买交易的买方和卖方进行交易匹配。表1为通过身份认证的火电厂1，发起出售交易请求，且通过交易审核后，发布在fabric碳排放权交易网络中的出售信息关键字段表，表2为竞拍时间段内发起购买请求且通过身份认证的火电厂2～火电厂5，通过交易审核后，发布在fabric碳排放权交易网络中关键购买信息和根据信誉值排序获得的购买权信息表。
[0154]
表1fabric交易网络中卖家出售信息关键字段表
[0155][0156]
表2fabric交易网络中买家购买关键字段和购买权信息表
[0157][0158]
单向竞买过程，首先按交易价格对火电厂进行排序：hep3、hep5、hep2、hep4，4个参与竞拍交易火电厂按信誉值进行排序：hep3、hep2、hep5、hep4，按信誉值排序决定火电厂对购买量的购买权比例，hep3拥有100％的购买权、hep2和hep5拥有75％的购买权，hep4拥有50％的购买权。表3为单向竞买交易结果表。
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表3单向竞买交易结果表
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hep3的购买单价最高且拥有100％的购买权，因此hep3交易单价为48元，交易量为8吨。hep5的购买单价是第二名且拥有75％的购买权，因此hep5可购买4.5吨，hep1出售量为10吨，hep3购买8吨，hep5可交易量为2吨。hep2和hep4参与本次竞拍交易失败。根据火电厂已使用的碳排放量占总碳排放量比例和火电厂交易是否成功确定火电厂的信誉值，hep3交易成功信誉值加1，hep3最终信誉值为5。hep5交易成功信誉值加1，hep5最终信誉值为3，hep2交易失败信誉值加0.5，hep2最终信誉值为3.5。hep4交易失败信誉值加0.5，hep4最终信誉值为1.5。
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步骤7：将火电厂交易之后的数据存储至fabric交易网络，交易结束。
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上述实施案例为本发明的提供的单向竞买交易案例，并非对本发明作任何限制，不超出权利要求书记载的技术方案前提下企业可以选择其他交易方式进行交易。
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本发明基于物联网、联盟链、bigchaindb技术确保企业在碳排放权交易过程中区块链的链上和链下碳排放量数据的真实可信，解决了碳排放交易过程中企业提供的碳排放数据真实可信性无法保证的问题；由生态环境部签名颁发企业可信碳排放量数据证书，提供企业碳排放量可信的权威证明；利用物联网技术和物联网设备连续采集排放过程中数据，减少人为操作，摈弃核算法过程中由于人为操作过多导致数据问题的发生；bigchaindb具有数据不可篡改的特性，利用bigchaindb存储物联网设备产生的数据，然后进行碳排放量的计算，并将碳排放量存储在bigchaindb上，确保碳排放量在计算过程中数据真实可信性；利用身份认证技术对访问联盟链交易网络的企业进行身份审核，确保联盟链交易网络的安全性；利用联盟链技术保证交易过程中数据透明和不可篡改性，引入政府附属交易所节点制定交易审核规则，确保联盟链上的碳排放权交易的合理性；提出了竞拍和固定价格两种交易方式；提出了新的信誉机制，激励企业参与本碳排放权交易系统、激励企业减少碳排放。本发明对现有的碳排放权交易系统进行了改进和优化，具有一定的现实意义和实用价值。

技术特征：
1.基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，包括以下步骤：获取企业的碳排放数据，将碳排放数据和二氧化碳质量浓度组合为实时碳排放数据json字符串；对实时碳排放数据json字符串进行加密，将加密后的数据发布；接收加密后的数据并进行解密，并对解密后的实时碳排放数据并存储bigchaindb存储网络；根据解密后的实时碳排放数据计算企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量并存储；基于分钟、小时、日、月、年碳排放量，企业申请可信碳排放量数字证书；将企业id、企业名称、企业碳排放量、企业可信碳排放量数字证书和企业信誉值上传至fabric联盟链交易网络；基于fabric联盟链碳排放权网络和bigchaindb存储网络间的数据交互，企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易。2.根据权利要求1所述的基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，通过物联网设备获取企业的碳排放数据；企业的碳排放数据包括烟气湿度、烟气流速、烟气静态压力、烟气温度和二氧化碳体积浓度。3.根据权利要求1所述的基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，对解密后的实时碳排放数据并存储bigchaindb存储网络的具体流程如下：5.1，将解密后的实时碳排放数据上传至bigchaindb存储网络，若数据上传成功，则bigchaindb存储网络生成实时碳排放数据的事务id，上传成功后执行步骤5.3，若上传失败则执行步骤5.2；5.2，将上传失败的实时碳排放数据存储至redis缓存，执行步骤5.1；5.3，将bigchaindb存储网络中实时碳排放数据的事务id和获取的碳排放数据的时间戳，存储至mongodb数据库的realtimecol中，若存储成功，则实时碳排放数据存储结束，若存储失败，则执行步骤5.4；5.4，将存储失败的事务id和时间戳存储至redis缓存，执行步骤5.3。4.根据权利要求1所述的基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，根据解密后的实时碳排放数据计算企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量并存储的具体流程如下：根据分钟内碳排放数据的起始时间戳和结束时间戳获取realtimecol中时间段内所有的事务id，多线程访问bigchain网络，根据事务id获取bigchaindb存储网络中的实时碳排放数据，实现对bigchaindb存储网络的模糊查询；计算每分钟内所有实时碳排放数据的平均烟气湿度、平均烟气流速、平均烟气静压、平均烟气温度、平均二氧化碳体积浓度以及平均二氧化碳质量浓度，并存储至bigchaindb存储网络，然后将分钟数据的事务id和时间戳存储至mongodb中的mintimecol中；根据小时内的分钟时间戳获取mintimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取分钟碳排放数据，计算企业每小时的碳排放量，并上传至bigchaindb存储网络，然后将事务id和时间戳存储至mongodb中的hourtimecol中；根据日内的小时时间戳获取hourtimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取小时碳排放数据，计算每天的碳排放量，将碳排放量和日时间戳上传至bigchaindb存储
网络，然后事务id和时间戳存储至mongodb中的daytimecol；根据月内的日时间戳获取daytimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取每日的碳排放数据，计算每月的碳排放量，将碳排放量和月时间戳上传至bigchaindb，然后将事务id和时间戳存储至mongodb中的monthtimecol中；根据年内的日时间戳获取daytimecol中事务id，多线程从bigchaindb存储网络获取每日的碳排放数据，计算年碳排放量，将碳排放量和年时间戳上传至bigchaindb，然后将事务id和时间戳存储至mongodb中的yeartimecol中。5.根据权利要求1所述的基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，fabric联盟链碳排放权网络包括拥有可信碳排放量的企业和政府附属交易所。6.根据权利要求1所述的基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，处理fabric联盟链碳排放权网络和bigchaindb存储网络间的数据交互包括企业的碳排放量和可信碳排放量数字证书的交互。7.根据权利要求1所述的基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，实现交互网关，fabric联盟链交易网络和bigchaindb存储网络间的数据交互grpc框架实现；交易方式包括单向竞拍与固定价格交易两种交易方式。8.根据权利要求1所述的基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，信誉值通过下式计算：r
score
＝t
nums
+ce
proportion
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(b.1)式中：r
acore
‑‑‑
企业信誉值；t
nums
‑‑‑
企业根据参与碳排放权交易的次数得到的信誉值；ce
proportion
—企业最新碳排放量占总配额的比例得到的信誉值。9.根据权利要求1所述的基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法，其特征在于，企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易的具体过程如下：企业发起出售碳排放权请求或购买碳排放权请求；根据信誉机制，确定售碳排放权请求或购买碳排放权请求审核通过后的企业的购买比例，进行买卖双方交易匹配，信誉值高的企业优先交易。10.基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易系统，其特征在于，包括碳排放数据获取模块，用于获取企业的碳排放数据，将碳排放数据和二氧化碳质量浓度组合为实时碳排放数据json字符串；加密模块，用于对实时碳排放数据json字符串进行加密，将加密后的数据发布；解密模块，用于接收加密后的数据并进行解密，并对解密后的实时碳排放数据并存储bigchaindb存储网络；碳排放量计算模块，用于根据解密后的实时碳排放数据计算企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量并存储；证书申请模块，用于基于分钟、小时、日、月、年碳排放量，企业申请可信碳排放量数字证书；上传模块，用于将企业id、企业名称、企业碳排放量、企业可信碳排放量数字证书和企业信誉值上传至fabric联盟链交易网络；
交易模块，用于基于fabric联盟链碳排放权网络和bigchaindb存储网络间的数据交互，企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易。

技术总结
本发明公开了基于区块链的链上链下双可信的碳排放权交易方法及系统，获取企业的碳排放数据，将碳排放数据和二氧化碳质量浓度组合为实时碳排放数据；对实时碳排放数据并存储BigchainDB存储网络；根据实时碳排放数据计算企业的分钟、小时、日、月、年碳排放量并存储；然后申请可信碳排放量数字证书；将企业id、企业名称、企业碳排放量、企业可信碳排放量数字证书和企业信誉值上传至Fabric联盟链交易网络；企业在联盟链交易网络上进行碳排放权交易。本发明利用联盟链技术保证交易过程中数据透明和不可篡改性，解决当前碳排放权交易系统中无法保证碳排放数据真实可信的技术问题。法保证碳排放数据真实可信的技术问题。


技术研发人员：王晨旭 桑新欣 黄鸿斐
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/7