基于区块链的工程机械物联网监控系统及方法与流程

1.本发明属于工程机械监控技术领域，尤其是涉及一种基于区块链的工程机械物联网监控系统及方法。


背景技术：

2.随着信息技术的快速发展，万物互联技术(iot)已经进入各行各业，数字化正在成为工程机械发展的新引擎。因工程机械设备价格昂贵且单个工程建造商使用频次较低，为提高设备使用率和节省工程投资总额，工程行业内主要以设备租赁方式为主。
3.随着工程机械的租赁市场逐渐扩大，对于租赁双方而言均存在一定的租赁风险：出租方，工程机械出租后由使用方进行使用，一些信誉不良的使用方常常会出现故意损坏机械，超范围使用机械的现象；另外，还会存在由于使用方看管不利而出现设备丢失或被盗的现象，从而造成出租方的利益损失；使用方：租赁的工程机械为外来机械，特别是大型机械或远距离租用时，无法及时进行机械性能验证，一些信誉不良的出租方则会将故障机械出租，然后以使用方使用损坏为由向使用方索赔，从而造成使用方的利益损失。
4.为了解决上述技术问题，人们进行了大量的努力，中国专利公开了一种工程机械后装物联网监控系统，公开号cn111435232b，该方案提出在每个工程机械上安装一个监控终端，然后将监控终端与监控中心和移动终端配对连接，在监控中心中设定使用范围，监控终端识别定位位置以解决使用方超范围使用的问题，且监控终端之间能够相互通信，当远距离传输无效时，能够通过第三传输装置向周围其他机械发送短距离无线信号，从而消除监控盲区找到丢失设备。但是前述方案仍然存在一些缺陷，例如，上述方案必须在租赁设备上安装监控终端，若无监控终端，则无法实现其所声称的效果，而当监控移动终端又是容易被拆除的，被拆除时就无法找回丢失/被盗设备。此外，上述方案也没有真正解决故障机械出租问题，虽然提及进行初始性能检查，但是，第一，监控终端是由租赁商掌握的，容易出现受租赁商控制，容易作弊，对使用方不公平；第二，性能检查只能检查运行性能，可以用于检查设备当前运行是否良好，并不能确保其之前是否出现过故障，而出现过故障的地方如果处理地不好很容易出现二次故障，且仅能够用于检查一些基本性能信息，无法检查外观、不受监控部件损坏等问题，需要使用方在承租之前进行人工检查，仍然容易出现由于租赁商和使用方对租赁设备熟悉程度和检查手段不同，不良租赁商对不同使用方重复收取同一租赁物同一问题的额外维修费用。
5.区块链是一种不依赖第三方，通过自身分布式节点进行网络数据的存储、验证、传递和交流的一种技术方案。区块链技术无需借助任何第三方中心的介入就可以使参与者达成共识，以极低的成本解决信任与价值的可靠传递难题，目前主要被应用于金融行业。在工程机械领域，也有技术提出基于区块链的工程机械监控，但是目前对区块链的利用仅停留在区块链的传统自动记录方式，即将监控系统内各节点的传输数据自动上传至区块链，例如中国专利公开的一种基于区块链的分布式工程机械监控系统，公开号cn112653770a。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于区块链的工程机械物联网监控系统及方法。
7.为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
8.一种基于区块链的工程机械物联网监控系统，包括工程机械平台、移动终端以及能够分别与工程机械平台和移动终端通信的安装在机械设备上的监控终端，其特征在于，还包括设备厂家平台和区块链平台，所述的设备厂家平台连接于所述的工程机械平台以将设备信息发送给工程机械平台，所述的区块链平台连接于所述的监控终端，用于记录监控终端上传的采集信息。
9.在上述的基于区块链的工程机械物联网监控系统中，所述的设备信息包括相应设备的数据、指令和通信能力；
10.所述的工程机械平台根据设备信息判断相应设备的通信能力，若设备具有能够与工程机械平台及移动终端通信的无线通信能力，则将相应设备的设备控制器作为监控终端采集信息；
11.若设备不具有能够与工程机械平台及移动终端通信的无线通信能力，则所述的监控终端连接于所述的设备控制器。
12.在上述的基于区块链的工程机械物联网监控系统中，所述的工程机械平台还用于根据设备信息判断相应设备的协议形式，以指示监控终端以相应的协议与所述的设备控制器进行通信。
13.在上述的基于区块链的工程机械物联网监控系统中，所述的监控终端包括监控控制器、电源模块、定位模块、无线模块和存储模块，监控终端通过所述的无线模块连接工程机械平台、区块链平台和移动终端；
14.所述的监控终端还连接于设备的设备电源以形成由设备电源和自身电源构成的双电源系统。
15.在上述的基于区块链的工程机械物联网监控系统中，所述的区块链平台还连接于工程机械云平台，以用于记录设备问题以及提供具有相应设备所有设备问题的租赁合同供双方签订。
16.在上述的基于区块链的工程机械物联网监控系统中，所述的监控终端具有拆卸感应模块，用于在感应到拆卸动作时，上报拆卸信息至工程机械平台，并于本地发送声光告警指令给设备控制器以操纵设备进行声光告警。
17.在上述的基于区块链的工程机械物联网监控系统中，每次监控终端连接设备控制器时均发送启动条件给设备控制器，且所述的启动条件为连接有当前监控终端，以使设备仅在连接当前监控终端时能够被使用。
18.一种基于区块链的工程机械物联网监控方法，包括以下步骤：
19.设备厂家平台将相应设备的设备信息发送至相应租赁商的工程机械平台；
20.工程机械平台根据设备信息判断相应设备的协议形式，以指示监控终端以相应的协议与所述的设备控制器进行通信；
21.监控终端根据工程机械云平台和/或移动终端的控制指令向设备控制器发送控制信息以参与对设备的控制；
22.当监控终端感应到拆卸动作时，上报拆卸信息至工程机械平台，并于本地发送声光告警指令给设备控制器以操纵设备进行声光告警。
23.在上述的基于区块链的工程机械物联网监控方法中，还包括基于移动终端进行设备核对方法：
24.移动终端接收工程机械平台下发的设备清单；
25.移动终端遍历设备清单，获取各设备处监控终端的身份信息，并依次广播携带有遍历获取到的身份信息的广播指令；
26.监控终端接收到广播指令后核对身份信息，若与自己的身份信息核对一致，则返回广播应答并控制设备进行声光应答；
27.移动终端接收到广播应答后对设备清单中相应设备所在行进行变色处理，同时发出提示音。
28.在上述的基于区块链的工程机械物联网监控方法中，还包括监控终端防拆方法：
29.每次监控终端连接设备控制器时均发送启动条件给设备控制器，且所述的启动条件为连接有当前监控终端；
30.每次设备控制器启动时，检测当前是否连接于相应监控终端，若是，则认为满足启动条件，成功启动，否则，不满足启动条件，提示监控终端已被拆卸；
31.工程机械平台向设备控制器发送经过私钥签名的解除指令，设备控制器对解除指令进行验证，验证通过后执行解除指令以解除启动条件。
32.还包括基于区块链的机械设备租赁责任认证方法：
33.使用方归还机械设备且产生赔偿责任时，由租赁商通过工程机械平台将包含设备id及导致赔偿的设备问题的赔偿责任记录至区块链形成支付账单，使用方通过移动终端核对赔偿责任并于区块链完成赔偿支付；
34.使用方租用机械设备前发现有未被记录至区块链的设备问题时，由租赁商通过工程机械平台将新发现的的设备问题记录至区块链中相应的设备id名下；
35.使用方租用机械设备时，在区块链中生成包含相应设备所有设备问题的租赁合同，双方通过各自的移动终端核对租赁合同并完成电子签名。
36.本发明的优点在于：
37.1、工程机械平台与设备厂家平台连接，并且获取设备的数据、指令和通信能力，能够利用设备本身的配置，无需每台机械设备都必须安装监控终端；
38.2、具有监控终端防拆机制，且提供双重叠加防拆效果，使设备在监控终端被拆除后无法使用，从而断绝擅自拆卸监控终端的念头；
39.3、利用短距离无线通讯提出一种基于广播及广播应答的核对方法，能够实现设备租还过程设备快捷核对，赋能工程机械行业，提高租赁交易便捷性；
40.4、利用区块链提出高可信的设备问题认责机制，保证商业可信赖性，有效避免租赁商利用承租方对设备的不熟悉对同一设备问题进行重复索赔，有利于促进租赁双方的公平交易，规范租赁市场，促进租赁市场良性循环发展。
附图说明
41.图1是本发明实施例一中基于区块链的工程机械物联网监控系统的系统结构框
图；
42.图2是本发明实施例一中确定机械设备是否安装监控终端的方法流程图；
43.图3是本发明实施例二中实现防拆目的的方法流程图；
44.图4是本发明实施例三中实现基于区块链机械设备租赁责任认证方法的流程图。
45.附图说明：工程机械平台1；移动终端2；监控终端3；设备厂家平台4；区块链平台5；设备电源6；设备控制器7；设备动作组件8。
具体实施方式
46.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。本方案针对目前工程机械租赁市场存在的一些问题提出了针对性的解决方案，主要在于，提出了一种基于区块链的工程机械物联网监控系统。
47.实施例一
48.如图1所示，本系统包括工程机械平台1、移动终端2以及能够与工程机械平台1和移动终端2通信的安装在机械设备上的监控终端3。特别之处在于，本系统还包括设备厂家平台4和区块链平台5，设备厂家平台4连接于工程机械平台1以将设备信息发送给工程机械平台1，区块链平台5连接于监控终端3，用于记录监控终端3上传的包含设备状态等的采集信息，实现设备运行信息可信记录。
49.具体地，设备厂家平台4提供给工程机械平台1的设备信息包括相应设备的数据、指令和通信能力，当租赁商自行或以融资租赁方式向设备厂家购买设备时，设备厂家便通过设备厂家平台4将相应设备的设备信息发送给相应租赁商的工程机械平台1。
50.如图2所示，工程机械平台1根据设备信息判断相应设备的通信能力，若设备具有能够与工程机械平台1及移动终端2通信的无线通信能力，则将相应设备的设备控制器7作为监控终端3采集信息，工程机械平台1直接与相应的设备控制器7进行无线连接，设备控制器7是设备本身所具有的控制器，连接于设备的设备动作组件8，如音箱、喇叭、电机等。使本系统能够利用机械设备本身的配置，无需每台机械设备都必须安装监控终端。
51.若设备不具有能够与工程机械平台1及移动终端2通信的无线通信能力，则监控终端3连接于设备控制器7，工程机械平台1根据设备信息判断相应设备的协议形式，指示监控终端3以相应的协议与设备控制器7进行通信，如通过标准can协议进行通信，通过与设备控制器的连接可以控制设备的音箱、喇叭和其他受控设备如电机等；。工程机械平台1记录监控终端3的编号并绑定监控终端3与设备的对应关系。
52.同样地，监控终端3包括监控控制器、电源模块、定位模块、无线模块和存储模块，监控终端3通过无线模块连接工程机械平台1、区块链平台5和移动终端2。无线模块可以有两种，一种是远程无线模块，例如wifi、gprs等，用于与工程机械平台1和区块链平台5通讯，一种是短距离无线模块，例如局域网wifi、蓝牙、lora等用于与移动终端2通讯。移动终端2具有两种通讯能力，一种是与工程机械平台1通信的远程通信能力，一种是与监控终端3通信的短距离通信能力，移动终端2包括被租赁商使用的移动终端、被使用方使用的移动终端，工程机械平台1记录有移动终端与移动终端使用方的对应关系。
53.优选地，监控终端3还连接于设备的设备电源6以形成由设备电源6和自身电源构成的双电源系统。
54.以安装监控终端3为例，一台设备安装并绑定监控终端3后，监控终端3可以根据工程机械云平台1、移动终端2的控制指令向设备控制器7发送控制信息以参与对设备的控制，如可以在对应租赁和使用场景下实现语言智能播报、喇叭寻车，远程锁机，低电智能语音提示等，如可以根据工程机械云平台1下发的采集指令进出数据采集，并按指定周期上报给区块链平台5和相应的工程机械云平台1，应用场景中，工程机械云平台1可以根据监控终端管3上报的位置信息，工况信息、告警信息等信息来监控和记录设备的工作状态，并根据业务规则触发对应的处理逻辑，提示用户进行各种远程指令处置。还可以通过移动终端2、机械云平台设定机械设备的时空使用限制等。
55.优选地，监控终端3具有拆卸感应模块，用于在感应到拆卸动作时，上报拆卸信息至工程机械平台1，并于本地发送声光告警指令给设备控制器7以操纵设备进行声光告警，如控制音箱进行声光告警。通过该方式能够避免监控终端3被拆卸。拆卸感应模块可以为安装在监控终端与机械设备之间的连接于监控终端控制器的压力感应模块，当监控终端3被拆卸时，压力感应模块的感应数据会发生变化。当然，拆卸感应模块也可以为其他形式，如采用光电感应模块。
56.实施例二
57.如图3所示，本实施例与实施例一类似，不同之处在于，本实施例能够进一步起到防拆卸目的，具体实现方法为：
58.每次监控终端连接设备控制器时均发送启动条件给设备控制器，且启动条件为连接有当前监控终端。
59.每次设备控制器7启动时，检测当前是否连接于相应监控终端3，若是，则认为满足启动条件，成功启动，否则，不满足启动条件，提示监控终端3已被拆卸。本领域技术人员应当知道，设备控制器7与监控终端3如果相连，双方能够相互检测到对方，本实施例便利用这一点实现防拆目的，一旦设备控制器7连接上监控终端3，设备控制器7便认准该监控终端3，每次启动都检测一次监控终端3，在未接收到解除启动条件的指令前设备控制器7均无法在未检测到监控终端3的情况下成功启动，从而起到防拆卸的目的。本实施例中，在检测到拆卸动作时，可以语音发出“拆卸监控终端3将导致设备无法使用”等字眼来阻止拆卸。
60.本实施例在实施例一的基础上进行改进，当监控终端3被拆卸时，首先通过上报拆卸信息，发出声光报警来阻止拆卸，一般情况下该方式能够阻止拆卸，但是也可能未能够阻止拆卸，此时，本实施方式的方法就起到了第二道防线效果，使设备在监控终端3被拆卸后无法使用，从而能够避免不良使用人恶意拆卸监控终端3。
61.如果要拆卸监控终端3，需由工程机械平台通过监控终端3向设备控制器发送解除启动条件的指令，设备控制器7验证指令是否是工程机械平台1所发，若是，则执行指令解除启动条件，此时监控终端可拆除。优选采用签名秘钥对的方式验证指令，工程机械平台使用私钥对指令进行签名，设备控制器使用相应的公钥进行解密完成工程机械平台身份验证。
62.实施例三
63.本实施例与实施例一类似，不同之处在于，本实施例的工程机械物联网监控系统还包括基于移动终端2进行设备找寻方法：
64.移动终端2接收用户输入的设备编号，依据设备编号调取相应设备处监控终端3的身份信息；
65.移动终端2广播携带身份信息的广播指令；
66.监控终端3接收到广播指令后核对身份信息，若与自己的身份信息一致，则返回广播应答并控制设备进行声光应答；
67.移动终端2接收到广播应答后发出提示音。
68.当无法找到机械设备，用户可以使用终端设备3通知工厂机械平台1远程下发指令使其进行声光应答，如播放寻车音频、车载喇叭等。当设备位于远程无线盲区，无法上报位置，无法接收远程指令时，便可以使用上述方式进行寻车。利用短距离无线通讯方式，即使设备进入远程无线网络盲区，也能够快速找到遗失设备。此外，由于设备的状态信息等信息被上传至区块链平台，租赁双方可以公平地根据最后的声光报警、定位位置等进行责任划分，实现对设备实时性、高精度准确度和精细化管理。
69.另外，还可以基于移动终端2进行设备核对，具体实现方法如下：
70.移动终端2接收工程机械平台下发的设备清单；
71.移动终端2遍历设备清单，获取各设备处监控终端3的身份信息，并依次广播携带有遍历获取到的身份信息的广播指令；
72.监控终端3接收到广播指令后核对身份信息，若与自己的身份信息核对一致，则返回广播应答并控制设备进行声光应答；
73.移动终端2接收到广播应答后对设备清单中相应设备所在行进行变色处理，同时发出提示音。上述方法可以用于租还过程中的租赁清单核对，很多时候，使用方一次会向租赁商租赁多种设备，归还时候也会归还多种设备，在取走设备、归还设备时就需要核对租赁物，通过上述方法，可以有效快速地进行核对。
74.实施例四
75.本实施例与实施例一类似，不同之处在于，本实施例区块链平台5还连接于工程机械云平台，用于记录设备问题以及提供具有相应设备所有设备问题的租赁合同供双方签订。且如图4所示，本实施例的工程机械物联网监控系统还包括基于区块链的机械设备租赁责任认证方法：
76.使用方租用设备前对设备进行检查，在自己的移动终端2处核对设备所存在的问题是否都被记录至区块链中；
77.如果发现新的没有被记录的设备问题，由租赁商通过工程机械平台1将新发现的的设备问题记录至区块链中相应的设备id名下；如果没有新的设备问题则直接进入合同签订步骤；
78.租赁商通过自己的终端设备上传租赁合同初稿至区块链，在区块链中生成包含相应设备所有设备问题的完整租赁合同，如果一份租赁合同包含多个设备，则该完整租赁合同中具有所有设备的所有问题；
79.双方通过各自的移动终端2核对租赁合同并完成电子签名；
80.使用方使用完设备后归还设备；
81.移交前由租赁商检查机械设备是否产生新的问题；
82.如果未发现新的问题，则签收设备，完成租赁服务，并记录在区块链中；
83.如果发现新问题，则将产生赔偿责任，租赁商使用自己的移动终端通过工程机械平台1将包含设备id及导致赔偿的设备问题的赔偿责任记录至区块链形成支付账单，使用
方通过移动终端2核对赔偿责任并于区块链完成赔偿支付；
84.随后租赁商签收设备，完成租赁服务，并记录在区块链中。
85.利用区块链提出高可信的设备问题认责机制，保证商业可信赖性，有效避免租赁商利用承租方对设备的不熟悉对同一设备问题进行重复索赔，有利于促进租赁双方的公平交易，规范租赁市场，促进租赁市场良性循环发展。
86.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。