基于区块链的碳记录和交易方法、设备、区块链节点、计算机介质和系统与流程

本公开涉及碳排放领域，更具体地，涉及基于区块链的碳记录和交易方法、设备、区块链节点、计算机可读介质和系统。

背景技术：

温室气体是大气中能够吸收地面反射的太阳辐射并重新发射辐射的一些气体。碳排放是温室气体排放的一个简称。温室气体中最主要的气体是二氧化碳，因此用碳(carbon)一词作为代表。根据当前的研究，温室气体会导致地球表面温度升高，会对环境和气候产生影响和危害。因此，如何控制碳排放以及如何通过减排技术来减少碳排放量，成为当前最重要的环保话题之一。

技术实现要素：

当前，与个人和企业的碳行为(包括碳减排行为(如公共自行车、纯电动车辆、混合动力车辆的使用)和碳排放行为(如企业生产过程中的能源消耗等))相关的数据形式各样，未经统一的碳减排(emissionreduction，er)或碳排放的当量转化，从而造成碳记录混乱。并且，这些碳记录都采用中心化的存储手段记录在各个企业自有的数据库中，没有统一可信的记录平台，有可能被篡改。

进一步地，基于这些碳排放量和碳减排量的记录进行的碳交易也没有一个可信的第三方平台来执行和记录。

针对上述问题中的至少一个，本公开提供了一种基于区块链的碳记录和交易系统以及碳记录和交易方法。

根据本公开的第一个方面，提供了一种基于区块链的碳记录和交易方法。该方法包括：获取与多个对象的碳行为有关的数据；将与该多个对象的碳行为有关的数据分别转换为该多个对象的相应碳数据；将该碳数据传送至区块链平台以进行存储；基于该碳数据在该多个对象中的两个对象之间或者该多个对象中的一个对象和不属于该多个对象的一个第三方对象之间执行碳交易；以及将该碳交易作为一个区块链事务发布到该区块链平台上。

根据本公开的第二个方面，提供了一种基于区块链的碳记录和交易设备。该设备包括：处理器，其被配置为获取与多个对象的碳行为有关的数据，将与该多个对象的碳行为有关的数据分别转换为该多个对象的相应碳数据，并且将该碳数据传送至区块链平台以进行存储，并且该处理器还被配置为基于该碳数据在该多个对象中的两个对象之间或者该多个对象中的一个对象和不属于该多个对象的一个第三方对象之间执行碳交易，并且将该碳交易作为一个区块链事务发布到该区块链平台上。

根据本公开的第三个方面，提供了一种基于区块链进行碳记录和交易的非易失性计算机可读介质。该计算机可读介质包括：用于获取与多个对象的碳行为有关的数据的计算机程序代码；用于将与该多个对象的碳行为有关的数据分别转换为该多个对象的相应碳数据的计算机程序代码；用于将该碳数据传送至区块链平台以进行存储的计算机程序代码；用于基于该碳数据在该多个对象中的两个对象之间或者该多个对象中的一个对象和不属于该多个对象的一个第三方对象之间执行碳交易的计算机程序代码；以及用于将该碳交易作为一个区块链事务发布到该区块链平台上的计算机程序代码。

根据本公开的第四个方面，提供了一种基于区块链的碳记录和交易方法。该方法包括：利用第一智能合约将与多个对象的碳行为有关的数据分别转换为该多个对象的相应碳数据，并且将该碳数据传送至区块链平台以进行存储；以及利用第二智能合约基于该碳数据在该多个对象中的两个对象或者该多个对象中的一个对象和不属于该多个对象的一个第三方对象之间之间执行碳交易，并且将该碳交易作为一个区块链事务发布到该区块链平台上。

根据本公开的第五个方面，提供了一种用于进行碳记录和交易的区块链节点。该区块链节点包括：处理器，其被配置为利用第一智能合约将与多个对象的碳行为有关的数据分别转换为该多个对象的相应碳数据，并且将该碳数据传送至区块链平台以进行存储；并且其中该处理器还被配置为利用第二智能合约基于该碳数据在该多个对象中的两个对象之间或者该多个对象中的一个对象和不属于该多个对象的一个第三方对象之间执行碳交易，并且将该碳交易作为一个区块链事务发布到该区块链平台上。

根据本公开的第六个方面，提供了一种基于区块链进行碳记录和交易的非易失性计算机可读介质。该非易失性计算机可读介质包括：用于利用第一智能合约将与多个对象的碳行为有关的数据分别转换为该多个对象的相应碳数据的计算机程序代码；用于将该碳数据传送至区块链平台以进行存储的计算机程序代码；用于利用第二智能合约基于该碳数据在该多个对象中的两个对象之间或者该多个对象中的一个对象和不属于该多个对象的一个第三方对象之间执行碳交易的计算机程序代码；以及用于将该碳交易作为一个区块链事务发布到该区块链平台上的计算机程序代码。

根据本公开的第七个方面，提供了一种基于区块链的碳记录和交易系统。该系统包括：处理器，其被配置为获取与多个对象的碳行为有关的数据；第一智能合约实体，其被配置为利用第一智能合约将与该多个对象的碳行为有关的数据分别转换为该多个对象的相应碳数据，并且将该碳数据传送至区块链平台以进行存储；以及第二智能合约实体，其被配置为利用第二智能合约基于该碳数据在该多个对象中的两个对象之间或者该多个对象中的一个对象和不属于该多个对象的一个第三方对象之间执行碳交易，并且将该碳交易作为一个区块链事务发布到该区块链平台上。

利用本公开的方案，能够实现安全可信的碳数据的记录。进一步地，根据本公开的一些方面，还能够实现安全可信的碳交易的执行和记录。

附图说明

通过参考下列附图所给出的本公开的具体实施方式的描述，将更好地理解本公开，并且本公开的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见，其中：

图1示出了根据本公开的基于区块链的碳记录和交易方法的流程图；

图2示出了根据本公开的基于区块链的碳记录和交易系统的示意图；

图3a示出了根据本公开的碳数据的区块链存储中的存储格式的示意图；以及

图3b示出了根据本公开的碳数据的分布式存储数据库中的存储格式的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本公开的基于区块链的碳记录和交易方法100的流程图。方法100例如可以由下面结合图2所示的碳记录和交易系统200实现。

如图1中所示，方法100包括步骤102，其中获取与多个对象的碳行为有关的数据。

这里，取决于对象是资源消耗型对象还是资源节约型对象，与对象的碳行为有关的数据可以是不同的数据。

在一种实现中，多个对象包括第一对象，其是资源节约型对象。例如，第一对象可以是新能源车辆(包括纯电动车辆(bev)、混合动力车辆(hev))或公共自行车等，或者是新能源车辆或公共自行车的用户，此时关心的是其碳减排量。在这种情况下，所获取的与第一对象的碳行为有关的数据是新能源车辆或公共自行车的行驶里程。

或者，第一对象也可以是新能源车辆的提供商或者公共自行车的提供商。在这种情况下，所获取的与第一对象的碳行为有关的数据可以是与该新能源车辆的提供商或者公共自行车的提供商所提供的所有新能源车辆或公共自行车的碳行为有关的数据的总和。

在一种实现中，多个对象包括第二对象，其是资源消耗型对象。例如，第二对象可以是碳超排企业等，关心的是其碳排放量或者碳超排量。在这种情况下，所获取的与第二对象的碳行为有关的数据是这种企业的排放源用量。

在步骤104，将步骤102所获取的与多个对象的碳行为有关的数据分别转换为相应的碳数据。这里，碳数据包括如上所述的第一对象的碳减排量和第二对象的碳排放量。

步骤104的转换可以在如下所述的本地设备204的处理器208中执行，也可以在区块链平台212上执行。

如果步骤104在区块链平台212上执行，则可以开发专用于执行该转换的智能合约(如图2中所示的第一智能合约218)，并将该智能合约发布到区块链平台212上，例如发布到区块链平台212上的多个区块链节点222上。此时，区块链节点222是第一智能合约218的宿主，在本公开中也被称为第一智能合约实体218。在这种情况下，与多个对象的碳行为有关的数据被传送至区块链平台212上的第一智能合约实体218，由第一智能合约实体218将与对象的碳行为有关的数据转换为相应碳数据。第一智能合约218可以由进行碳记录的各个对象签约并被发布到整个区块链平台212或区块链平台212的一部分，其由系统200的开发者或者其他提供商开发，可以被认为是系统200的一部分。

通过利用区块链平台上的智能合约来执行碳数据的转换，提供了一种安全可信的第三方安全保证。

这里，将与对象的碳行为有关的数据转换为碳数据的方法可以使用现有技术中已知或者未来开发的任何一种方法。

例如，对于上述的第一对象来说，碳数据包括碳减排量。因此步骤104的转换可以包括：基于第一对象的基准排放(baselineemission，be)量与项目排放(projectemission，pe)量计算第一对象的碳减排量。更具体地，碳减排(er)量可以根据如下公式计算：

er＝be–pe，

其中，be指示第一对象在基准线活动情况下所产生的推定排放量，pe指示第一对象在减排活动情况下所产生的实际排放量。例如，对于新能源车辆来说，be指示使用传统燃油所产生的推定排放量，pe指示使用电力能源或混合能源所产生的实际排放量。当然，碳减排量的计算还可能与其他因素，如泄漏排放、车辆类型、燃料类型等有关，在此不再赘述。在第一对象是公共自行车或者公共自行车的用户的情况下，可以认为pe为0。

又例如，对于上述的第二对象来说，碳数据包括碳排放量。因此步骤104的转换可以包括：基于第二对象的排放源用量与该排放源相对应的排放因子计算第二对象的碳排放量。更具体地，碳排放量可以根据如下公式计算：

碳排放量＝排放源用量*排放因子，

其中，排放源用量指示第二对象消耗的排放源的量，与该排放源相对应的排放因子指示该排放源在消耗过程中产生碳排放的系数。排放源例如包括煤炭、石油、天然气等。当然，碳排放量的计算还可能与其他因素，如是否采用了减排措施等有关，在此不再赘述。

在步骤106，将步骤104得到的碳数据传送到区块链平台212以进行存储。这里，在步骤104的转换由设备204的处理器208执行的情况下，由处理器208例如通过收发器206和有线或无线网络214将碳数据发布到区块链平台212。另一方面，在步骤104的转换由第一智能合约实体218执行的情况下，碳数据从第一智能合约实体218直接发布到区块链平台212。通过将碳数据存储在区块链平台212上，实现了碳数据的安全可信的存储。

在一种实现中，步骤106中传送到区块链平台212的碳数据是步骤104的转换所得到的原始碳数据。然而，在存在大量原始碳数据的情况下，将这些碳数据都直接存储到区块链平台212上将会占用相对较大的区块链存储空间并且产生较高的存储成本。

为了解决这一问题，可以通过将区块链存储和分布式数据库存储相结合来存储对象的碳数据。具体地，在步骤106，可以首先对步骤104转换得到的碳数据进行哈希运算，并将哈希运算的结果(即碳数据的哈希值)和该对象的唯一身份标识传送到区块链平台212以进行存储。原始碳数据可以由系统200存储在本地存储器或分布式数据库(如图2中所示的数据库216)中。

图3a示出了根据本公开的碳数据的区块链存储中的存储格式的示意图，图3b示出了根据本公开的碳数据的分布式存储数据库中的存储格式的示意图。如图3a所示，在区块链平台212上，存储对象的唯一身份标识(id)302与该对象的碳数据的哈希值304的对应关系列表。如图3b所示，在分布式数据库(如图2中所示的数据库216)中，存储步骤104转换得到的对象的碳数据306与该对象的碳数据306的哈希值304的对应关系列表。

在一种实现中，对象的唯一身份标识可以由系统200分配给每个对象。在另一种实现中，可以对每个对象的特定信息进行哈希运算，并将哈希值作为该对象的唯一身份标识。例如，当对象是纯电动车辆或者混合动力车辆时，可以将该纯电动车辆或者混合动力车辆的车架号或车牌号进行哈希运算，并将哈希运算的结果(即车架号或车牌号的哈希值)作为该对象的唯一身份标识。又例如，当对象是公共自行车时，可以将该自行车的车牌号进行哈希运算，并将哈希运算的结果(即车牌号的哈希值)作为该对象的唯一身份标识。另一方面，当对象是新能源车辆或公共自行车的用户时，可以将该用户的居民身份证号码或者手机号或者其哈希值作为该对象的唯一身份标识。

在上述的碳记录步骤102至106之后，方法100还可以包括碳交易步骤108。碳交易可以在多个对象中的两个对象之间执行或者可以在多个对象中的一个对象和一个不属于该多个对象的第三方对象之间执行。可以开发专用于执行碳交易的智能合约(如图2中所示的第二智能合约220)，并将该智能合约发布到区块链平台212上，例如发布到区块链平台212上的多个区块链节点222上。此时，区块链节点222是第二智能合约220的宿主，在本公开中也被称为第二智能合约实体220。在这种情况下，第二智能合约实体220例如基于第一对象的碳数据(如碳减排量)和第二对象的碳数据(如碳排放量)来在第一对象和第二对象之间执行碳交易。第二智能合约220可以由进行碳交易的各个对象签约并被发布到整个区块链平台212或区块链平台212的一部分，其由系统200的开发者或者其他提供商开发，可以被认为是系统200的一部分。本领域技术人员可以理解，每个区块链节点222可以实现为包含一个或多个处理器(图中未示出)的计算机设备，该处理器用于运行第一智能合约218和/或第二智能合约220。

第一对象和第二对象之间的碳交易可以作为一个区块链事务发布到区块链平台212上(步骤110)，从而不同对象之间的碳交易的内容也在区块链平台上得到了存证，避免了交易信息被篡改。

与上述碳数据的存储类似，碳交易信息的存储也可以通过区块链存储和分布式数据库存储相结合来进行，这里不再赘述。

图2示出了根据本公开的基于区块链的碳记录和交易系统200的示意图。如图2中所示，系统200包括本地设备(如服务器)204，其包括处理器208和收发器206。处理器208被配置为经由收发器206从数据源202获取与多个对象的碳行为有关的数据。本领域技术人员可以理解，数据源202可以是系统200的一部分，也可以是独立于系统200的外部实体。数据源202中的数据可以是采用智能物联网技术采集的，以确保所采集的数据的来源更加可信。

在一种实现中，处理器208可以被配置为将与多个对象的碳行为有关的数据分别转换为相应的碳数据，并且例如经由有线或无线网络214将得到的碳数据传送到区块链平台212进行存储。

在另一种实现中，该转换可以在区块链平台212上的智能合约(如图2中所示的第一智能合约218)中执行。在这种情况下，处理器208将与碳行为有关的数据(例如经由区块链应用接口210)传送到区块链平台212上的第一智能合约实体218，并且由第一智能合约实体218将与对象的碳行为有关的数据转换为相应碳数据并发布到区块链平台212。

类似地，传送到区块链平台212进行存储的碳数据可以是处理器208或第一智能合约实体218转换所得到的原始碳数据，也可以是这些碳数据的哈希值。具体地，处理器208可以对转换得到的碳数据(直接转换的或从第一智能合约实体218获取的碳数据)进行哈希运算，并将哈希运算的结果(即碳数据的哈希值)和该对象的唯一身份标识传送到区块链平台212以进行存储。原始碳数据可以由系统200存储在本地存储器(图中未示出)或分布式数据库216中。可以理解，分布式数据库216可以是系统200的一部分，也可以是独立于系统200的外部数据库。

进一步地，系统200还可以在多个对象中的两个对象之间或者在多个对象中的一个对象和一个不属于该多个对象的第三方对象之间执行碳交易，并将碳交易作为一个区块链事务发布到区块链平台212上。具体地，系统200可以包括专用于执行碳交易的第二智能合约实体220，第二智能合约实体220例如基于第一对象的碳数据(如碳减排量)和第二对象的碳数据(如碳排放量)来在第一对象和第二对象之间执行碳交易。第二智能合约220可以由进行碳交易的各个对象签约并被发布到整个区块链平台212或区块链平台212的一部分，其由系统200的开发者或者其他提供商开发，可以被认为是系统200的一部分。

此外，在执行碳交易之前，系统200(处理器208或第一智能合约实体218或另一智能合约实体)还可以将多个对象的相应碳数据转换为相应的碳资产，从而可以基于碳资产在两个对象之间或者一个对象与该第三方对象之间执行碳交易。

碳资产可以为正值也可以为负值。例如，一个对象的碳资产为正值代表该对象通过碳减排行为使得其碳排放量低于预定额度，而一个对象的碳资产为负值代表该对象的碳排放量超过其相应的额度。根据当前的碳排放政策，碳排放量超标的企业可能需要从其他企业或机构购买碳排放指标，以满足企业发展的需要。本领域技术人员可以理解，使用正值还是负值来指示碳资产仅仅是出于说明方便起见，而不意在限制本公开的范围。在实际实现中，可以用任何其他方便的方式来区分不同对象的碳资产。

在本公开中，如果碳交易在多个对象中的两个对象之间执行，则这种碳交易可以称为“碳交换”，而如果碳交易在多个对象中的一个对象和第三方对象之间执行，这种碳交易也可以称为“碳转移”。对于碳交换来说，执行碳交易的双方需要分别具有正值和负值的碳资产。而对于碳转移来说，执行碳交易的转出方应当具有正值的碳资产，而对执行碳交易的第三方对象的碳资产没有限制。也就是说，即使在系统200中未记录碳数据的第三方对象也能够通过系统200购买碳资产。在这种情况下，碳资产被认为是一般商品。

在一种实现中，基于碳资产在两个对象之间执行碳交易可以是在碳资产为正值的第一对象和碳资产为负值的第二对象之间直接进行碳交易。在这种情况下，碳资产为负值的企业例如可以在系统200(处理器208或第二智能合约实体220或另一智能合约实体)中直接从碳资产为正值的企业购买碳排放额度。

在另一种实现中，基于碳资产在两个对象之间执行碳交易可以通过系统200(处理器208或第二智能合约实体220或另一智能合约实体)间接执行。更具体地，一方面，系统200可以从碳资产为正值的第一对象获取第一数量的碳资产并且向该第一对象提供与该第一数量的碳资产相对应的奖励。另一方面，系统200可以向碳资产为负值的第二对象提供第二数量的碳资产并且从该第二对象收取与该第二数量的碳资产相对应的收益。或者，系统200可以向第三方对象提供第二数量的碳资产并且从该第三方对象收取与该第二数量的碳资产相对应的收益。其中，第一数量可以与第二数量相同也可以不同。

这里，碳资产可以是碳积分或者碳币的形式。在这种情况下，碳资产为正值的对象可以将其碳积分或者碳币转让给系统200，并从系统200获取奖励。例如，当新能源车辆或者公共自行车的用户作为第一对象时，其可以将其通过碳减排行为所获得的碳积分或者碳币转让给系统200，系统200可以向其提供线上或线下的特定商品的兑换券或优惠券作为奖励。另一方面，碳资产为负值的对象可以通过向系统200支付碳积分或者碳币来从系统200获取碳资产。或者，没有碳资产的第三方对象可以通过以其他方式向系统200进行支付来从系统200获取碳资产。

在一种实现中，可以紧接着步骤104之后将碳数据转换成碳资产。在这种情况下，在步骤106，可以将对象的碳资产传送到区块链平台212以进行存储。

进一步地，方法100还可以包括步骤112，其中在碳交易之后对进行碳交易的两个对象或一个对象的碳数据进行更新。接下来，方法100转移到步骤106，将更新后的碳数据传送到区块链平台212以进行存储。

类似地，在基于碳资产进行碳交易的情况下，可以在步骤112更新该两个对象或一个对象的碳资产，更新后的碳资产被传送到区块链平台212进行存储。

在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本公开所述的功能。例如，如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。

本文公开的装置的各个单元可以使用分立硬件组件来实现，也可以集成地实现在一个硬件组件，如处理器上。例如，可以用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。

本领域普通技术人员还应当理解，结合本公开的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。

本公开的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本公开。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本公开并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。