一种基于区块链的在库管理平台的制作方法

本发明涉及电子平台技术领域，尤其涉及一种基于区块链的在库管理平台。

背景技术：

钢铁仓储物流中的在库管理是一项针对于货品从入库到出库过程中的业务管理体系，由于其所涉及业务种类繁杂、风险类别多、单据种类和相关责任主体也较多，并且随着供应链4.0时代的到来，客户对于仓储管理的质量要求在显著提升，传统钢铁仓储在库管理的各种痛点问题也逐渐暴露出来，例如出入库耗时过大、货损落实责任力度小、信息化管理成本太高、数据非结构化严重、落后的财务审计模型等。

区块链技术是一项以互联网为基础，结合密码学、点对点(peer-to-peer，p2p)网络、算法科技、数据结构和计算机高级语言等计算机技术的新型应用模式。区块链技术往往利用块链式数据结构来验证和存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据。由于区块链底层共识算法所营造的信任机制、具有可追溯性、隐私可控性、智能合约等多种优势特性，能够对传统征信起到显著改良和优化作用。

由此可见，可以利用区块链技术对现有的在库管理系统进行升级，从而解决现有在库管理中出现的痛点问题。

技术实现要素：

针对现有技术中，在库管理耗时高，成本高，效率低下等问题，本发明提出一种基于区块链的在库管理平台。

本发明为了实现上述目的，具体采用以下技术方案：

本发明公开一种基于区块链的在库管理平台，包括由下至上的四个层级：协议层、数据层、功能模块层和业务层；其中，协议层由区块链及其共识算法构成，并将所有区块链节点分为主节点和从节点，针对主从节点之间的业务联系创建智能合约；数据层对区块链中节点的数据进行隐私分级，并基于智能合约和数据组件类别进行数据处理；功能模块层基于智能合约调用相关的功能模块；业务层用于实现对平台系统进行维护和管理的业务功能。

进一步地，主节点和从节点，具体包括：

主节点包括各个仓储作业方、仓储企业、仓储和订单信息运维人员、仓储作业监管方等；

从节点包括货主、提货方、委托承运人、第三方dapp技术开发商等。

进一步地，共识算法包括：

采用kafka软件编译的实用拜占庭容错算法pbft，并且在区块链中主节点的数量大于7。

进一步地，针对主从节点之间的业务联系创建智能合约，具体包括：

针对业务申请、授信审批、权限获取、实时动态数据存证、销账、增删企业或客户信息、数据动态查询、高级查询、企业身份核实、库内项目监管、仓储合同签署、合同上链及管理、业务登记和编号、流水核对、保证金收取等业务环节的业务交割创建一一对应的智能合约。

进一步地，数据层的数据组件类别，具体包括：

仓储基础信息数据、库内基础作业数据、库存单据及报表、库存编号管理、库间调拨数据、作业验收标准、仓储决策分析数据、库位优化数据、库内盘点管理数据、装卸搬运负责人及工具、分拣配货负责人及工具、风险分析报告、项目监管日志、crm日志、erp数据等。

进一步地，数据层对区块链中节点的数据进行隐私分级，具体包括：

将节点数据分为完全公开数据、半公开数据和不公开数据三种；

其中，完全公开数据针对所有链上节点进行获取；半公开数据经过授权之后获取；不公开数据只针对特定节点开放授权验证，非特定节点禁止授权。

进一步地，数据层还包括：

数据挖掘和分析沙箱、数据可视化呈现、数据清洗、数据权限分层等技术性数据组件，并且对针对这些数据组件创建智能合约。

进一步地，功能模块层包括以下功能模块：

身份注册和验证模块，用于对区块链节点的注册和验证信息进行加密保存、查询和注销操作；

权限管理模块，用于对智能合约的私钥授权状况进行监督管理；

订单管理模块，用于对接仓储企业下游客户，并根据下游客户需求动态调整包括库存计划、调整货位状态、更新库内设备、调整库内人员等一系列链上数据流；

仓储作业管理模块，用于管理包括装卸搬运作业、盘点管理作业、rfid传感器识别作业等仓储业务数据流，并追溯相关负责人作为主节点上链保存；

出入库管理模块，用于对接出库环节和入库环节中的各项业务内容的上链管理；

财务管理结算模块，涉及货品在库期间的付款管理业务、库存发票管理业务、现金记账管理业务和清结算业务；

整体风控模块，用于对在库管理中产生的各类风险进行识别、评估、预警和控制。

进一步地，业务层包括：

项目管理、基础信息维护管理、存货预警管理、财务管理、仓储环境管理、仓储设备管理、仓库人员管理和风险管理等与数据层上链数据流相关的子系统。

进一步地，业务层的每一子系统组件都含有至少一个区块链主节点。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，其有益效果如下。

1、本发明采用区块链和共识算法的技术方案实现在库管理，利用区块链技术区分节点中的主从结构，在此基础上创建各个节点参与方之间的智能合约，能够提高现有在库管理系统中的管理效率，也可以降低监管成本并有效控制风险。

2、本发明平台业务层中每个子系统组件中都含有至少一个区块链主节点，这样保证了主节点对于业务实施的监督和干预，保证了平台线上和线下之间的运作效率，同时保证了决策安全性。

3、本发明平台在各个系统层级中都设置有权限监督和风险控制的功能模组，保证了平台系统对于在库管理的安全验证，最大化规避风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种基于区块链的在库管理平台的结构框图；

图2为实用拜占庭容错算法pbft的原理示意图；

图3为本发明实施例2提供的一种基于区块链的在库管理平台的功能模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图和实施例对本发明实施例作详细说明。

实施例1

参照图1所示，本发明实施例1公开一种基于区块链的在库管理平台，包括由下至上的四个层级：协议层、数据层、功能模块层和业务层；其中，协议层由区块链及其共识算法构成，并将所有区块链节点分为主节点和从节点，针对主从节点之间的业务联系创建智能合约；数据层对区块链中节点的数据进行隐私分级，并基于智能合约和数据组件类别进行数据处理；功能模块层基于智能合约调用相关的功能模块；业务层用于实现对平台系统进行维护和管理的业务功能。

可以理解地，对多个参与者(即本发明方案中的各个区块链节点)在协作工作中进行分工、成果分配、奖罚、责任关系等项目并使每个参与者都达到一致认可的机制被称为共识机制，该机制可以解决陌生参与者之间的信任问题，同时可以保证事项实施过程中的透明度。由此可见，使用共识机制的共识算法可以有效提升本发明实施例中在库管理系统的可信度和安全性。

进一步地，本发明实施例中的共识算法采用kafka软件编译的实用拜占庭容错算法(practicalbyzantinefaulttolerance，pbft)，并且区块链主节点的数量大于7。

可以理解地，pbft算法使拜占庭协议的运行复杂度从指数级别降低到多项式级别(polynomial)，从而适用于分布式系统。pbft要求共同维护一个状态，所有节点采取的行动一致。为此，需要运行三类基本协议，包括一致性协议、检查点协议和视图更换协议。我们主要关注支持系统日常运行的一致性协议。一致性协议至少包含若干个阶段：请求(request)、序号分配(pre-prepare)和响应(reply)。根据协议设计的不同，可能包含相互交互(prepare)，序号确认(commit)等阶段。如图2所示，其示出了pbft算法的协议通信原理，其中c为客户端，n0～n3表示服务节点，在这些服务节点中，起始节点n0为主节点，结束节点n3为故障节点。整个协议的基本过程如下：

1)客户端发送请求，激活主节点的服务操作。

2)当主节点接收请求后，启动三阶段的协议以向各从节点广播请求。

[2.1]序号分配阶段，主节点给请求赋值一个序列号n，广播序号分配消息和客户端的请求消息m，并将构造序号分配消息给各从节点；

[2.2]交互阶段，从节点接收序号分配消息，向其他服务节点广播相互交互消息；

[2.3]序号确认阶段，各节点对视图内的请求和次序进行验证后，广播序号确认消息，执行收到的客户端的请求并给客户端以响应。

3)客户端等待来自不同节点的响应，若有m+1个响应相同，则该响应即为运算的结果。

由此可见，每一个客户端(即参与者)的请求需要经过5个阶段，通过采用按节点顺序每一个节点为主节点与其他节点两两交互的方式在服务器达成一致后，才能最终执行客户端的请求。由于在这个过程中，客户端不能从服务器端获得任何服务器的运行状态信息，因此主节点是否发生错误只能通过在服务器层进行监测得到。并且如果服务器在一段时间内都不能完成客户端的请求，则会触发视图更换协议。

可选地，本发明实施例也可以采用其他种类的共识算法，包括：raft共识算法、工作量证明(proofofwork，pow)、权益证明(proofofstake，pos)、委托权益证明(delegateproofofstake，dpos)和瑞波算法ripple等算法，此处不再赘述。

可以理解地，在区块链中，主节点往往是请求发起者或者监督者，代表着某些区块链的独特特征，除了验证、保存和传输事务之外，主节点还可以根据其所具有的独特特征促进区块链中的其他事件，例如投票事件、协议操作的执行和遵守区块链的机制合约。

具体地，本发明实施例的主节点包括：各个仓储作业方、仓储企业、仓储和订单信息运维人员、仓储作业监管方等。

可以理解地，在区块链中，从节点可以是通信端点，也可以是通信的重分发点，使数据可以链接到其他节点。网络中的每个从节点都被认为是相等的，并且并非所有从节点都能存储区块链的完整副本。

具体地，本发明实施例的从节点包括：货主、提货方、委托承运人、第三方dapp技术开发商等。

进一步，本发明实施例中，针对主从节点之间的业务联系创建智能合约，具体包括：

针对业务申请、授信审批、权限获取、实时动态数据存证、销账、增删企业或客户信息、数据动态查询、高级查询、企业身份核实、库内项目监管、仓储合同签署、合同上链及管理、业务登记和编号、流水核对、保证金收取等业务环节的业务交割创建一一对应的智能合约。

可以理解地，本发明实施例中的区块链还包括：跨链服务协议和业务接口协议等协议部分；其中，跨链服务协议采用数据摆渡(dataferry)和数据集市(datamart)等交互技术，业务接口协议用于连接功能模块层中的业务主体。

此处的数据摆渡技术主要应用于平台系统内网和外网之间、公共网络和专用网络之间以及保密网络和非保密网络之间，能够保障传输数据的安全性。需要注意的是，数据摆渡为了保证安全性，主要以物理隔离的方式而非有线连接或无线连接等数据交换方式，具体地，是通过光盘、硬盘等物理存储介质作为载体进行数据转移，从提供数据的网络中将目标数据刻录到存储介质中，然后将物理存储介质摆渡至接收数据的网络中进行数据存储。

此处的数据集市也称数据市场，是为了满足特定的部门或者用户的需求，按照多维的方式进行存储，包括定义维度、需要计算的指标、维度的层次等，生成面向决策分析需求的数据立方体。采用数据集市技术可以迎合平台用户群体的特殊需求，增强用户群体的数据利用率。

可以理解地，本发明实施例中，数据层的主要任务是数据存储、挖掘、分析、结构化处理、平台呈现、文件编码和解码、数据运维等。以本发明方案中的钢铁供应链为准，基于区块链节点所存储的数据类别包括：仓储基础信息数据、库内基础作业数据、库存单据及报表、库存编号管理、库间调拨数据、作业验收标准、仓储决策分析数据、库位优化数据、库内盘点管理数据、装卸搬运负责人及工具、分拣配货负责人及工具、风险分析报告、项目监管日志、crm日志、erp数据等。

可以理解地，数据层中的数据基于区块链节点的授权状况公开，并且基于区块链浏览器进行数据的查询和检索。本发明实施例中，数据层对区块链中节点的数据进行隐私分级，具体包括：将节点数据分为完全公开数据、半公开数据和不公开数据三种；其中，完全公开数据针对所有链上节点，通过公钥获取；半公开数据经过授权之后，链上节点可通过公私钥的验证获取；不公开数据只针对一部分特定的节点开放，这些节点经过授权之后可用对应的私钥获取数据，但其他节点没有获得私钥的权限。所有数据均保存在链上，通过区块链浏览器可以进行数据查询和检索，任何节点不可删除和篡改。

进一步地，本平台的数据层还提供了数据挖掘和分析沙箱、数据可视化呈现、数据清洗、数据权限分层等技术性组件，这些组件的功能也是基于创建智能合约的形式实现的。

可以理解地，功能层对应着通常的在库管理系统的各个业务环节和链上业务的若干特殊环节，每个功能模块都通过本平台的若干api直接对接业务主体，并对应智能合约上的一段业务自动执行代码。

具体地，本发明实施例的功能模块层包括以下功能模块：

1)身份注册和验证模块，用于对区块链节点的注册和验证信息进行加密保存、查询和注销等操作。

这一模块涉及到的业务主体是全部参与方(节点)，注册和验证信息全部加密保存在链上，需要一定权限才可查询。次要节点可自由注销，但之前的相关信息仍然保存在链上。重要节点经所有重要节点投票可以注销，同样之前的相关信息仍然保存在链上。

2)权限管理模块，用于对智能合约的私钥授权状况进行监督管理。

具体来说，这一模块涉及到的业务主体是全部参与方。本平台的权限管理类别可分解为查询权限、业务权限、投票权限等。查询权限解释：如果某参与方(节点)对链上某加密数据存证进行查询，需要获得智能合约授权并签名获得私钥。业务权限解释：不同的参与方(节点)通过签名和私钥在各自的业务范畴内获得执行授权，可以启动合约执行相应的业务程序，如果要参与交叉业务，须申诉并获得其他重要节点的一致授权，授权过程及签名在全网广播。投票权限解释：但凡涉及智能合约条款的修改事务，新增和删除重要节点的事务，由重要节点提出并经过次要节点投票，80％以上投票通过，则智能合约完成修改流程并向全网广播。涉及重要节点(含记账节点)的加入或者退出事务，由重要节点投票决定，投票结果公开透明，记录在链上并向全网广播，投票行为接受全部节点的监督。

3)订单管理模块，这一模块对接仓储企业下游客户，应客户需求动态调整库存计划、调整货位状态、更新库内设备、调整库内人员等，通过订单管理流程，产生订单供货准确率、供货完备率、客户未来需求预测、发票开具、订单查询、订单修改、订单费用等一系列链上数据流。

4)仓储作业管理模块，这一模块涉及到装卸搬运作业、盘点管理作业、rfid等传感器识别作业、标识作业、拆装箱作业、库内吊装作业、库内包装作业、流通加工作业、储区高级分类作业、分区隔离作业、分拣配送作业、库内调拨作业、库存编号管理、仓储信息管理、库内项目监管等多个子模块。每个子模块对应仓储业务主要负责人，作为重要节点，所有作业数据流通过验收环节之后均上链保存，以方便追溯。

5)出入库管理模块，这一模块对接出库环节和入库环节，因此分为入库管理子模块和出库管理子模块。前者包括的业务内容涵盖入库信息采集、入库残次处理、入库拒收处理、入库编号管理、拆箱拼箱业务等，全部过程实现信息化上链管理；后者包括的业务内容涵盖出库分拣配货作业管理、出库信息采集、出库去向管理、出库残次管理等，全部过程实现信息化上链。

6)财务管理结算模块，这一模块涉及货品在库期间的付款管理业务、库存发票管理业务、现金记账管理业务、清结算业务。本平台的优势体现在，借助完整清晰可靠的在库管理生态财务大数据沉淀，为机器学习和决策分析软件不断对财务模型进行迭代优化，提供基于真实背景的样本训练数据，改善各个参与方的财务结构，降低系统财务风险。

7)整体风控模块，这一模块对在库管理系统中产生的各类风险进行识别、评估、预警和控制。

此处将风险分为硬件风险和软件风险，硬件风险包括：作业操作风险，工伤事故风险、设备损失风险、火灾受潮虫嗜等货损风险、丢包风险等；软件风险包括：系统故障、数据丢失风险、线上操作风险、技术迭代风险等。基于区块链技术可以提高预警时间、因子识别、量化测评等事项的风险防控，同时确保数据真实且不可篡改性，因此可以进一步加强链上各参与方对于系统风控共同承担的信心基础。

可以理解地，本发明实施例的业务层主要通过各种业务组件对参与方节点的应用场景提供业务解决方案。

具体地，业务层的业务组件包括项目管理、基础信息维护管理、存货预警管理、财务管理、仓储环境管理、仓储设备管理、仓库人员管理和风险管理等与数据层上链数据流相关的子系统。每个业务组件基于协议层的智能合约和业务接口实现线上线下运作的高度对应，并且需保证每项业务的实施中均有都含有至少一个区块链主节点参与。由于区块链主节点决定着信任机制、智能合约、决策可追溯性和隐私可控性，由此可见，在业务组件中采用至少一个主节点参与的方案能够有力保证平台业务实施的安全性。

综上所述，本发明实施例方案利用区块链底层共识算法，其具有的信任机制、可追溯性、隐私可控性、智能合约等特性对传统技术的仓库管理方案起到了显著改良和优化作用，保证钢铁等行业中仓储企业在库管理各类单据和财务报表的规范化，进一步缩短与供应链其他环节账务对接的时间，提高钢铁供应链运作效率，降低在库管理成本和风险。

实施例2

基于本发明实施例1的方案，参见图3所示，本发明实施例2提供了一种基于区块链的在库管理平台的具体实现。该平台系统包括四个层级，由下至上分别为：协议层、数据层、功能层和业务层。

具体地，协议层主要包含各种区块链底层协议，具体包含：智能合约、共识机制、节点管控、网络构建、应用程序编程接口(applicationprogramminginterface，api)技术、跨链协议和硬件链接等协议部分。

数据层主要用于数字存证及数字资产管理，包括：仓储基础数据、决策分析及优化、出入库单据、作业验收标准及记录、动态信息管理、监管日志、密码管理等组件。

功能层主要实现各类业务功能，包括：注册验证、权限管理、订单管理、出入库管理、仓储作业管理、财务管理、智能风控等单元组件。

进一步地，注册验证组件用于实现身份注册、身份核实、身份注销、身份管控等功能；权限管理组件用于实现查询权限、运维权限、投票权限、监管权限等功能；订单管理组件用于实现订单查询、订单修改、需求分析、jit管理等功能；仓储作业管理组件用于实现库内作业、作业验收、库内监管、设备运维等功能；出入库管理组件用于实现残次处理、提货信息、单据存证、拒收处理等功能；财务管理组件用于实现发票管理、自动结算、付款管理、账户管理、资金管理等功能；智能风控组件用于实现工伤风险、设备风控、风控监控、风险预警、技术迭代处理、其他风险评估等功能。

业务层包括多项业务子系统，具体包括：项目管理、基础信息维护、存货预警管理、财务管理、设备管理、人员管理。该业务层基于功能层的功能模块调用数据层中的各项上链数据流，并设置有与参与者节点直接连接的业务接口，方便参与者在客户端上直接调用。

以上实施例，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。