基于区块链的可信林业碳汇交易系统及方法

1.本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种基于区块链的可信林业碳汇交易系统及方法。


背景技术：

2.全球气候变化，关系着人类的生存和发展，是当今国际社会最为关注的生态环境问题。由于大量使用化石燃料和大规模毁林，人类每天向大气排放大约8800万吨二氧化碳，导致大气中温室气体浓度增加，二氧化碳浓度已经从工业革命前280ppm，于2005年上升到379ppm，在2015年超过了400ppm，2018年，大气中的二氧化碳浓度平均达到407.4ppm。由此，造成大气温室效应加剧，全球变暖，平均地表气候升高，减少温室气体排放源(减排)和增加温室气体吸收汇(增加碳汇)是国际公认的减缓全球气候变暖的主要措施。
3.根据《联合国气候变化框架公约》定义，碳汇是从大气中清除二氧化碳等温室气体的过程、活动或机制。森林碳汇是指森林生态系统吸收大气中二氧化碳，并将其固定在植被和土壤中，从而减少大气中二氧化碳浓度的过程、活动或机制。林业碳汇，通常是指通过实施造林再造林和森林经营、植被恢复、减少毁林等活动，吸收并固定大气中的二氧化碳并与碳汇交易相结合的过程、活动或机制。
4.我国于2017年启动了全国统一碳排放交易市场，有力的推动了以林业碳汇为代表的生态产品实现货币化。区块链技术使用了p2p网络进行动态实时传输，利用加密技术、哈希算法、数字签名技术和共识机制等解决了区块链业务活动的不可否认证明问题，智能合约技术促进了区块链技术的应用落地。可有效克服集中式控制单点故障和去中心化网络间的设备信任问题。
5.目前，现有的基于区块链的碳交易系统及方法，侧重于在负荷侧端及碳交易过程中，对碳交易数据进行实时监管，保障交易过程的透明、安全，但缺乏对供给侧端的安全可信监管。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提出一种基于区块链的可信林业碳汇交易系统及方法，实现对可用于碳交易的林业碳汇供给侧端数据进行安全可信监控，从数据源头保障交易数据的真实性、提高交易可信度，保障交易各方资产安全。
7.本发明提出了一种基于区块链的可信林业碳汇交易系统，包括：可信碳汇增量获取模块、多个林区碳汇交易节点、林业碳汇登记模块、林业碳汇核准模块、碳交易需求自动发布模块、碳交易自动匹配模块、碳交易自动执行模块、可信金融模块和碳交易凭证自动生成模块；
8.所述可信碳汇增量获取模块用于基于区块链授权认证的数据采集终端节点对新增的林业碳汇增量进行监管，并进行初步交易资格核算；
9.所述林区碳汇交易节点接入区块链碳交易系统，用于接收所述可信碳汇增量获取
模块的身份验证和交易请求，以及向所述林业碳汇登记模块提交所述林业碳汇增量的交易请求；
10.所述林业碳汇登记模块用于登记所述林区碳汇交易节点提交的所述交易请求，并记录与交易请求对应的新增碳汇增量数据；
11.所述林业碳汇核准模块用于对所述林业碳汇登记模块登记过的新增碳汇增量数据进行交易方资质审核，并将审核通过的新增碳汇增量数据对应的碳汇交易需求自动广播至区块链网络上的其他交易节点，通过其他节点的共识验证后，将该笔碳汇交易需求数据存入区块链中；
12.所述碳交易需求自动发布模块用于自动发布存入区块链中的碳汇交易需求；
13.所述碳交易自动匹配模块用于自动查找与所述碳汇交易需求匹配的买家；
14.所述碳交易自动执行模块用于当所述碳交易自动匹配模块中自动匹配的碳交易买卖双方确认交易后，自动生成碳交易电子合同，并将所述碳交易电子合同上传至所述可信金融模块和所述碳交易凭证自动生成模块；
15.所述可信金融模块用于根据接收到的所述碳交易电子合同对碳交易买卖双方执行金融交易；
16.所述碳交易凭证自动生成模块用于对接收到的所述碳交易电子合同生成符合溯源要求的电子编码。
17.可选地，所述数据采集终端节点包括物联网设备、传感器网络、gis系统、卫星定位系统。
18.可选地，所述林业碳汇核准模块由具备资质的第三方审定核准机构节点构成，对碳交易的审核标准包括：具备额外性且符合减排机制规则的造林、森林经营产生的增量碳汇。
19.可选地，所述碳交易需求自动发布模块、所述碳交易自动匹配模块、所述碳交易自动执行模块以及所述碳交易凭证编码自动生成模块的功能均基于区块链的智能合约实现。
20.可选地，所述可信金融模块由具有金融交易资质的银行节点构成。
21.本发明还提出一种基于区块链的可信林业碳汇交易方法，利用以上所述的基于区块链的可信林业碳汇交易系统，所述方法包括：
22.步骤s1：所述可信碳汇增量获取模块通过所述数据采集终端节点获取新增碳汇的林业样地的信息，根据所述林业样地的信息计算所述林业样地在设定时间段内的新增碳汇总量，并将所述新增碳汇总量的交易请求提交至所述林区碳汇交易节点；
23.步骤s2：所述林区碳汇交易节点接收到所述交易请求后，对提交交易请求的碳汇交易方的资质进行审核，若审核通过，则将所述碳汇交易总量添加数字签名，并将对应的碳汇交易数据上传至所述林业碳汇登记模块，若审核未通过，则驳回所述交易请求；
24.步骤s3：所述林业碳汇登记模块收到所述碳汇交易数据后，将所述碳汇交易数据放入林业碳汇可信交易数据池，排队等待所述林业碳汇核准模块审核；
25.步骤s4：所述林业碳汇核准模块对所述林业碳汇可信交易数据池内的碳汇交易数据进行审核，若审核通过，则将碳汇交易数据上传至碳交易需求自动发布模块；
26.步骤s5：所述碳交易需求自动发布模块将接收到的所述碳汇交易数据对应的碳汇交易需求发布至碳交易自动匹配模块；
27.步骤s6：所述碳交易自动匹配模块根据所述碳汇交易需求自动匹配交易的买方，并将匹配结果告知买卖双方；
28.步骤s7：所述碳交易自动执行模块在碳交易买卖双方确认交易后，自动生成碳交易电子合同，并将所述碳交易电子合同上传至所述可信金融模块和所述碳交易凭证自动生成模块；
29.步骤s8：所述可信金融模块根据接收到的所述碳交易电子合同对碳交易买卖双方执行金融交易；
30.步骤s9：所述碳交易凭证编码自动生成模块将接收到的碳交易电子合同生成符合溯源要求的电子编码并将所述电子编码存储至区块链。
31.可选地，所述数据采集终端节点包括物联网设备、传感器网络、gis系统、卫星定位系统；
32.在所述步骤s1中，通过所述数据采集终端节点获取新增碳汇的林业样地的信息，根据所述林业样地的信息计算所述林业样地在设定时间段内的新增碳汇总量，包括：
33.通过物联网设备、传感器网络、gis系统及卫星定位系统对新增碳汇的林业样地进行定位、面积测量及树种识别，并根据林业碳汇计量监测要求计算设定时间段内的新增碳汇总量。
34.可选地，在所述步骤s4中，所述林业碳汇核准模块对所述林业碳汇可信交易数据池内的碳汇交易数据进行审核，包括：
35.所述林业碳汇核准模块核实所述碳汇交易数据是否具备额外性且符合减排机制规则的造林、森林经营产生的增量碳汇。
36.可选地，所述碳交易需求自动发布模块内含有利用solidity语言开发的区块链智能合约实现碳交易自动发布程序，通过所述碳交易自动发布程序将碳交易需求自动打包发布至碳交易自动匹配模块。
37.可选地，所述可信金融模块由具有金融交易资质的银行节点构成，碳买卖双方在银行均有企业账号，碳买家在发布碳购买需求时，在其企业账号内存入一定数量的保证金；
38.所述步骤s8具体包括：
39.所述可信金融模块根据合同内容，将买方应付的款项从买方的企业账号打至卖方的企业账号。
40.本发明的有益效果在于：
41.本发明首先通过可信碳汇增量获取模块基于区块链授权认证的数据采集终端节点对新增的林业碳汇增量进行监管，并进行初步交易资格核算，然后通过林区碳汇交易节点接入区块链碳交易系统接收可信碳汇增量获取模块的身份验证和交易请求，以及向林业碳汇登记模块提交林业碳汇增量的交易请求，实现了对碳交易的林业碳汇新增数据，从相关采集新增碳汇的设备开始进行授权认证、确保设备真实可靠，保证了用于交易数据源的真实可信。
42.通过林业碳汇登记模块登记林区碳汇交易节点提交的交易请求，并记录与交易请求对应的新增碳汇增量数据，林业碳汇核准模块对林业碳汇登记模块登记过的新增碳汇增量数据进行交易方资质审核，并将审核通过的新增碳汇增量数据对应的碳汇交易需求自动广播至区块链网络上的其他交易节点，通过其他节点的共识验证后，将该笔碳汇交易需求
数据存入区块链中，通过碳交易需求自动发布模块自动发布存入区块链中的碳汇交易需求，碳交易自动匹配模块自动查找与碳汇交易需求匹配的买家，碳交易自动执行模块自动生成碳交易电子合同，可信金融模块根据接碳交易电子合同对碳交易买卖双方执行金融交易，最后，碳交易凭证自动生成模块对接收到的碳交易电子合同生成符合溯源要求的电子编码，实现了在整个碳交易全过程中，利用区块链技术的去中心化、可追溯、防篡改等特性，自动执行，无需人为干扰，保障了交易过程的透明、安全、可信。
43.本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
44.通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
45.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种基于区块链的可信林业碳汇交易系统的示意图。
46.图2示出了根据本发明的一个实施例的一种基于区块链的可信林业碳汇交易系统中可信碳汇增量模块的示意图。
47.图3示出了根据本发明的一个实施例的一种基于区块链的可信林业碳汇交易方法的流程图。
具体实施方式
48.现有的基于区块链的碳交易系统及方法，多是针对负荷侧或对碳交易数据进行可信保障，并未从供给侧和数据源头进行可信保障。
49.如现有技术一提供了一种计及负荷侧碳减排的区块链交易系统，其将用户侧的碳排放权聚合，对用户侧、企业分配碳排放权，广播聚合商、企业的碳排放权信息，通过交易模块进行碳排放权竞价交易，交易结束后，将本次交易周期内的所有交易生成微区块进行广播，然后验证微区块并生成区块，更新区块链。该方案仅利用区块链技术保障了碳交易过程的透明安全，不能保障用于碳交易的数据安全可靠。
50.现有技术二提供了一种基于区块链的碳交易系统及方法，包括碳排放量获取模块获取碳行为数据、生产碳排放量数据，碳交易模块对所述碳行为数据添加时间点并处理成分布式碳交易账单，利用区块链技术的去中心化、透明化、可追溯等特点，实现对高耗能碳排放企业和绿色节能的节能企业的碳资产和碳排放权进行实时、透明的区块链碳资产管理。该方案的对象为高耗能碳排放企业，未涉及到碳交易供给侧端企业碳资产的监管。
51.由以上现有技术可知，现有的基于区块链的碳交易系统及方法，侧重于在负荷侧端及碳交易过程中，对碳交易数据进行实时监管，保障交易过程的透明、安全，但并未对供给侧端，用于交易上链的数据进行安全可信监管。
52.本发明结合区块链技术、物联网技术等手段，对可用于碳交易的林业碳汇供给侧端数据进行安全可信监控，从数据源头保障交易数据的真实性、提高交易可信度，保障交易
各方资产安全。
53.下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
54.实施例1
55.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种基于区块链的可信林业碳汇交易系统的示意图。
56.如图1所示，一种基于区块链的可信林业碳汇交易系统，包括：可信碳汇增量获取模块、多个林区碳汇交易节点、林业碳汇登记模块、林业碳汇核准模块、碳交易需求自动发布模块、碳交易自动匹配模块、碳交易自动执行模块、可信金融模块和碳交易凭证自动生成模块；
57.其中，可信碳汇增量获取模块用于基于区块链授权认证的数据采集终端节点对新增的林业碳汇增量进行监管，并进行初步交易资格核算；
58.具体地，该模块对新增的符合减排机制和方法的林业碳汇增量进行监管、初步交易资格核算。如图2所示，该模块主要由区块链技术、无线传感网终端、gis系统、5g模块、gps定位系统等组成。
59.其中，林区碳汇交易节点接入区块链碳交易系统，用于接收可信碳汇增量获取模块的身份验证和交易请求，以及向林业碳汇登记模块提交林业碳汇增量的交易请求；
60.具体地，该节点接入区块链碳交易系统，对下可接收可信碳汇增量获取模块的身份验证、交易请求；对上可向碳交易系统中的林业碳汇登记模块提交交易请求，碳交易系统上有多个林区碳汇交易节点。
61.其中，林业碳汇登记模块用于登记林区碳汇交易节点提交的交易请求，并记录与交易请求对应的新增碳汇增量数据；
62.其中，林业碳汇核准模块用于对林业碳汇登记模块登记过的新增碳汇增量数据进行交易方资质审核，并将审核通过的新增碳汇增量数据对应的碳汇交易需求自动广播至区块链网络上的其他交易节点，通过其他节点的共识验证后，将该笔碳汇交易需求数据存入区块链中；
63.具体地，林业碳汇核准模块由具备资质的第三方审定核准机构组成，对新增碳汇增量数据进行交易资质审核，对碳交易的审核标准包括：具备额外性且符合减排机制规则的造林、森林经营产生的增量碳汇，即只有经过审核，具备额外性，符合减排机制规则的造林、森林经营等产生的增量碳汇才可以用于进行碳交易。林业碳汇核准模块同时会将该笔交易需求自动广播至区块链网络上的其他交易节点，再通过其他节点的共识验证后，将该笔交易需求数据存入区块链中，便于区块链网络中的所有节点对碳交易数据进行监督。
64.其中，碳交易需求自动发布模块用于自动发布存入区块链中的碳汇交易需求；
65.具体地，碳交易需求自动发布模块由区块链系统的智能合约技术实现，经过林业碳汇核准模块审核的数据，可进入碳市场交易。为了保障交易过程的透明、安全、可信，利用区块链的智能合约技术，将交易需求流程代码化，一旦有新的交易需求产生，将自动触发碳交易需求自动发布，在碳交易市场寻找“合适买家”，全程无人为干扰。
66.其中，碳交易自动匹配模块用于自动查找与碳汇交易需求匹配的买家；
67.具体地，碳交易自动匹配模块：该模块由区块链系统的智能合约技术实现。碳交易需求自动发布模块自动发布交易需求后，碳交易自动匹配模块，将会被触发。寻找潜在的经过审核，具有碳减排、碳中和、碳补偿等需求的“碳买家”，买卖双方达成一致后，将会触发碳交易自动执行模块。
68.其中，碳交易自动执行模块用于当碳交易自动匹配模块中自动匹配的碳交易买卖双方确认交易后，自动生成碳交易电子合同，并将碳交易电子合同上传至可信金融模块和碳交易凭证自动生成模块；
69.具体地，碳交易自动执行模块同样由区块链系统的智能合约技术实现。在碳交易自动匹配模块中，“碳买卖”双发达成一致后，将会自动触发交易执行模块，生成“碳交易电子合同”，并将交易合同上传至碳交易凭证编码自动生成模块和可信金融模块。
70.其中，可信金融模块用于根据接收到的碳交易电子合同对碳交易买卖双方执行金融交易；
71.具体地，可信金融模块由具有金融交易资质的银行节点构成。可信金融模块接收到碳交易自动执行模块发送的“碳交易电子合同”后，根据合同内容，对“碳买卖”双方进行金融交易行为。
72.其中，碳交易凭证自动生成模块用于对接收到的碳交易电子合同生成符合溯源要求的电子编码。
73.具体地，该模块包含区块链系统的智能合约技术、符合溯源要求的编码规则组成。对接收到的碳交易电子合同生成符合溯源要求的电子编码，便于交易纠纷追查。
74.实施例2
75.如图3所示，一种基于区块链的可信林业碳汇交易方法，利用以上的基于区块链的可信林业碳汇交易系统，方法包括：
76.步骤s101：可信碳汇增量获取模块通过数据采集终端节点获取新增碳汇的林业样地的信息，根据林业样地的信息计算林业样地在设定时间段内的新增碳汇总量，并将新增碳汇总量的交易请求提交至林区碳汇交易节点；
77.其中，数据采集终端节点包括物联网设备、传感器网络、gis系统、卫星定位系统；本步骤可以通过物联网设备、传感器网络、gis系统及卫星定位系统对新增碳汇的林业样地进行定位、面积测量及树种识别，并根据林业碳汇计量监测要求计算设定时间段内的新增碳汇总量。
78.在一个具体应用场景中，1.可信碳汇增量获取模块，通过利用经过区块链授权认证的物联网设备、传感器网络、gis系统等，对新增的林地gps定位，面积测量、树种识别，根据林业碳汇计量监测要求，计算一段时间内新增的碳汇总量c新增＝f(id,gps,timezones)。其中，id为新增碳汇的林业样地编号；gps为该样地坐标；timezones为新增碳汇时间段。
79.可信碳汇增量获取模块将用于交易的新增碳汇c新增提交至林区碳汇交易节点。
80.步骤s102：林区碳汇交易节点接收到交易请求后，对提交交易请求的碳汇交易方的资质进行审核，若审核通过，则将碳汇交易总量添加数字签名，并将对应的碳汇交易数据上传至林业碳汇登记模块，若审核未通过，则驳回交易请求；
81.在上述具体应用场景中，林区碳汇交易节点接收到交易请求后，对提交的碳汇交易方资质进行审核，只有经过身份验证，符合新增交易资质的才可进入交易市场，对该笔碳汇总量添加数字签名，c新增＝f(id,gps,sig,timezones)。其中，sig为该交易节点数字签名，便于其余交易节点验证交易方的真伪和交易纠纷溯源。然后将该笔交易上传至林业碳汇登记模块，否则驳回该交易请求。
82.步骤s103：林业碳汇登记模块收到碳汇交易数据后，将碳汇交易数据放入林业碳汇可信交易数据池，排队等待林业碳汇核准模块审核；
83.在上述具体应用场景中，林业碳汇登记模块收到碳汇交易数据后，将该碳汇交易数据放入林业碳汇可信交易数据池，排队等待林业碳汇核准模块审核。
84.步骤s104：林业碳汇核准模块对林业碳汇可信交易数据池内的碳汇交易数据进行审核，若审核通过，则将碳汇交易数据上传至碳交易需求自动发布模块；
85.在上述具体应用场景中，林业碳汇核准模块对林业碳汇可信交易数据池内的碳汇数据进行审核，核实其是否符合“额外性”且符合减排机制规则的造林、森林经营产生的增量碳汇，只有符合“额外性”的碳汇交易请求才被上传至碳交易需求自动发布模块。
86.步骤s105：碳交易需求自动发布模块将接收到的碳汇交易数据对应的碳汇交易需求发布至碳交易自动匹配模块；
87.在上述具体应用场景中，碳交易需求自动发布模块内含有利用solidity语言开发的区块链智能合约实现碳交易自动发布程序，该程序可将碳交易需求，自动打包发布至碳交易自动匹配模块，需求“碳买家”。
88.步骤s106：碳交易自动匹配模块根据碳汇交易需求自动匹配交易的买方，并将匹配结果告知买卖双方；
89.在上述具体应用场景中，碳交易自动匹配模块不仅能接收“碳卖家”发布的碳交易需求，还可接收“碳买家”发布的交易需求，并根据“碳买卖”双方的需求，自动匹配交易，并将匹配结果告知“碳买卖”双方。
90.步骤s107：碳交易自动执行模块在碳交易买卖双方确认交易后，自动生成碳交易电子合同，并将碳交易电子合同上传至可信金融模块和碳交易凭证自动生成模块；
91.在上述具体应用场景中，经过“碳买卖”双方确认后，碳交易自动执行，并根据交易结果生成碳交易电子合同，将交易合同上传至碳交易凭证编码自动生成模块和可信金融模块。
92.步骤s108：可信金融模块根据接收到的碳交易电子合同对碳交易买卖双方执行金融交易；
93.在上述具体应用场景中，可信金融模块由具有金融交易资质的银行构成，该模块的具体工作流程为：
94.1)“碳买家”在发布“碳购买”需求时，会在银行的相关企业账号内存入一定数量的保证金；
95.2)在“碳买卖”双方达成交易合同后，碳交易自动执行模块会自动将“碳交易电子合同”发送给可信金融模块；
96.3)根据合同内容，可信金融模块对“碳买卖”双方进行金融交易行为，将买卖双方应付应得的款项打至所属账户，保证“碳卖家”及时收到款项。
97.步骤s109：碳交易凭证编码自动生成模块将接收到的碳交易电子合同生成符合溯源要求的电子编码并将电子编码存储至区块链。
98.在上述具体应用场景中，碳交易凭证编码自动生成模块利用智能合约技术，将接收到的碳交易电子合同生成符合溯源要求的电子编码并将该电子编码存储上链，利用区块链技术的可追溯、防篡改，便于后期交易纠纷追查。上述所有交易过程都将利用区块链技术存储。
99.综上，本发明利用区块链技术、物联网技术、gis技术等，对用于碳交易的林业碳汇新增数据，从相关采集新增碳汇的设备开始进行授权认证、确保设备真实可靠，保证了用于交易数据源的真实可信；碳交易全过程利用区块链技术的去中心化、可追溯、防篡改等特性，自动执行，无需人为干扰，保障了交易过程的透明、安全、可信。“碳卖家”、“碳买家”在进入交易系统前，都将经过第三方机构审核，确保其具有交易资质，且“碳买家”在发布交易前，已在相关“可信金融”银行账户内存入一定款项，保障了“碳卖家”的合法权益，维护了交易市场的公平、公正。
100.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。