基于联盟区块链的船舶舱底油污水远程监管方法及系统

本发明属于船舶污染物监管，具体涉及一种基于联盟区块链的船舶舱底油污水远程监管方法及系统。

背景技术：

1、航运是地区经济发展的重要支柱，但同时也会带来很多环境问题，其中之一就是船舶污水的排放问题。随着人们环保意识的增强，我国对船舶油污水的监管提出了更严格的要求，并出台相关法规对船舶含油污水的排放控制做出了严格规定。

2、含油舱底水是指被机器处所产生的油污染的水，是船舶油污水的主要来源之一，所有类型的船舶都会产生。目前，船舶舱底油污水有两条处理途径，一是将油污水收集起来排入专门的接收设施，二是将油污水经过油水分离器处理后达标排放。当前部分船舶为了节省运营成本，选择将舱底油污水偷排入水的情况十分普遍，并通过伪造油类记录簿或污水接收证明等手段逃避监管，给监管部门带来了较大的监管难度，存在污水产生量算不准，排放量测不准，监管管不住的问题。由于难以获取相关传感器数据，目前对舱底油污水的监管手段还比较单一，对人力的依赖性大，监管部门主要依靠水面巡查、随机登船检查以及目击者举报进行船舶油污水监管，需要现场检查相关文书记录和设备情况，信息化程度不高。

3、目前也有少量借助传感器进行远程监测的方案，比如公开号为cn106647498a的发明专利公开了一种多功能船舶综合管理系统，其借助船舶ais系统和各类传感器远程监控船舶自身污水的管理情况，但是其监测结果受传感器状态影响，长时间运行后数据可靠性降低且易被篡改。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种基于联盟区块链的船舶舱底油污水远程监管系统及方法，用于解决舶舱底油污水监测可靠性低的问题。

2、本发明第一方面，公开一种基于联盟区块链的船舶舱底油污水远程监管方法，所述方法包括：

3、将船舶舱底油污水远程监管业务相关的数据上传到数据存储服务器；

4、基于船舶舱底油污水远程监管业务相关的数据，在不同的监管部门、船舶企业、污水接收单位之间建立船舶舱底油污水监管联盟区块链；

5、船舶通过发起提案的方式，将船舶舱底油污水数据上传到联盟区块链，基于区块链智能合约对船舶舱底油污水进行远程监管。

6、在以上技术方案的基础上，所述船舶舱底油污水远程监管业务相关的数据包括：

7、船舶ais数据、船舶静态数据、油污水排放控制区数据、油污水接收单位数据、油污水监测传感器数据。

8、在以上技术方案的基础上，所述在不同的监管部门、船舶企业、污水接收单位之间建立船舶舱底油污水监管联盟区块链具体包括：

9、给包括不同的监管部门、船舶企业和污水接收单位在内的各个组织颁布特定证书，赋予每个组织特定的权限；

10、在拥有特定证书的组织之间构建船舶舱底油污水监管通道，在区块链中实现特定组织间的私有通信，建立联盟区块链。

11、基于联盟区块链共识服务，提供船舶舱底油污水数据上链管理功能；所述船舶舱底油污水数据包括船舶舱底油污水储存、处理、交付的相关数据；

12、进行联盟区块链数据加密与分布式存储管理。

13、在以上技术方案的基础上，所述基于区块链智能合约对船舶舱底油污水进行远程监管具体包括：

14、若船舶使用油水分离器，开展油水分离器监管，基于事先设定的联盟区块链智能合约检查船舶记录的油污水处理作业真实性、油水分离器使用区域合规性、残油数量记录合理性、油污水处理数量合理性；

15、若船舶采用油污水岸上接收的方式，开展船舶油污水接收监管，船舶发起油污水交付申请后被符合要求的污水接收单位应答，油污水接收作业完成并出具油污水接收证明后，基于事先设定的联盟区块链智能合约检查船舶油污水接收凭证真实性、油污水交付时间间隔合理性、油污水交付数量合理性；

16、在以上技术方案的基础上，所述基于事先设定的联盟区块链智能合约检查船舶记录的油污水处理作业真实性、油水分离器使用区域合规性、残油数量记录合理性、油污水处理数量合理性具体包括：

17、检查油污水处理作业真实性的智能合约为：

18、

19、其中，fepq为油污水处理作业真实性判定结果，qm为船舶上传的单次油污水处理数量，t为单次油污水处理时间，c为油水分离器的额定油污水处理能力，qs为船上最大油污水储存容量，&代表逻辑与；

20、检查油水分离器使用区域合规性的智能合约为：

21、

22、其中，fa,i为i时刻油水分离器使用区域与航行状态合规性判定结果，speedi为船舶在i时刻的速度，vb为船舶航行状态的速度阈值，coordinatei为船舶在i时刻的坐标，b为油污水零排放区域范围；

23、检查残油数量记录合理性的智能合约为：

24、

25、其中，fr为残油数量合理性判定结果，qr为船舶上传的残油数量，α、β为舱底油污水含油量系数；

26、检查油污水处理数量合理性的智能合约为：

27、

28、其中，fp为一定时间段内油污水处理数量合理性判定结果，为船舶上传的第i次油污水处理数量，为单位时间内船舶产生舱底油污水数量的最小值，ta、tb分别为检查时间窗的下限和上限，为单位时间内船舶产生舱底油污水数量的最大值。

29、在以上技术方案的基础上，所述基于事先设定的联盟区块链智能合约检查船舶油污水接收凭证真实性、油污水交付时间间隔合理性、油污水交付数量合理性具体包括：

30、检查油污水接收凭证真实性的智能合约为：

31、

32、其中，fc为油污水接收证明真实性审核结果，d为污水交付船舶与污水接收点的平均距离，r为距离阈值，qm为人工记录的污水交付量，ql为流量计上传的污水流量，δ为误差阈值；

33、检查油污水交付时间间隔合理性的智能合约为：

34、

35、其中，fat为油污水接收时间间隔合理性判定结果，ti为第i次油污水接收时间，ti-1为第i-1次油污水接收时间，qs为船上最大油污水储存容量，为ti-1时的油污水储存量；

36、检查油污水交付数量合理性的智能合约为：

37、

38、其中，fa为油污水接收数量合理性判定结果，为第i次油污水接收数量。

39、在以上技术方案的基础上，所述基于区块链智能合约对船舶舱底油污水进行远程监管还包括：

40、若有群众通过联盟区块链发起油污水违规排放举报，监管部门对举报内容进行核实，情况属实则将举报内容写入联盟区块链并给予举报人虚拟货币奖励。

41、本发明第二方面，公开一种基于联盟区块链的船舶舱底油污水远程监管系统，所述系统包括：

42、数据存储层：用于存储与船舶舱底油污水远程监管业务相关的数据，包括静态数据、船舶ais数据、排放控制区数据、油污水接收单位数据和油污水监测传感器数据；

43、fbric联盟区块链层：用于基于数据存储层的数据建立船舶舱底油污水监管联盟区块链，进行船舶舱底油污水数据上链和存储管理；

44、平台应用层：用于基于联盟区块链提供船舶油污水远程监管相关的功能，包括船舶油水分离器监管、油污水接收监管和油污水违规排放举报。

45、本发明第三方面，公开一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；

46、其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；

47、所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如本发明第一方面所述的方法。

48、本发明第四方面，公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机实现如本发明第一方面所述的方法。

49、本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

50、1)本发明在不同的监管部门、船舶企业、污水接收单位之间建立船舶舱底油污水监管联盟区块链，基于联盟区块链构建船舶舱底油污水远程监管系统，可以通过区块链智能合约能够识别舱底油污水异常数据，防止船舶伪造或篡改油污水数据，提高船舶舱底油污水远程监管数据的可靠性。相较于传统的监管部门随机登船抽检方法，基于联盟区块链可以实现对船舶舱底油污水的远程全天候监管，提高监管效率。

51、2)本发明依托联盟区块链建立远程监管系统，构建油污水异常数据识别算法与智能合约，可以根据船舶油污水处理方式的不同开展油水分离器监管或船舶油污水接收监管，并融合ais、传感器等多源数据，可以详细进行油污水处理作业真实性、油水分离器使用区域合规性、残油数量记录合理性、油污水处理数量合理性和船舶油污水接收凭证真实性、油污水交付时间间隔合理性、油污水交付数量合理性的检查，从而提高舱底油污水产生量计算准确度、排放量监测准确度，提供真实有效的船舶油污水远程监管方案。