基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010784734.9 (22)申请日 2020.08.06 (71)申请人 哈尔滨工业大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 聂兰顺夏健晖赵薇李雪 初佃辉战德臣徐晓飞 (74)专利代理机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 代理人 岳昕 (51)Int.Cl. G06Q 50/04(2012.01) G06Q 40/04(2012.01) G06F 16/27(2019.01) G06F 21/64(2013.0。

2、1) G06F 21/60(2013.01) H04L 29/08(2006.01) (54)发明名称 基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制 造资源整合系统及方法 (57)摘要 基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制 造资源整合系统及方法， 它属于制造资源整合技 术领域。 本发明解决了工业互联网背景下网络化 生产中存在的工业数据安全问题以及云端工业 互联网平台存在的流量大、 时延高的问题。 本发 明利用边缘计算和区块链技术， 将系统划分为边 缘端和云端， 在边缘节点和云端节点分别部署区 块链服务， 将部分云端能力下沉到边缘端， 这样 可以有效减小云端流量， 并降低时延， 借助区块 链技术为企业提。

3、供高可靠的设备管理、 设备操 作、 云端下发命令等记录， 监管者可以随时追踪 到所需信息， 达到数据可靠、 责任可追溯的效果， 提高了企业物联网设备相关操作的可信性和可 靠性， 保证了工业数据的安全性。 本发明可以应 用于制造资源整合。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 111768309 A 2020.10.13 CN 111768309 A 1.基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述系统 包括云端服务层、 边缘服务层和设备层； 其中： 所述云端服务层包括云端应用客户端、 由部署在云端节点上的区块链组成的云端区块 链网络以及运行在云端节点的云端应用。

4、， 云端应用与云端区块链网络进行交互； 所有的云端节点都运行同一套云端智能合约， 云端智能合约完成与底层云端区块链网 络的逻辑交互， 实现云端区块链网络中的交易记录写入和查询； 云端应用客户端拥有与云端智能合约业务逻辑相对应的功能， 云端应用客户端的功能 包括服务资源管理、 区块链管理、 服务委托管理和服务任务管理； 所述边缘服务层包括边缘应用客户端、 由部署在边缘节点的区块链组成的边缘区块链 网络以及运行在边缘节点的边缘应用， 边缘应用与边缘区块链网络进行交互； 所有的边缘节点都运行同一套边缘侧智能合约， 边缘侧智能合约完成与底层边缘区块 链网络的逻辑交互， 实现边缘区块链网络中的交易记录写。

5、入和查询； 边缘应用客户端拥有与边缘侧智能合约业务逻辑相对应的功能， 边缘应用客户端的功 能包括设备资源管控、 区块链管理、 设备数据管理、 设备任务管理和服务需求管理； 设备层包括轨道交通装备服务企业拥有的各种物联网设备， 物联网设备接受来自边缘 服务层和云端服务层的指令， 并将产生的设备数据上传到边缘服务层。 2.根据权利要求1所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述云端应用与云端区块链网络进行交互， 边缘应用与边缘区块链网络进行 交互， 均是通过选定的企业级联盟区块链开发平台提供的SDK实现的。 3.根据权利要求2所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通。

6、装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述云端应用客户端的功能包括服务资源管理、 区块链管理、 服务委托管理和 服务任务管理， 其中： 服务资源管理包括设备管理、 资源注册、 资源审核和资源查询； 区块链管理包括数据上链和数据查询； 服务委托管理包括服务委托申请、 服务委托审核、 服务委托查询、 委托回执填写和委托 回执查询； 服务任务管理包括服务委托拆分、 服务任务合并、 服务任务查询、 服务任务下发和任务 状态监控。 4.根据权利要求3所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述边缘应用客户端的功能包括设备资源管控、 区块链管理、 设备数据管理、 设备任务。

7、管理和服务需求管理， 其中： 设备资源管控包括设备接入、 设备查询、 设备删除和设备控制； 区块链管理包括数据上链和数据查询； 设备数据管理包括数据采集、 数据查询、 数据上传云端、 设备状态监测、 设备异常处理； 设备任务管理包括设备任务接收、 设备任务审核和设备任务下发； 服务需求管理包括服务需求生成、 服务需求查询和服务需求上传。 5.根据权利要求4所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述云端智能合约的业务逻辑包括写入和查询云端控制设备记录、 写入和查 询设备操作日志数据、 写入和查询设备运转时间数据、 写入和查询设备运行状态数据、 写入 权利要求书。

8、 1/3 页 2 CN 111768309 A 2 和查询设备执行任务记录。 6.根据权利要求5所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述边缘侧智能合约的业务逻辑包括写入和查询设备接入记录、 写入和查询 设备删除记录、 写入和查询设备操作权限记录、 写入和查询设备操作记录、 新增和查询设备 故障记录、 新增和查询设备巡检记录、 新增和查询设备维修记录、 写入和查询设备数据上传 到云端记录、 写入和查询设备工作完成情况数据。 7.根据权利要求6所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述云端智能合约实例化并安装到各个云端节点上。

9、， 等待云端应用客户端的 调用； 所述边缘侧智能合约实例化并安装到各个边缘节点上， 等待边缘应用客户端的调用。 8.根据权利要求7所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述云端区块链网络、 云端智能合约、 边缘区块链网络以及边缘侧智能合约均 运行在docker容器中。 9.根据权利要求8所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述云端节点产生的数据经由超过一半数目的云端节点达成共识后， 永久写 入云端区块链网络中。 10.根据权利要求9所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 其特征在于， 所述边缘节点产生。

10、的数据经由超过一半数目的边缘节点达成共识后， 永久写 入边缘区块链网络中。 11.根据权利要求10所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系 统， 其特征在于， 所述云端区块链网络和边缘区块链网络中的交易记录写入均是按照交易 发生的顺序进行的， 当交易记录的数目达到单一区块的容量之后， 则产生新的区块； 按照区块产生的顺序， 从前一区块到后一区块通过哈希指针连接。 12.根据权利要求11所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系 统， 其特征在于， 所述云端服务层和边缘服务层还包括一种非关系型数据库， 非关系型数据 库用于存储交易请求的最后一次记录。 13.根据权利要求。

11、12所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系 统， 其特征在于， 所述云端节点中的某个节点产生需要写入区块链的交易记录时， 云端应用 客户端调用云端智能合约， 将交易记录永久保存到该节点对应的区块链中， 系统将交易记 录自动同步到所有云端节点的区块链中。 14.根据权利要求13所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系 统， 其特征在于， 所述边缘节点中的某个节点产生需要写入区块链的交易记录时， 边缘应用 客户端调用边缘侧智能合约， 将交易记录永久保存到该节点对应的区块链中， 系统将交易 记录自动同步到所有边缘节点的区块链中。 15.基于权利要求1所述的基于区块链和边。

12、缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统 的整合方法， 其特征在于， 所述方法具体为： 轨道交通装备服务企业将拥有的人力资源在云端服务层注册并维护， 将拥有的设备资 源在边缘服务层注册后， 自动同步到云端服务层； 客户在云端服务层提交服务委托申请， 云端管理员进行服务委托审核， 审核通过后， 云 端管理员对服务委托进行任务拆分， 将拆分得到的各个子任务划分为云端任务和边缘任 权利要求书 2/3 页 3 CN 111768309 A 3 务； 服务企业和边缘端管理员在接收到任务之后进行确认， 将任务下发到各个设备， 设备 开始执行任务， 系统对任务状态进行实时监测； 云端服务层生成服务委托回执， 服。

13、务企业和客户在云端服务层中查看服务委托、 服务 任务和服务委托回执； 将云端节点产生的交易记录永久保存到所有云端节点的区块链中， 将边缘节点产生的 交易记录永久保存到所有边缘节点的区块链中。 16.根据权利要求15所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统 的整合方法， 其特征在于， 所述云端管理员对服务委托进行任务拆分， 当系统中存在多个服 务委托时， 将拆分得到的子任务进行合并， 实现资源调度。 17.根据权利要求16所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统 的整合方法， 其特征在于， 所述服务企业将拥有的人力资源在云端注册后， 云端管理员对注 册的资源进行审。

14、核， 审核通过后， 客户在云端服务层中进行人力资源查询。 18.根据权利要求17所述的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统 的整合方法， 其特征在于， 所述边缘服务层检测到设备故障后， 边缘服务层生成服务请求， 并将生成的服务请求上传至云端服务层。 权利要求书 3/3 页 4 CN 111768309 A 4 基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统及 方法 技术领域 0001 本发明涉及一种制造资源整合系统及方法， 具体涉及一种基于区块链和边缘计算 的轨道交通装备制造资源整合系统及方法。 背景技术 0002 工业互联网通过对智能设备的连接最终实现人与人、 人与设备的连。

15、接， 在连接的 基础上加入当前的大数据、 人工智能等热点技术， 重构全球工业， 充分利用现代技术推动产 业的快速发展融合， 工业互联网已经成为当今制造业发展的关键力量。 在工业互联网背景 下的网络化生产对整个的生产制造周期提出了工业安全方面的挑战， 工业应用中存在多种 多样的生产单元和生产设备， 这些设备的身份管理、 身份辨别、 访问控制都是工业安全中需 要着重考虑的问题。 因此需要寻求一种新的方法， 解决工业互联网背景下网络化生产中的 工业数据安全问题。 0003 目前的工业互联网平台主要运行在云端， 意在改善设备运维条件， 提升工业资源 共享率和利用率， 对于当前社会需求下的海量设备， 每。

16、台设备都产生大量的数据， 所有的数 据处理都在云端进行， 对云端服务器的性能要求高， 同时设备数据传送到云端和云端发送 指令到特定设备都需要相对长的时间， 显然， 这种单一运行在云端的工业互联网平台难以 应对一些如对开关继电器远程控制等时延要求高、 运算量大的物联网应用场景。 另外真实 环境下经常由于网络不稳定导致无法及时处理设备数据和控制设备， 随着设备数量的增 加， 流量成本， 云端存储成本也在不断增加， 因此单一的运行在云端的工业互联网平台很难 满足海量物联场景下的需求。 发明内容 0004 本发明的目的是为解决工业互联网背景下网络化生产中存在的工业数据安全问 题以及云端工业互联网平台存。

17、在的流量大、 时延高的问题， 而提出了一种基于区块链和边 缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统及方法。 0005 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是： 基于本发明的一个方面： 一种基 于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 所述系统包括云端服务层、 边缘 服务层和设备层； 其中： 0006 所述云端服务层包括云端应用客户端、 由部署在云端节点上的区块链组成的云端 区块链网络以及运行在云端节点的云端应用， 云端应用与云端区块链网络进行交互； 0007 所有的云端节点都运行同一套云端智能合约， 云端智能合约完成与底层云端区块 链网络的逻辑交互， 实现云端区块链网络中的交易记录写入。

18、和查询； 0008 云端应用客户端拥有与云端智能合约业务逻辑相对应的功能， 云端应用客户端的 功能包括服务资源管理、 区块链管理、 服务委托管理和服务任务管理； 0009 所述边缘服务层包括边缘应用客户端、 由部署在边缘节点的区块链组成的边缘区 说明书 1/8 页 5 CN 111768309 A 5 块链网络以及运行在边缘节点的边缘应用， 边缘应用与边缘区块链网络进行交互； 0010 所有的边缘节点都运行同一套边缘侧智能合约， 边缘侧智能合约完成与底层边缘 区块链网络的逻辑交互， 实现边缘区块链网络中的交易记录写入和查询； 0011 边缘应用客户端拥有与边缘侧智能合约业务逻辑相对应的功能， 。

19、边缘应用客户端 的功能包括设备资源管控、 区块链管理、 设备数据管理、 设备任务管理和服务需求管理； 0012 设备层包括轨道交通装备服务企业拥有的各种物联网设备， 物联网设备接受来自 边缘服务层和云端服务层的指令， 并将产生的设备数据上传到边缘服务层。 0013 基于本发明的另一个方面： 一种基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源 整合系统的整合方法， 所述方法具体为： 0014 轨道交通装备服务企业将拥有的人力资源在云端服务层注册并维护， 将拥有的设 备资源在边缘服务层注册后， 自动同步到云端服务层； 0015 客户在云端服务层提交服务委托申请， 云端管理员进行服务委托审核， 审核通过。

20、 后， 云端管理员对服务委托进行任务拆分， 将拆分得到的各个子任务划分为云端任务和边 缘任务； 0016 服务企业和边缘端管理员在接收到任务之后进行确认， 将任务下发到各个设备， 设备开始执行任务， 系统对任务状态进行实时监测； 0017 云端服务层生成服务委托回执， 服务企业和客户在云端服务层中查看服务委托、 服务任务和服务委托回执； 0018 将云端节点产生的交易记录永久保存到所有云端节点的区块链中， 将边缘节点产 生的交易记录永久保存到所有边缘节点的区块链中。 0019 本发明的有益效果是： 本发明提出了一种基于区块链和边缘计算的轨道交通装备 制造资源整合系统及方法， 本发明利用边缘计算。

21、和区块链技术， 将系统划分为边缘端和云 端， 在边缘节点和云端节点分别部署区块链服务， 将部分云端能力下沉到边缘端， 这样可以 有效减小云端流量， 并降低时延， 大幅减轻数据上云的成本和云端处理数据的资源消耗， 借 助于区块链技术为企业提供高可靠的设备管理、 设备操作、 云端下发命令等记录， 监管者可 以随时追踪到所需的信息， 达到数据可靠、 责任可追溯的效果， 提高了企业物联网设备相关 操作的可信性和可靠性， 保证了工业数据的安全性。 附图说明 0020 图1为本发明的基于区块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统的示意 图； 0021 图2为本发明系统中的边缘服务层功能的示意图； 00。

22、22 图3为本发明系统中的云端服务层功能的示意图； 0023 图4为应用本系统的材料运输加工应用场景案例图。 具体实施方式 0024 具体实施方式一： 结合图1至图3说明本实施方式。 本实施方式所述的一种基于区 块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统， 所述系统包括云端服务层、 边缘服务 层和设备层； 其中： 说明书 2/8 页 6 CN 111768309 A 6 0025 所述云端服务层包括云端应用客户端、 由部署在云端节点上的区块链(轨道交通 装备的各个服务企业分别作为一个节点， 服务企业包括技术提供企业、 采购企业、 设备提供 企业等， 设备提供企业又包括生产设备提供企业、 物流。

23、设备提供企业等)组成的云端区块链 网络以及运行在云端节点的云端应用， 云端应用与云端区块链网络进行交互； 0026 各个云端节点上的区块链共同组成云端区块链网络； 0027 在云端， 所有的云端节点都运行同一套云端智能合约， 云端智能合约完成与底层 云端区块链网络的逻辑交互， 实现云端区块链网络中的交易记录写入和查询； 0028 云端应用客户端至少拥有与云端智能合约业务逻辑相对应的功能， 云端应用客户 端的功能至少包括服务资源管理、 区块链管理、 服务委托管理和服务任务管理； 0029 所述边缘服务层包括边缘应用客户端、 由部署在边缘节点的区块链(各个提供设 备的企业分别作为一个边缘节点)组成。

24、的边缘区块链网络以及运行在边缘节点的边缘应 用， 边缘应用与边缘区块链网络进行交互； 0030 在边缘侧， 所有的边缘节点都运行同一套边缘侧智能合约， 边缘侧智能合约完成 与底层边缘区块链网络的逻辑交互， 实现边缘区块链网络中的交易记录写入和查询； 0031 边缘应用客户端至少拥有与边缘侧智能合约业务逻辑相对应的功能， 边缘应用客 户端的功能至少包括设备资源管控、 区块链管理、 设备数据管理、 设备任务管理和服务需求 管理； 0032 设备层包括轨道交通装备服务企业拥有的各种物联网设备， 物联网设备接受来自 边缘服务层和云端服务层的指令， 并将产生的设备数据上传到边缘服务层。 0033 轨道交。

25、通装备企业拥有各种物联网设备， 如高铁、 机床、 物流设备等， 所有的设备 作为云、 边、 端三层架构下的 “端” 层。 0034 边缘计算是云计算技术的衍生物， 将云端能力延伸到边缘， 即在靠近用户的地方 提供存储、 计算、 网络等基础服务， 在边缘基础服务下部署和运行应用服务、 在边缘侧为用 户提供服务， 本质上是将云端能力下沉到边缘， 是云计算技术在物联网领域的延伸。 随着设 备数量的增加， 海量的数据在边缘处理， 不需要全部推送到云端， 减轻了云端的压力， 降低 了数据传送的流量成本， 同时， 由于大量数据不再需要通过网络传送在云端， 在某种程度上 也保证了数据的安全性。 使用边缘计算。

26、后， 在断网情况下， 全部设备数据都会在边缘保存、 等待网络恢复后， 相关设备数据会自动同步到云端。 相比较于以往的云、 端基础架构， 边缘 计算的云、 边、 端架构更为合理， 随着5G技术的发展， 在众多新兴技术中， 低时延、 高带宽、 高 安全性等诸多优势使得边缘计算成为当前海量物联场景下的优秀解决方案。 0035 区块链是一种基于密码学原理的分布式、 去中心化的数据库。 在整个区块链网络 中， 所有的区块链节点拥有完全一样的账本， 每一个账本中的数据都被所有区块链网络中 的成员所认同。 区块链底层是一个一个的由哈希指针连接的区块， 每一个区块存储自身的 数据和上一个区块中数据的哈希值， 。

27、所有的区块链中的数据都无法删除， 并且如果某一个 区块中的数据发生篡改， 必然会导致哈希值不匹配的情况发生， 当前的区块即无法被系统 承认， 同时由于区块链网络中的每一个成员都拥有同一个账本， 假设在单个区块数据篡改 成功的情况下， 还需要篡改一半以上节点的区块数据， 这种情况几乎不可能发生， 因此区块 链技术是一种具有数据防篡改、 数据可追溯、 多节点共识等优势的分布式数据库。 联盟链是 区块链的一种， 具有健全的身份准入机制， 每一个节点的加入都必须获得系统的身份认证， 说明书 3/8 页 7 CN 111768309 A 7 认证权限掌握在多个组织手中。 联盟链中的所有数据不对全网公开，。

28、 只有处在联盟中的成 员才可以访问， 同时， 由于联盟中的成员数量有限、 交易速度快， 同时联盟链也能保证交易 记录不可篡改、 可追溯。 因此， 联盟链是一种良好的企业级区块链， 适合应用在多企业类型 业务中。 0036 本发明在轨道交通装备企业中的海量设备数据的应用背景下， 基于工业互联网平 台的云、 边、 端的边缘计算架构解决了传统工业互联网平台的流量大、 时延高的问题， 将区 块链融入基于边缘计算的工业互联网平台， 一定程度上能解决设备、 人力等资源整合和使 用过程中的安全和信任问题， 通过边缘计算和区块链的有效结合， 企业获得了更多的可控 制权和信任以及信息追溯等方面的能力。 0037。

29、 本发明采用区块链网络， 将区块链网络运行在边缘服务器和云端两个层级， 轨道 交通装备的相关协作企业组成完整的区块链网络。 在整个系统服务运行之前， 两个层级的 客户端都要操作各自的区块链网络， 测试区块链网络是否畅通， 然后执行通道创建、 配置、 节点加入等操作， 通道保证了多个区块链数据之间的隔离。 系统选定颁发证书机构， 如果有 新的节点加入， 需要获得证书颁发机构颁发的证书， 即每个新加入的节点需要获得组织的 身份认证。 0038 具体实施方式二： 本实施方式是对具体实施方式一的进一步具体说明， 所述云端 应用与云端区块链网络进行交互， 边缘应用与边缘区块链网络进行交互， 均是通过选定。

30、的 企业级联盟区块链开发平台提供的SDK实现的。 0039 在边缘服务层， 用户通过边缘应用客户端使用边缘应用， 客户端利用区块链开发 平台提供的SDK与区块链网络交互， 系统把对应的边缘应用逻辑代码与智能合约的调用代 码组合成事务， 确保数据能准确写入区块链中。 0040 在云端服务层， 用户通过云端应用客户端使用云端应用， 同样地， 客户端利用区块 链开发平台提供的SDK与区块链网络交互， 系统把对应的云端应用逻辑代码与智能合约的 调用代码组合成事务， 确保数据能准确写入区块链中。 0041 边缘端和云端组建两个独立的区块链网络， 两个网络根据边缘端和云端业务功能 的划分不同运行两套不同的。

31、智能合约， 在每个区块链网络中， 一旦产生了某个交易记录， 区 块链中的背书节点对交易记录进行背书， 背书节点达到一定数目后系统即可构建合法的交 易请求交由系统中排序节点进行排序， 排序的目的是保证区块链中的数据拥有时间先后顺 序， 最后系统将交易记录写入到区块链中。 0042 具体实施方式三： 本实施方式是对具体实施方式二的进一步具体说明， 所述云端 应用客户端的功能包括服务资源管理、 区块链管理、 服务委托管理和服务任务管理， 其中： 0043 服务资源管理包括设备管理、 资源注册、 资源审核和资源查询； 0044 其中设备管理将企业中的能够提供服务的比如机床、 加工零件等设备作为资源对 。

32、外提供， 同时企业可以将拥有的仓库、 维修工人等资源注册到系统中； 0045 区块链管理包括数据上链和数据查询； 0046 是指将数据保存到区块链中， 以及对保存的历史数据进行查询； 0047 服务委托管理包括服务委托申请、 服务委托审核、 服务委托查询、 委托回执填写和 委托回执查询； 0048 其中用户可以在系统中填写服务委托申请， 系统中的申请也可以来自边缘端的服 说明书 4/8 页 8 CN 111768309 A 8 务需求， 系统管理员对服务委托进行审核， 决定接受或者拒接服务委托， 管理员接收服务委 托后， 用户可以在系统中查询； 0049 服务任务管理包括服务委托拆分、 服务任。

33、务合并、 服务任务查询、 服务任务下发和 任务状态监控。 0050 其中服务委托拆分指的是将服务根据具体的服务项目进行分解， 比如售后服务委 托单可以分解为三包服务、 技术指导、 定期保养等任务， 管理员将多个客户的任务进行合 并， 根据服务资源的实际负载进行任务下发， 其中有关智能设备的任务将下发到边缘层， 任 务下发之后， 服务人员将在系统中填写委托回执， 表明为客户提供服务的时间和地点、 用户 可在系统中查询， 任务状态监控主要是对智能设备进行监控， 以便管理员进行设备负载能 力的判断； 0051 云端应用中的设备管理， 服务任务下发等子模块与区块链技术结合， 保证数据的 永久存储和可追。

34、溯性。 0052 具体实施方式四： 本实施方式是对具体实施方式三的进一步具体说明， 所述边缘 应用客户端的功能包括设备资源管控、 区块链管理、 设备数据管理、 设备任务管理和服务需 求管理， 其中： 0053 设备资源管控包括利用区块链技术实现的设备接入、 设备查询、 设备删除和设备 控制； 0054 其中设备接入、 设备查询、 设备删除、 设备控制子模块与区块链技术结合， 实现设 备的可信管控； 0055 区块链管理包括数据上链和数据查询； 0056 设备数据管理包括数据采集、 数据查询、 数据上传云端、 设备状态监测、 设备异常 处理； 0057 其中数据上传云端、 设备异常处理模块与区块。

35、链技术结合， 实现关键数据可追溯； 0058 设备任务管理包括设备任务接收、 设备任务审核和设备任务下发； 0059 其中设备任务可以由边缘服务层的管理员填写， 也可以接收来自云端的服务任 务， 任务下发之后通过设备控制来改变设备的当前状态； 0060 服务需求管理包括服务需求生成、 服务需求查询和服务需求上传。 0061 服务需求可以由管理员填写， 也可以由系统自动生成， 例如系统检测到设备故障 后自动生成维修单等， 管理员拥有服务需求管理的所有权限， 可以手动将服务需求上传到 云端。 0062 边缘服务层以物联网设备管理和数据采集为基础， 运行在边缘节点的应用对设备 状态和采集到的数据进行。

36、分析处理， 如果产生设备的接入、 删除等操作， 边缘服务层将设备 的接入或者删除等数据封装为交易请求， 发送到边缘区块链网络， 智能合约将交易的id和 交易请求记录存储到区块链中。 0063 具体实施方式五： 本实施方式是对具体实施方式四的进一步具体说明， 所述云端 智能合约的业务逻辑包括写入和查询云端控制设备记录、 写入和查询设备操作日志数据、 写入和查询设备运转时间数据、 写入和查询设备运行状态数据、 写入和查询设备执行任务 记录。 0064 通过设备管理功能对设备(包括云端和边缘端设备)进行控制， 将控制过程中设备 说明书 5/8 页 9 CN 111768309 A 9 操作日志、 设。

37、备运转时间、 设备运行状态和设备执行任务记录等数据保存到区块链网络中， 并可以对保存的数据进行查询。 0065 具体实施方式六： 本实施方式是对具体实施方式五的进一步具体说明， 所述边缘 侧智能合约的业务逻辑包括写入和查询设备接入记录、 写入和查询设备删除记录、 写入和 查询设备操作权限记录、 写入和查询设备操作记录、 新增和查询设备故障记录、 新增和查询 设备巡检记录、 新增和查询设备维修记录、 写入和查询设备数据上传到云端记录、 写入和查 询设备工作完成情况数据。 0066 通过设备资源管控功能控制边缘端设备接入、 设备删除、 设备操作权限和设备操 作， 并将设备接入记录、 设备删除记录、。

38、 设备操作权限记录和设备操作记录保存到边缘区块 链网络中。 通过设备状态监测功能获取边缘端设备故障、 设备巡检、 设备维修、 设备工作完 成情况数据， 并将设备故障记录、 设备巡检记录、 设备维修记录、 设备工作完成情况记录保 存到边缘区块链网络中。 保存后， 可以对保存的数据进行查询。 0067 具体实施方式七： 本实施方式是对具体实施方式六的进一步具体说明， 所述云端 智能合约实例化并安装到各个云端节点上， 等待云端应用客户端的调用； 所述边缘侧智能 合约实例化并安装到各个边缘节点上， 等待边缘应用客户端的调用。 0068 具体实施方式八： 本实施方式是对具体实施方式七的进一步具体说明， 。

39、所述云端 区块链网络、 云端智能合约、 边缘区块链网络以及边缘侧智能合约均运行在docker容器中。 0069 本实施方式采用容器化技术， 简化了系统开发和运维的难度。 0070 具体实施方式九： 本实施方式是对具体实施方式八的进一步具体说明， 所述云端 节点产生的数据经由超过一半数目的云端节点达成共识后， 永久写入云端区块链网络中。 0071 由于区块链是一种分布式数据库， 区块链网络中的所有企业都拥有完全一致的数 据， 在多企业协作中， 企业可以从区块链中轻松获取真实、 可靠的数据， 而无需请求企业提 供相关的数据， 提高了企业间数据共享的效率。 0072 具体实施方式十： 本实施方式是对。

40、具体实施方式九的进一步具体说明， 所述边缘 节点产生的数据经由超过一半数目的边缘节点达成共识后， 永久写入边缘区块链网络中。 0073 具体实施方式十一： 本实施方式是对具体实施方式十的进一步具体说明， 所述云 端区块链网络和边缘区块链网络中的交易记录写入均是按照交易发生的顺序进行的， 当交 易记录的数目达到单一区块的容量之后， 则产生新的区块； 0074 按照区块产生的顺序， 从前一区块到后一区块通过哈希指针连接。 0075 本实施方式采用开发平台提供的区块链， 每个区块中可能存储多笔交易记录， 当 交易记录数目等于区块的容量， 系统将产生新的区块存放在本地的文件系统中， 形成的区 块链存储。

41、在边缘节点或者云端节点的内部存储中。 0076 所述区块链中存储的记录数据， 可以在需要时通过客户端进行查询， 达到在整个 系统应用过程中， 对物联网设备状态、 操作数据等进行追溯等目的。 0077 具体实施方式十二： 本实施方式是对具体实施方式十一的进一步具体说明， 所述 云端服务层和边缘服务层还包括一种非关系型数据库(CouchDB)， 非关系型数据库用于存 储交易请求的最后一次记录。 0078 具体实施方式十三： 本实施方式是对具体实施方式十二的进一步具体说明， 所述 云端节点中的某个节点产生需要写入区块链的交易记录时， 云端应用客户端调用云端智能 说明书 6/8 页 10 CN 111。

42、768309 A 10 合约， 将交易记录永久保存到该节点对应的区块链中， 系统将交易记录自动同步到所有云 端节点的区块链中。 0079 具体实施方式十四： 本实施方式是对具体实施方式十二的进一步具体说明， 所述 边缘节点中的某个节点产生需要写入区块链的交易记录时， 边缘应用客户端调用边缘侧智 能合约， 将交易记录永久保存到该节点对应的区块链中， 系统将交易记录自动同步到所有 边缘节点的区块链中。 0080 系统将保证不同通道之间数据的隔离性， 基于此， 所有通道内部的节点都拥有完 全一致的账本状态。 0081 具体实施方式十五： 结合图4说明本实施方式。 基于具体实施方式一所述的一种基 于区。

43、块链和边缘计算的轨道交通装备制造资源整合系统的整合方法， 所述方法具体为： 0082 轨道交通装备服务企业将拥有的人力资源在云端服务层注册并维护， 将拥有的设 备资源在边缘服务层注册后， 自动同步到云端服务层； 0083 客户在云端服务层提交服务委托申请， 云端管理员进行服务委托审核， 审核通过 后， 云端管理员对服务委托进行任务拆分， 将拆分得到的各个子任务划分为云端任务和边 缘任务； 0084 服务企业和边缘端管理员在接收到任务之后进行确认， 将任务下发到各个设备， 设备开始执行任务， 系统对任务状态进行实时监测； 0085 云端服务层生成服务委托回执， 服务企业和客户在云端服务层中查看服。

44、务委托、 服务任务和服务委托回执； 0086 将云端节点产生的交易记录永久保存到所有云端节点的区块链中， 将边缘节点产 生的交易记录永久保存到所有边缘节点的区块链中。 0087 具体实施方式十六： 本实施方式是对具体实施方式十五的进一步具体说明， 所述 云端管理员对服务委托进行任务拆分， 当系统中存在多个(大于等于2个)服务委托时， 将拆 分得到的子任务进行合并， 实现资源调度。 0088 具体实施方式十七： 本实施方式是对具体实施方式十六的进一步具体说明， 所述 服务企业将拥有的人力资源在云端注册后， 云端管理员对注册的资源进行审核， 审核通过 后， 客户在云端服务层中进行人力资源查询。 0。

45、089 具体实施方式十八： 本实施方式是对具体实施方式十七的进一步具体说明， 所述 边缘服务层检测到设备故障后， 边缘服务层生成服务请求， 并将生成的服务请求上传至云 端服务层。 0090 当系统检测到设备故障后自动生成维修单等， 管理员拥有服务需求管理的所有权 限， 可以手动将服务需求上传到云端。 0091 实施例 0092 轨道交通装备服务厂商拥有各种专业技术人员、 各种智能设备， 厂商将拥有的各 种资源在云端注册并维护， 图4中的材料运输加工案例中考虑典型的如人力、 运输车辆、 机 床等资源进行接入， 云端资源管理过程中的相关操作交由区块链平台管控； 0093 所有智能设备都在边缘侧接入。

46、， 云端同步边缘侧接入的设备； 0094 图4中客户需要材料运输加工服务， 因此客户在云端系统中提交材料运输加工委 托， 由云端管理员审核， 审核通过后， 管理员可以将委托手动或者自动拆分成多个任务， 同 说明书 7/8 页 11 CN 111768309 A 11 时， 系统中可能存在多个委托， 为了便于资源调度， 需要将拆分额任务进行合并， 最后划分 为云端任务和边缘任务； 0095 云端的任务为司机送货、 技术人员加工等， 边缘端任务为机床分配， 运输车辆分配 等， 云端任务下发过程中的相关操作交由区块链平台管控； 0096 服务厂商和边缘端管理员在接收到任务之后进行确认， 云端生成委托。

47、回执， 企业 或者个人客户可以在系统中查看； 0097 边缘服务层确认任务之后， 将任务下发到各个设备， 设备开始执行相关的任务， 系 统对设备进行监测， 以获得任务的实际执行情况， 边缘服务层中的设备管理、 设备控制等相 关操作交由区块链平台管控。 0098 本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程， 而并非是对本 发明的实施方式的限定。 对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可以 做出其它不同形式的变化或变动， 这里无法对所有的实施方式予以穷举， 凡是属于本发明 的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。 说明书 8/8 页 12 CN 111768309 A 12 图1 图2 说明书附图 1/2 页 13 CN 111768309 A 13 图3 图4 说明书附图 2/2 页 14 CN 111768309 A 14 。