云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局 和曉鳳

區(qū)塊鏈技術(shù)可以提供可信、可追溯和防篡改的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式。本文針對(duì)調(diào)度系統(tǒng)中常用的配網(wǎng)調(diào)度工作臺(tái)功能的數(shù)據(jù)類型和特點(diǎn)，通過提升區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)可擴(kuò)展性，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)調(diào)度工作，把工作過程中的數(shù)據(jù)上鏈保存，確保所有調(diào)度信息的完整性、連續(xù)性和一致性，使調(diào)度工作過程透明化，保證數(shù)據(jù)不能被篡改，工作記錄隨時(shí)可追溯和可查驗(yàn)，有效促進(jìn)傳統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行模式向綜合、智能和可信轉(zhuǎn)型，提升協(xié)同工作效率，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全。

區(qū)塊鏈（Blockchain）是一種由多方共同維護(hù)，使用密碼學(xué)保證傳輸和訪問安全，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲(chǔ)、難以篡改、防止抵賴的記賬技術(shù)，也稱為分布式賬本技術(shù)（Distributed Ledger Technology）。區(qū)塊鏈憑借其獨(dú)有的信任建立機(jī)制，正在改變諸多行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景和運(yùn)行規(guī)則，是未來發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)、構(gòu)建新型信任體系不可或缺的技術(shù)之一。而目前，配網(wǎng)調(diào)度工作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫方式存儲(chǔ)，存在數(shù)據(jù)被篡改和責(zé)任難以有效落實(shí)的隱患。通過本文的研究，結(jié)合配網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，改進(jìn)區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)性能，以使區(qū)塊鏈技術(shù)能夠與配網(wǎng)調(diào)度工作進(jìn)行有效融合應(yīng)用，有效解決當(dāng)前存在的問題。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)被稱為是徹底改變業(yè)務(wù)乃至機(jī)構(gòu)運(yùn)作方式的重大突破性技術(shù)。同時(shí)，就像云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)一樣，區(qū)塊鏈技術(shù)并不是單一信息技術(shù)，而是依托于現(xiàn)有技術(shù)，加以獨(dú)創(chuàng)性的組合及創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)以前未實(shí)現(xiàn)的功能。

而隨著區(qū)塊鏈算法和應(yīng)用程序的不斷發(fā)展，區(qū)塊鏈正在廣泛應(yīng)用于金融服務(wù)、信用調(diào)查、供應(yīng)鏈和物聯(lián)網(wǎng)，能源領(lǐng)域也成為了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。將區(qū)塊鏈應(yīng)用于配網(wǎng)調(diào)度工作，充分利用其去中心化、分布式信任、防篡改、強(qiáng)時(shí)序、可追溯和可驗(yàn)證的特點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的前提下，打破信任障礙，有效提高數(shù)據(jù)和信息的安全性，并確保所有調(diào)度信息的完整性、連續(xù)性和一致性，使調(diào)度工作過程透明化，保證數(shù)據(jù)不能被篡改，工作記錄隨時(shí)可追溯和可查驗(yàn)。

2 配網(wǎng)調(diào)度工作模式分析

現(xiàn)階段的配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的人機(jī)操作仍以傳統(tǒng)的鼠標(biāo)、鍵盤方式為主，對(duì)于比較復(fù)雜的操作需要調(diào)度人員不斷點(diǎn)擊、查詢才能觸發(fā)，操作非常繁瑣。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，調(diào)度人員需要監(jiān)控更多的調(diào)度信息，他們的日常工作強(qiáng)度也隨之增加，復(fù)雜的操作方式在較大程度上導(dǎo)致調(diào)度人員處理突發(fā)事故的能力隨之減弱。

目前，調(diào)度人員在工作過程中，主要使用的系統(tǒng)功能模塊為調(diào)度工作臺(tái)。調(diào)度工作臺(tái)主要由停電檢修、保供電、風(fēng)險(xiǎn)管控、工作備忘和交接班日志等構(gòu)成，具體如圖1所示。

圖1 配網(wǎng)調(diào)度工作臺(tái)功能構(gòu)成圖

調(diào)度人員在工作過程中，需要進(jìn)行大量的電話溝通和指令下達(dá)操作，每進(jìn)行一次通話，就需要在調(diào)度工作臺(tái)中進(jìn)行相應(yīng)的事件記錄。而通話錄音和事件記錄成為了日后業(yè)務(wù)質(zhì)檢和事故、故障排查的重要依據(jù)。但是，目前采用的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)方式，容易出現(xiàn)調(diào)度日志信息被篡改，信息的真實(shí)性和可追溯性得不到保障，這為日后的抽檢、排查工作埋下了隱患。為此，需要通過區(qū)塊鏈技術(shù)的加持，充分利用區(qū)塊鏈防篡改、強(qiáng)時(shí)序、可追溯和可驗(yàn)證的特點(diǎn)來解決這一問題。

根據(jù)對(duì)配網(wǎng)調(diào)度工作臺(tái)工作流程和相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析，主要存在以下特點(diǎn)：

（1）事務(wù)通知模塊為具體的發(fā)文和工作通知，其數(shù)據(jù)包括常規(guī)的文本和文檔附件。

（2）運(yùn)行資料為日常線路、站變臺(tái)賬信息，包括關(guān)聯(lián)的excel文件等。

（3）其余功能模塊包括的信息都是結(jié)構(gòu)化的字段，但部分字段的文本描述過長、過大。

根據(jù)上述特點(diǎn)，在采用區(qū)塊鏈技術(shù)時(shí)，需要特別注意區(qū)塊鏈存儲(chǔ)可擴(kuò)展性方面的性能要求，以滿足結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要。

3 區(qū)塊鏈與配網(wǎng)調(diào)度工作臺(tái)的應(yīng)用融合

區(qū)塊鏈技術(shù)的產(chǎn)生，給配網(wǎng)調(diào)度工作中的數(shù)據(jù)可信存儲(chǔ)和可追溯提供了一條新的技術(shù)路徑。通過采用分布式共識(shí)機(jī)制、鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)、非對(duì)稱加密算法等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)調(diào)度工作中數(shù)據(jù)的可溯源以及信息難以篡改等特點(diǎn)，保障責(zé)任可信追溯到人。

但是，區(qū)塊鏈存儲(chǔ)可擴(kuò)展性問題，提高了區(qū)塊鏈設(shè)備的門檻，成為了區(qū)塊鏈應(yīng)用落地的瓶頸，傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不適合存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包過大或者非結(jié)構(gòu)化的文件，因此，要將區(qū)塊鏈與配網(wǎng)調(diào)度工作進(jìn)行有效的融合應(yīng)用，必須解決區(qū)塊鏈存儲(chǔ)可擴(kuò)展性問題。

為了有效解決上述問題，本文采用鏈下存儲(chǔ)的模式。鏈下存儲(chǔ)是一種將區(qū)塊體中數(shù)據(jù)內(nèi)容從原區(qū)塊體轉(zhuǎn)移到鏈下存儲(chǔ)系統(tǒng)，區(qū)塊鏈體中僅存儲(chǔ)指向這些數(shù)據(jù)的“指針”和其他非數(shù)據(jù)信息，以解決區(qū)塊鏈存儲(chǔ)可擴(kuò)性問題的方法。

在實(shí)際應(yīng)用中，鏈下存儲(chǔ)采用IPFS（星際文件系統(tǒng)）。IPFS是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分布式文件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)或者文件存儲(chǔ)到IPFS后，將生成一個(gè)hash地址，該hash地址既可以作為訪問文件的索引地址，又可以檢驗(yàn)文件內(nèi)容是否被篡改。

后臺(tái)服務(wù)作為鏈接客戶端、IPFS及區(qū)塊鏈的服務(wù)部件，利用區(qū)塊鏈+分布式存儲(chǔ)的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)上鏈，主要涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)查詢兩部分邏輯。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)流程如下：

（1）調(diào)度系統(tǒng)通過http方式以特定數(shù)據(jù)格式（Json）向后臺(tái)服務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

后臺(tái)服務(wù)會(huì)記錄每一個(gè)連接發(fā)來的數(shù)據(jù)數(shù)目，并更新其數(shù)據(jù)文件指紋，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行打包操作，并使用流的方式向IPFS發(fā)送數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)在IPFS上，然后返回存儲(chǔ)地址。

（3）后臺(tái)服務(wù)將先前計(jì)算的文件指紋與IPFS文件存儲(chǔ)地址組合且生成新的一條上鏈數(shù)據(jù)，然后通過區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制完成數(shù)據(jù)上鏈。

（4）數(shù)據(jù)上鏈成功后向服務(wù)端返回本次存儲(chǔ)交易的Hash值。

區(qū)塊鏈區(qū)塊構(gòu)成示意圖如圖2所示。

圖2 區(qū)塊構(gòu)成示意圖

區(qū)塊頭主要由時(shí)間戳，前序區(qū)塊hash、數(shù)據(jù)類型標(biāo)識(shí)構(gòu)成，區(qū)塊體存儲(chǔ)IPFS中數(shù)據(jù)映射信息，具體數(shù)據(jù)則存在IPFS中，區(qū)塊體主要由客戶端ID、數(shù)據(jù)日期、IPFS文件hash地址、文件指紋構(gòu)成。

在數(shù)據(jù)上鏈存儲(chǔ)后，在使用過程需要對(duì)鏈上的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢交互，數(shù)據(jù)查詢實(shí)現(xiàn)流程如下：

（1）業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過唯一ID值和日期等內(nèi)容查詢相關(guān)信息，通過http方式向服務(wù)后臺(tái)請(qǐng)求數(shù)據(jù)。

（2）后臺(tái)將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)智能合約的查詢函數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的查詢方法。

（3）智能合約將匹配正確的數(shù)據(jù)（包含IPFS文件存儲(chǔ)地址以及文件指紋）返回。

（4）后臺(tái)通過返回?cái)?shù)據(jù)中的IPFS文件存儲(chǔ)地址去查詢IPFS網(wǎng)絡(luò)，并返回匹配的整個(gè)數(shù)據(jù)塊。

（5）IPFS根據(jù)Hash地址返回對(duì)應(yīng)的整個(gè)數(shù)據(jù)塊的文件信息，隨后在服務(wù)端可以進(jìn)行對(duì)文件的驗(yàn)證，以檢驗(yàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是否被篡改。

結(jié)語：本文提出了區(qū)塊鏈技術(shù)在配網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域的應(yīng)用探索，圍繞配網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題和區(qū)塊鏈存儲(chǔ)的瓶頸，通過采用IPFS的鏈下存儲(chǔ)模式，在有效提升區(qū)塊林存儲(chǔ)性能的同時(shí)，又能有效保障數(shù)據(jù)不被篡改和可追溯，實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈與配網(wǎng)調(diào)度的有效融合應(yīng)用，推動(dòng)配網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)全過程環(huán)節(jié)的智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的同時(shí)，為區(qū)塊鏈技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域的實(shí)用化實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。