0 引言

基于電池技術發(fā)展與國家政策支持，電動汽車市場高質量、快速發(fā)展，甚至局部地區(qū)出現(xiàn)集中、爆發(fā)式增長，使得車樁需求缺口不斷擴大

。為滿足電動汽車充電樁使用需求，有必要對電動汽車充電樁共享平臺及其方案進行研究

。據(jù)此，基于區(qū)塊鏈技術分析，借助智能合約技術優(yōu)勢，提出基于區(qū)塊鏈技術的電動汽車充電樁共享方案，并對基于區(qū)塊鏈技術的電動汽車充電樁共享平臺進行優(yōu)化設計，對提高充電樁共享方案可行性、經(jīng)濟性與實用性具有積極意義。

1 區(qū)塊鏈技術概述

1.1 區(qū)塊鏈技術

在2008年，中本聰發(fā)表了一篇與比特幣有關的論文，在此論文中首次出現(xiàn)了區(qū)塊鏈技術概念，此技術概念的出現(xiàn)導致很多人對互聯(lián)網(wǎng)技術出現(xiàn)了顛覆性認知

。區(qū)塊鏈技術的本質屬于分布式記賬技術，是指分散用戶通過端節(jié)點連接在一起，將所用參與者都納入分布式數(shù)據(jù)庫中

。區(qū)塊鏈技術擁有多種特點，比如去中心化、鏈上數(shù)據(jù)無法修改、可查閱歷史數(shù)據(jù)、信息公開透明等等。正因如此，憑借區(qū)塊鏈技術可以完成信任建設

。

供工作人員選擇的分類標準有很多，區(qū)塊鏈技術也如此。主流區(qū)塊鏈技術分類標準需要以服務對象為基礎，此分類標準可以將區(qū)塊鏈技術分為三類，分別是公有鏈(Public Blockchain)、私有鏈(Private Blockchain)以及聯(lián)盟鏈(Consortium Blockchain)

。其中，公有鏈系統(tǒng)主要應用方向與領域包括虛擬貨幣、匿名交易、互聯(lián)網(wǎng)金融、全社會公共事業(yè)監(jiān)督等等；私有鏈系統(tǒng)主要用于防范內部或外部攻擊，提高數(shù)據(jù)安全性，可根據(jù)系統(tǒng)實際情況選擇具體運行模式。聯(lián)盟鏈主要用于超級賬本(Hyperleder)與R3聯(lián)盟等等

。

1.2 智能合約

在1995年，美國密碼學家Nick Szabo提出了智能合約概念

。參考其本質進行分析可知，智能合約的內核為code is law(代碼即法律)，借助代碼編寫制定計算化交易協(xié)議，確保合約內容可以順利落實

。但是由于當時相關技術并不成熟，導致此概念一直無法被廣泛應用，其實際作用無法發(fā)揮出來。區(qū)塊鏈技術的出現(xiàn)為智能合約普及提供了基礎，受區(qū)塊鏈技術自身特點影響，可以有效提高智能合約運行安全性與可信性。同時，借助區(qū)塊鏈技術公共算法可以搭建配套系統(tǒng)，保證智能合約運行效率。在應用智能合約技術時，用戶需在用戶界面進行相關操作，比如同意區(qū)塊鏈執(zhí)行代碼，包括在不同時間、不同條件下的各種操作信息。智能合約雙方不需要擔心會出現(xiàn)信息泄露、信息篡改等問題，智能合約會定期進行自我檢查，對各條件失去進行驗證，確保合約可以順利運行。

2 基于區(qū)塊鏈技術的電動汽車共享方案

基于區(qū)塊鏈的動力電池數(shù)據(jù)監(jiān)控與共享系統(tǒng)共包括兩大組成部分，分別是監(jiān)控模塊硬件和軟件系統(tǒng)兩部分，其結構如圖1所示。

根據(jù)潛在制造能力的定義，潛在制造能力體現(xiàn)了在生產(chǎn)約束條件下企業(yè)能夠進一步擴大的制造能力水平。影響潛在制造能力水平的影響因素眾多，假設影響潛在制造能力水平的影響因素描述為：(fp1,fp2，，fpi)，則按照以下步驟進行潛在制造能力度量:

首先，模擬本系統(tǒng)的應用場景：電池全生命周期管理者包括電池生產(chǎn)廠家、新能源汽車數(shù)據(jù)中心以及充電樁運營服務商等等，他們可以憑借電池診斷系統(tǒng)與電池包BMS完成通信。不同運營廠家在進入數(shù)據(jù)分享系統(tǒng)時會選擇不同接入模式，以充電樁運營服務商為例，他需要依靠直流充電樁診斷模式完成對動力電池CAN信號的翻譯，了解電池工作單體與電池包所包括的物理信息

。

我們通過學習新課程理念了解到：我們初中化學教師應創(chuàng)設生動形象的教學情境，讓學生身心愉悅地加入到課堂教學中，并通過實驗現(xiàn)象或是教師的引導，激發(fā)學生探究化學知識奧秘的熱情，并逐漸增強其學習的信心和能力，培養(yǎng)學生終身學習的觀念。而心理學家強調過興趣的重要性，即人只有在感興趣的狀態(tài)下，從事一項工作，其精力會更專注，想象力會更豐富，創(chuàng)新力也更容易激發(fā)，因而這也為我們化學課的教學指明了方向。而我們初中化學教師可以從以下三個方面，提升學生的學習興趣。

基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺中，技術的安全性、信息數(shù)據(jù)的信任機制依靠區(qū)塊鏈等技術的合理應用。具體實踐中，區(qū)塊鏈技術的不可篡改性、私有交易性是保證技術安全、用戶信息安全、信息數(shù)據(jù)信任機制的重要內容

。

畢重增，西南大學教授，重慶市人文社科重點研究基地心理學與社會發(fā)展研究中心副主任，西南大學心理學部人格發(fā)展與社會適應實驗室負責人，集刊《社區(qū)心理學研究》常務副主編。在國內外發(fā)表論文80余篇，出版有專著《自信與社會適應》《德行與才智——幸福生活的社會認知基本維度》，以及教材《心理測量學》《消費心理學》等。

基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺的個人中心頁面可以進行個人賬號設置、交易查詢、安全認證等操作。在充電樁交易過程中，充電樁使用者可以通過平臺顯示的充電量信息、充電樁所有者標識等，計算充電費用，并在平臺上完成電費支付

。同時，用戶可以在個人中心頁面中查看充電樁的編號，通過哈希索引搜索，可以組合充電樁交易信息的鏈式結構，以輸出充電樁的相關信息，包括型號、充電功率、充電費用等。綜合而言，基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺是開放性平臺，為避免因用戶數(shù)量持續(xù)增加產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失、損壞等問題，并為規(guī)?；潆姌督灰椎忍峁?shù)據(jù)支撐，可以綜合充電樁共享平臺用戶數(shù)量分析和充電樁使用頻率分析，充分應用大數(shù)據(jù)技術、數(shù)據(jù)挖掘技術，以提高充電樁共享平臺的數(shù)據(jù)處理效果，進一步優(yōu)化充電樁布置，為發(fā)揮充電樁共享平臺效用提供助力

。

3 基于區(qū)塊鏈技術的電動汽車充電樁共享平臺設計

3.1 基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺技術架構

基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺用戶可以通過區(qū)塊查詢頁面，查看充電樁交易信息

。該頁面展示的信息有數(shù)字摘要、交易信息，數(shù)字摘要包括節(jié)點數(shù)確認、系統(tǒng)版本、區(qū)塊哈希值等。

圖2中，充電樁共享平臺方面，該平臺采用Fabric的分布式架構，主要通過各聯(lián)盟鏈參與者進行系統(tǒng)維護

。同時，該平臺允許個人用戶接入自有充電樁，通過區(qū)塊鏈技術應用，充電樁的狀態(tài)、定位等信息可以有效被分享和廣播。充電樁所有者包括公司級別的大型公共充電樁所有者、私人充電樁所有者。他們可以借助區(qū)塊鏈技術優(yōu)勢，入駐充電樁共享平臺，通過閑置信息發(fā)布等方式，賺取相應收益。電動汽車車主方面，車主是充電樁用戶，在基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺中，車主可以搜索到距離最近、價格最優(yōu)惠的充電樁，同時可以定位周邊空閑充電樁，并進行點對點交易，在提升車主充電體驗感受的基礎上，幫助車主記錄電價，實現(xiàn)在線交易結算

。聯(lián)盟鏈節(jié)點方面，該內容是聯(lián)盟鏈的核心內容，能夠對交易數(shù)據(jù)進行備份，是基于區(qū)塊鏈技術充電樁系統(tǒng)高質量運行的有效保障。聯(lián)盟鏈節(jié)點生產(chǎn)過程中，由大型充電樁運營中心進行競選

。實際應用中，聯(lián)盟鏈節(jié)點可以通過共識機制，存儲基于區(qū)塊鏈技術的充電樁平臺中的交易信息，且每一個聯(lián)盟鏈節(jié)點都可以成為信息記錄、存儲的節(jié)點

。因此，基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺可以通過聯(lián)盟鏈節(jié)點相關數(shù)據(jù)分析，對數(shù)據(jù)進行核算并給予相應獎勵。

3.2 基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺運行機制

為提高基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺應用實效，不僅要在平臺的底層搭建區(qū)塊鏈系統(tǒng)，而且要對操作界面進行優(yōu)化處理，保證其友好性和兼容性。特別是在充電樁所有者、電動汽車車主申請加入共享平臺時，保證其可以通過簡單的用戶注冊即可登錄平臺

。同時，應對用戶信息進行匿名保護和信息加密，保障用戶的信息安全。若大型充電樁運營商申請加入平臺，則通過用戶信息認證方式進行認證，以提高運營商充電樁的信息管理實效

。另外，在充電樁交易過程中，應保證交易信息的保密性，以保障交易安全。為方便用戶查看充電樁狀態(tài)與交易收益情況，用戶可以通過共享平臺的主頁面進行查看。若用戶想增加充電樁數(shù)量進行共享使，應向平臺提交申請，待審核通過后，方可在平臺系統(tǒng)中查找到新增的充電樁的定位信息、交易信息、充電樁類型等

。

伴隨電動汽車與私人充電樁的數(shù)量不斷增加，電動汽車充電分享服務的人群(充電樁服務商及私人充電樁所有者)數(shù)量也將呈現(xiàn)出上升趨勢，在未來，此人群數(shù)量可以達到上億規(guī)模

?；诖?，充電服務用戶(電動汽車車主)人數(shù)將遠高于這一數(shù)據(jù)。由此可見，未來充電需求與供應將是一項非常龐大的工程，充電服務商之間很難實現(xiàn)充電服務的標準和服務質量統(tǒng)一，充電費用也將參差不齊。因此用戶在選擇服務商、充電樁時會面臨許多困難

。區(qū)塊鏈技術的出現(xiàn)可以有效解決這一問題，可以增強雙方之間的信任。在整體流程中，充電樁共享平臺參與主體 基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺技術架構如圖2所示，主要參與主體如下：

其次，可以憑借腳本完成數(shù)據(jù)清洗、電池數(shù)據(jù)報表生成等工作。當數(shù)據(jù)報表生成后，智能合約借助私鑰簽署功能完成MD5 碼(Message-Digest Algorithm)生成工作，并將其納入到區(qū)塊當中，在此過程中還可以完成數(shù)據(jù)采集工作，為數(shù)據(jù)報表生成奠定基礎。對于動力電池全生命周期來說，不同階段需要采集不同的電池數(shù)據(jù)，然后將其以報表的形式的存儲在各階段所對應的數(shù)據(jù)庫當中

。擁有數(shù)據(jù)查詢權限的用戶在查閱時，需要完成私鑰驗證，私鑰驗證流程為以動力電池數(shù)據(jù)接口進行切入查閱電池數(shù)據(jù)報表。在數(shù)據(jù)報表獲取過程中，系統(tǒng)需要判斷MD5碼是否發(fā)生改變，以此分析電池數(shù)據(jù)真實性

。即現(xiàn)階段技術人員可以對動力電池全生命周期各個階段數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，并且可以在保證數(shù)據(jù)真實性的基礎上完成數(shù)據(jù)共享。

3.3 基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺的安全性

“是的！”高個子外星人開心地轉了一圈，“我很喜歡現(xiàn)在的樣子，當然我也不會忘記‘人’的感覺。怎么樣，你也要留下來了吧？”

在數(shù)據(jù)私有交易的過程中，借助區(qū)塊鏈技術，可以保證用戶在使用共享充電樁過程中，數(shù)據(jù)信息具有隱秘性。既有研究成果和共享平臺建設情況分析可知，一般區(qū)塊鏈結構中，交易節(jié)點可見，但在交易過程中需要通過驗證才可以生成共識性新區(qū)塊

?；诖?，引入私有交易模塊，通過智能合約的應用，有效實現(xiàn)了用戶權限的代碼性控制，非權限用戶無法獲取交易信息數(shù)據(jù)，有效保障了用戶及充電樁交易信息數(shù)據(jù)安全，杜絕交易信息數(shù)據(jù)被第三方竊聽的風險。在數(shù)據(jù)信息共享過程中，區(qū)塊鏈內可能存在多條充電樁共享交易訂單內容，且在每個節(jié)點內只能查看到與登錄賬號相關的交易內容

。若想查看其他節(jié)點的私有交易內容，需要向監(jiān)管節(jié)點提交信息數(shù)據(jù)查看申請，當申請通過后，方可查看相關內容

。另外，在智能合約模塊中，監(jiān)管節(jié)點給出的信息數(shù)據(jù)證明，可以對充電樁共享平臺中的交易數(shù)據(jù)信息進行驗證，以保證節(jié)點狀態(tài)始終處于最新狀態(tài)。在本系統(tǒng)平臺中，應用智能合約模塊，對充電樁的共享應用情況、電池健康數(shù)據(jù)等信息進行保護和權限查詢，不僅提高了平臺信息的安全性，更為基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺高質量發(fā)展提供技術保障

。

在數(shù)據(jù)信息不可篡改方面，基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺可以通過MD5碼，將電池數(shù)據(jù)信息發(fā)送給用戶認證，并簽字上傳于區(qū)塊鏈信息數(shù)據(jù)管理中心

。若想人為修改電池數(shù)據(jù)信息，需要通過用戶投票方式(一半以上用戶節(jié)點投票通過)完成修改。根據(jù)充電樁共享平臺既有研究和實際運行分析，這種信息修改方式幾乎不可能實現(xiàn)。在聯(lián)盟鏈視角下，若電池數(shù)據(jù)信息修改要求通過，則合約規(guī)則發(fā)生改變，但這不會對數(shù)據(jù)信息的安全性、不可篡改性產(chǎn)生影響

。

隱私保護方面，基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺中的數(shù)據(jù)信息可以形成數(shù)據(jù)報表，并在鏈上公開MD5碼

。為獲取完整的充電樁及電池數(shù)據(jù)報表，需要通過報表獲取授權與信息驗證，有效避免了數(shù)據(jù)信息的泄露。另外，充電樁及電池信息數(shù)據(jù)采集過程中，區(qū)塊鏈技術中的監(jiān)控模塊可以對數(shù)據(jù)信息涉及到的用戶隱私信息進行清洗與保護

。

信息與計算科學專業(yè)是數(shù)學、信息科學和計算機科學三者交叉的學科，它以數(shù)學為基礎，計算機為工具，解決信息和工程計算方面的實際問題．這一專業(yè)設置較好地適應了以信息技術為核心的全球經(jīng)濟發(fā)展格局下的人才培養(yǎng)與專業(yè)發(fā)展[1-4]．

4 結語

綜上所述，區(qū)塊鏈技術的應用可以提高電動汽車充電樁共享效率與質量，在信息數(shù)據(jù)保護、優(yōu)化信息數(shù)據(jù)體驗等方面發(fā)揮重要作用。為進一步優(yōu)化平臺應用質量，本文在區(qū)塊鏈技術應用的基礎上，加入智能合約模塊，進一步提高了數(shù)據(jù)信息的安全性，為基于區(qū)塊鏈技術的充電樁共享平臺高質量發(fā)展提供技術支撐與保障。未來實踐發(fā)展中，相關技術人員和平臺研發(fā)人員應借助新興技術內容，立足電動汽車充電樁需求分析和可持續(xù)發(fā)展需要，對充電樁共享平臺進行優(yōu)化和完善，在有效保障用戶信息安全的基礎上，提高用戶使用充電樁的便利性和安全性。

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