【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下水资源处理，具体涉及一种半中心化地下水资源管理技术。
技术介绍
1、地下水是人类生产生活中至关重要的水资源之一，其受地表自然环境影响小、水源稳定化的特点，在居民生活、工农业生产与城乡建设中起着不可替代的作用。然而，全球人口增加、气候变化加剧以及城市化进程加快导致的地下水过度开采、地下水污染及地面沉降等问题，都使地下水资源面临着严重的压力。管理和保护地下水资源变得愈发重要，以确保可持续的供水和环境可持续性。但传统地下水资源管理通常存在如下问题：
2、1)依赖于中心化的地下水监测和报告系统，这些系统容易受到数据篡改、不透明性和数据存储风险的威胁，一旦遭遇黑客攻击将造成不可估量的损失，且很难恢复。由于中心化的管理，用水单位无法获取其中一些水源数据，不能判断数据的真实性；
3、2)地下水资源的使用和分配决策通常是由中央机构或政府机构做出的，缺乏对资源流向和用途的详细记录，即开采信息(例如地下水审批、用水量、水资源用途、开采井的数量等)管理缺失，这种不透明性可能导致不公平的资源分配和潜在的滥用；
4、3)地下水权交易单位之间的信任度往往不够，或依赖于第三方机构，且交易审核流程繁琐，造成人力成本高；
5、4)一些地区用水户普遍存在违规开采地下水资源的情况，超量取水造成大量浪费或导致地下水间接污染，同时相关部门监管不力、惩处不严。
6、区块链是一种安全共享的去中心化的数据管理技术，以其去中心化、安全、透明和可追溯的特点而著称。该技术通过将数据以块的形式链接在一起，确
7、申请公布号cn113177731a专利文献公开了一种基于智能合约的水资源决策管理系统，通过区块链平台对大量分布式水资源数据进行管理，利用智能合约对水资源情况进行评价、预测，并制定动态的水资源调配决策，该系统采用区块链记录水资源大量数据与交易信息，没有数据的分层记录，容易造成数据混杂，若遇到恶意节点，用户交易信息可能发生泄漏风险，也没有考虑地下水信息管理的特殊性；申请公布号cn113177730a专利文献公开了一种水资源溯源管理系统，通过分布式账本的形式对各环节的水资源数据进行存储与管理，数据记录过程公开透明，通过智能合约对水量、水质问题进行识别与诊断，通过溯源直接明确产生问题的节点，该系统采用一条单一链记录所有水资源数据，没有信息的分层存储，整个系统数据混杂，难以管理；若区块链出现故障或攻击，整个系统的数据可用性可能会受到威胁；敏感水资源数据可能与其他非敏感数据混在一起，可能会增加隐私泄露的风险；同时上述专利中所涉及水资源管理系统均未对不同级别区块链进行权利约束，存在过度去中心化导致的信息泄露风险。
8、针对以上不足，申请人提出了一种半中心化的地下水资源管理系统，本专利技术以智能合约、半中心化管理、数字签名等技术为基础，采用多条功能子链协同记录信息，公有链与联盟链并行使用，使整个地下水资源管理系统更具模块化、层次化，水权交易更加安全，资源利用更加公平合理，大大保证了地下水的可持续供给，减少了人力监管与审核，节省了大量时间、财力物力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决传统地下水资源管理中心化程度高导致的数据不公开不透明，且现有基于区块链的水资源管理系统存在着过度去中心化导致的信息泄露的问题，而提出的一种半中心化地下水资源管理技术。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种半中心化地下水资源管理系统，包括地下水源地开采区监测模块、地下水开采量评估模块、地下水权交易模块、域内潜水层信息子链系统、域内承压水层信息子链系统、域内交易信息子链系统、域内信息主链系统、跨域交易信息主链系统；
4、地下水源地开采区监测模块的输出端分别与域内潜水层信息子链系统、域内承压水层信息子链系统及地下水开采量评估模块的输入端连接，地下水开采量评估模块的输出端与地下水权交易模块的输入端连接，地下水权交易模块的输出端与域内交易信息子链系统的输入端连接，域内潜水层信息子链系统、域内承压水层信息子链系统及域内交易信息子链系统输出端分别与域内信息主链系统的输入端连接。
5、地下水源地开采区监测模块包括水质传感器、水位传感器、水温传感器、环境监测系统、地下水评估系统，用于监测地下水水位和水质实时动态变化以及环境地质特征，并对地下水储量进行评估；
6、地下水开采量评估模块用于对目标区域地下水可开采量进行预测评估；
7、地下水权交易模块用于管理地下水权的交易，包括出售、租赁与转让，基于智能合约进行自动化交易流程，更好地分配地下水资源；
8、域内潜水层信息子链系统采用公有链技术，用于记录并存储水源地地下水潜水层信息及水文地质、地貌、岩性、地质构造、环境数据；
9、域内承压水层信息子链系统采用公有链技术，记录并存储水源地地下水承压水层信息及水文地质、地貌、岩性、地质构造、环境数据；
10、域内交易信息子链系统采用联盟链技术，为工业、农业及生活用水户提供一个地下水权交易与转让平台，将个人信息、交易信息、地下水抽取信息全部记录于子链中，实现点对公、点对点之间的交易；
11、域内信息主链系统将三个子链系统分别记录的信息按一定的时间顺序作为节点上链保存；
12、跨域交易信息主链系统采用联盟链技术，为各区域之间的地下水资源调配交易平台，区域内管理部门可根据本区域地下水储量情况与其他区域进行交易，并将区域整体地下水资源情况及跨区域交易信息按时间顺序记录至区块链中。
13、半中心化地下水资源管理系统在工作时，包括以下步骤：
14、步骤1，用户进入地下水资源管理系统并注册；
15、步骤2，不同用户成为链上节点，并获得相应权限；
16、步骤3，地下水源监测部门节点将水源信息上传至子链系统；
17、步骤4，水权交易用户通过智能合约申请并进行地下水权交易与转让；
18、步骤5，域内交易信息分别上到相应子链系统，并与另外两条子链集成至域内信息主链系统；
19、步骤6，不同区域间根据地下水情况进行地下水资源的调配、调度、交易，并将交易信息上链保存至跨域交易信息主链系统；
20、步骤7，域内信息主链系统与跨域交易信息主链系统集成至地下水资源管理系统。
21、在步骤1中，用户进入地下水资源管理系统并注册，用户注册类别包括域内普通用户、域内水权交易用户、域内地下水管理部门、域内地下水监测部门；域内水权交易用户需要域内地下水管理部门审核并授权，域内地下水管理部门需要全局地下水管理部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半中心化地下水资源管理系统，其特征在于，包括地下水源地开采区监测模块(1)、地下水开采量评估模块(2)、地下水权交易模块(3)、域内潜水层信息子链系统(4)、域内承压水层信息子链系统(5)、域内交易信息子链系统(6)、域内信息主链系统(7)、跨域交易信息主链系统(8)；地下水源地开采区监测模块(1)的输出端分别与域内潜水层信息子链系统(4)、域内承压水层信息子链系统(5)及地下水开采量评估模块(2)的输入端连接，地下水开采量评估模块(2)的输出端与地下水权交易模块(3)的输入端连接，地下水权交易模块(3)的输出端与域内交易信息子链系统(6)的输入端连接，域内潜水层信息子链系统(4)、域内承压水层信息子链系统(5)及域内交易信息子链系统(6)输出端分别与域内信息主链系统(7)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，地下水源地开采区监测模块(1)包括水质传感器、水位传感器、水温传感器、环境监测系统、地下水评估系统，用于监测地下水水位和水质实时动态变化以及环境地质特征，并对地下水储量进行评估；地下水开采量评估模块(2)用于对目标区域地下水可开采量进
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，半中心化地下水资源管理系统在工作时，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在步骤4中，系统根据双方需求、信息自动创建智能合约，包括设定地下水权交易的规则、触发条件、违约条件，在无第三方机构介入的情况下，触发智能合约自动执行程序，进行地下水权交易，产生公平可信的结果；具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在步骤4-2)中，在通过智能决策模块分配可用地下水资源时，采用双层优化模型对用户用水策略进行优化配置，所述优化模型采用的优化策略包括上层优化、下层优化；
7.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，在步骤5，具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在步骤5-7)中，在进行数字签名时，采用以下子步骤：
9.一种半中心化地下水资源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，域内信息主链系统(7)将三个子链系统分别记录的信息按一定的时间顺序作为节点上链保存；跨域交易信息主链系统(8)采用联盟链技术，为各区域之间的地下水资源调配交易平台，区域内管理部门可根据本区域地下水储量情况与其他区域进行交易，并将区域整体地下水资源情况及跨区域交易信息按时间顺序记录至区块链中。
...【技术特征摘要】
1.一种半中心化地下水资源管理系统，其特征在于，包括地下水源地开采区监测模块(1)、地下水开采量评估模块(2)、地下水权交易模块(3)、域内潜水层信息子链系统(4)、域内承压水层信息子链系统(5)、域内交易信息子链系统(6)、域内信息主链系统(7)、跨域交易信息主链系统(8)；地下水源地开采区监测模块(1)的输出端分别与域内潜水层信息子链系统(4)、域内承压水层信息子链系统(5)及地下水开采量评估模块(2)的输入端连接，地下水开采量评估模块(2)的输出端与地下水权交易模块(3)的输入端连接，地下水权交易模块(3)的输出端与域内交易信息子链系统(6)的输入端连接，域内潜水层信息子链系统(4)、域内承压水层信息子链系统(5)及域内交易信息子链系统(6)输出端分别与域内信息主链系统(7)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，地下水源地开采区监测模块(1)包括水质传感器、水位传感器、水温传感器、环境监测系统、地下水评估系统，用于监测地下水水位和水质实时动态变化以及环境地质特征，并对地下水储量进行评估；地下水开采量评估模块(2)用于对目标区域地下水可开采量进行预测评估；地下水权交易模块(3)用于管理地下水权的交易，包括出售、租赁与转让，基于智能合约进行自动化交易流程，更好地分配地下水资源；域内潜水层信息子链系统(4)采用公有链技术，用于记录并存储水源地地下水潜水层信息及水文地质、地貌、岩性、地质构造、环境数据；域内承压水层信息子链系统(5)采用公有链技术，记录并存储水源地地下水承压水层信息及水文地质、地貌、岩性、地质构造、环境数据；域内交易信息子链系统(6)采用联盟链技术，为工业、农业及生活用水户提供一个地下水权交易与转让平台，将个人信息、交易信息、地下水抽取信息全部记录于子链中，实现点对公、点对点之间的交易...
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