【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法和系统，属于物联网与区块链。
技术介绍
1、传统的物联网架构采用客户端—服务器(c-s,client-server)集中式通信模型，物联网设备之间通过中心服务器进行数据交互。一旦中心服务器发生故障，依托于中心服务器的物联网设备都将无法正常运转。同时随着物联网设备数量的日益增多，中心服务器所需要处理的数据量也将剧增，网络将面临可扩展性问题，由此产生了分布式存储数据的需求。传统的分布式存储一般是由多个有计算与存储能力的分布式节点独立存储数据然后再同步到各个节点做备份。然而由于物联网数量设备众多，如智能水务系统中存在成千上万的流量计、压力计、智能水表等，数据量巨大。
2、在物联网数据的同步记账过程中，由于节点众多，频繁的同步会造成系统的开销巨大。此外，数据又是比较单一的时序数据，很多时候时序数据不会有太多变化。物联网数据存储的目的是需要根据数据得到准确高效的监控和预测模型，因此可以根据物联网系统的特点考虑一种更加高效的分布式存储和同步方法。
技术实现思路
1、专利技术要解决的技术问题
2、本专利技术针对现有物联网系统数据量巨大以及中心化存储所存在的问题，提出一种基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法与系统。
3、技术方案
4、为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
5、基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，包括以下步骤：
6、步骤1，物联网边缘节点
7、步骤2，区块链共识节点对接收到的传感器数据进行验证和共识，该过程包括：验证传感器数据的完整性和来源、检查数据是否符合预定义规则、使用区块链共识算法对数据进行共识，使系统中多个节点对同一数据达成一致的状态；
8、步骤3，区块链网络基于存储数据对共识节点颁发奖励，奖励分数由数据存储时长因子、数据访问频率因子、数据完整性因子、节点存储容量因子、节点网络带宽因子、数据压缩效率因子、节点地理位置因子、节点信誉因子加权求和获得；
9、步骤4，存储过程中系统对步骤3所述因子权重进行动态调整。
10、进一步地，步骤2中所存储数据基于数据的变化频率划分为重要数据与一般数据，对重要数据进行共识时区块链网络所有参与节点对数据验证和确认，对一般数据进行共识时随机抽样部分区块链节点对数据进行验证和确认。
11、进一步地，系统定义时间窗口，步骤2中当未到达时间窗口时，边缘节点对收集到的数据进行暂存；当到达时间窗口时，边缘节点对收集数据进行预处理。
12、进一步地，时间窗口长度由区块链系统负载决定，当系统负载轻时定义长时间窗口，当系统负载重时定义短时间窗口，区块链系统负载包括cpu使用率、内存使用率、网络带宽利用率、交易处理速度、节点响应时间、待处理队列长度参数中的一个或几个。
13、进一步地，上述数据预处理的过程包括：删除异常值与明显错误数据、对数据使用编码算法进行压缩。
14、进一步地，步骤4中基于系统负载情况对因子权重进行动态调整，调整方法为：
15、wi(t+1)＝wi(t)+α·δni(t)+β·δsi(t)
16、其中wi(t)为当前时刻权重，wi(t+1)为下一时刻的权重，α、β为调整系数，δni(t)为与该因子相关联的节点性能指标变化，δsi(t)为与该因子相关联的系统性能指标变化，δni(t)、δsi(t)的计算方法为：
17、
18、
19、其中ni(t),si(t)为当前时间性能指标，ni(t-1),si(t-1)为上一时间性能指标。
20、进一步地，上述节点性能指标变化δni(t)包括节点交易处理速度、用户请求响应时间、数据存储时间的变化；系统性能指标变化δsi(t)包括系统网络延时、网络带宽使用率的变化。
21、进一步地，步骤4中基于存储数据特征对因子权重进行动态调整：当存储数据量较大时提高数据压缩效率因子的权重，对于关键业务数据提高数据重要性因子的权重。
22、进一步地，步骤4中基于存储服务需求对因子权重进行动态调整：基于用户不同类型的存储服务需求调整相应权重因子。
23、执行上述基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法的系统，系统由若干边缘节点、物联网控制平台以及区块链网络组成，其中边缘节点用于存储邻近传感器数据；区块链网络中的共识节点执行方法共识与同步过程，共识节点可以是传感器网络的边缘节点，也可以是位于区块链网络中的独立节点；物联网控制平台与各边缘节点及区块链网络相连接，实现区块链网络与物联网之间的数据交互。
24、有益效果
25、本专利技术通过去中心化的方式，将数据存储和处理分散到多个节点上，方法根据负载自适应调整同步窗口，减少了整体计算负担，进而降低了能耗和硬件成本，此外区块链的自适应共识机制可以有效地减少同步时的冗余计算，确保数据的一致性和安全性；
26、本专利技术在物联网中采用自适应的激励机制来鼓励节点参与记账和数据验证，不仅提高了网络的安全性和可靠性，还促进了不同能力的物联网设备之间的协作与数据共享，形成良性循环；
27、本专利技术方法自适应的同步和验证减少了区块链存储物联网数据的时间消耗，区块链的去中心化特性使得数据存储不再依赖于单一的存储设备，降低了数据丢失的风险，提高了整体存储的效率。
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1.基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述步骤S2中所存储传感器数据基于数据的变化频率划分为重要数据与一般数据，对重要数据进行共识时区块链网络所有参与节点对数据验证和确认，对一般数据进行共识时随机抽样部分区块链节点对数据进行验证和确认。
3.如权利要求1所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，系统定义时间窗口，所述步骤2中当未到达时间窗口时，边缘节点对收集到的数据进行暂存；当到达时间窗口时，边缘节点对收集数据进行预处理。
4.如权利要求3所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述时间窗口长度由区块链系统负载决定，当系统负载轻时定义长时间窗口，当系统负载重时定义短时间窗口，所述区块链系统负载包括CPU使用率、内存使用率、网络带宽利用率、交易处理速度、节点响应时间、待处理队列长度参数中的一个或几个。
5.如权利要求3所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述数据预
6.如权利要求1所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述步骤S4中基于系统负载情况对因子权重进行动态调整，调整方法为：
7.如权利要求6所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述节点性能指标变化ΔNi(t)包括节点交易处理速度、用户请求响应时间、数据存储时间的变化；系统性能指标变化ΔSi(t)包括系统网络延时、网络带宽使用率的变化。
8.如权利要求6所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述步骤S4中基于存储数据特征对因子权重进行动态调整：当存储数据量较大时提高数据压缩效率因子的权重，对于关键业务数据提高数据重要性因子的权重。
9.如权利要求6所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述步骤S4中基于存储服务需求对因子权重进行动态调整：基于用户不同类型的存储服务需求调整相应权重因子。
10.执行如权利要求1-9任一项所述基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法的系统，其特征在于，系统由若干边缘节点、物联网控制平台以及区块链网络组成，所述边缘节点用于存储邻近传感器数据；所述区块链网络中的共识节点执行方法共识与同步过程，共识节点可以是传感器网络的边缘节点，也可以是位于区块链网络中的独立节点；所述物联网控制平台与各边缘节点及区块链网络相连接，实现区块链网络与物联网之间的数据交互。
...【技术特征摘要】
1.基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述步骤s2中所存储传感器数据基于数据的变化频率划分为重要数据与一般数据，对重要数据进行共识时区块链网络所有参与节点对数据验证和确认，对一般数据进行共识时随机抽样部分区块链节点对数据进行验证和确认。
3.如权利要求1所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，系统定义时间窗口，所述步骤2中当未到达时间窗口时，边缘节点对收集到的数据进行暂存；当到达时间窗口时，边缘节点对收集数据进行预处理。
4.如权利要求3所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述时间窗口长度由区块链系统负载决定，当系统负载轻时定义长时间窗口，当系统负载重时定义短时间窗口，所述区块链系统负载包括cpu使用率、内存使用率、网络带宽利用率、交易处理速度、节点响应时间、待处理队列长度参数中的一个或几个。
5.如权利要求3所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于，所述数据预处理的过程包括：删除异常值与明显错误数据、对数据使用编码算法进行压缩。
6.如权利要求1所述的基于区块链的物联网数据存储自适应同步方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬，吉辉，
申请(专利权)人：苏摩智能技术南京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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