【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于区块链和隐私安全领域，尤其涉及一种设备故障数据聚合方法与系统。
技术介绍
1、随着现代工业物联网技术的不断推进，大量工业设备凭借数字传感技术和通信技术等前沿科技，实现了无线通信与数据的全面共享。这一共享过程中所产生的数据，作为一种新兴的资源形态，不仅具备深远的商业研究价值，同时更有望推动当前工业模式的革新。在此背景下，机器即服务(machine as a service，maas)作为一种新兴的工业设备服务模式应运而生。原始设备制造商(original equipment manufacturer，oem)将带有数据采集和通信功能的工业设备租用给eto型企业，帮助eto型企业快速建立工厂并启动产线，降低生产成本，提高生产效率。同时设备传感器(device sensor，ds)收集工业设备运行时所产生的设备故障数据，oem通过分析这些故障数据发现工业设备中的性能缺陷，之后进行预测性维护，优化并更新迭代工业设备。然而这些设备故障数据包含eto型企业的生产隐私，就比如，oem对设备故障数据进行分析，可推测出eto型企业的生产效率、产品工艺、客户需求等等隐私数据。因此，如何在传输过程中以及最后报告阅读阶段保证数据的隐私成为现阶段的首要问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种设备故障数据聚合方法与系统。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、一种设备故障数据聚合方法，包括以下步骤：
4、s1、通过设备传感器ds采集企
5、s2、对采集到的设备故障数据添加噪声扰动并进行分割，然后将分割后的加噪数据发送给第三方聚合器tpa；
6、s3、第三方聚合器tpa对接收到的各部分数据进行聚合，并将聚合数据发送给控制中心cc，由控制中心cc对聚合数据进行恢复并上传到区块链网络；
7、s4、当向区块链网络发起查询请求时，区块链网络根据查询范围对设备故障数据进行加噪求和并反馈查询结果。
8、进一步地，步骤s1还包括初始化阶段：对区块链网络进行初始化处理，完成节点设置、权限分配和身份认证；在同一数据提供方dd管辖范围内的设备传感器ds对该数据提供方dd雇佣的所有第三方聚合器tpa进行登记注册，并设定隐私参数。
9、进一步地，步骤s2包括：
10、s201、设备传感器ds采集各种设备故障数据的出现次数，并将这些设备故障的发生次数初始化为设备故障数据数组；
11、s202、设备传感器ds通过dp扰动算法向设备故障数据数组添加扰动噪声；
12、s203、设备传感器ds按照shamir门限秘密共享方案，将扰动后的设备故障数据划分为m份并将相关数据共享给第三方聚合器tpa；
13、s204、第三方聚合器tpa收到共享数据后，若验证通过则保存该共享数据。
14、进一步地，所述dp扰动算法包括步骤：
15、根据隐私参数ε和δ生成差分隐私噪声nmnoise，并将其叠加到设备故障数据中得到扰动后的设备故障数据xi′j＝xij+nmnoise，xij为添加噪声扰动前的设备故障数据；
16、比较添加噪声扰动前后的设备故障数据的差异：若|xij-xi′j|≤b，则以概率p将扰动后的设备故障数据维持在此区间内；如果|xij-xi′j|>b，则以概率q将扰动后的设备故障数据维持在此区间内；其中，
17、进一步地，步骤s3包括：
18、s301、第三方聚合器tpa确定收到数据的份额并对这些数据进行求和；
19、s302、第三方聚合器tpa将求和得到的聚合数据发送给控制中心cc，若tpa没有收到所有的份额，或者部分接收到的数据是错误的或被篡改的，则tpa不会向控制中心cc发送聚合数据；
20、s303、当控制中心cc接收到tpa共享的聚合数据后，按照shamir门限秘密共享方案恢复设备故障数据并将其上传到区块链网络。
21、进一步地，步骤s4包括：
22、s401、区块链网络收到查询请求后，获取要查询的数据时段和数据范围；
23、s402、通过索引查找账本存储数据，对存储的故障数据进行加噪求和并反馈：
24、若查询单个区域内的设备故障数据，则无需进行求和操作，随机返回一个区域内加噪的设备故障数据；
25、若查询多个但非所有区域内的设备故障数据，则随机选择多个区域内的设备故障数据分别进行加噪后求和；此时，添加在各区域设备故障数据中的噪声在求和过程中相互累加，无法消除，导致各故障数据都会受到强噪声影响，从而改变所查询区域内设备故障数据的聚合趋势，使得单个区域内的设备故障数据趋势隐藏在所查询区域内设备故障数据的聚合趋势之中；
26、若查询所有区域内的设备故障数据，则将所有区域内的设备故障数据分别进行加噪后求和；此时，由于所查询的区域范围与存储的数据范围相同，各区域设备故障数据中的噪声在求和后相互抵消，所有区域内的设备故障数据趋势将能够被获取。
27、一种基于上述方法的设备故障数据聚合系统，该系统主要包括：
28、初始化模块，用于对区块链网络进行初始化处理和设置隐私参数；
29、数据采集模块，用于通过若干设备传感器ds采集设备故障数据；
30、数据扰动模块，用于对采集到的设备故障数据添加噪声，并对加噪数据进行分割；
31、数据聚合模块，用于对收到的各部分加噪数据进行聚合恢复并上传至区块链网络；
32、参数更新模块，用于在每轮数据聚合完成后，根据需求更新隐私参数。
33、进一步地，所述区块链网络内设有智能合约，智能合约内设有存储模块、dp模块和查询模块；所述存储模块用于存储设备故障数据，dp模块用于对设备故障数据添加dp噪声，查询模块根据查询请求调用dp模块对存储模块中的设备故障数据进行加噪求和并反馈查询结果。
34、进一步地，所述数据扰动模块通过dp扰动算法向设备故障数据添加扰动噪声，并按照shamir门限秘密共享方案，将扰动后的设备故障数据划分为若干份后共享给数据聚合模块。
35、进一步地，所述数据聚合模块包括第三方聚合器tpa和控制中心cc；第三方聚合器tpa用于对接收到的若干共享数据进行求和，并在接收到全部份额的共享数据后，将求和得到的聚合数据发送给控制中心cc；控制中心cc按照shamir门限秘密共享方案将接收到的聚合数据恢复为设备故障数据并将其上传到区块链网络。
36、相比于现有技术，本专利技术至少具备以下有益效果：
37、1.增强的隐私保护能力：本专利技术巧妙地结合了数据聚合、差分隐私和shamir门限秘密共享方案，既能有效防止敏感信息泄露，又能保障数据在传输和处理过程中的完整性，为设备故障数据提供了全方位的安全防护。
38、2.提高数据利用率和分析精确度：传统技术可能会因本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，步骤S1还包括初始化阶段：对区块链网络进行初始化处理，完成节点设置、权限分配和身份认证；在同一数据提供方DD管辖范围内的设备传感器DS对该数据提供方DD雇佣的所有第三方聚合器TPA进行登记注册，并设定隐私参数。
3.如权利要求1所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，步骤S2包括：
4.如权利要求3所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，所述DP扰动算法包括步骤：
5.如权利要求3所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，步骤S3包括：
6.如权利要求1所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，步骤S4包括：
7.一种基于权利要求1～6所述方法的设备故障数据聚合系统，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的设备故障数据聚合系统，其特征在于，所述区块链网络内设有智能合约，智能合约内设有存储模块、DP模块和查询模块；所述存储模块用于存储设备故障数据，DP模块用于对设备故障
9.如权利要求7所述的设备故障数据聚合系统，其特征在于，所述数据扰动模块通过DP扰动算法向设备故障数据添加扰动噪声，并按照Shamir门限秘密共享方案，将扰动后的设备故障数据划分为若干份后共享给数据聚合模块。
10.如权利要求9所述的设备故障数据聚合系统，其特征在于，所述数据聚合模块包括第三方聚合器TPA和控制中心CC；第三方聚合器TPA用于对接收到的若干共享数据进行求和，并在接收到全部份额的共享数据后，将求和得到的聚合数据发送给控制中心CC；控制中心CC按照Shamir门限秘密共享方案将接收到的聚合数据恢复为设备故障数据并将其上传到区块链网络。
...【技术特征摘要】
1.一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，步骤s1还包括初始化阶段：对区块链网络进行初始化处理，完成节点设置、权限分配和身份认证；在同一数据提供方dd管辖范围内的设备传感器ds对该数据提供方dd雇佣的所有第三方聚合器tpa进行登记注册，并设定隐私参数。
3.如权利要求1所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，步骤s2包括：
4.如权利要求3所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，所述dp扰动算法包括步骤：
5.如权利要求3所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，步骤s3包括：
6.如权利要求1所述的一种设备故障数据聚合方法，其特征在于，步骤s4包括：
7.一种基于权利要求1～6所述方法的设备故障数据聚合系统，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的设备故障...
【专利技术属性】
技术研发人员：季成洋，罗烨，赵天赐，景征骏，钱文，
申请(专利权)人：江苏威腾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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