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一种基于链的石油油量监管及质量管理方法

阅读:2发布:2021-10-01

专利汇可以提供一种基于链的石油油量监管及质量管理方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 区 块 链 的石油油量监管及 质量 管理方法,该方法将每个生产相关部 门 作为 节点 形成区块链网络,将石油的所有生产活动作为 交易记录 到区块链 分布式账本 中,使得本发明既能够实时的同步各生产部门的数据,又能够避免油量数据被恶意篡改,在提升效率的同时,还可以在油品出现质量问题时有效回溯该油品的完整生产过程 锁 定问题所在,有迹可循,证据充分。本发明方法可以克服传统中心化 数据库 中存在的偷油和篡改油量的问题,保证数据的安全性可靠性,支持实时查询任一油品的生产状态和当前所在部门;同时,当某一油品出现质量问题时,能够回溯其生产过程,追根溯源发现问题所在和责任部门。,下面是一种基于链的石油油量监管及质量管理方法专利的具体信息内容。

1.一种基于链的石油油量监管及质量管理方法,包括如下步骤:
(1)构建基于区块链的石油油量监管及质量管理系统;
(2)使用区块链技术记录系统中石油生产相关活动的完整链式过程;
(3)石油生产相关部作为系统中的节点通过实时记录查询获取任意一批油品的当前状态以及其当前所在的部门;
(4)当出现油品质量问题时,则通过系统中的区块链记录回溯该批油品在出油、分离、计量、运输、销售各环节的完整记录,追根溯源发现问题所在,定出现问题的责任部门或责任人。
2.根据权利要求1所述的石油油量监管及质量管理方法,其特征在于:所述步骤(1)的具体实现方法为:将石油生产相关过程中关于出油、分离、计量、运输、销售的各个部门作为区块链节点,通过互联网实现节点间两两通信,从而组建得到一个区块链网络系统即所述石油油量监管及质量管理系统。
3.根据权利要求2所述的石油油量监管及质量管理方法,其特征在于:作为区块链节点的相关部门包括井口、进站组、分离部门、液体计量部门、气体计量部门、油站,井口和油站存在有多个,每个井口或油站均各自作为一个区块链节点。
4.根据权利要求1所述的石油油量监管及质量管理方法,其特征在于:所述步骤(2)的具体实现过程如下:
2.1定义石油生产相关过程中关于出油、分离、计量、运输、销售的交易记录
2.2将一段时间以内的交易记录打包成一个区块,单个区块的区块头包含前一个区块的哈希指针、时间戳、多个交易记录组成的默克尔树的根节点、一个随机值以及其他额外数据,同一区块中的多个交易记录以默克尔树形式被存储;由此,当前打包好的区块存储了最近一段时间内的交易记录并包含一个指向前一个区块的指针;
2.3由各节点通过区块链共识算法将当前打包好的区块存入本地的区块链账本中,多个区块按照时间顺序链接成区块链账本,当区块链账本中某个区块内的任何一条交易记录发生变化时,便引起该区块头部的默克尔树根节点的哈希值发生变化,以此校验该区块链账本与原区块链账本为两个不同的账本。
5.根据权利要求4所述的石油油量监管及质量管理方法,其特征在于:所述石油油量监管及质量管理系统中每个节点都保存了一个区块链账本的备份,多方备份保证了正确的账本被承认,而少数恶意篡改交易的非法账本被认定为非法。
6.根据权利要求1所述的石油油量监管及质量管理方法,其特征在于:所述步骤(3)的具体实现过程如下:
3.1由石油油量监管及质量管理系统中的各个节点实时记录石油在炼油厂的相关信息,包括油田商品输入量、输入石油的参数、经历的各个工序、处理后得到产品种类及质量情况、产品输出情况;
3.2石油生产相关部门作为系统中的节点通过调取其记录账本中任一节点的相关信息,获取该节点所属部门及其油品的当前状态。
7.根据权利要求1所述的石油油量监管及质量管理方法,其特征在于:该方法结合区块链技术的去中心化、可追溯性的特点,将石油由开采到油气集输、再到石油炼制、最后到运输至各个油气站的所有活动实时记录在区块链网络中;当其中两方进行交易活动或工艺流程转接时,其他链上节点成员同时监督记录备份,提高数据安全性,不被不法分子攻破;该方法利用集体监督维护整个活动的数据库,使每个实时活动数据信息不可篡改、公开透明、可追溯,提高了整个交易过程数据的安全可靠性。
8.根据权利要求1所述的石油油量监管及质量管理方法,其特征在于:该方法可以克服传统中心化数据库中存在的偷油和篡改油量的问题,保证数据的安全性可靠性,支持实时查询任一油品的生产状态和当前所在部门;同时,当某一油品出现质量问题时,能够回溯其生产过程,追根溯源发现问题所在和责任部门。

说明书全文

一种基于链的石油油量监管及质量管理方法

技术领域

[0001] 本发明属于石油油量监管及区块链技术领域,具体涉及一种基于区块链的 石油油量监管及质量管理方法。

背景技术

[0002] 石油被称为“工业的血液”,对当前工业生产具有极重要的价值。当今世界 处于工业社会阶段,能源需求量很大,作为主要能源之一的石油在经济发 展中扮演不可替代的重要色。同时,石油还是现代工业生产中重要的原料, 随着科技发展,石油已经是现代生活方式的基础,石油相关产品深入在每个人 的衣、食、住、行之中,不可或缺。石油是现代工业生产中重要的原料,绝大 多数的运输工具使用石油或其衍生品驱动,石油还是化工、发电等领域中重要 的原材料。但遗憾的是,石油是一种不可多得的非再生资源,一旦消耗,难以 再生,因此对石油的生产过程进行有效监管具有重要的经济与社会价值。
[0003] 当前的石油油量与质量管理系统主要基于传统的中心化数据库方法,且依 赖大量的人工操作,例如油口的出油量依赖人工读表与上报、油量统计依赖各 个油井的人工上报、石油生产的流线作业进度依赖逐部问询等。原油生产、 原油加工、油库管理、供应运输、指挥调度各个方面过多依赖人工操作一方面 使出错率大大增加;另一方面使石油管理系统抗干扰性降低,易被不法分子侵 蚀攻破,存在巨大隐患。
[0004] 在石油生产的大量工程实践中,当前的石油油量与质量管理系统的弊端主 要体现在以下三个方面:首先,依赖人工管理的中心化数据库往往出现“偷油 现象”,亦即外包石油井口方或相关员工有权修改出油量数据库,且该数据库为 中心化存储无多方备份,当发生数据篡改时无法查证与恢复;其次,跟踪一批 油的生产作业进度需要逐部门进行询问,既耗费时间又容易出现混淆情况;第 三,当一批油品出现质量问题时,无法回溯其生产过程,难以追根溯源。所以, 石油行业寻找一种安全、智能、透明的管理系统尤为重要。
[0005] 随着比特币、以太币等加密数字货币(Cryptocurrency)的兴起,支撑加密货 币的底层技术-区块链技术渐渐获得学术界与工业界认可。区块链本质上是一个 在节点间互相不信任的通信网络中维持一个安全可靠的分布式账本的数据库技 术;区块链按照时间顺序将交易或发生的事件打包成区块,以区块顺序相连的 方式组合成一种链式数据结构,并以密码学方式保证交易的不可篡改和不可伪 造性。区块链技术所具备的交易不可篡改、可回溯交易历史、实时数据同步等 特性,使其能够解决当前石油油量与质量管理系统的痛点,然而目前尚缺乏使 用区块链技术进行石油油量监管与质量管理的探索。

发明内容

[0006] 鉴于上述,本发明提供了一种基于区块链的石油油量监管及质量管理方法, 该方法将每个生产相关部门作为节点形成区块链网络,将石油的所有生产活动 作为交易记录保存在区块链分布式账本中,使得本发明既能够实时的同步各生 产部门的数据,又能够避免油量数据被恶意篡改,在提升效率的同时,还可以 在油品出现质量问题时有效回溯该油品的完整生产过程定问题所在,有迹可 循,证据充分。
[0007] 一种基于区块链的石油油量监管及质量管理方法,包括如下步骤:
[0008] (1)构建基于区块链的石油油量监管及质量管理系统;
[0009] (2)使用区块链技术记录系统中石油生产相关活动的完整链式过程;
[0010] (3)石油生产相关部门作为系统中的节点通过实时记录查询获取任意一批 油品的当前状态以及其当前所在的部门;
[0011] (4)当出现油品质量问题时,则通过系统中的区块链记录回溯该批油品在 出油、分离、计量、运输、销售各环节的完整记录,追根溯源发现问题所在, 锁定出现问题的责任部门或责任人。
[0012] 进一步地,所述步骤(1)的具体实现方法为:将石油生产相关过程中关于 出油、分离、计量、运输、销售的各个部门作为区块链节点,通过互联网实现 节点间两两通信,从而组建得到一个区块链网络系统即所述石油油量监管及质 量管理系统。
[0013] 进一步地,作为区块链节点的相关部门包括井口、进站组、分离部门、 液体计量部门、气体计量部门、油站,井口和油站存在有多个,每个井口或油 站均各自作为一个区块链节点。
[0014] 进一步地,所述步骤(2)的具体实现过程如下:
[0015] 2.1定义石油生产相关过程中关于出油、分离、计量、运输、销售的交易记 录;
[0016] 2.2将一段时间以内的交易记录打包成一个区块,单个区块的区块头包含前 一个区块的哈希指针(Previous Block Hash)、时间戳(Timestamp)、多个交易记录 组成的默克尔树(Merkle tree)的根节点(Transaction root)、一个随机值(Nonce)以及 其他额外数据(Extra data),同一区块中的多个交易记录以默克尔树形式被存储; 由此,当前打包好的区块存储了最近一段时间内的交易记录并包含一个指向前 一个区块的指针;
[0017] 2.3由各节点通过区块链共识算法(拜占庭容错共识算法)将当前打包好的区 块存入本地的区块链账本中,多个区块按照时间顺序链接成区块链账本,当区 块链账本中某个区块内的任何一条交易记录发生变化时,便引起该区块头部的 默克尔树根节点的哈希值发生变化,以此校验该区块链账本与原区块链账本为 两个不同的账本。
[0018] 进一步地,所述石油油量监管及质量管理系统中每个节点都保存了一个区 块链账本的备份,多方备份保证了正确的账本被承认,而少数恶意篡改交易的 非法账本被认定为非法。
[0019] 进一步地,所述步骤(3)的具体实现过程如下:
[0020] 3.1由石油油量监管及质量管理系统中的各个节点实时记录石油在炼油厂 的相关信息,包括油田商品输入量、输入石油的参数、经历的各个工序、处理 后得到产品种类及质量情况、产品输出情况;
[0021] 3.2石油生产相关部门作为系统中的节点通过调取其记录账本中任一节点 的相关信息,获取该节点所属部门及其油品的当前状态。
[0022] 本发明结合区块链技术的去中心化、可追溯性的特点,将石油由开采到油 气集输、再到石油炼制、最后到运输至各个油气站的所有活动实时记录在区块 链网络中。具体而言,当其中两方进行交易活动或工艺流程转接时,其他链上 节点成员同时监督记录备份,提高数据安全性,不被不法分子攻破。本发明利 用集体监督维护整个活动的数据库,使每个实时活动数据信息不可篡改、公开 透明、可追溯,提高了整个交易过程数据的安全可靠性。
[0023] 本发明方法可以克服传统中心化数据库中存在的偷油和篡改油量的问题, 保证数据的安全性可靠性,支持实时查询任一油品的生产状态和当前所在部门; 同时,当某一油品出现质量问题时,能够回溯其生产过程,追根溯源发现问题 所在和责任部门。附图说明
[0024] 图1为基于区块链网络节点的石油生产流程图
[0025] 图2为区块头及区块链链式账本的示意图。

具体实施方式

[0026] 为了更为具体地描述本发明,下面结合附图及具体实施方式对本发明的技 术方案进行详细说明。
[0027] 本发明基于区块链的石油油量监管及质量管理方法,具体包括以下步骤:
[0028] (1)构建一个基于区块链的石油油量监管与质量管理系统。
[0029] 本发明将每个开采井口、油气集输各个部门、炼油厂以及最后成品油销售 单位等相关的部门和单位各自作为区块链节点,通过互联网实现节点间两两通 信,从而组建成为一个区块链网络系统。实质上,就是将石油开采到销售经历 的所有运输加工工序相关的参与单位和处理部门都以参与者的身份作为节点的 加入石油区块链监管系统,涉及到的部门如图1所示,包括各个井口、进站阀 组、分离系统、液体计量部门、气体计量部门、炼油厂、各个油气站等。在区 块链石油监管系统中各个节点会实时跟踪石油开采、加工、运输、销售动向, 并记录公布石油每一个工艺阶段和交易过程的详尽信息,使整个管理系统达到 相互监督、公开透明、安全可靠、可追溯的目标。
[0030] (2)使用区块链技术记录系统中石油生产、运输、分离等活动的完整链式 过程。
[0031] 当发生石油生产、运输、分离、销售相关活动时,将最近发生的几个活动 打包到一个区块中,每个活动中嵌入该活动相关负责部门或负责人的数字签名、 时间戳、油品ID、油品量、额外说明等信息;多个活动被打包成一个区块,区 块头格式如图2所示,其中Transaction Root为将多个活动组织成的默克尔树 (Merkle tree)结构的根节点;然后,将该区块广播到区块链网络中,网络中的节 点校验区块相关信息的正确性,如通过校验则将该区块记入自己本地的区块链 账本中;当大多数节点将该区块加入自己的区块链账本中后,共识达成,该区 块中打包的多个活动被记录在账本中生效,区块链账本的结构如图2所示。
[0032] 本发明将区块链技术与石油生产流程结合:石油开采到商业产品是完整的 产业流程,实际工程中石油勘探开发还包括勘探和钻井部分,与本发明区块链 石油油量监管及质量管理系统网络无关,针对本发明简化为由开采开始整个流 程。参见图1可以简单了解石油由开采到销售的生产过程,其中进站阀组、分 离系统、液体计量部门、气体计量部门都属于油气集输,也就是把分散的油井 所生产的石油、伴生天然气和其他产品集中起来,经过必要的处理、初加工, 合格的油和天然气分别外输到炼油厂和天然气用户的工艺全过程;油气集输主 要包括油气分离、油气计量、原油脱水、天然气净化、原油稳定、轻回收等 工艺,其中油气计量是我们主要的关注节点。油气计量主要分为油井产量计量 和外输流量计量两种油气计量,油井产量计量是指对石油和天然气流量的测定, 它是进行油井管理、掌握油层动态的关键资料数据;例如图1中集油阀组(即进 站阀组,俗称总机关)结合单井油气计量分离器把井口A、井口B、井口C生产 的油气产品集中在一起,轮流对各单井的产油气量分别进行计量,每个井口的 油气计量和集油阀组得到油井产量,也就是送入联合站(油气集中处理联合作业 站简称联合站)的原油总量;原油经过联合站进行必要的净化、加工处理使之成 为油田商品(原油、天然气、液化石油气和天然汽油)以及这些商品的储存和外输, 对得到的油品商品进行计量并储存、输出转接到下一层处理或经营单位,这一 部分的油气计量就是外输计量,外输计量是对石油和天然气输送流量的测定, 它是输出方和接收方进行油气交接经营管理的基本依据。
[0033] 由采油到油气集输的过程,油气开采的每个井口和油气集输站油气计量的 部门都是作为区块链石油管理系统中当前参与交易活动的节点;每个井口油气 计量和油气集输站集油阀组进站油气计量以及外输计量,它们的相互关系和结 果做为区块链石油管理系统的链和承载信息,整个系统中的所有节点都对这个 工程进行实时动态的记录。实质上,每一个节点都在记录同一个过程,他们的 信息是相同的,当节点间相互信息没有歧义,整个活动过程继续推进;若出现 某个或某几个节点信息有不同,这时候有拜占庭算法可以根据其他多数信息找 到正确原始数据。在这个系统中多数节点之间利益关系是不统一的,所以节点 间的账本是相互独立又相互联系的,其中一个节点A要谋取私利,篡改账本信 息,而其他节点保存的账本信息节点A是无权修改的,将作为证据监督控制违 法节点的行为。换而言之,原油在被开采出井口那一刻就已经在各个节点的信 息链上留下痕迹,原油经过任何一个部门和加工工序都会载入区块链系统的各 个节点的信息链中,使石油从开采、加工、提炼,到最后的销售都公开透明性、 可追溯。
[0034] 经过油气集输得到的油田商品(原油、天然气、液化石油气和天然汽油)会分 别转接到炼油厂、天然气站,在炼油厂石油通过蒸馏的方法分离生产符合内燃 机使用的油、汽油、柴油等燃料油,副产石油和渣油;比燃料油重的组分, 又同通过热裂化、催化裂化等工艺化学转化为燃料油,这些燃料油有的要采用 加氢等工艺进行精制,最终分别得到各种特定用处的石油燃料、润滑油和润滑 脂以及蜡、沥青石油焦。在此过程,区块链石油管理系统的各个节点会记录 石油在炼油厂(节点)相关的信息,即油田商品输入量、输入石油的参数、经历的 各个工序、处理后得到产品种类和质量情况、产品输出情况。同样,所有节点 会记录并公布炼制过程记录信息,节点间记录信息没有异议,生产过程没有出 现问题,整个石油生产过程继续进行;若出现可疑节点或生产过程出现问题, 结合区块链系统中每个节点记录信息得到原始信息,追溯问题源头,解决问题。
[0035] 通过炼制过程过后原油成为了可供人类生活适应的合格的燃料和生产原 料,直接运输到油站和用户,消费者使用完成了整个生产、供应流程链。油站 和气站的销售过程中的交易信息继续被所有节点记录,每个油站和气站输入产 品种类、输入量、销售情况是石油销售和市场调配的重要依据,可以高效的进 行市场科学调控。同时,实时追踪产品流向,高效解决产品的问题为用户服务, 避免偷油、漏油的出现。
[0036] (3)区块链的石油油量监管及质量管理方法实践中针对问题的应用。
[0037] 首先,石油生产相关部门作为系统中的节点可通过实时记录查询获得任意 一批油品的当前状态以及其当前所在的部门,各石油生产相关部门因其作为区 块链中的节点,可以通过查询本地保存的区块链账本进行关于任意一批油品的 当前状态和所在部门的实时查询。
[0038] 其次,当出现油品质量问题时,可通过区块链系统中的记录回溯该批油品 生产、分离、运输、销售等的完整记录,追根溯源发现问题所在,锁定出现问 题的责任部门或责任人。同时,因区块链账本本身的多方备份无法篡改特性, 可以安全可靠的回溯该油品完整生产流程,锁定问题环节,有迹可循,有据可 依。
[0039] 第三,区块链的石油油量监管及质量管理方法公开透明的运行规则,让所 有的参与者(节点)共同监督管理整个生产销售流程,让那些打算伸出魔爪的不法 分子望而生阙,远离犯罪。同时,参与者(节点)共同记账、公开透明分散了管理 权利的过度集中,解决了中心化易被犯罪分子攻破的问题,使整个系统更可靠 稳固。
[0040] 上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本 发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改,并 把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此, 本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,对于本发明做 出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
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