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专利号: 2024105170549
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法包括:为数字孪生服务交易合约和数字孪生服务信息构建出智能合约区块链和数字孪生服务信息区块链;

数字孪生服务提供者j∈J在数字孪生服务信息区块链网络中登记资源信息,其中J为数字孪生服务提供者集合;

数字孪生服务需求者i在数字孪生服务信息区块链网络中登记需求;

根据方法模型的区分,将具体需求细分成多个子需求di∈Di,并估算每个子需求所需的资源量,其中Di为服务需求者的总需求;

匹配数字孪生服务需求者i以及符合条件的数字孪生服务提供方案集合Si,其中数字孪生服务提供方案集合Si包含所有符合条件的数字孪生服务提供方案Oi;

执行多个数字孪生服务提供者之间的动态双向定价机制;

登记数字孪生服务智能合约以及随着交易过程更新合约状态;

所述动态双向定价步骤如下:

令第0轮数字孪生服务需求者i的预算价格为p0=pmin,其中pmin是指数字孪生服务需求者期望的最优价格点;

令第0轮数字孪生服务提供者j∈J的收益比例为θ0=θmax,其中理想收益比例θmax为数字孪生服务者在提供单位成本希望获得的理想回报;

第t轮动态双向定价开始,其中t从0开始,在每一轮动态双向定价开始前t会变为原先的t+1;

向上调整数字孪生服务需求者i的在第t轮的预算价格pt,使得pmax>pt>pt‑1,pt‑1表示第t‑1轮的可接受价格,pmax表示数字孪生服务需求者期望的最高可接受价格;

判断是否存在一个服务组合的集合oi∈Oi在第t‑1轮的收益比例θt‑1的定价小于等于第t轮的预算价格pt,即是否 使得 其中服务组合m指的是由给定子需求di∈Di分配的服务提供者j∈J的键值对,即m=(di,j),m.键=di,m.值=j,如果有,则确f定oi为最终执行方案 令最终定价p为 如果没有,则继续,其中 为按照服务组合m所指定的数字孪生服务提供者m.值的在第t‑1轮的收益比例 m.值服务子需求m.键所能得到的金额;

向下调整所有数字孪生服务提供者j∈J在第t轮的收益比例θt,使得θt‑1>θt>θmin,其中,最低收益比例θmin为数字孪生服务者在提供单位成本希望获得的最低回报;

判断是否存在一个服务组合的集合oi∈Oi在第t轮的收益比例θt定价小于等于第t轮的预算价格pt,即是否 使得 如果有,则确定oi为最终执行方案 令f

最终定价p为 如果没有,则进行下一轮动态双向定价,其中 为按照服务组合m所指定的数字孪生服务提供者m.值的在第t轮的收益比例 m.值服务子需求m.键所能得到的金额。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述构建出区块链网络为:为数字孪生服务交易合约和数字孪生服务信息分别构造一条空区块链;

为每条空区块链构建一个初始区块,形成对应的智能合约区块链和数字孪生服务信息区块链。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述的初始区块创建方法为:创建初始区块的区块头:区块头包含了区块的基本信息,在初始区块中,区块高度为0,时间戳为区块链开始的时间,哈希值是一个特定的值,用于标识初始区块;

创建初始区块的区块体:区块体包含了区块的数据部分,不同的链内容不同;在初始区块中,区块体包含初始化的数据。

4.根据权利要求3所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述智能合约区块链构造一个智能合约区块的方式:在智能合约区块的区块头中包含区块ID、前置哈希值、当前哈希值和序列号;

在智能合约区块的区块体中包括数字孪生服务需求者ID、需求信息区块ID、最终定价、手续费、服务者信息、服务状态、双向定价过程记录、用户满意度和确认时间;

所述服务者信息包含所有子需求服务信息;

所述子需求服务信息包含数字孪生服务提供者ID、方法模型、需求计算资源、需求通信资源、需求控制资源和子需求的最终服务定价;

所述服务状态包括交易进行中和交易完成;其中,服务状态为交易进行中时,用户满意度固定为0;服务状态为交易完成时,用户满意度为0至10之间的数值;

所述双向定价过程记录为在执行动态双向定价机制时服务需求者和服务提供者的价格调配的过程记录;

每个智能合约区块产生后,对所有节点的智能合约区块链进行更新,以将新生成的智能合约区块更新至本地终端的智能合约区块链中。

5.根据权利要求4所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述数字孪生服务信息区块链构造一个数字孪生服务信息区块的方式:在数字孪生服务信息区块的区块头中包含区块ID、前置哈希值、当前哈希值和序列号;

数字孪生服务信息区块的区块体中详细列出数字孪生服务用户ID,所属方与服务信息,所述的所属方包括服务提供者和服务需求者;

每个数字孪生服务信息区块产生后,对所有节点的数字孪生服务信息区块链进行更新,以将新生成的数字孪生服务信息区块更新至本地终端的数字孪生服务信息区块链中。

6.根据权利要求5所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述区块链为许可区块链。

7.根据权利要求6所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述区块链的节点都是数字孪生服务提供者的服务器。

8.根据权利要求7所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述区块链使用的共识机制为数字孪生服务需求匹配委托权益证明,具体为:所述的数字孪生服务需求匹配委托权益证明引入了对数字孪生服务提供者 基于服务时间和用户满意度的评分系统,通过以下公式计算其累积权益分其中J为数字孪生服务提供者集合, 是数字孪生服务者j的历史时间段, 则代表数字孪生服务者 历史时间内的第k次服务的时刻;

所述的数字孪生服务需求匹配委托权益证明中数字孪生服务提供者 成为区块验证者的概率 通过以下公式计算:其中,ξj为一个根据数字孪生服务提供者,归属不同而不同的值,F为所有顺从节点的集合;

所述的数字孪生服务需求匹配委托权益证明使用随机选取的方法对各个委托节点进行抽选来得到最终的区块验证者。

9.根据权利要求8所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述数字孪生服务提供者j∈J在数字孪生服务信息区块链网络中登记资源信息,包括:数字孪生服务提供者j∈J需要对自己的资源进行评估,包括计算资源R计算、通信资源R通信、控制资源R控制、计算成本参数η计算、通信成本参数η通信、控制成本参数η控制、理想收益比例θmax和最低收益比例θmin;

所述计算资源R计算为计算速度,计算方法为浮点运算次数与内存大小做乘积,单位为TFLOPS/s·GB;

所述通信资源R通信为网络通信速度,单位为Gbps;

所述控制资源R控制与调度能力nc、系统稳定性te、网络控制能力nr和硬盘容量cROM有关,计算公式为:R控制=ω1nc+ω2te+ω3nr+ω4cROM,其中,ω1,ω2,ω3,ω4为各个因素的权重;

所述调度能力nc为数字孪生服务者所能提供的每秒可以调度的进程数;

所述系统稳定性te为数字孪生服务者提供的服务的平均故障间隔时间,单位为秒;

所述网络控制能力nr为数字孪生服务者所能支持的路由规则数量;

所述硬盘容量cROM为数字孪生服务者所能提供的硬盘容量,单位为TB;

所述计算成本参数η计算为数字孪生服务者在1小时内占用R计算为1TFLOPS/s·GB的服务所需要的成本;

所述通信成本参数η通信为数字孪生服务者在1小时内占用R通信为1Gbps的服务所需要的成本;

所述控制成本参数η控制为数字孪生服务者在1小时内占用R控制为1的服务所需要的成本;

所述理想收益比例θmax为数字孪生服务者在提供单位成本希望获得的理想回报;

所述最低收益比例θmin为数字孪生服务者在提供单位成本希望获得的最低回报;

所述登记数字孪生服务提供者资源信息是生成一个数字孪生服务信息区块,其中数字孪生服务用户ID为该数字孪生服务提供者首次加入区块链时分配的区块ID,所属方为服务提供者,服务信息包括R计算、R通信、R控制、η计算、η通信、η控制、θmax和θmin。

10.根据权利要求9所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述数字孪生服务需求者i在数字孪生服务信息区块链网络中登记需求,具体包括:数字孪生服务需求者i需要对自己的需求进行评估,包括服务时间ts、预算价格pmin、最高可接受价格pmax和具体需求;

所述服务时间ts为自服务价格确定至交易完成的最长期限,单位为小时;

所述预算价格pmin为数字孪生服务需求者期望的最优价格点;

所述最高可接受价格pmax为数字孪生服务需求者期望的最高可接受价格;

所述具体需求为数字孪生服务需求者对其需求的描述,包括方法模型集合Sm、数据批次n、每批次数据量大小bs和最慢允许的响应时间tl;

所述方法模型集合Sm至少包含一个方法模型;

所述数据批次n为服务提供需求商在服务时间内最多的需求次数;

所述每批次数据量大小bs为每个批次提供服务所需的最小硬盘容量,单位为TB;

所述最慢允许的响应时间tl为数据输入至描述的方法模型后,结果输出所需的最长时间,单位为毫秒;

所述登记数字孪生服务需求者需求是生成一个数字孪生服务信息区块,其中数字孪生服务用户ID为该数字孪生服务需求者首次加入区块链时分配的区块ID,所属方为服务需求者,服务信息包括ts、pmin、pmax、Sm、n、bs和tl。

11.根据权利要求10所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述根据方法模型的区分,将具体需求细分成多个子需求,并估算每个子需求所需的资源量包括:所述方法模型集合Sm中的模型包括未登记方法模型以及已登记方法模型两种种类;

所述未登记方法模型代表着该需求的方法模型从未有数字孪生服务需求者要求过,需要进行资源需求评估;

所述已登记方法模型代表着该需求的方法模型曾经有数字孪生服务需求者要求过,可以直接查询基项资源参数;

所述的资源需求评估通过区块验证者进行方法测试,得出基项资源参数;

所述方法测试为确定方法模型的输入输出数据流,并输入1项数据进入模型得到消耗的资源,作为基项资源参数;

所述的基项资源参数包括基项计算资源r计算、基项通信资源r通信和基项控制资源r控制;

所述子需求所需的资源量包括使单个方法模型可以满足数据批次n、每批次数据量大小bs、最慢允许的响应时间tl的需求计算资源 需求通信资源 和需求控制资源所述需求计算资源 通过以下公式计算:

所述需求通信资源 通过以下公式计算:

其中d(i,j)代表服务需求者i与服务提供者,之间的物理距离带来的网络延迟;

所述需求控制资源 通过以下公式计算:

12.根据权利要求11所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述匹配数字孪生服务需求者以及符合条件的数字孪生服务提供方案集合,其中:所述符合条件的数字孪生服务提供方案是可以满足Di的数字孪生服务提供者的服务组合的集合Oi,其中Di为服务需求者的总需求;

所述服务组合的集合oi={m1,m2,...,mn}∈Oi需要确保每个子需求都有一个服务提供者被分配;

所述可以满足Di的数字孪生服务提供者的服务组合的集合是包含所有在Di中的子需求作为键,且键对应的值的数字孪生服务提供者的资源减去其对应的键的子需求的资源后R计算、R通信和R控制仍然大于0。

13.根据权利要求12所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述登记数字孪生服务智能合约以及随着交易过程更新合约状态,其中:所述可以满足Di的服务组合的集合Oi中所有能够承接服务的数字孪生服务提供者的集合为JS;

按照数字孪生服务提供者j∈J的理想收益比例θmax,数字孪生服务提供者j∈JS服务子需求di所能得到的金额为f

如果 使得 则确定oi为最终执行方案 令最终定价p为其中 为按照服务组合m所指定的数字孪生服务提供者m.值的理想收益比例 m.值服务子需求m.键所能得到的金额;

如果 使得 则确定oi的价格不可以被满足,并将oi从Oi中去除,其中 为按照服务组合m所指定的数字孪生服务提供者m.值的最低收益比例m.值服务子需求m.键所能得到的金额;

如果Oi为空集,则需求在数字孪生服务信息区块链上没有数字孪生服务提供者可以承接;

如果 使得 则执行动态双向定价确定最终执行方案

当最终执行方案 确定后,将最终定价轮次T设置为t,并登记数字孪生服务智能合约。

14.根据权利要求13所述的基于区块链的数字孪生服务需求匹配方法,其特征在于,所述登记数字孪生服务智能合约以及随着交易过程更新智能合约状态,其中:所述手续费cb是给区块链验证者的费用,计算方法如下:cb=T×λ,

其中,λ为手续费的比例系数;

所述登记数字孪生服务智能合约是生成一个智能合约区块,其中数字孪生服务需求者ID为数字孪生服务需求者i首次加入区块链时分配的区块ID,需求信息区块ID为数字孪生f服务信息区块链中登记需求信息的区块ID、最终定价为p、手续费为cb、服务者信息、服务状态为交易进行中、双向定价过程为从第0轮到第T轮的动态双向定价步骤的过程、用户满意度为0和确认时间为确定定价的时间;

在服务完成之后,更新数字孪生服务智能合约状态;

所述更新数字孪生服务智能合约状态是生成一个智能合约区块,其中数字孪生服务需求者ID为数字孪生服务需求者i首次加入区块链时分配的区块ID,需求信息区块ID为数字f孪生服务信息区块链中登记需求信息的区块ID、最终定价为p 、手续费为cb、服务者信息、服务状态为交易完成、双向定价过程为从第0轮到第T轮的动态双向定价步骤的过程、用户满意度为数字孪生服务需求者i对本次服务的评价和确认时间为服务结束的时间;

所述服务者信息包含所有子需求服务信息;

所述子需求服务信息包含数字孪生服务提供者ID为数字孪生服务提供者j在数字孪生服务信息区块链中的用户ID、方法模型为di对应的方法模型、需求计算资源为子需求di的需求计算资源 需求通信资源为子需求di的需求通信资源 需求控制资源为子需求di的需求控制资源 和子需求的最终服务定价计算公式如下: