基于區(qū)塊鏈的電動汽車共享充電樁平臺設計研究

摘 要：本文主要通過對現(xiàn)階段電動汽車共享充電樁平臺設計中存在的問題進行分析，來探討電動汽車充電樁共享平臺的框架設計，研究了智能合約設計，提出了科學的基于區(qū)塊鏈的共享充電樁方案，以改善當前電動汽車充電樁共享平臺的應用狀況，提高充電樁共享平臺設計水平，滿足人們的電動汽車充電需求，為電動汽車的發(fā)展提供重要保障，推動共享經(jīng)濟模式的有效發(fā)展。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈 電動汽車 共享充電樁 平臺設計 有效應用

Research on the Design of Electric Vehicle Shared Charging Pile Platform Based on Blockchain

Lu Sha

Abstract：This article mainly analyzes the existing problems in the design of the electric vehicle charging pile platform at this stage， discusses the framework design of the electric vehicle charging pile sharing platform， studies the smart contract design， and proposes a scientific blockchain-based sharing. The charging pile plan is to improve the current application status of the charging pile sharing platform for electric vehicles， improve the design level of the charging pile sharing platform， meet people's electric vehicle charging needs， provide an important guarantee for the development of electric vehicles， and promote the effective development of the sharing economy model.

Key words：blockchain， electric vehicle， shared charging pile， platform design， effective application

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，電動汽車產(chǎn)業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展，取得了不錯的成效，受到人們的廣泛關(guān)注。雖然現(xiàn)如今電動汽車銷售量逐步提升，但是受技術(shù)限制，其在續(xù)航方面仍然存在著一定的問題，需要有配套的充電基礎設施，以滿足電動汽車使用者的充電需求。就目前而言，電動汽車充電設施較少，在城市布局方面沒有科學的規(guī)劃，不夠合理，管理上也有所不足，直接影響了電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。基于此，在共享經(jīng)濟模式下，應當加強對電動汽車共享充電樁平臺設計的研究，充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)，以提高電動汽車共享充電服務水平。

1 現(xiàn)階段電動汽車共享充電樁平臺設計中存在的問題

現(xiàn)階段，電動汽車共享充電樁平臺設計中存在的問題主要有：一是平臺設計架構(gòu)不夠合理，平臺的運行系統(tǒng)存在安全漏洞，容易受到惡意攻擊，致使重要信息泄漏，或是被不良控制;二是第三方平臺在交易過程中，需要支付手續(xù)費，增加了交易成本。大部分充電樁網(wǎng)絡運營由政府、企業(yè)主導，信用建設成本較高，用戶使用也不夠便捷;三是容易形成信息孤島，并未有效實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享[1]。

2 電動汽車充電樁共享平臺的框架設計

2.1 設計框架

當前在我國共享服務行業(yè)中，使用較多的推廣方式是優(yōu)惠積分政策，用戶可以通過積累共享積分，來購買相應的充電服務產(chǎn)品，有利于激發(fā)用戶的參與性，使之向周圍人宣傳電動汽車充電樁共享平臺，提高充電樁的使用率，避免其閑置。將充電優(yōu)惠積分，作為購買充電服務產(chǎn)品的支付媒介，使之參與到共享充電樁的資金流動中，讓市場主體通過轉(zhuǎn)讓、兌換等方式來靈活操作，有利于提高用戶的使用積極性[2]。

基于區(qū)塊鏈的電動汽車充電樁共享平臺，有著多個市場主體，主要是電動汽車用戶、電動汽車管理商、充電樁運營商。每一個市場主體在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中都具有獨立性，其可以通過節(jié)點來實現(xiàn)彼此之間的交互，在這個過程中涵蓋了IP地址、加密信息等內(nèi)容，其所采用的共享交易系統(tǒng)呈現(xiàn)點對點分布形式。電動汽車管理商，可以通過發(fā)布充電積分，或是清算充電積分，來對用戶進行管理，了解充電樁運營商的實際支付狀況，需要注意的是電動汽車管理商的優(yōu)惠積分只針對于用戶，充電樁運營商則利用充電積分，來向電動汽車管理商兌換相應的資金（詳見圖1）。

充電樁運營商可利用區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，來發(fā)布求租信息，用戶則可以根據(jù)自身需求，選擇附近的充電樁來進行充電。在這個過程中，市場主體之間的交易會形成智能合約，自動執(zhí)行，每一筆交易信息都會被實時記錄于賬本中。

2.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

就目前而言，在進行區(qū)塊鏈電動汽車共享充電樁平臺設計的時候，可充分利用Truffle應用技術(shù)，可從以下部分來完善其系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)：第一，設計基于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)層。此部分的數(shù)據(jù)儲存環(huán)境，需要在以太坊平臺區(qū)塊鏈分布基礎上進行設計，可有效儲存交易賬本等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，支持上層智能合約中的各項區(qū)塊信息。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的各個市場主體，可實現(xiàn)有效的節(jié)點交互，并且基于共識機制，利用非對稱加密技術(shù)，來支持彼此之間的交易，合法記錄交易賬款[3]。每一個節(jié)點中都有唯一的賬本副本，具有透明化，可有效避免賬本信息被惡意篡改;第二，智能合約層設計。這部分的作用主要是處理各個市場主體之間的業(yè)務需求，并且為其業(yè)務的有效開展提供重要保障，通過智能合約的形式，將其載入至區(qū)塊鏈以太坊平臺中，制定科學的交互協(xié)議，并規(guī)范各個市場主體之間的交易流程，達成和約后不可隨意更改;第三，中間接口層設計。在進行這一部分的設計時，應當充分發(fā)揮Web3技術(shù)的作用，實現(xiàn)接口API，有效對接底層業(yè)務邏輯和上層應用，形成完善的交互式界面系統(tǒng)，優(yōu)化智能合約操作架構(gòu);第四，應用層設計。基于HTML語言，合理規(guī)劃Web瀏覽器界面，以提高可視化交互操作，方便各個市場主體之間的交易操作。

3 智能合約設計

3.1 合約屬性設計

基于區(qū)塊鏈的電動汽車共享充電樁平臺中的每一個市場主體，都具有獨立性，能夠有效執(zhí)行所達成的智能合約。比如說，電動汽車用戶賬戶模型中，公鑰地址為賬號，私鑰地址則是密碼，其能夠直接于平臺中搜索附近的充電樁，查詢充電樁編號及其信息等，可以全面了解充電樁的類型、充電功率等[4]。

3.2 合約功能模塊設計

區(qū)塊鏈電動汽車共享充電樁平臺智能合約功能模塊設計中，主要包含了以下內(nèi)容：一是客戶端登陸合約。這部分涉及到的市場主體有兩個，一個是電動汽車用戶，另一個則是充電樁運營商。兩者都需要通過密鑰來注冊登陸平臺，對自己的個人賬戶進行有效管理。市場主體能夠通過公私鑰技術(shù)，注冊獲取賬戶，設置密碼，登陸各自智能合約客戶端，進行相應的操作;二是充電積分操作合約。這部分的設計主要關(guān)系充電樁運營商之間的積分操作，其流程是打開應用平臺，登陸充電樁運營商客戶端，根據(jù)其需求來轉(zhuǎn)讓充電積分，或是兌換充電積分。如若選擇的是轉(zhuǎn)讓充電積分操作，則可向目標運營商地址轉(zhuǎn)讓允許數(shù)額的充電積分，根據(jù)剩余充電積分的多少，來判斷積分轉(zhuǎn)讓是否成功，需要判斷目標地址是否存在;如若選擇的是兌換充電積分，則需要先向電動汽車管理商申請兌換，通過運營商積分數(shù)額，來判斷是否兌換成功[5]。

4 基于區(qū)塊鏈的共享充電樁方案

4.1 明確參與主體

基于區(qū)塊鏈的共享充電樁，主要參與主體是：第一，區(qū)塊鏈平臺。其架構(gòu)以分布式為主，通過記賬節(jié)點來維護平臺的正常運行，平臺中可以接入?yún)⑴c主體，提供充電樁定位查詢服務，具有交易支付結(jié)算功能，并且能夠有效記錄相關(guān)交易信息，可有效查詢數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù);二是充電樁主。充電樁主可以是個人，也可以是運營機構(gòu)，其主要負責于建設充電樁設施，為電動汽車用戶提供充電樁服務。充電樁主通過接入?yún)^(qū)塊鏈平臺來處理閑置的充電樁，基于共享經(jīng)濟來獲取一定的收益;三是電動車用戶。電動車用戶是充電樁需求者，其在需要給電動汽車進行充電的時候，通過區(qū)塊鏈平臺來查詢周圍閑置的充電樁位置，然后與充電樁主進行交易，電動汽車用戶滿足充電需求后要向充電樁主支付相應的資金;四是記賬節(jié)點。這部分的作用在于維護區(qū)塊鏈平臺中市場主體間交易的順利開展，記錄交易賬本，做好備份工作，需要檢驗交易的合法性，避免出現(xiàn)違規(guī)行為[6]。可充分發(fā)揮DPoS共識機制的作用，保存區(qū)塊鏈平臺中的交易記錄;五是第三方機構(gòu)。指的是政府和電力企業(yè)等。政府可根據(jù)現(xiàn)有的充電樁數(shù)量、位置，來分析其發(fā)展現(xiàn)狀，科學規(guī)劃充電樁管理，推動電動汽車的長遠發(fā)展;電力企業(yè)則可采集交易數(shù)據(jù)，以調(diào)整電力負荷，提高電力供應服務水平。與此同時，通過對區(qū)塊鏈共享充電樁平臺中數(shù)據(jù)的分析，能夠挖掘出更多的商業(yè)價值，應用于其他相關(guān)領域中，如保險、維修服務等。

4.2 規(guī)范運行流程

為保障區(qū)塊鏈共享充電樁平臺的正常運行，應當規(guī)范運行流程，從以下幾個方面來進行把控：一是注冊用戶。充電樁主，或是電動汽車用戶在注冊加入共享充電樁品臺的時候，既可以匿名，也可以實名認證。二是充電樁登記。充電樁主在加入?yún)^(qū)塊鏈平臺中后，可發(fā)布充電樁相關(guān)信息，為電動汽車用戶提供共享充電服務。充電樁主的各項信息，包括但不限于充電樁的地理位置、描述、價格、簽名信息等。如果充電樁主選擇的是匿名方式，那么信息的發(fā)布為公鑰信息，平臺中應當給充電樁進行編號處理，于地圖上標注其所在位置，以便于電動汽車使用者查詢;三是充電樁查詢。電動汽車用戶需要充電的時候，可登陸客戶端查找附近的充電樁相關(guān)信息，區(qū)塊鏈平臺予以查詢結(jié)果，由電動汽車主來進行自由選擇;四是共享充電樁交易。電動汽車用戶、充電樁主之間達成智能合約之后，便要執(zhí)行，用戶根據(jù)充電量向充電樁主支付相應的費用。

5 結(jié)束語

基于區(qū)塊鏈的電動汽車共享充電樁平臺設計，十分重要，應當從各方面來加以優(yōu)化和調(diào)節(jié)，不斷地完善平臺運行系統(tǒng)，滿足充電樁主和電動汽車用戶的需求，推動電動汽車產(chǎn)業(yè)的長遠發(fā)展。

參考文獻：

[1]卞鵬，沈玉，段志豪.基于物聯(lián)網(wǎng)的充電樁資源共享平臺的設計與研究[J].科技傳播，2018：128-129.

[2]徐志丹，趙宏振，張宗慧.基于云計算平臺的電動汽車充電樁設計與實現(xiàn)[J].電氣時代，2014：63-66.

[3]李正盼.基于云計算的汽車共享充電樁設計[J].數(shù)碼設計（上），2018：4.

[4]田成元，王志新.基于DSP的電動汽車直流充電樁的設計與研究[J].汽車實用技術(shù)，2017：56-59.

作者簡介

陸莎：（1984.06.26—），女，漢族，山東聊城人，講師，本科，電氣自動化。