區(qū)塊鏈技術(shù)在電動(dòng)汽車充電樁共享檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要：分析當(dāng)前充電樁共享面臨的信息不對(duì)稱、數(shù)據(jù)安全、信任缺失、維護(hù)檢測(cè)不規(guī)范等問題，提出利用區(qū)塊鏈的去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改、加密安全、可追溯等特性，從實(shí)時(shí)狀態(tài)上鏈、數(shù)據(jù)加密保護(hù)、智能合約建立信任、可追溯維護(hù)檢測(cè)4個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)對(duì)。研究表明，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用有效提升了充電樁共享的透明度、安全性、效率和規(guī)范性，對(duì)推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈；電動(dòng)汽車；充電樁；共享檢測(cè)；智能合約

中圖分類號(hào)：U469 收稿日期：2024-06-21

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.09.018

1 前言

近年來，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，電動(dòng)汽車保有量不斷攀升，其充電樁的建設(shè)也如火如荼地進(jìn)行。根據(jù)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)，截至2024年3月，我國(guó)公共充電樁保有量達(dá)290.9萬臺(tái)。然而，在充電樁數(shù)量快速增長(zhǎng)的同時(shí)，充電樁共享過程中也出現(xiàn)了諸多問題，如充電樁狀態(tài)信息不透明、使用數(shù)據(jù)安全難以保障、使用雙方缺乏互信、維護(hù)檢測(cè)不夠規(guī)范等。這些問題制約了充電樁共享的進(jìn)一步推廣，影響了電動(dòng)汽車的使用體驗(yàn)。區(qū)塊鏈作為一種去中心化、高安全、可追溯的新興技術(shù)，為解決上述充電樁共享問題提供了新思路。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)概述

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種革命性的分布式賬本技術(shù)，其基于密碼學(xué)原理、共識(shí)機(jī)制、智能合約等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)去中心化、不可篡改、高度透明、可追溯的信任網(wǎng)絡(luò)[1]。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)被組織成一個(gè)個(gè)區(qū)塊，并通過哈希函數(shù)將區(qū)塊按時(shí)間順序串聯(lián)起來，形成一條不可逆轉(zhuǎn)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。每個(gè)區(qū)塊中包含了一定時(shí)間段內(nèi)的交易數(shù)據(jù)、時(shí)間戳、前一區(qū)塊的哈希值等關(guān)鍵信息，確保了數(shù)據(jù)的完整性和一致性。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一份完整的數(shù)據(jù)副本，且通過共識(shí)算法實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的協(xié)同和驗(yàn)證，從而保證了系統(tǒng)的安全性和可靠性[2]。表1總結(jié)了區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)。

3 電動(dòng)汽車充電樁共享檢測(cè)的問題

3.1 信息不對(duì)稱

電動(dòng)汽車充電樁共享過程中，信息不對(duì)稱問題普遍存在。a.充電樁運(yùn)營(yíng)商掌握了充電樁的實(shí)時(shí)狀態(tài)、使用頻率、故障情況等關(guān)鍵信息，而電動(dòng)汽車用戶難以全面了解和判斷充電樁的真實(shí)狀況，導(dǎo)致了信息的不對(duì)稱。b.充電樁共享平臺(tái)作為信息中介，往往難以對(duì)充電樁運(yùn)營(yíng)商上傳的信息進(jìn)行有效驗(yàn)證，存在數(shù)據(jù)造假、信息失真等風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步加劇了信息不對(duì)稱問題。c.不同充電樁運(yùn)營(yíng)商、共享平臺(tái)之間缺乏有效的信息共享機(jī)制，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，使得用戶無法獲取全面、準(zhǔn)確的充電樁信息，影響了充電決策的合理性[3]。信息不對(duì)稱不僅損害了用戶的利益，也擾亂了充電樁共享市場(chǎng)的正常秩序。運(yùn)營(yíng)商之間信息壁壘的存在導(dǎo)致資源無法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，一定程度上加劇了充電樁建設(shè)和共享的盲目性、無序性。因此，突破信息不對(duì)稱困境，建立充電樁信息高效共享、透明公開的機(jī)制成為亟需解決的現(xiàn)實(shí)問題。

3ehpQY4DtqgnYgIiWWSX9nA==.2 數(shù)據(jù)安全問題

電動(dòng)汽車充電樁共享過程中，數(shù)據(jù)安全問題日益凸顯。在充電樁共享場(chǎng)景下，海量的用戶隱私數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)等敏感信息不斷產(chǎn)生和流轉(zhuǎn)，然而，當(dāng)前的數(shù)據(jù)管理和保護(hù)機(jī)制卻存在諸多薄弱環(huán)節(jié)。a.集中式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)面臨單點(diǎn)故障、外部攻擊等高風(fēng)險(xiǎn)。b.多方參與的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境使得數(shù)據(jù)在傳輸、共享過程中易被竊取、篡改，而現(xiàn)有的數(shù)據(jù)加密和訪問控制技術(shù)難以完全防范內(nèi)外部威脅。c.缺乏明確的數(shù)據(jù)權(quán)屬劃分和監(jiān)管規(guī)范也加劇了數(shù)據(jù)違規(guī)使用、非法交易等亂象。一些運(yùn)營(yíng)商和共享平臺(tái)在用戶不知情的情況下，將充電數(shù)據(jù)用于商業(yè)分析、廣告推送等目的，嚴(yán)重侵犯了用戶的數(shù)據(jù)主權(quán)和隱私權(quán)。

3.3 缺乏信任機(jī)制

電動(dòng)汽車充電樁共享領(lǐng)域目前普遍存在信任機(jī)制缺失的問題。當(dāng)前，充電樁運(yùn)營(yíng)商、共享平臺(tái)、電動(dòng)汽車用戶等多方主體之間缺乏有效的信任基礎(chǔ)，難以形成良性的協(xié)同互動(dòng)。運(yùn)營(yíng)商對(duì)共享平臺(tái)的調(diào)度能力和公平性存在顧慮，擔(dān)心自身利益受損；共享平臺(tái)對(duì)運(yùn)營(yíng)商上傳數(shù)據(jù)的真實(shí)性難以核實(shí)，面臨許多潛在風(fēng)險(xiǎn)；用戶對(duì)運(yùn)營(yíng)商和平臺(tái)的服務(wù)質(zhì)量、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等缺乏足夠信任，使用積極性不高。信任問題進(jìn)一步導(dǎo)致了諸如惡意競(jìng)爭(zhēng)、掉單跑單、惡意差評(píng)等失信行為頻發(fā)，加劇了行業(yè)的無序狀態(tài)。

可見，構(gòu)建可信任的商業(yè)環(huán)境已成為充電樁共享行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。然而，傳統(tǒng)的信用機(jī)制在復(fù)雜的多方利益博弈中往往難以發(fā)揮作用，中心化的信用評(píng)估也面臨效率低、成本高等難題。因此，充電樁共享領(lǐng)域亟需引入創(chuàng)新的技術(shù)手段，建立起分布式、不可篡改、可追溯的信任體系。

3.4 維護(hù)與檢測(cè)不規(guī)范

在電動(dòng)汽車充電樁共享領(lǐng)域，維護(hù)與檢測(cè)不規(guī)范問題日益突出，嚴(yán)重影響了充電樁的穩(wěn)定運(yùn)行和用戶使用體驗(yàn)。當(dāng)前，充電樁運(yùn)營(yíng)商在維護(hù)和檢測(cè)方面普遍缺乏統(tǒng)一、明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，導(dǎo)致維護(hù)質(zhì)量參差不齊，隱患問題頻發(fā)。許多運(yùn)營(yíng)商為節(jié)省成本，采取“故障后修復(fù)”的被動(dòng)式維護(hù)策略，而缺少事前預(yù)防和定期保養(yǎng)等措施，使得充電設(shè)備的完好率和可靠性大打折扣。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商對(duì)充電樁的日常巡檢和功能測(cè)試流于形式，記錄不完整、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象普遍存在，這使得故障診斷和隱患排查難以有效開展，極大地延長(zhǎng)了問題處理周期。維護(hù)與檢測(cè)不規(guī)范不僅直接導(dǎo)致充電樁可用率和充電成功率下降，也嚴(yán)重?fù)p害了用戶的充電體驗(yàn)和滿意度。

4 區(qū)塊鏈技術(shù)在充電樁共享檢測(cè)中的具體應(yīng)用

4.1 實(shí)時(shí)狀態(tài)上鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)為解決充電樁共享中的信息不對(duì)稱問題提供了創(chuàng)新思路。通過將充電樁的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息上鏈，可以實(shí)現(xiàn)充電樁運(yùn)行數(shù)據(jù)的透明化、不可篡改和可追溯，從而有效提升信息的公信力和可獲得性[4]。

具體而言，運(yùn)營(yíng)商可利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)采集充電樁的運(yùn)行參數(shù)，如位置、可用性、充電功率、電量、預(yù)計(jì)等待時(shí)間等，并通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)上傳至分布式賬本。借助區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制和加密算法，可以確保上鏈數(shù)據(jù)的真實(shí)性和一致性，杜絕信息造假行為。同時(shí)，區(qū)塊鏈獨(dú)特的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式使得任何數(shù)據(jù)的變動(dòng)都會(huì)形成永久記錄，便于事后的審計(jì)和追溯。一旦充電樁狀態(tài)發(fā)生改變，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)均可實(shí)時(shí)同步更新，確保信息的時(shí)效性。

以某區(qū)塊鏈充電樁平臺(tái)為例，其采用的PBFT共識(shí)算法可實(shí)現(xiàn)秒級(jí)狀態(tài)更新，每秒可處理超過1萬筆狀態(tài)同步交易，滿足大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景需求。用戶在選擇充電樁時(shí)，可從區(qū)塊鏈上便捷地查詢，比對(duì)不同充電樁的實(shí)時(shí)狀態(tài)，根據(jù)自身需求做出最優(yōu)決策，有效避免盲目尋樁、排隊(duì)等候等問題，顯著提升充電體驗(yàn)。

該平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示，接入?yún)^(qū)塊鏈后，用戶的平均尋樁時(shí)間從15 min縮短至5 min以內(nèi)，充電等待時(shí)間從30 min降低至10 min以下。對(duì)共享平臺(tái)而言，基于充電樁的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，可動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度策略和算法模型，在保障公平性的同時(shí)最大化資源利用效率，實(shí)現(xiàn)多方共贏。該平臺(tái)應(yīng)用智能調(diào)度算法，將充電樁的周轉(zhuǎn)效率提高了50%以上，日均交易量較傳統(tǒng)模式增長(zhǎng)超過100%。

4.2 加密保護(hù)數(shù)據(jù)

區(qū)塊鏈技術(shù)憑借其加密機(jī)制為充電樁共享中的數(shù)據(jù)安全提供了有力保障。區(qū)塊鏈采用非對(duì)稱加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中不被非法竊取和篡改[5]。在充電樁共享場(chǎng)景下，涉及海量的交易數(shù)據(jù)和用戶隱私信息，如用戶ID、車輛信息、位置信息、支付信息等敏感數(shù)據(jù)。通過區(qū)塊鏈技術(shù)，這些數(shù)據(jù)在上鏈前均被加密為密文，即使獲取到數(shù)據(jù)也難以解密，大大降低了數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)。

以某區(qū)塊鏈充電樁項(xiàng)目為例，其采用ECC橢圓曲線加密算法對(duì)交易數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，算法密鑰長(zhǎng)度達(dá)到256位，在現(xiàn)有計(jì)算能力下，破解難度高達(dá)2的128次方，相當(dāng)于每秒嘗試300萬億個(gè)密鑰持續(xù)計(jì)算100億年。同時(shí)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)僅存儲(chǔ)經(jīng)過哈希運(yùn)算后的數(shù)據(jù)指紋，而不存儲(chǔ)原始明文數(shù)據(jù)。共享平臺(tái)和參與節(jié)點(diǎn)即使受到攻擊，數(shù)據(jù)庫被脫庫，也不會(huì)泄露用戶隱私。

此外，區(qū)塊鏈獨(dú)特的密鑰管理方案和多重簽名機(jī)制進(jìn)一步強(qiáng)化了用戶的隱私保護(hù)[6]。用戶可自持私鑰并利用公鑰進(jìn)行身份認(rèn)證和授權(quán)，在確保匿名性的同時(shí)享受各項(xiàng)服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)了用戶的身份主權(quán)和數(shù)據(jù)主權(quán)。而多重簽名技術(shù)要求交易需經(jīng)過指定節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合授權(quán)方能生效，可有效規(guī)避單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，防止用戶信息被惡意挪用。

4.3 智能合約建立信任

區(qū)塊鏈技術(shù)中的智能合約為構(gòu)建充電樁共享信任機(jī)制提供了嶄新路徑。智能合約本質(zhì)上是一種自動(dòng)執(zhí)行的程序協(xié)議，將交易規(guī)則和業(yè)務(wù)邏輯以代碼形式嵌入?yún)^(qū)塊鏈，實(shí)現(xiàn)合約條款的透明化和執(zhí)行過程的自動(dòng)化。在充電樁共享場(chǎng)景下，智能合約可將各方主體間的權(quán)責(zé)利關(guān)系以及交易流程固化為代碼，確保共享協(xié)議嚴(yán)格按照約定執(zhí)行，任何一方都無法篡改或逃避合約義務(wù)，從而在多方之間建立起牢不可破的信任基礎(chǔ)。

智能合約采用圖靈完備的編程語言進(jìn)行編寫，支持復(fù)雜的條件判斷、循環(huán)控制等邏輯，可滿足絕大多數(shù)的充電樁共享業(yè)務(wù)需求。當(dāng)共享交易達(dá)成時(shí)，智能合約自動(dòng)判斷條件是否滿足，如充電樁可用狀態(tài)、用戶支付到位等，一旦條件滿足即自動(dòng)執(zhí)行合約，將充電權(quán)限授予用戶并觸發(fā)結(jié)算分賬。整個(gè)過程無需人工干預(yù)，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)到毫秒級(jí)，執(zhí)行結(jié)果可實(shí)時(shí)上鏈，供各方查詢驗(yàn)證。

基于這一機(jī)制，運(yùn)營(yíng)商無法惡意拒絕或延遲服務(wù)，平臺(tái)無法克扣或挪用資金，用戶也無法逃避支付義務(wù)，有效規(guī)避了欺詐、違約等失信行為。可見，智能合約以技術(shù)力量重塑了充電樁共享的信任基石，用不可篡改、不可逆轉(zhuǎn)的代碼約束各方行為，讓失信行為無處遁形，讓守信行為得到保障，為行業(yè)的健康發(fā)展注入新動(dòng)能。

4.4 維護(hù)檢測(cè)溯源

區(qū)塊鏈技術(shù)憑借其不可篡改和可追溯的特性，為規(guī)范充電樁的維護(hù)檢測(cè)提供了創(chuàng)新解決方案。具體實(shí)現(xiàn)路徑為：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)采集充電樁的故障信息、電參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)并上傳至區(qū)塊鏈，智能合約自動(dòng)觸發(fā)維護(hù)檢測(cè)流程，包括故障報(bào)修、巡檢養(yǎng)護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、質(zhì)量評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)。每個(gè)環(huán)節(jié)的操作信息和時(shí)間戳都將被永久記錄在鏈上，可供多方實(shí)時(shí)查詢和審計(jì)，實(shí)現(xiàn)了全流程可視可追溯。表2展示了區(qū)塊鏈技術(shù)在充電樁不同檢測(cè)維護(hù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用效果。

如表2所示，區(qū)塊鏈技術(shù)在故障報(bào)修、巡檢養(yǎng)護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、質(zhì)量評(píng)價(jià)等各個(gè)檢測(cè)維護(hù)環(huán)節(jié)發(fā)揮了顯著作用，推動(dòng)故障響應(yīng)更迅速、巡檢養(yǎng)護(hù)更到位、監(jiān)測(cè)預(yù)警更準(zhǔn)確、考評(píng)機(jī)制更科學(xué)，充電樁運(yùn)維效率和質(zhì)量得到全面提升。

5 結(jié)語

區(qū)塊鏈技術(shù)以其去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改、加密安全、可追溯等特性，為解決電動(dòng)汽車充電樁共享檢測(cè)中的信息不對(duì)稱、數(shù)據(jù)安全、信任機(jī)制缺失、維護(hù)檢測(cè)不規(guī)范等關(guān)鍵問題提供了創(chuàng)新思路和技術(shù)支撐。通過基于區(qū)塊鏈的實(shí)時(shí)狀態(tài)上鏈、數(shù)據(jù)加密保護(hù)、智能合約信任機(jī)制、維護(hù)檢測(cè)追溯體系，充電樁共享行業(yè)有望在透明度、安全性、效率、規(guī)范性等方面實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，進(jìn)而更好地服務(wù)于電動(dòng)汽車用戶，助力新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。未來，隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的不斷成熟和迭代，其在充電樁等新基建領(lǐng)域的探索實(shí)踐勢(shì)必更加深入，推動(dòng)行業(yè)加速邁向高質(zhì)量、智慧化的發(fā)展新階段。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳楚禹.基于區(qū)塊鏈的充電樁共享方案研究[D].桂林：桂林電子科技大學(xué)，2023.

[2]王亮.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的充電樁電量交易設(shè)計(jì)方案[D].北京：華北電力大學(xué)（北京），2023.

[3]李嘉暉.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的充電樁運(yùn)維研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2023，13（3）：41-42+45.

[4]王巖慶，周均，叢若晨，等.區(qū)塊鏈技術(shù)在電動(dòng)汽車智能化管理中的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2022，16（11）：55-67.

[5]丁建順，任民，馬亞彬，等.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電動(dòng)汽車充電樁共享檢測(cè)[J].電測(cè)與儀表，2023，60（7）：26-32.

[6]鞏碩.結(jié)合區(qū)塊鏈的充電樁電池診斷系統(tǒng)及共享策略研究[D].上海：上海工程技術(shù)大學(xué)，2020.