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申请/专利权人：天津大学

摘要：一种半中心化地下水资源管理系统，所述地下水资源管理系统构成关系为地下水源地开采区监测模块与域内潜水层信息子链系统、域内承压水层信息子链系统及地下水开采量评估模块的输入端分别连接；所述地下水开采量评估模块的输出端与地下水权交易模块的输入端连接；所述地下水权交易模块的输出端与域内交易信息子链系统的输入端连接；所述域内潜水层信息子链系统、域内承压水层信息子链系统及域内交易信息子链系统输出端分别与域内信息主链系统的输入端连接；本系统通过多链协同结构和分层交互共识机制，既保证了地下水源数据的公开性，又保证了地下水权交易信息的安全性。

主权项：1.一种半中心化地下水资源管理系统，其特征在于，包括地下水源地开采区监测模块1、地下水开采量评估模块2、地下水权交易模块3、域内潜水层信息子链系统4、域内承压水层信息子链系统5、域内交易信息子链系统6、域内信息主链系统7、跨域交易信息主链系统8；地下水源地开采区监测模块1的输出端分别与域内潜水层信息子链系统4、域内承压水层信息子链系统5及地下水开采量评估模块2的输入端连接，地下水开采量评估模块2的输出端与地下水权交易模块3的输入端连接，地下水权交易模块3的输出端与域内交易信息子链系统6的输入端连接，域内潜水层信息子链系统4、域内承压水层信息子链系统5及域内交易信息子链系统6输出端分别与域内信息主链系统7的输入端连接；地下水源地开采区监测模块1包括水质传感器、水位传感器、水温传感器、环境监测系统、地下水评估系统，用于监测地下水水位和水质实时动态变化以及环境地质特征，并对地下水储量进行评估；地下水开采量评估模块2用于对目标区域地下水可开采量进行预测评估；地下水权交易模块3用于管理地下水权的交易，包括出售、租赁与转让，基于智能合约进行自动化交易流程，更好地分配地下水资源；域内潜水层信息子链系统4采用公有链技术，用于记录并存储水源地地下水潜水层信息及水文地质、地貌、岩性、地质构造、环境数据；域内承压水层信息子链系统5采用公有链技术，记录并存储水源地地下水承压水层信息及水文地质、地貌、岩性、地质构造、环境数据；域内交易信息子链系统6采用联盟链技术，为工业、农业及生活用水户提供一个地下水权交易与转让平台，将个人信息、交易信息、地下水抽取信息全部记录于子链中，实现点对公、点对点之间的交易；域内信息主链系统7将三个子链系统分别记录的信息按一定的时间顺序作为节点上链保存；跨域交易信息主链系统8采用联盟链技术，为各区域之间的地下水资源调配交易平台，区域内管理部门可根据本区域地下水储量情况与其他区域进行交易，并将区域整体地下水资源情况及跨区域交易信息按时间顺序记录至区块链中；半中心化地下水资源管理系统在工作时，包括以下步骤：步骤1，用户进入地下水资源管理系统并注册；步骤2，不同用户成为链上节点，并获得相应权限；步骤3，地下水源监测部门节点将水源信息上传至子链系统；步骤4，水权交易用户通过智能合约申请并进行地下水权交易与转让；步骤5，域内交易信息分别上到相应子链系统，并与另外两条子链集成至域内信息主链系统7；步骤6，不同区域间根据地下水情况进行地下水资源的调配、调度、交易，并将交易信息上链保存至跨域交易信息主链系统8；步骤7，域内信息主链系统7与跨域交易信息主链系统8集成至地下水资源管理系统；在步骤1中，用户进入地下水资源管理系统并注册，用户注册类别包括域内普通用户、域内水权交易用户、域内地下水管理部门、域内地下水监测部门；域内水权交易用户需要域内地下水管理部门审核并授权，域内地下水管理部门需要全局地下水管理部门审核并授权，经过授权之后的用户，由权威的证书认证机构颁发数字证书作为身份证明，用于合法地信息记录；在步骤2中，获得授权的四类用户分别成为域内普通用户节点、域内水权交易节点、域内地下水管理部门节点、域内地下水监测部门节点，并分别上至域内潜水层信息与域内承压水层信息子链节点、域内交易信息子链节点、跨域交易信息主链节点；普通用户节点负责接收新的区块与地下水源数据，并进行水源数据的查看与监督；域内交易信息节点为域内水权交易用户节点，主要发起并完成交易，记录网络中的交易信息，同时也可查看地下水源信息子链数据；域内地下水管理部门节点主要查看本域内地下水源数据信息，并与其他区域管理机构协调调度地下水资源，负责发起域间地下水调度与交易，并打包跨域交易信息，然后在链上存证；在步骤3中，地下水源监测部门节点使用地下水源地开采区监测模块1对地下水水位和水质实时动态变化以及环境地质特征进行监测，并将监测的地下水数据送至地下水开采量评估模块2，对区域内的地下水开采量进行评估预测；在步骤4中，域内水权交易用户节点与域内地下水管理部门节点，或域内水权交易用户节点之间根据需求在地下水权交易模块3申请地下水权交易或地下水权的转让，系统根据双方需求、信息自动创建智能合约，用户通过审批获得取水许可证明，合约自动执行水权的交易；在步骤5中，地下水源信息与域内地下水交易信息分别通过共识、数字签名后上至相应的子链系统，域内子链系统作按时间顺序作为节点集成至域内信息主链系统；其中，数字签名基于PKI体系，数字证书与公钥密码体制联合使用，采用非对称加密方法用于验证信息的准确，若未被篡改，得到节点共识后上至相应的区块链；在步骤6中，不同区域间可查看各区域地下水利用与存储情况，并根据对地下水资源状况地评估，通过智能合约进行跨区域的地下水资源调配、调度与交易，地下水储量丰富的地区可售卖，地下水储量较少的地区可购买其他区域水权，对本区含水层进行人工补给或售给本区域民众，最后并将交易信息上链保存至跨域交易信息主链系统8，跨域交易统一由全局地下水管理部门监督统筹，制定并推广统一的地下水资源管理标准和协议；在步骤7中，域内信息主链系统与跨域交易信息主链系统通过API程序接口集成至半中心化地下水资源管理系统，集成一个统一的用户身份认证系统，确保用户在域内和跨域水权交易中的身份一致性和安全性。

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