基于区块链的广域农机资源调度系统研究与实现

作     者：丁陈波 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王良民;朱会娟

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

主      题：区块链 农机资源 广域调度 智能合约 信誉激励 

摘      要：农机资源地域分布不平衡是我国目前农业现代化发展的重点关注问题,而广域农机资源调度是解决农机资源地域分布不平衡的重要手段。传统中心化的广域农机调度系统依托于农机公司的服务器来进行调度,忽视了广域范围内其他可供调度的农机资源,存在农业生产成本大和用户之间缺乏信任的问题。区块链作为一种分布式的去中心化技术,契合了农机资源分散的现状,并且拥有不可纂改、可信任等方面的优势。因此,本文通过区块链技术来实现广域农机资源调度系统。本文分析了当前热门的农机资源调度方案和现有文献的不足,针对调度过程中农业生产成本大和用户之间缺乏信任的问题提出了一种基于区块链的广域农机资源调度方案。在此基础上为了吸引用户加入系统和抵御恶意用户攻击,建立了基于信誉的激励机制。本文的主要研究工作概括为:(1)提出了基于区块链的广域农机资源调度方案。首先设计了系统的架构,使得广域中所有愿意提供农机资源的用户被授权后都能够发布农机信息,避免他们闲置的农机被忽视。其次,建立了广域农机资源调度的数学模型。在区块链上部署基于混合算法的智能合约,对数学模型进行求解得到调度匹配结果。随后使用共识机制把调度匹配的结果写入区块链账本中,用户可以对其进行查看验证,解决了用户之间的信任问题。最后,通过实验分析表明该方案可以降低约16%的农业生产成本,提高农机资源利用率。(2)提出了基于区块链的信誉激励机制。首先,针对参与农机调度交易用户的信誉评估设计了有效的计算方式,通过动态信任阈值保证每轮农机调度匹配的成功率。结合了信誉和收益的混合激励机制让参与调度的用户都能得到激励,以吸引传统农机调度系统中用户的加入。其次,通过执行智能合约实现信誉评估和激励机制,并把用户的信誉值存储在区块链。最后,实验结果表明方案的信誉模型可以有效识别恶意用户和抵御其攻击。此外,方案的激励机制能够减少激励开销,并且有助于吸引广大用户的加入。(3)设计并实现了基于区块链的广域农机资源调度系统。依托宜兴现代农业示范基地,结合广域农机资源调度方案与信誉激励机制实现农机调度系统,助力宜兴智慧农业发展。系统分为四大模块:信息上传、调度匹配、用户评价和信誉激励模块。不同功能模块之间可以进行交互,用户根据自身的角色在每个模块进行对应的操作。