[0001] 本申请属于碳排放技术领域，涉及一种基于区块链的工程机械供应链零部件碳足迹追踪方法及系统，具体涉及一种基于区块链和物联网的大型工程机械供应链零部件碳足迹追踪方法及系统。

[0002] 产品碳足迹是指产品在其全生命周期中产生的温室气体排放量，包括原材料开采、加工、运输、制造、使用、回收和处理等各个阶段。产品碳足迹的计算和管理，可以帮助企业识别和优化产品的碳排放热点，提升产品的节能减排效果，增强产品的市场竞争力和社会责任感。

[0003] 工程机械产品生产制造和使用过程中会产生大量的碳排放。为了应对气候变化，工程机械行业需要加强对产品碳足迹的管理，提高产品的绿色性能，降低产品的碳排放强度。

[0004] 工程机械的产品碳足迹管理，需要涉及到复杂的供应链网络，包括多个上下游企业和多种零部件。然而，目前工程机械供应链的碳足迹管理存在以下问题：缺乏对零部件的精细化识别和管理，无法区分和追溯不同零部件的碳排放数据和流转信息，导致碳足迹数据的混淆和误差；
缺乏对零部件的动态监测和更新，无法实时反映零部件在供应链中的流转和变化，导致碳足迹数据的滞后和失效；
缺乏对零部件的全生命周期管理，无法收集和分析零部件在使用、回收和处理等阶段的碳排放数据，导致碳足迹数据的不完整和不准确；
缺乏对零部件的安全存储和验证，无法保证零部件的碳排放数据和流转信息的真实性、完整性和不可篡改性，导致碳足迹数据的不可信和不可靠；
缺乏对零部件的透明共享和协作，无法实现零部件的碳排放数据和流转信息的实时共享给供应链的各个参与方，导致碳足迹数据的不透明和不协调；
缺乏对零部件的可视化和可追溯，无法实现对零部件的碳排放数据和流转信息的方便访问和查看，导致碳足迹数据的不可视和不可追溯。

[0022] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

[0023] 在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

[0024] 本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0025] 实施例1：本实施例一种基于区块链的工程机械供应链零部件碳足迹追踪系统，如图1所示，包括：物联网设备，用于识别、读取和写入零部件的数字身份，所述数字身份包含了零部件的基本信息和碳足迹数据，所述物联网设备还用于采集和传输零部件的位置、状态、环境参数；
区块链，用于存储和验证零部件的碳足迹数据和流转信息，所述区块链为每个零部件生成一个对应的区块链标识BID，作为零部件在区块链上的唯一标识；
智能合约，运行在所述区块链上，用于制定和执行零部件的碳足迹数据和流转信息的规则和逻辑，所述智能合约根据零部件的碳排放数据，计算和更新零部件的碳排放量，并将碳排放量写入零部件的数字身份；所述智能合约还根据零部件的流转信息，记录和共享零部件的流转过程，并将流转过程与零部件的数字身份和区块链标识BID关联，形成零部件的流转链；所述智能合约还根据零部件的流转变化，触发相应的操作。

[0026] 在一些实施例中，所述物联网设备选自NFC标签、射频识别RFID标签或其他物联网设备中至少一种，附着在零部件上或嵌入在零部件内部，以便于扫描或读取零部件的数字身份。

[0027] 在一些实施例中，所述区块链采用分布式存储和共识机制，以保证零部件的碳足迹数据和流转信息的真实性、完整性和不可篡改性。

[0028] 在一些实施例中，所述智能合约采用加密和哈希算法，根据零部件的碳足迹数据和流转信息生成零部件的碳足迹数据块，并将所述零部件的碳足迹数据块上传到区块链上，与其他零部件的碳足迹数据块进行连接，形成零部件的碳足迹数据链。

[0029] 在一些实施例中，所述智能合约能够实现“链下溯源、链上验证”的分布式溯源，具体包括：将验证和索引数据存储在区块链上，将原始数据存储在星际文件系统IPFS中；
在原始数据存入星际文件系统IPFS时，提前对原始数据进行分类，分类信息与指针信息分开存储；
其中所述指针信息包括零部件的数字身份、区块链标识BID、类别、内容标识CID，用于在区块链上记录和更新零部件的碳排放数据和流转信息；
其中所述分类信息用于标识零部件的碳排放相关性，分为相关C、间接相关I和无相关N三种类型，用于在数据溯源过程中根据所述分类信息进行数据过滤，只获取所需的证据文件，从而降低全节点的数据检索压力，提高数据溯源的效率和安全性。

[0030] 在一些实施例中，所述智能合约能够实现在区块链上，根据零部件的数字身份或区块链标识BID，查询和追溯零部件的碳排放数据和流转信息，实现对零部件在各个阶段的碳排放量和碳排放热点的分析和评估，以及对零部件的来源、去向、状态的追溯和溯源。

[0031] 在一些实施例中，所述相应的操作所述包括更新零部件的数字身份、生成区块链交易、发送通知或警报中至少一种。

[0032] 其中，物联网设备和智能合约是本申请的重要组成部分，它们可以实现对工程机械供应链零部件流转变化的实时监测，具体如下：（1）物联网设备：物联网设备是能够通过网络互联互通的智能设备，它们可以识别、读取和写入零部件的数字身份，该数字身份包含了零部件的基本信息，如名称、型号、规格、批次、生产日期等，以及零部件的碳足迹数据，如碳排放量、碳排放因子等。物联网设备还可以采集和传输零部件的位置、状态、环境等参数。物联网设备可以与区块链相连，将零部件的碳足迹数据和流转信息上传到区块链，或者从区块链下载零部件的碳足迹数据和流转信息。

[0033] （2）智能合约：智能合约是一种运行在区块链上的自动执行程序，它可以制定和执行零部件的碳足迹数据和流转信息的规则和逻辑。智能合约可以根据零部件的碳排放数据，计算和更新零部件的碳排放量，并将其写入零部件的数字身份。此外，智能合约还可以根据零部件的流转信息，记录和共享零部件的流转过程，如零部件的来源、目的地、时间、数量、状态等，并将其与零部件的数字身份和区块链标识BID（Blockchain‑based ID）关联，形成零部件的流转链。同时，智能合约还可以根据零部件的流转变化，触发相应的操作，如更新零部件的数字身份，生成区块链交易，发送通知或警报等。最后，智能合约可以保证零部件的碳足迹数据和流转信息的一致性和正确性。

[0034] 实施例2：本实施例提供一种基于区块链的工程机械供应链零部件碳足迹追踪方法，基于上述的基于区块链的工程机械供应链零部件碳足迹追踪系统，所述方法包括：在零部件的生产或采购阶段，利用物联网设备为每个零部件生成一个唯一的数字身份，并将零部件的数字身份注册到区块链上，生成一个对应的区块链标识BID，作为零部件在区块链上的唯一标识；
零部件在供应链中的流转过程中，利用物联网设备和智能合约，记录和更新零部件的碳排放数据，记录和共享零部件的流转信息；其中所述智能合约能够在区块链上存储和更新零部件的碳足迹数据，能够在区块链上存储和更新零部件的流转信息，并生成碳足迹数据块和流转链；
利用区块链的共识机制，对零部件的碳排放数据和流转信息进行存储和验证；并通过智能合约，实现零部件的碳足迹数据的自动计算、更新和共享；其中所述智能合约能够在区块链上存储和更新零部件的指针信息和分类信息，并将原始数据存储在星际文件系统IPFS中；
根据零部件的数字身份或区块链标识BID，利用智能合约对零部件的碳排放数据和流转信息进行查询和追溯，其中所述智能合约用于在区块链上获取和返回零部件的碳排放数据和流转信息，并根据用户的需求，进行筛选和排序。

[0035] 在一些实施例中，记录和更新零部件的碳排放数据，记录和共享零部件的流转信息，包括：零部件在供应链中的流转过程中，利用物联网设备和智能合约，实时监测和记录零部件的碳排放数据，根据零部件的碳排放数据，计算零部件的碳排放量，并将碳排放量写入更新零部件的数字身份，以形成零部件的碳足迹数据；
零部件在供应链中的流转过程中，利用物联网设备和智能合约，实时记录和共享零部件的流转信息；将零部件的流转信息与零部件的数字身份和区块链标识BID进行关联，形成零部件的流转链；
采用加密和哈希算法，根据零部件的碳足迹数据和流转信息生成零部件的碳足迹数据块；并将所述零部件的碳足迹数据块上传到区块链上，与其他零部件的碳足迹数据块进行连接，形成零部件的碳足迹数据链。

[0036] 在一些实施例中，根据零部件的数字身份或区块链标识BID，利用智能合约对零部件的碳排放数据和流转信息进行查询和追溯，包括：在区块链上，根据零部件的数字身份或区块链标识BID，查询和追溯零部件的碳排放数据和流转信息，实现对零部件在供应链各个阶段的碳排放量和碳排放热点的分析和评估，以及对零部件的来源、去向、状态的追溯和溯源。

[0037] 在一些具体实施例中，如图2所示，所述方法包括：S1: 零部件数字身份的生成和分配。

[0038] 本实施例中，该步骤S1中，在零部件的生产或采购阶段，为每个零部件生成一个唯一的数字身份，该数字身份包含零部件的基本信息，如名称、型号、规格、批次、生产日期等。将零部件的数字身份以NFC标签的形式附着在零部件上，或者以射频识别RFID（Radio Frequency Identification）标签或其他物联网设备的形式嵌入在零部件内部。这样，每个零部件都有一个独一无二的识别码，可以通过扫描或读取的方式，获取其相关的碳足迹数据。同时，将零部件的数字身份注册到区块链上，生成一个对应的区块链标识BID，作为零部件在区块链上的唯一标识。区块链标识BID是一种基于区块链的新型分布式标识体系，可以实现标识的自主管理、安全可控和隐私保护。

[0039] S2: 零部件碳排放数据的记录和更新。

[0040] 本实施例中，该步骤S2中，在零部件的原材料获取、生产制造、运输、装配、使用、回收和处理等阶段，利用物联网设备和智能合约，实时监测和记录零部件的碳排放数据，如原材料的来源、类型、数量、碳排放因子等，生产制造的工艺、工时、能耗、碳排放因子等，运输的距离、方式、时间、碳排放因子等，装配的工艺、工时、碳排放因子等，使用的频率、时长、效率、碳排放因子等，回收的方式、数量、质量、碳排放因子等，处理的方法、成本、效果、碳排放因子等。根据零部件的碳排放数据，计算零部件的碳排放量，并更新零部件的数字身份。每个零部件的碳足迹数据都能够实时反映其在供应链中的流转和变化，从而实现对零部件的碳排放数据的动态管理。

[0041] S3: 零部件流转信息的记录和共享。

[0042] 本实施例中，该步骤S3中，将零部件的碳足迹数据和流转信息，通过加密和哈希算法，生成零部件的碳足迹数据块，并将其上传到区块链上，与其他零部件的碳足迹数据块进行连接，形成零部件的碳足迹数据链；零部件在供应链中的流转过程中，利用物联网设备和智能合约，实时记录和共享零部件的流转信息，如零部件的来源、目的地、时间、数量、状态等。将零部件的流转信息与零部件的数字身份和区块链标识BID进行关联，形成零部件的流转链。这样，每个零部件的流转信息都能够实时共享给供应链的各个参与方，从而实现对零部件的流转信息的透明化和协作化。

[0043] S4: 零部件碳排放数据和流转信息的存储和验证。

[0044] 本实施例中，该步骤S4中，利用区块链的共识机制，对零部件的碳排放数据和流转信息进行验证，确保其真实性、完整性和不可篡改性。并通过智能合约，实现零部件的碳足迹数据的自动计算、更新和共享；这样，每个零部件的碳排放数据和流转信息都能够永久地保存在区块链上，从而实现对零部件的碳排放数据和流转信息的安全化和可信化。

[0045] 此外，本申请的技术方案还可以解决大量非结构化数据的存储问题，扩展区块链技术的应用场景，提高数据溯源的效率和安全性。为了实现这一目标，本申请采用了“将验证和索引数据存储在链上，将大量原始数据存储在星际文件系统IPFS（InterPlanetary File System）中”的解决思路，并对原始证据文件的结构进行了优化。具体来说，本申请在原始文件存入星际文件系统IPFS时，提前对其进行分类，相关分类信息与相关指针信息分开存储。指针信息包括零部件的数字身份、区块链标识BID、类别、内容标识CID（Content Identifier）等，用于在区块链上记录和更新零部件的碳排放数据和流转信息。分类信息用于标识零部件的碳排放相关性，分为C（相关）、I（间接相关）和N（无相关）三种类型，用于在数据溯源过程中进行类型过滤，只获取所需的证据文件。这样，本申请可以实现“链下溯源、链上验证”的分布式溯源，降低全节点的数据检索压力，提高数据溯源的效率和安全性。

[0046] S5: 零部件碳排放数据和流转信息的查询和追溯。

[0047] 本实施例中，该步骤S4中，在区块链上，根据零部件的数字身份或区块链标识BID，可以查询和追溯零部件的碳排放数据和流转信息，实现对零部件在各个阶段的碳排放量和碳排放热点的分析和评估，以及对零部件的来源、去向、状态等的追溯和溯源。这样，每个零部件的碳排放数据和流转信息都能够方便地访问和查看，从而实现对零部件的碳排放数据和流转信息的可视化和可追溯化，从而为工程机械供应链的碳足迹管理提供有效的支持。

[0048] 为了进一步展示本申请的技术方案的具体实施过程，下面结合一个工程机械供应链的实施例进行说明。

[0049] 假设有一个工程机械供应链，包括零部件生产商A、零部件运输商B、工程机械制造商C、工程机械使用商D、工程机械回收商E和工程机械处理商F。其中，A生产了一个钢制的发动机罩，作为工程机械的一个重要零部件，需要经过B的运输，C的装配，D的使用，E的回收和F的处理，最终完成其在供应链中的全生命周期。此外，由于星火链在分布式存储、分布式数字身份许可、双层共识算法以及零知识证明和隐私签名技术等方面的优势，本实施例将以星火链为载体，分析基于区块链的工程机械供应链零部件碳足迹动态管理技术。以下是该实例的流程和结果：（1）发动机罩数字身份的生成和分配：在发动机罩的生产阶段，A为每个发动机罩生成一个唯一的数字身份，该数字身份包含发动机罩的基本信息，如名称、型号、规格、批次、生产日期等。将发动机罩的数字身份以RFID或其他物联网设备的形式嵌入在发动机罩内部。这样，每个发动机罩都有一个独一无二的识别码，可以通过扫描或读取的方式，获取其相关的碳足迹数据。同时，A将发动机罩的数字身份注册到星火链上，生成一个对应的BID，作为发动机罩在星火链上的唯一标识。BID是一种基于星火链的新型分布式标识体系，可以实现标识的自主管理、安全可控和隐私保护。

[0050] 为了生成和分配发动机罩的数字身份，A可以编写一个智能合约，用于在星火链上注册发动机罩的基本信息，并生成发动机罩的BID。该智能合约可以用Solidity语言编写。

[0051] （2）发动机罩碳排放数据的记录和更新：在发动机罩的原材料获取、生产制造、运输、装配、使用、回收和处理等阶段，利用物联网设备和智能合约，实时监测和记录发动机罩的碳排放数据，如原材料的来源、类型、数量、碳排放因子等，生产制造的工艺、工时、能耗、碳排放因子等，运输的距离、方式、时间、碳排放因子等，装配的工艺、工时、碳排放因子等，使用的频率、时长、效率、碳排放因子等，回收的方式、数量、质量、碳排放因子等，处理的方法、成本、效果、碳排放因子等。根据发动机罩的碳排放数据，计算发动机罩的碳排放量，并更新发动机罩的数字身份。每个发动机罩的碳足迹数据都能够实时反映其在供应链中的流转和变化，从而实现对发动机罩的碳排放数据的动态管理。

[0052] 为了记录和更新发动机罩的碳排放数据，可以编写一个智能合约，用于在星火链上存储和更新发动机罩的碳足迹数据，实现以下功能：定义发动机罩的结构体，包含了基本信息和碳排放数据，以及一个映射，用于存储不同阶段的碳排放数据。

[0053] 定义发动机罩的映射，以BID为键，以发动机罩为值，用于在星火链上存储和更新发动机罩的碳足迹数据。

[0054] 定义碳排放因子的映射，以阶段为键，以因子为值，用于计算不同阶段的碳排放量。初始化碳排放因子的值。

[0055] 定义一个函数，用于记录和更新发动机罩的碳排放数据，并计算碳排放量。该函数接受三个参数，分别是BID、阶段和数据。

[0056] （3）发动机罩流转信息的记录和共享：将发动机罩的碳足迹数据和流转信息，通过加密和哈希算法，生成发动机罩的碳足迹数据块，并将其上传到星火链上，与其他发动机罩的碳足迹数据块进行连接，形成发动机罩的碳足迹数据链；发动机罩在供应链中的流转过程中，利用物联网设备和智能合约，实时记录和共享发动机罩的流转信息，如发动机罩的来源、目的地、时间、数量、状态等。将发动机罩的流转信息与发动机罩的数字身份和BID进行关联，形成发动机罩的流转链。这样，每个发动机罩的流转信息都能够实时共享给供应链的各个参与方，从而实现对发动机罩的流转信息的透明化和协作化。

[0057] 为了记录和共享发动机罩的流转信息，可以编写一个智能合约，用于在星火链上存储和更新发动机罩的流转信息，并生成发动机罩的碳足迹数据块和流转链，具体实现以下功能：定义发动机罩的流转信息的结构体，包含了来源、目的地、时间、数量、状态等信息，以及一个映射，用于存储不同BID的发动机罩的流转信息数组。

[0058] 定义发动机罩的碳足迹数据块的结构体，包含了碳足迹数据和哈希值，以及一个映射，用于存储不同BID的发动机罩的碳足迹数据块数组。

[0059] 定义一个函数，用于记录和共享发动机罩的流转信息，并生成碳足迹数据块和流转链。该函数接受五个参数，分别是BID、目的地、时间、数量和状态。

[0060] （4）发动机罩碳排放数据和流转信息的存储和验证：利用星火链的共识机制，对发动机罩的碳排放数据和流转信息进行验证，确保其真实性、完整性和不可篡改性。并通过智能合约，实现发动机罩的碳足迹数据的自动计算、更新和共享；这样，每个发动机罩的碳排放数据和流转信息都能够永久地保存在星火链上，从而实现对发动机罩的碳排放数据和流转信息的安全化和可信化。

[0061] 此外，本技术方案采用“将验证和索引数据存储在链上，将大量原始数据存储在IPFS中”的解决思路，对原始证据文件的结构进行优化。具体来说，在原始文件存入IPFS时，提前对其进行分类，相关分类信息与相关指针信息分开存储。指针信息包括发动机罩的数字身份、BID、类别、CID等，用于在星火链上记录和更新发动机罩的碳排放数据和流转信息。分类信息用于标识发动机罩的碳排放相关性，分为C（相关）、I（间接相关）和N（无相关）三种类型，用于在数据溯源过程中进行类型过滤，只获取所需的证据文件。这样，可以实现“链下溯源、链上验证”的分布式溯源，降低全节点的数据检索压力，提高数据溯源的效率和安全性。

[0062] 为了存储和验证发动机罩的碳排放数据和流转信息，可以编写一个智能合约，用于在星火链上存储和更新发动机罩的指针信息和分类信息，并将原始数据存储在IPFS中。该智能合约主要实现以下功能：
定义发动机罩的指针信息的结构体，包含了数字身份、BID、类别、CID等信息，以及一个映射，用于存储不同BID的发动机罩的指针信息。

[0063] 定义发动机罩的分类信息的结构体，包含了碳排放相关性，以及一个映射，用于存储不同BID的发动机罩的分类信息数组。

[0064] 定义一个函数，用于存储和验证发动机罩的碳排放数据和流转信息。该函数接受五个参数，分别是BID、数字身份、类别、CID和碳排放相关性。

[0065] （5）发动机罩碳排放数据和流转信息的查询和追溯：在星火链上，根据发动机罩的数字身份或BID，可以查询和追溯发动机罩的碳排放数据和流转信息，实现对发动机罩在各个阶段的碳排放量和碳排放热点的分析和评估，以及对发动机罩的来源、去向、状态等的追溯和溯源。这样，每个发动机罩的碳排放数据和流转信息都能够方便地访问和查看，从而实现对发动机罩的碳排放数据和流转信息的可视化和可追溯化，从而为工程机械供应链的碳足迹管理提供有效的支持。

[0066] 为了查询和追溯发动机罩的碳排放数据和流转信息，可以编写一个智能合约，用于在星火链上获取和返回发动机罩的碳排放数据和流转信息，并根据用户的需求，进行筛选和排序。该智能合约主要实现以下功能：定义四个函数，分别用于查询发动机罩的碳排放数据、查询发动机罩的流转信息、追溯发动机罩的碳排放数据和流转信息、筛选和排序发动机罩的碳排放数据和流转信息。

[0067] 每个函数都接受BID或数字身份作为参数，根据参数的不同，从发动机罩的映射中找到匹配的发动机罩对象，并返回相应的数据数组或对象。

[0068] 如果没有匹配的发动机罩对象，返回空数组或对象。

[0069] 筛选和排序函数还接受筛选条件和排序条件作为参数，根据参数的不同，对发动机罩的数组进行筛选和排序，并返回符合条件的发动机罩数组。

[0070] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

[0071] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0072] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0073] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0074] 以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。