2024年5月2日发(作者：)
电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering
数据库技术
Database Technology
基于联盟链的铁塔电费结算管理系统
居彬1 *赵静杰2吴4 3洲洋2
(1.江苏电信软件研究院江苏省南京市210000
李敏2潘钺1
2.江苏电信财务共享服务中心江苏省南京市210000 )
摘要：本文针对传统铁塔公司与运营商之间电费结算模式中存在的数据共享率低、易篡改、难校验和缺乏闭环管理等问题，结合区
块链分布式、去信任、可溯源的特点，提出并实现了一种基于联盟链的铁塔电费结算管理系统。该系统采用了区块链模块和业务系统协同
的方式，区块链模块提供底层的区块链网络服务，业务系统提供电费结算管理功能，对原有业务模式进行了链改。通过在智能合约中约定
规则并进行交互，达成共识上链，以及一致性账本数据查询。经过多并发测试，该系统数据上链和链上查询速度分别为140
TPS
和540
TPS
左右，链改后的方案预估缩短电费结算周期近1倍。
关键词：结算系统；区块链；智能合约
1引言
传统的铁塔电费结算方案一般先由电力公司对电费进行托收，
铁塔公司账户垫付，由铁塔公司分别向各运营商提供涉及的电费数
据。各运营商根据推送的电表信息、用电数据以及不同分摊比例，
计算分摊金额进行线下人工对账，确认无误后付款。最后，铁塔公
司收回垫付电费并核销汇总，完成一轮周期的回款。传统方案面临
的问题主要有：
(1) 业财分离，缺乏有效管理；
(2) 结算频次参差不齐，收、支确认时间长，造成回款周期长；
(3) 信息共享率低，各方维护的数据不一致；
(4) 存在信任问题，数据的准确性无法确定；
(5) 关联往来核对困难，全流程缺乏闭环管理，审计风险大。
日益扩大的电表规模，以及电费结算过程中的复杂性，无疑大
大增加了电费结算的管理难度m。
针对以上问题，本文提出并实现了一种基于联盟链的铁塔电费
结算管理系统。通过构建铁塔公司和运营商间的电费结算联盟链，
将铁塔和电表基本信息、用电原始信息、用电分摊比例和电费缴纳
流水等数据通过智能合约上链，并在链上计算各方的分摊金额。各
运营商和铁塔公司共同管理、维护区块数据，且每方都拥有完整的
账本副本，实现数据和结算流程的透明。电费结算周期更灵活，发
起方和付款方进行投票确认后，即可进入到结算环节。而当结算存
在异议时，查询各自账本进行历史流程溯源，验证对比，达到有据
可依、有据可查。由此实现结算过程中数据的多方闭环管理，防篡
改、可溯源，提升了结算的开放性、透明度和效率[2]。
2基于联盟链的结算系统
2.1系统总体架构
系统总体架构图如图1所示：
IaaS
层提供区块链网络和业务系统运行所需的云资源，通过
Docker
容器化技术提供微服务。
败挺采
链上数据管理
组织、节点管理
1
数据上链
II
数据查询
1
索引删除
II
历史记录
1
1
添加组织
1 1
添加节点
1 1
节点加入丨
组织、节点管理
成员管理
注册管理
身份认证
通道管理
新建通道
1
1
共
网络加入
1
排
1
1
序服务
1
合约开发
丨实例化升
1 1
级丨
1
合约安装
安全容器丨
1
区块链服务
1
分布式麽本识算法丨
1 1
点对点协议丨丨背书策略
1
图1:系统总体架构图
9
* -
|
链上分摊金
》—
iffl^ftURLhS
|
|
|~用电信
.ft
[运营商
w
务付款
H
铁塔公司收回代垫核
ffi
S
收
图2:链上链下数据交互图
(5)链上数据管理：数据上链、数据查询、索引删除和历史
流程溯源等。
业务系统模块功能：
(1)
(2)
系统管理：组织内部的用户、角色及权限管理。
基础信息管理：负责站址、电表、固定比例和分摊比例
等基础信息维护。
(3)
满足背书策略。
(4) 异常告警：配置预警模版，比较历史用电和各个电表的
投票确认：数据上链时需发起投票并由参与方确认，以
区块链模块提供底层区块链服务，包括分布式账本、共识排序、
智能合约、点对点通信和背书策略。
(1) 组织、节点管理负责添加组织、添加节点、节点加入移出。
结算均值，进行异常告警。
前台展示功能分为管理界面和区块链浏览器，管理界面为用户
(2) 成员管理：成员身份注册和身份认证。
操作窗口，区块链浏览器提供区块链网络的可视化界面，展示区块
通道管理：主要功能包括通道创建、加入通道、通道信
高度、交易数量和交易频次等信息。
息查看和网络加入。
(3)
(4) 智能合约管理：智能合约开发、部署及升级。
2. 2链上链下联动处理模式
171
数据库技术
Database Technology
电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering
和丨44.9±6.3。由实验数据得知，系统在50并发量时上链性能己接
近饱和。并发量小于50时，
TPS
随着并发量提高。并发量大于50时，
如图3为并发量100时的走势图，
TPS
基本维持在140水平。
3. 3链上查询速度测试
测试查询速度设置与上链相同，分别用样本数量10、25、50、
75、100对数据上链进行多次多并发测试，
TPS
依次为488.6±2.1、
528.2土3.0、538.3±3.4、545.3土4.2 和 544.9±4.6。分析数据可知，系
统在25并发量时，查询性能已接近峰值。查询操作占用的开销小，
速度快。如图4所示，链上查询
TPS
的波动比数据上链
TPS
的波
图3:并发量为100时数据上链性能
动小，更稳定。
3. 4链改前后周期估算
对链改前后的结算周期进行估算：改进前，线下对账5〜7天、
报账受结算周期影响7〜15天、数据缺乏闭环管理审批核销3〜5天，
总回款时间约为15〜27天。改进后，线上对账2〜3天、报账周期分
批灵活5〜7天，账本数据共享一致审批核销2〜3天，总回款时间约
9〜13天。链改后方案缩短结算周期近1倍，降低人工成本的同时，
使整个结算流程闭环可控，加快回款。
4结束语
本文提出并实现的基于联盟链的铁塔电费结算管理系统具有较
图4:并发量为100时链上数据查询性能
采用链上链下联动模式进行数据交互，减少上链的开销，如图
2所示。将电表、电费和结算等需要供多方查询、修改（以追加的
形式）、共享的数据上链，这些数据贯穿了结算流程的起始、过程
与结尾，需要对真实性进行背书，其他数据链下存储。将电费的分
摊金额进行链上计算，而数据异常分析等复杂业务逻辑放在链下处
理，精简合约代码和计算量，聚焦关键验证逻辑。对于发票流水等
文件存储，直接将文件上链意义不大。将具体文件存储在文件服务
器，计算文件的数字指纹，结合文件的
UR
1地址、持有人及签名信
息一起上链。验证文件的真实性时，携带身份信息访问
URI
地址，
下载文件后重新计算数字指纹，对比验证即可[31。
3实验与测试
3.1环境配置
4台
Linux
虚拟机，每台配置为操作系统为
CentOS
7
、CPU
16
核、内存32
GB
、数据盘500
GB
、带宽100
Mbps
。区块链引擎采用
Hyperledger
Fabric
141，提供底层区块链服务。采用
Docker
容器化方
好的数据上链和查询性能，对原有结算体系进行了联盟链模式的流
程改造，在降低审计监管风险的同时，缩短资金周转周期，给企业
带来更多效益。
参考文献
[1] 卞朝晖，桑红蕾，邵梦祺.基于区块链技术的厂网购电费结算
流程优化方法研究[
J
].自动化技术与应用，2020, 39 (11): 177-
181.
[2] 张俊，高文忠，张应晨，郑心湖，杨柳青，郝君，戴潇潇.运
行于区块链上的智能分布式电力能源系统：需求、概念、方法
以及展望[
J
].自动化学报，2017, 43(09): 1544-1554.
[3] 张亮，刘百祥，张如意等.区块链技术综述[
J
].计算机工
程，2019, 500 (05): 7-18.
[4] 邓文萍.基于
Hyper
ledger
区块链的数字资产管理系统[
J
].
科学技术创新，2019 (31): 88-89.
作者简介
居彬（ 1973-),男，江苏省苏州市人。硕士学位，高级工程师。
研究方向为区块链。
赵静杰（1985-)，女，江苏省南京市人。硕士学位，中级会计师。
研究方向为成本管理。
吴洲洋（ 1965-),男，江苏省灌云县人。学士，会计师。研究方
向为财务应用。
李敏（ 1989-),女，江苏省盐城市人。学士，中级会计师。研究
方向为成本管理。
潘钺（ 1992-)，男，江苏省淮安市人。中级工程师，硕士学位。
研究方向为区块链。
式部署，复用虚拟机资源。其中排序节点3个，铁塔节点2个，电
信节点2个，
CA
中心2个，系统前后台服务各丨个。性能测试工
具采用
Jmeter
。
3. 2数据上链速度测试
Fabric
上链测试的数据类型、共识算法、出块时间、出块交易
数、背书策略、采用的状态数据库和通信加密方式，分别设置为
Key
/
Value
形式、
Etcd
-
raft
、2
CouchDB
和单向通信加密。
秒、10个、电信和铁塔节点同时背书、
分别用样本数量10、25、50、75、100对数据上链进行多次多
并发测试
，TPS
依次为 65.6土2.9、111.2±3.5、137.5土4.1、145.3土5.2
172
发布评论