CN109104710A - 一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置 - Google Patents

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陈新
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Abstract

本发明公开了一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置，所述装置包括：支持NBIoT网络的多类型环保监测设备，所述多类型环保监测设备对烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC进行监测，并将数据进行发送；NBIoT接口控件，所述NBIoT接口控件与所述多类型环保监测设备通讯连接；MQTT协议解析处理控件，所述MQTT协议解析处理控件与所述NBIoT接口控件通讯连接，接收所述数据包；MQTT数据存储控件，所述MQTT数据存储控件与所述MQTT协议解析处理控件通讯连接；AQI实时计算与发布控件，所述AQI实时计算与发布控件与所述MQTT数据存储控件通讯连接，计算得出AQI和IAQI，发布AQI数据。解决了用户无法实现海量用户并发获取，数据滞后的技术问题，达到了实时掌握AQI数据，支持历史数据查询，及时高效的技术效果。

Description

一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置
技术领域
本发明涉及空气质量监测技术领域，尤其涉及一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置。
背景技术
扭转环境恶化、提高环境质量是广大人民群众的热切期盼，随着人们更加强调公共信息的知情权，主动发布空气质量信息AQI是一种负责任的方式，这表明：有关部门监测空气质量，并及时向公众发布，说明有关部门并没有试图隐藏什么。如果出现特殊情况，空气质量可能短时间影响健康，实时更新空气质量预报还附带具体提示建议，人们可以采取针对措施或药物避免长时间接触差的空气。不同的人、目标群体，需要在不同的时间，以不同的形式获得多样化的信息，由于几乎所有的信息都来自同样的基础数据针对个人的信息需要经过用户画像处理才能适应目标用户的需求。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置，用以解决现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题。
本发明实施例提供了一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置，所述装置包括：支持NBIoT网络的多类型环保监测设备，所述多类型环保监测设备对烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC进行监测，并将所述烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC的监测数据进行发送；NBIoT接口控件，所述NBIoT接口控件与所述多类型环保监测设备通讯连接，接收所述多类型环保监测设备发送的监测数据，并将所述监测数据整合为数据包通过NBIoT网络进行发送；MQTT协议解析处理控件，所述MQTT协议解析处理控件与所述NBIoT接口控件通讯连接，接收所述数据包，将所述数据包解析并写入数据存储控件；MQTT数据存储控件，所述MQTT数据存储控件与所述MQTT协议解析处理控件通讯连接，接收解析后的所述数据包，并进行存储；AQI实时计算与发布控件，所述AQI实时计算与发布控件与所述MQTT数据存储控件通讯连接，读取所述解析后的所述数据包中各种污染物的浓度值进行均值化处理，计算得出AQI和IAQI，发布AQI数据。
优选的，所述装置还包括：客户端，所述客户端与所述AQI实时计算与发布控件通讯连接，订阅所述AQI数据，根据查询历史AQI数据，进行数据分析总结变化趋势。
优选的，所述多类型环保监测设备包括：烟气类环保监测设备、烟尘类环保监测设备、油烟类环保监测设备、臭氧类环保监测设备、VOC类环保监测设备,其中，所述烟气类环保监测设备、烟尘类环保监测设备、油烟类环保监测设备、臭氧类环保监测设备、VOC类环保监测设备分别与所述NBIoT接口控件通讯连接。
优选的，所述MQTT协议解析处理控件采用可扩展的构建方式，支持不同协议解析模块的快速插拔。
优选的，所述MQTT数据存储控件采用多实例关系型数据库和非结构化缓存机制相结合的方式，支持所存储的数据的读写访问要求。
优选的，所述AQI实时计算与发布控件可以依据用户的需求，查询历史AQI信息。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
1、在本发明实施例提供的一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置，所述装置包括：支持NBIoT网络的多类型环保监测设备，所述多类型环保监测设备对烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC进行监测，并将所述烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC的监测数据进行发送；NBIoT接口控件，所述NBIoT接口控件与所述多类型环保监测设备通讯连接，接收所述多类型环保监测设备发送的监测数据，并将所述监测数据整合为数据包通过NBIoT网络进行发送；MQTT协议解析处理控件，所述MQTT协议解析处理控件与所述NBIoT接口控件通讯连接，接收所述数据包，将所述数据包解析并写入数据存储控件；MQTT数据存储控件，所述MQTT数据存储控件与所述MQTT协议解析处理控件通讯连接，接收解析后的所述数据包，并进行存储；AQI实时计算与发布控件，所述AQI实时计算与发布控件与所述MQTT数据存储控件通讯连接，读取所述解析后的所述数据包中各种污染物的浓度值进行均值化处理，计算得出AQI和IAQI，发布AQI数据。解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题。达到了实时掌握AQI空气质量提供了良好的平台，支持“发布者仅需一次发布，海量客户多次重复订阅”的低开销方案，支持历史数据查询、可靠传输，及时、高效的技术效果。
2、本申请实施例通过客户端，所述客户端与所述AQI实时计算与发布控件通讯连接，订阅所述AQI数据，根据查询历史AQI数据，进行数据分析总结变化趋势。进一步解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题，达到了无需用户重复请求，支持灵活的历史数据查询，根据个人需求用户自选订阅主题，人性化服务，获取数据实时可靠的技术效果。
3、本申请实施例通过所述MQTT协议解析处理控件采用可扩展的构建方式，支持不同协议解析模块的快速插拔。达到了满足不同类型环保监测设备的快速接入和更改的技术效果。
4、本申请实施例通过所述MQTT数据存储控件采用多实例关系型数据库和非结构化缓存机制相结合的方式，支持所存储的数据的读写访问要求。进一步解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题，达到了大数据分析平台等应用平台可以通过访问所述MQTT数据存储控件获得所需的环保监测数据，并进行配套的应用，满足所存储的MQTT数据的读写访问要求的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置的结构示意图。
附图标记说明：多类型环保监测设备1，NBIoT接口控件2，MQTT协议解析处理控件3，MQTT数据存储控件4，AQI实时计算与发布控件5，客户端6。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置，解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题。
本发明实施例中的技术方案，总体结构如下：支持NBIoT网络的多类型环保监测设备，所述多类型环保监测设备对烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC进行监测，并将所述烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC的监测数据进行发送；NBIoT接口控件，所述NBIoT接口控件与所述多类型环保监测设备通讯连接，接收所述多类型环保监测设备发送的监测数据，并将所述监测数据整合为数据包通过NBIoT网络进行发送；MQTT协议解析处理控件，所述MQTT协议解析处理控件与所述NBIoT接口控件通讯连接，接收所述数据包，将所述数据包解析并写入数据存储控件；MQTT数据存储控件，所述MQTT数据存储控件与所述MQTT协议解析处理控件通讯连接，接收解析后的所述数据包，并进行存储；AQI实时计算与发布控件，所述AQI实时计算与发布控件与所述MQTT数据存储控件通讯连接，读取所述解析后的所述数据包中各种污染物的浓度值进行均值化处理，计算得出AQI和IAQI，发布AQI数据。达到了实时掌握AQI空气质量提供了良好的平台，支持“发布者仅需一次发布，海量客户多次重复订阅”的低开销方案，支持历史数据查询、可靠传输，及时、高效的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
本实施例提供一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置，请参考图1，所述装置包括：
支持NBIoT网络的多类型环保监测设备1，所述多类型环保监测设备1对烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC进行监测，并将所述烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC的监测数据进行发送；
进一步的，所述多类型环保监测设备1包括：烟气类环保监测设备、烟尘类环保监测设备、油烟类环保监测设备、臭氧类环保监测设备、VOC类环保监测设备,其中，所述烟气类环保监测设备、烟尘类环保监测设备、油烟类环保监测设备、臭氧类环保监测设备、VOC类环保监测设备分别与所述NBIoT接口控件2通讯连接。
具体而言，支持NBIoT网络的多类型环保监测设备，为支持NBIoT网络的多种监测空气指数的设备，通常对烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC进行监测，获得其对应的监测数据，所述环保监测设备具体包括了：对烟气进行监测的烟气类环保监测设备、对烟尘进行监测的烟尘类环保监测设备、对油烟进行实时监测的油烟类环保监测设备、对臭氧指数进行监测的臭氧类环保监测设备和对VOC数据进行监测VOC类环保监测设备,通过所述监测设备获得空气质量的相关数据，通过与下述NBIoT接口控件2通讯连接，将监测到的数据进行发送，应理解，本实施例中所述NBIoT网络为窄带物联网(Narrow Band Internet of Things简称NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
NBIoT接口控件2，所述NBIoT接口控件2与所述多类型环保监测设备1通讯连接，接收所述多类型环保监测设备1发送的监测数据，并将所述监测数据整合为数据包通过NBIoT网络进行发送；
具体而言，NBIoT接口控件2为将所监测的空气质量相关指数数据进行传送的通道，通过所述NBIoT接口控件2将所述支持NBIoT网络的多类型环保监测设备1：所述烟气类环保监测设备、烟尘类环保监测设备、油烟类环保监测设备、臭氧类环保监测设备、VOC类环保监测设备分别连接，将各设备监测到的各项数据整合为数据包通过NBIoT网络进行发送，所述NBIoT接口控件2用以辅助所述多类型环保监测设备1和环保云平台的通讯，其包含环保监测信息接收、NBIoT通信及控制、NBIoT信息上报等能够将环保监测数据整合成数据包并通过NBIoT网络进行发送。解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便的技术问题，达到了数据整合，网络传播的技术效果。
MQTT协议解析处理控件3，所述MQTT协议解析处理控件3与所述NBIoT接口控件2通讯连接，接收所述数据包，将所述数据包解析并写入数据存储控件；
进一步的，所述MQTT协议解析处理控件3采用可扩展的构建方式，支持不同协议解析模块的快速插拔。
具体而言，MQTT协议解析处理控件3为支持MQTT协议的解析处理控件，其中MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和制动器的通信协议。所述MQTT协议解析处理控件3与所述NBIoT接口控件2通讯连接，将所述NBIoT接口控件2发送的数据包进行接收，其中所述MQTT协议解析处理控件3用以对所述多类型环保监测设备1发送的MQTT数据包按自定义协议进行解析，其采用可扩展的构建方式，支持不同协议解析模块的快速插拔，从而满足不同类型环保监测设备的快速接入和更改。
MQTT数据存储控件4，所述MQTT数据存储控件4与所述MQTT协议解析处理控件3通讯连接，接收解析后的所述数据包，并进行存储；
进一步的，所述MQTT数据存储控件4采用多实例关系型数据库和非结构化缓存机制相结合的方式，支持所存储的数据的读写访问要求。
具体而言，MQTT数据存储控件4通过与所述MQTT协议解析处理控件3通讯连接，将经过解析后的MQTT数据包进行接收并存储，所述MQTT数据存储控件4用以对所述多类型环保监测设备1发送的MQTT数据处理后进行存储，所述MQTT数据存储控件4采用多实例关系型数据库和非结构化缓存机制相结合的方式，满足所存储的MQTT数据的读写访问要求。环保云平台和配套的大数据分析平台等应用平台可以通过访问所述MQTT数据存储控件4获得所需的环保监测数据，并进行配套的应用。
AQI实时计算与发布控件5，所述AQI实时计算与发布控件5与所述MQTT数据存储控件4通讯连接，读取所述解析后的所述数据包中各种污染物的浓度值进行均值化处理，计算得出AQI和IAQI，发布AQI数据。
具体而言，AQI实时计算与发布控件5与所述MQTT数据存储控件4通讯连接，读取所述MQTT数据存储控件4中存储的解析后的所述数据包中各种污染物的浓度值，依据国标实时计算参与空气质量评价的主要污染物pm2.5、pm10、SO2、NO2、O3、CO等，将这些指标的浓度值进行均值化处理，分指数IAQI和AQI，再将获得的AQI数据进行发布。应理解，本实施例中的AQI为空气质量指数(Air Quality Index，简称AQI)是定量描述空气质量状况的无量纲指数，针对单项污染物的还规定了空气质量分指数(Individual Air Quality Index，简称IAQI)。参与空气质量评价的主要污染物为细颗粒物(pm2.5)、可吸入颗粒物(pm10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)等六项。解决了用户获取数据不方便，AQI数据非实时获取计算，数据相对滞后的技术问题，达到了可以实现对实时计算与发布AQI指数，定时发布AQI实时报和日报到EMQ服务器，并可灵活掌握AQI空气质量提供了良好的平台，为构建基于NBIoT和MQTT的AQI监测体系提供有益帮助的技术效果。
进一步的，所述装置还包括：客户端6，所述客户端6与所述AQI实时计算与发布控件5通讯连接，订阅所述AQI数据，根据查询历史AQI数据，进行数据分析总结变化趋势。
进一步的，所述AQI实时计算与发布控件5可以依据用户的需求，查询历史AQI信息。
具体而言，用户可以通过客户端6获取AQI数据，所述客户端6与所述AQI实时计算与发布控件5通讯连接，从所述客户端6中可订阅所述AQI数据，同时所述客户端6可采用重复、复用的方式订阅AQI数据，举例而言，可以订阅AQI实时报和日报的主题，即可接收到最近一次的AQI信息，并可灵活发起历史AQI查询。用户可以根据查询历史AQI数据，进行数据分析总结变化趋势。解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题，达到了无需用户重复请求，支持灵活的历史数据查询，根据个人需求进行订阅，人性化服务，用户获取数据及时、高效的技术效果。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、在本发明实施例提供的一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置，所述装置包括：支持NBIoT网络的多类型环保监测设备，所述多类型环保监测设备对烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC进行监测，并将所述烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC的监测数据进行发送；NBIoT接口控件，所述NBIoT接口控件与所述多类型环保监测设备通讯连接，接收所述多类型环保监测设备发送的监测数据，并将所述监测数据整合为数据包通过NBIoT网络进行发送；MQTT协议解析处理控件，所述MQTT协议解析处理控件与所述NBIoT接口控件通讯连接，接收所述数据包，将所述数据包解析并写入数据存储控件；MQTT数据存储控件，所述MQTT数据存储控件与所述MQTT协议解析处理控件通讯连接，接收解析后的所述数据包，并进行存储；AQI实时计算与发布控件，所述AQI实时计算与发布控件与所述MQTT数据存储控件通讯连接，读取所述解析后的所述数据包中各种污染物的浓度值进行均值化处理，计算得出AQI和IAQI，发布AQI数据。解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题。达到了实时掌握AQI空气质量提供了良好的平台，支持“发布者仅需一次发布，海量客户多次重复订阅”的低开销方案，支持历史数据查询、可靠传输，及时、高效的技术效果。
2、本申请实施例通过客户端，所述客户端与所述AQI实时计算与发布控件通讯连接，订阅所述AQI数据，根据查询历史AQI数据，进行数据分析总结变化趋势。进一步解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题，达到了无需用户重复请求，支持灵活的历史数据查询，根据个人需求用户自选订阅主题，人性化服务，获取数据实时可靠的技术效果。
3、本申请实施例通过所述MQTT协议解析处理控件采用可扩展的构建方式，支持不同协议解析模块的快速插拔。达到了满足不同类型环保监测设备的快速接入和更改的技术效果。
4、本申请实施例通过所述MQTT数据存储控件采用多实例关系型数据库和非结构化缓存机制相结合的方式，支持所存储的数据的读写访问要求。进一步解决了现有技术中无法实现海量用户并发获取，获取数据不方便且数据相对滞后的技术问题，达到了大数据分析平台等应用平台可以通过访问所述MQTT数据存储控件获得所需的环保监测数据，并进行配套的应用，满足所存储的MQTT数据的读写访问要求的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于NBiot网络和MQTT协议的空气质量查询与发布装置，其特征在于，所述装置包括：
支持NBIoT网络的多类型环保监测设备，所述多类型环保监测设备对烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC进行监测，并将所述烟气、烟尘、油烟、臭氧、VOC的监测数据进行发送；
NBIoT接口控件，所述NBIoT接口控件与所述多类型环保监测设备通讯连接，接收所述多类型环保监测设备发送的监测数据，并将所述监测数据整合为数据包通过NBIoT网络进行发送；
MQTT协议解析处理控件，所述MQTT协议解析处理控件与所述NBIoT接口控件通讯连接，接收所述数据包，将所述数据包解析并写入数据存储控件；
MQTT数据存储控件，所述MQTT数据存储控件与所述MQTT协议解析处理控件通讯连接，接收解析后的所述数据包，并进行存储；
AQI实时计算与发布控件，所述AQI实时计算与发布控件与所述MQTT数据存储控件通讯连接，读取所述解析后的所述数据包中各种污染物的浓度值进行均值化处理，计算得出AQI和IAQI，发布AQI数据。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
客户端，所述客户端与所述AQI实时计算与发布控件通讯连接，订阅所述AQI数据，根据查询历史AQI数据，进行数据分析总结变化趋势。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多类型环保监测设备包括：烟气类环保监测设备、烟尘类环保监测设备、油烟类环保监测设备、臭氧类环保监测设备、VOC类环保监测设备,其中，所述烟气类环保监测设备、烟尘类环保监测设备、油烟类环保监测设备、臭氧类环保监测设备、VOC类环保监测设备分别与所述NBIoT接口控件通讯连接。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述MQTT协议解析处理控件采用可扩展的构建方式，支持不同协议解析模块的快速插拔。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述MQTT数据存储控件采用多实例关系型数据库和非结构化缓存机制相结合的方式，支持所存储的数据的读写访问要求。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述AQI实时计算与发布控件可以依据用户的需求，查询历史AQI信息。
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