CN111400090A - 一种数据监测系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种数据监测系统，部署于分布式网络，包括采集节点，用于进行数据采集，获得环保数据；存储节点，用于对所述环保数据进行存储；监管节点，用于对所述分布式网络进行接入管理，和对所述环保数据进行监测管理；该数据监测系统可以实现更为有效的环保数据监测管理，保证数据质量。

Description

一种数据监测系统
技术领域
本申请涉及分布式网络技术领域，特别涉及一种数据监测系统。
背景技术
随着大数据技术的发展，为了存储更多的数据以及防止数据丢失，分布式存储系统越来越受到企业的青睐，但是，却尚未广泛应用于环保监测数据存储领域。随着国家对于企业可持续发展要求地不断提高，环保监测行业中百万级别地监测仪器每分每秒都不断地产生大量地监测数据，对于数据采集-通信-存储缓解中的数据通信稳定性，数据保真与反篡改，数据异常追溯有特殊的要求。
其中，数据采集通信与存储可以是以下过程：以一个化工厂为例，安装于企业排水口和排气口的多个水污染和气体污染物监测仪器设备不间断以一定的时间步长取样、检测，并自动记录污染物浓度数据。多监测仪器设备的数据被汇总至该企业按照国家标准安装的数采仪，数采仪对数据进行汇总，并按照国标网关通信协议进行打包分发至数据存储终端进行存储，同时在本地留有备份。其中，存储节点通常为单一存储节点，根据项目协议和当地主管部门要求，可以是主管部门数据中心，信息平台服务商的数据中心，或商业云存储平台。
在上述环保监测数据采集通信与存储过程中，只包含单一存储节点，若由于种种原因导致单一数据存储单元故障，则会造成严重的监测数据丢失。而且，环保监测数据涉及到监管、追责与取证等用途，单一存储节点的反数据篡改能力弱，容易给不法分子可趁之机。同时，由于环保监测器数量众多、工作环境恶劣及意图规避环保监测的人为原因，导致环保监测数据异常和失真问题严重；进一步，上述过程进存储汇总后的监测数据，一旦发生数据异常，将无法快速追溯到特定数采仪或监测器，减慢了问题追责、异常处理和监测恢复的效率，降低了数据质量。
因此，如何实现更为有效的环保数据监测管理，保证数据质量是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种数据监测系统，该数据监测系统可以实现更为有效的环保数据监测管理，保证数据质量。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种数据监测系统，部署于分布式网络，包括：
采集节点，用于进行数据采集，获得环保数据；
存储节点，用于对所述环保数据进行存储；
监管节点，用于对所述分布式网络进行接入管理，和对所述环保数据进行监测管理。
优选的，所述采集节点与所述存储节点之间通过P2P通信技术和Socket服务技术进行数据通信。
优选的，所述采集节点还用于对所述环保数据进行加密获得加密数据，并将所述加密数据发送至所述存储节点。
优选的，所述采集节点具体为环保监测仪器设备和数据智能采集仪。
优选的，所述存储节点包括边缘存储节点和中心存储节点。
优选的，所述采集节点还用于作为所述边缘存储节点，对所述环保数据进行存储。
优选的，所述作为所述边缘存储节点的采集节点根据预设评估条件从所有采集节点中筛选获得。
优选的，所述预设评估条件包括存储能力评估和网络条件评估。
优选的，所述监管节点具体用于对所述环保数据进行数据分析，确定所述环保数据中是否存在异常数据，若是，则发起告警提示。
优选的，所述监管节点还用于获取所述异常数据对应的标识符，并根据所述标识符查询获得所述异常数据对应的网络节点。
本申请所提供的一种数据监测系统，部署于分布式网络，包括采集节点，用于进行数据采集，获得环保数据；存储节点，用于对所述环保数据进行存储；监管节点，用于对所述分布式网络进行接入管理，和对所述环保数据进行监测管理。
可见，本申请所提供的数据监测系统，基于分布式网络对环保数据进行采集与存储，实现了环保数据的监测管理，由于分布式网络中各节点之间互相连接，数据信息可选择多条路径传输，进而实现环保数据的多重备份，可有效避免由于节点故障或传输路径故障导致的信息丢失问题，进一步确保了环保数据的完整性、真实性以及防篡改性，切实提升了分布式系统在环境监管中的可行性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请所提供的一种数据监测系统的结构示意图；
图2为本申请所提供的另一种数据监测系统的结构示意图；
图3为本申请所提供的一种数据监测系统的架构图；
图4为本申请所提供的一种数据监测系统构建方法的流程图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种数据监测系统，该数据监测系统可以实现更为有效的环保数据监测管理，保证数据质量。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请所提供的一种数据监测系统的结构示意图，该数据监测系统部署于分布式网络，可以包括：
采集节点10，用于进行数据采集，获得环保数据；
存储节点20，用于对环保数据进行存储；
监管节点30，用于对分布式网络进行接入管理，和对环保数据进行监测管理。
本申请所提供的数据监测系统包括采集节点10、存储节点20以及监管节点30，当然，在分布式网络系统中，各个网络节点的数量并不唯一，图1所示仅为本申请所提供的一种实现方式，而且，各个网络节点之间均保持长连接，以便进行数据通信。
其中，采集节点10用于进行数据信息的采集，以获得各类环保数据；进一步，各个采集节点10将采集到的环保数据发送至各个存储节点20中进行存储，实现环保数据的多重备份，以有效避免数据丢失和被非法篡改的问题；另外，监管节点30用于对分布式网络接入系统进行设置与管理，以及对采集的各个环保数据进行监测与维护，如数据信息的分析、查询与传输等。
优选的，采集节点10与存储节点20之间通过P2P通信技术和Socket服务技术进行数据通信。
本优选实施例提供了一种较为具体的通信方式，即基于P2P通信技术和Socket服务技术的数据通信方法，具体而言，Socket通信服务可长时间保持P2P连接有效，不需要在没有信息传输需要时通过心跳机制保持通信畅通，可以有效提高分布式网络整体的数据传输效率与通信效率，降低数据交换对于本地节点内存和带宽的要求，以及网络对于中心节点的依赖性和负载要求，提升了网络在个别节点异常情况下的稳定性。
优选的，采集节点10还用于对环保数据进行加密获得加密数据，并将加密数据发送至存储节点20。
为有效保证数据安全，在数据传输过程中，还可对环保数据进行加密处理，其加密方法可采用已有技术中的任意一种，如对称加密算法、分对称加密算法等，本申请对此不做限定。进一步，当加密后的环保数据，即上述加密数据被传输至其他节点后，作为数据接收方的网络节点即可利用上述加密算法对应的解密算法对其进行解密处理，以获得环保数据，进而完成相应的数据处理。
优选的，上述采集节点10具体可以为环保监测仪器设备和数据智能采集仪。
本优选实施例提供了采集节点10的具体类型，具体而言，按照相关环保数据传输国家标准，采集节点10具体可以为环保监测仪器设备和数据智能采集仪其中，环保监测仪器设备可以包括水污染监测器、大气污染监测器、危害废物污染、辐射污染监测器以及噪声和图像监测仪器设备等；数据智能采集仪则可以收集环保监测仪器设备在某段或连续目标时间内产生的环保监测数据，并转换成环保数据传输国家标准规定的数据结构。可以理解的是，上述距离仅为本申请实施例所提供的一种实现方式，并不唯一，还可以为其他类型的数据采集设备，本申请对此不做限定。
优选的，上述存储节点20可包括边缘存储节点和中心存储节点。
具体的，存储节点20的类型并不唯一，可以是分布于分布式网络中的任意存储节点，可实现数据信息的存储功能即可，如上述边缘存储节点和中心存储节点等。
进一步，请参考图2，图2为本申请所提供的另一种数据监测系统的结构示意图，中心存储节点还可用作应用节点(图2所示中心存储与应用节点)，用于实现绝对安全的数据存储功能以及基于存储数据搭建数据展示、分析和应用平台，以实现数据信息的可视化展示和数据分析处理等。此外，还可设置一个或多个普通存储节点，作为中心存储与应用节点的数据安全备份，可有效增强分布式网络整体数据的安全性。
优选的，上述采集节点10还可用于作为边缘存储节点，对环保数据进行存储。
在本优选实例中，可以将部分符合边缘存储节点条件的采集节点10作为边缘存储节点进行环保数据的存储，可以有效提升分布式网络的通信效率，同时减少分布式存储系统相对于集中式存储系统所需额外存储带来的额外成本。
优选的，作为边缘存储节点的采集节点10根据预设评估条件从所有采集节点10中筛选获得。
具体的，可以预先设定节点评估条件，用于评估分布式网络中所有采集节点10可同时作为边缘存储节点的适用性，以便筛选出能够同时作为边缘存储节点的采集节点10。其中，预设评估条件的具体内容可以由技术人员根据实际需要进行设定，本申请对此不做限定。
优选的，上述预设评估条件可以包括存储能力评估和网络条件评估。
本优选实施例提供了一种较为具体的预设评估条件，包括存储能力评估和网络条件评估，用于评估采集节点10同时作为边缘存储节点，在采集本地数据的同时，接收储存本地和周边采集节点10采集的环保数据的适宜性。可以理解的是，上述评估条件仅为本优选实施例所提供的一种实现方式，并不唯一，例如，还可以包括计算能力评估等，本申请对此不做限定。
优选的，上述监管节点30可具体用于对环保数据进行数据分析，确定环保数据中是否存在异常数据，若是，则发起告警提示。
在本优选实施例中，监管节点30还可用于实现异常告警，具体的，对于采集节点10采集的环保数据，监管节点30可对其进行大数据分析，如与历史数据进行对比分析的方法等，以确定环保数据中是否存在异常数据，一旦发现异常数据，则立即发起告警提示，如下发告警指令至告警设备等进行异常告警，以便及时通知运维人员进行异常排查和故障维修，保证分布式网络系统的正常运行。
优选的，监管节点30还用于获取异常数据对应的标识符，并根据标识符查询获得异常数据对应的网络节点。
在本优选实施例中，监管节点30还实现了异常追溯功能，具体的，可为各个采集节点10设定唯一标识符，并在完成数据采集后，对环保数据添加该标识符，由此，当监测节点30检测到异常数据时，即可获取其对应的标识符，进而查询到该异常数据对应的故障网络节点，实现故障网络节点的及时维护。
本申请所提供的数据监测系统，基于分布式网络对环保数据进行采集与存储，实现了环保数据的监测管理，由于分布式网络中各节点之间互相连接，数据信息可选择多条路径传输，进而实现环保数据的多重备份，可有效避免由于节点故障或传输路径故障导致的信息丢失问题，进一步确保了环保数据的完整性、真实性以及防篡改性，切实提升了分布式系统在环境监管中的可行性。
在上述各个实施例的基础上，本申请提供了一种更为具体的数据监测系统，请参考图3，图3为本申请所提供的一种数据监测系统的架构图，该数据监测系统包括：
数据采集层100，用于进行环保数据采集；
数据交换层200，基于P2P通信技术，用于在分布式网络架构中进行环保数据的分发与传输；
数据存储层300(包括中心存储层301和边缘存储层302)，用于进行环保数据存储；
应用层400，用于基于所采集和存储的环保数据进行分析，搭建应用；
用户管理模块500，用于实现系统内网络节点的准入管理；
数据监管模块600，用于实现环保数据质量监督，发现数据异常并追责。
1、用户管理模块500：
用户管理模块500包括用户注册子模块和地址查询子模块，搭载于网络中的监管节点上，用于确认系统中所存储的环保数据的来源可靠性和提供节点网络地址以保持长期P2P连接。此外，还可包括权限管理子模块，用于管理不同网络节点对于数据产生、数据存储、数据读取、数据应用以及数据维护的不同权限层级。
(1)用户注册子模块：
用户注册子模块用于登记并管理分布式网络中所有网络节点的唯一身份码和IP地址，唯一身份码(标识符)可以作为数据所有权标识，并包括于被批准入网的数据节点所产生的所有环保数据中，用于验证环保数据来源的可靠性，并在数据异常时追溯到问题设备。
(2)地址查询子模块：
地址查询子模块用于记录网络系统中所有合法网络节点的唯一识别码和网络地址，并在分布式网络中的各个网络节点之间建立P2P连接时，通过目标网络节点的唯一识别码查询到目标网络节点的网络地址。
基于此，请参考图4，图4为本申请所提供的一种数据监测系统构建方法的流程图，本申请实施例以新增采集节点为例，对数据监测系统的构建过程进行详细介绍：
首先，当需要新增采集节点时，新增采集节点可以将入网申请连同其出厂时带有的唯一设备识别码发送给用户注册子模块；进一步，用户注册子模块在该申请经入网审核流程批准后返回注册成功信息，并记录该新增采集节点的唯一设备识别码和IP地址，并且，所记录的IP地址将开放给所有网络节点以供查询作P2P连接用途。
进一步，还可以基于计算机密码学为每一新增采集节点生成私钥和公钥对，以实现对数据信息的加密、解密、签名以及核实数据所有权等，进而保证数据的可靠性。具体而言，当用户注册子模块在入网申请被批准时，可以基于计算机密码学生成唯一的私钥和公钥对，并将私钥发送给被批准的新增采集节点。其中，私钥用于在采集节点中加密需要传输的环保数据，并作为该采集节点采集的所有环保数据的唯一所有权签名；公钥用于在数据接收端或数据存储端解密接收到的加密信息，以验证数据信息的所有权。此外，由于加密算法对于网络节点的CPU计算能力要求较高，因此，采集节点也可以将采集的环保数据进行明文交换，而仅对关键性的信息进行私钥加密，该关键性信息具体可包括网络地址更新申请等。
进一步，当新增采集节点成功时，可对其进行存储适宜性评估，以确定其是否可以用作边缘存储节点对数据信息进行存储，当评估通过时，将“边缘存储”添加至该新增采集节点的属性信息中即可。
最后，当新增采集节点成功后，可建立其与其他各网络节点之间的P2P连接，该新增采集节点可发送地址查询请求至用户注册子模块进行身份验证，进一步，用户注册子模块在核实请求发出方身份后，即可返回所有存储节点的IP地址列表，由此，新增采集节点即可向列表中的所有节点发送HTTP请求和Socket请求，以便建立节点连接。当然，当建立连接失败时，可向用户注册子模块报告节点异常，以便用户注册子模块重新对其进行身份验证。
此外，当已存在的网络节点需要更新其网络地址时，可发送地址更新请求至用户注册子模块进行身份验证，进一步，用户注册子模块在核实请求发出方身份后，即可更新所记录的网络地址并广播连接更新请求至所有与该网络节点相连的网络节点，实现地址更新。
2、数据监管模块600：
数据监管模块600包括数据异常监测子模块和异常追溯子模块，可以基于网络系统采集的数据流，实时或近实时地监测数据异常，并在发现异常数据时，根据异常数据携带的所有权标注，追溯至问题网络节点并报警。
可见，本申请实施例所提供的数据监测系统，基于分布式网络对环保数据进行采集与存储，实现了环保数据的监测管理，由于分布式网络中各节点之间互相连接，数据信息可选择多条路径传输，进而实现环保数据的多重备份，可有效避免由于节点故障或传输路径故障导致的信息丢失问题，进一步确保了环保数据的完整性、真实性以及防篡改性，切实提升了分布式系统在环境监管中的可行性。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，可以不限于使用电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件功能的互换性，在上述说明中已经按照功能通用性，描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的数据监测系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。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，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围要素。

Claims (10)

1.一种数据监测系统，其特征在于，部署于分布式网络，包括：
采集节点，用于进行数据采集，获得环保数据；
存储节点，用于对所述环保数据进行存储；
监管节点，用于对所述分布式网络进行接入管理，和对所述环保数据进行监测管理。
2.如权利要求1所述的数据监测系统，其特征在于，所述采集节点与所述存储节点之间通过P2P通信技术和Socket服务技术进行数据通信。
3.如权利要求2所述的数据监测系统，其特征在于，所述采集节点还用于对所述环保数据进行加密获得加密数据，并将所述加密数据发送至所述存储节点。
4.如权利要求2所述的数据监测系统，其特征在于，所述采集节点具体为环保监测仪器设备和数据智能采集仪。
5.如权利要求2所述的数据监测系统，其特征在于，所述存储节点包括边缘存储节点和中心存储节点。
6.如权利要求5所述的数据监测系统，其特征在于，所述采集节点还用于作为所述边缘存储节点，对所述环保数据进行存储。
7.如权利要求6所述的数据监测系统，其特征在于，所述作为所述边缘存储节点的采集节点根据预设评估条件从所有采集节点中筛选获得。
8.如权利要求7所述的数据监测系统，其特征在于，所述预设评估条件包括存储能力评估和网络条件评估。
9.如权利要求1至8任意一项所述的数据监测系统，其特征在于，所述监管节点具体用于对所述环保数据进行数据分析，确定所述环保数据中是否存在异常数据，若是，则发起告警提示。
10.如权利要求9所述的数据监测系统，其特征在于，所述监管节点还用于获取所述异常数据对应的标识符，并根据所述标识符查询获得所述异常数据对应的网络节点。
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