CN112947646A - 一种环境监测预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境监测预警系统及方法，本发明的系统包括信息处理服务器、物联网网关以及若干环境监测设备。本发明的方法包括S1、通过环境监测设备收集的周围环境的监测数据；S2、将所有收集的监测数据传送至服务器中，服务器将上报的监测数据送入到消息队列中；S3、通过流数据引擎对消息队列进行监听，并在获取到所需环境监测设备上报的数据后，对数据进行处理和判断。本发明基于物联网技术和流数据处理技术，能够物联网设备数据的处理的实时性，进一步确保预警的实时性。

Description

一种环境监测预警系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体地说是一种环境监测预警系统及方法。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，基于物联网技术的各种传感器正在逐步进入环境监测领域。针对环境监测领域中传感器种类众多，报警规则灵活性不足，报警实时性较差的问题，传统环境监测系统通过采集各类环境传感器的上报数据，再汇集到mysql等关系性数据库类，对数据库的插入数据进行定时检查来判断是否有环境数据异常。

基于数据库插入监测的环境监测系统，预警触发规则受制于数据库的sql语句规则限制，只能按照sql语句规则来编写触发规则，导致触发规则覆盖范围有限，而且需要在数据入库后定时地对数据库插入进行监测才能触发告警，这种监测方式导致了预警实时性效果较差。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足，提供一种基于流数据处理方式的环境监测预警系统，使得能够灵活的配置告警规则，提升触发告警的实时性，还提供一种基于该系统的环境检测预警方法。

本发明所采用技术方案是：

一种环境监测预警系统，包括信息处理服务器、物联网网关以及若干环境监测设备，其中：

所述环境监测设备用于收集周围环境的监测数据，并通过通信SDK和/或物联网网关将收集的数据上传至信息处理服务器中；

所述物联网网关设置在部分环境检测设备与信息处理服务器之间，用于传输协议转换；

所述信息处理服务器用于接收环境监测设备收集的监测数据，并通过流数据引擎对实时数据进行分析判断。

作为对本发明系统的进一步的优化，本发明所述环境监测设备包括温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、雨量传感器、光照传感器、风速传感器。

作为对本发明系统的进一步的优化，本发明所述信息处理服务器包括设备管理模块、规则管理模块、流数据处理模块和数据库，其中：

所述设备管理模块用于对所连接的环境监测设备进行注册和管理；

所述规则管理模块用于流数据引擎的预警规则的设定、管理和监控；

所述流数据处理模块用于通过流数据引擎对流式数据进行实时性处理以及判断；

所述数据库用于存储设备处理模块、规则管理模块和流数据处理模块所需要存储的信息。

作为对本发明系统的进一步的优化，本发明所述设备管理模块的通过mqtt协议直接或间接通过网关与环境监测设备相连接，环境监测设备在初次接入到系统中时，通过手动输入或设备自动推送注册信息的方式，上报环境监测设备的设备信息，并在注册完成后，直接或通过网关向设备处理模块传送监测数据，设备管理模块将上报的数据送入到消息队列中，作为流数据引擎的数据源；

所述环境监测设备的设备信息以及注册标识信息存储在所述数据库中。

作为对本发明系统的进一步的优化，本发明所述规则管理模块中根据环境监测设备的物模型设置预警规则和相应设备数据推送的消息队列主题，并在启用预警规则后，流数据处理模块对特定的消息队列主题推送的数据进行处理，并判断环境监测设备的数据是否达到设定阈值；

所述环境监测设备的物模型信息和设置的告警规则的结构化信息也存储在所述数据库中。

作为对本发明系统的进一步的优化，本发明所述流数据处理模块对流式数据进行实时性处理判断的过程包括：

对环境监测设备数据的消息列队进行监听；

收到开启预警规则的环境检测设备上报的数据后，读取预警规则和设备物模型信息并对数据进行判断，当判断数据达到告警范围时，更新告警状态，并通过预设定的通信方式通知用户。

本发明还提供一种环境监测预警方法，包括如下步骤：

S1、通过环境监测设备收集的周围环境的监测数据；

S2、将所有收集的监测数据传送至服务器中，服务器将上报的监测数据送入到消息队列中；

S3、通过流数据引擎对消息队列进行监听，并在获取到所需环境监测设备上报的数据后，对数据进行处理和判断。

作为对本发明方法的进一步优化，本发明所述环境监测设备向服务器上传数据之前，需要在服务进行注册，环境监测设备初次与服务器建立通讯时，通过人工输入或者主动推送的方式填报设备信息，完成注册，服务器分配每个环境检测设备相应的ID。

作为对本发明方法的进一步优化，本发明所述服务器对数据进行处理和判断的过程基于预设定的预警规则，在配置界面根据每个环境监测设备的物模型设置预警规则和该设备推送的消息队列主题，并可选择是否启用该预警规则。

作为对本发明方法的进一步优化，本发明所述服务器对数据进行处理和判断的过程包括：

对环境监测设备数据的消息列队进行监听；

收到开启预警规则的环境检测设备上报的数据后，读取预警规则和设备物模型信息并对数据进行判断，当判断数据达到告警范围时，更新告警状态，并通过预设定的通信方式通知用户。

本发明具有以下优点：

1、本发明基于物联网技术和流数据处理技术，能够物联网设备数据的处理的实时性，进一步确保预警的实时性；

2、本发明可以通过环境检测设备的物模型来灵活配置每个设备相对应的预警规则，实用性更强，适用范围更广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。

需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。在本发明实施例中的“多个”，是指两个或两个以上。

本发明实施例中的属于“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本实施例提供一种环境监测预警系统，如图1所示，包括信息处理服务器、物联网网关以及若干环境监测设备，其中：

所述环境监测设备用于收集周围环境的监测数据，并通过通信SDK和/或物联网网关将收集的数据上传至信息处理服务器中；

所述环境检测设备包括各种环境监测传感器，如温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、雨量传感器、光照传感器、风速传感器等，由于各种传感器的协议以及制造厂商不同，有的传感器设备能够通过通讯SDK直接与信息处理服务器相连接，有的传感器不能相连接的话，需要借助物联网网关，进行协议转换后与信息处理服务器进行数据交互；

所述物联网网关设置在部分环境检测设备与信息处理服务器之间，用于设备协议转换；

所述信息处理服务器用于接收环境监测设备收集的监测数据，并通过流数据引擎对实时数据进行分析判断。

进一步的，所述信息处理服务器包括设备管理模块、规则管理模块、流数据处理模块和数据库，信息处理服务器会提供一个人机交互的Web页面，其中：

所述设备管理模块用于对所连接的环境监测设备进行注册和管理；所述设备管理模块的通过mqtt协议直接或间接通过网关与环境监测设备相连接，环境监测设备在初次接入到系统中时，通过手动输入或设备自动推送注册信息的方式，上报环境监测设备的设备信息，所述设备信息包括设备的安装名称以及设备的安装信息等，并在注册通过后，设备管理模块会分配每个环境监测设备唯一一个ID，注册通过的环境监测设备直接或通过网关向设备处理模块传送监测数据，设备管理模块将上报的数据送入到消息队列中，所述消息队列可采用kafka流处理平台，作为流数据引擎的数据源；

所述规则管理模块用于流数据引擎的预警规则的设定、管理和监控；具体的，在人机交互的Web页面根据环境监测设备的物模型设置预警规则和相应设备数据推送的消息队列主题，其中，所述物模型是物联网设备的一个数据模型，在本实施例中，即每个环境监测设备的数据模型，该数据模型定义从属性、服务和事件三维维度定义了该物联网设备，在设置完成后，可以在Web页面选择启用或停用该预警规则，并在启用该预警规则后，流数据处理模块对特定的消息队列主题推送的数据进行处理，并判断环境监测设备的数据是否达到设定阈值。

所述流数据处理模块用于通过流数据引擎对流式数据进行实时性处理以及判断，其中，所述流数据引擎可以采用spark平台架构或flink平台架构；具体的，所述流数据处理模块对流式数据进行实时性处理判断的过程包括：首先对环境监测设备数据的消息列队进行监听；然后收到开启预警规则的环境检测设备上报的数据后，读取预警规则和设备物模型信息并对数据进行判断，当判断数据达到告警范围时，更新告警状态，并通过预设定的通信方式通知用户。

所述数据库用于上述环境监测设备的注册识别信息、设备信息、物模型信息以及告警规则的结构化信息。

本实施例还提供一种环境监测预警方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1、通过环境监测设备收集的周围环境的监测数据；

S2、将所有收集的监测数据传送至服务器中，服务器将上报的监测数据送入到消息队列中；

所述环境监测设备向服务器上传数据之前，需要在服务进行注册，环境监测设备初次与服务器建立通讯时，通过人工输入或者主动推送的方式填报设备信息，完成注册，服务器分配每个环境检测设备唯一的ID；

S3、通过流数据引擎对消息队列进行监听，并在获取到所需环境监测设备上报的数据后，对数据进行处理和判断。

所述服务器对数据进行处理和判断的过程基于预设定的预警规则，在配置界面根据每个环境监测设备的物模型设置预警规则和该设备推送的消息队列主题，并可选择是否启用该预警规则；

环境监测设备在完成上述注册和设置后，所述服务器对数据进行处理和判断的过程包括：

对环境监测设备数据的消息列队进行监听；

收到开启预警规则的环境检测设备上报的数据后，读取预警规则和设备物模型信息并对数据进行判断，当判断数据达到告警范围时，更新告警状态，并通过预设定的通信方式通知用户。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种环境监测预警系统，其特征在于：包括信息处理服务器、物联网网关以及若干环境监测设备，其中：

所述环境监测设备用于收集周围环境的监测数据，并通过通信SDK和/或物联网网关将收集的数据上传至信息处理服务器中；

所述物联网网关设置在部分环境检测设备与信息处理服务器之间，用于传输协议转换；

所述信息处理服务器用于接收环境监测设备收集的监测数据，并通过流数据引擎对实时数据进行分析判断。

2.根据权利要求1所述的环境监测预警系统，其特征在于：所述环境监测设备包括温度传感器、湿度传感器、空气质量传感器、雨量传感器、光照传感器、风速传感器。

3.根据权利要求1所述的环境监测预警系统，其特征在于：所述信息处理服务器包括设备管理模块、规则管理模块、流数据处理模块和数据库，其中：

所述设备管理模块用于对所连接的环境监测设备进行注册和管理；

所述规则管理模块用于流数据引擎的预警规则的设定、管理和监控；

所述流数据处理模块用于通过流数据引擎对流式数据进行实时性处理以及判断；

所述数据库用于存储设备处理模块、规则管理模块和流数据处理模块所需要存储的信息。

4.根据权利要求3所述的环境监测预警系统，其特征在于：所述设备管理模块的通过mqtt协议直接或间接通过网关与环境监测设备相连接，环境监测设备在初次接入到系统中时，通过手动输入或设备自动推送注册信息的方式，上报环境监测设备的设备信息，并在注册完成后，直接或通过网关向设备处理模块传送监测数据，设备管理模块将上报的数据送入到消息队列中，作为流数据引擎的数据源；

所述环境监测设备的设备信息以及注册标识信息存储在所述数据库中。

5.根据权利要求4所述的环境监测预警系统，其特征在于：所述规则管理模块中根据环境监测设备的物模型设置预警规则和相应设备数据推送的消息队列主题，并在启用预警规则后，流数据处理模块对特定的消息队列主题推送的数据进行处理，并判断环境监测设备的数据是否达到设定阈值；

所述环境监测设备的物模型信息和设置的告警规则的结构化信息也存储在所述数据库中。

6.根据权利要求3所述的环境监测预警系统，其特征在于：所述流数据处理模块对流式数据进行实时性处理判断的过程包括：

对环境监测设备数据的消息列队进行监听；

收到开启预警规则的环境检测设备上报的数据后，读取预警规则和设备物模型信息并对数据进行判断，当判断数据达到告警范围时，更新告警状态，并通过预设定的通信方式通知用户。

7.一种环境监测预警方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、通过环境监测设备收集的周围环境的监测数据；

S2、将所有收集的监测数据传送至服务器中，服务器将上报的监测数据送入到消息队列中；

S3、通过流数据引擎对消息队列进行监听，并在获取到所需环境监测设备上报的数据后，对数据进行处理和判断。

8.根据权利要求7所述的环境监测预警方法，其特征在于：所述环境监测设备向服务器上传数据之前，需要在服务进行注册，环境监测设备初次与服务器建立通讯时，通过人工输入或者主动推送的方式填报设备信息，完成注册，服务器分配每个环境检测设备相应的ID。

9.根据权利要求8所述的环境监测预警方法，其特征在于：所述服务器对数据进行处理和判断的过程基于预设定的预警规则，在配置界面根据每个环境监测设备的物模型设置预警规则和该设备推送的消息队列主题，并可选择是否启用该预警规则。

10.根据权利要求9所述的环境监测预警方法，其特征在于：所述服务器对数据进行处理和判断的过程包括：

对环境监测设备数据的消息列队进行监听；

收到开启预警规则的环境检测设备上报的数据后，读取预警规则和设备物模型信息并对数据进行判断，当判断数据达到告警范围时，更新告警状态，并通过预设定的通信方式通知用户。

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