CN114301939B - 一种基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法，包括：S01：多个环境监测传感器实时监测无公网覆盖区域的环境数据；S02：地面卫星物联终端将所述环境数据预处理并保存，在物联网卫星与地面卫星物联终端之间的距离达到指定距离时，将借助于L波段将保存的环境数据发送所述物联网卫星；S03：所述物联网卫星移动至公网覆盖区域时，通过C波段下行链路将所述环境数据传输到地面信关站；S04：地面信关站通过公网将所述环境数据传输至数据中心。本发明的方法可以实现极端环境的实时监测，同时可以实现不同的环境监测，保证数据传输的有效性、实时性和数据传输的质量。

Description

一种基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法

技术领域

本发明涉及数据技术领域，尤其涉及一种基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法。

背景技术

近年来，随着气候变化和人口增长对生态系统格局变化的影响逐步加重，综合分析多尺度环境变化，以应对环境变化对科学提出的挑战，使得极端环境生态系统的研究地位越来越重要。在一些无公网覆盖的极端环境，对生态系统的监测，是探讨和研究极端区域自然过程和人文过程以及气候时空演变规律的关键环节。极端环境具有无公网覆盖或人类难以到达的特征，为该类地区的生态系统监测和监测数据的获取带来了巨大的挑战，进而导致了该类区域水热过程、生物过程和气候变化等关键参量监测不足，因此，难以形成时空连续的监测数据集。

目前，无公网覆盖的或人类难以到的极端环境的生态系统监测数据的获取大都是采用人工采集的方法，依靠人工采集的方法很难实现极端环境监测数据的实时传输。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法，包括：

S01：多个环境监测传感器实时监测无公网覆盖区域的环境数据；

S02：地面卫星物联终端将所述环境数据预处理并保存，在物联网卫星与地面卫星物联终端之间的距离达到指定距离时，将借助于L波段将保存的环境数据发送所述物联网卫星；

S03：所述物联网卫星移动至公网覆盖区域时，通过C波段下行链路将所述环境数据传输到地面信关站；

S04：地面信关站通过公网将所述环境数据传输至数据中心。

可选地，所述S02中的地面卫星物联终端将所述环境数据预处理并保存，包括：

地面卫星物联终端将要发送的环境数据以200个字节为单位，封装为数据包，数据包中封装了数据包类型；

数据分包协议以帧头+数据+校验+帧尾的形式，最大以200字节为一组发送，不足200字节以实际字节数发送，超过200字节，对数据分包处理。

可选地，所述方法还包括：

所述数据中心通过公网将所述配置指令发送到所述地面信关站；

所述地面信关站将所述配置指令转发所述物联网卫星；

所述物联网卫星在与所述地面卫星物联终端的距离达到指定距离时，将所述配置指令发送所述地面卫星物联终端；

所述地面卫星物联终端根据所述配置指令进行配置，以使所述地面卫星物联终端唤醒或修复。

可选地，地面卫星物联终端包括：

卫星通信模块、数据采集器、微控制器、数据收发天线和太阳能供电模块；

所述数据采集器连接每一个环境监测传感器，并采集每一环境监测传感器的监测数据；

所述卫星通信模块通过所述数据收发天线将所述监测数据发送物联网卫星；

所述微控制器通过RS232串口连接所述卫星通信模块和所述数据采集器、数据收发天线和太阳能供电模块，用于控制和管理所述卫星通信模块和所述数据采集器、数据收发天线；

所述太阳能供电模块用于为所述卫星通信模块、数据采集器、微控制器供电。

可选地，卫星通信模块为LEOBIT卫星通信模块，

数据采集器为RR-1016数据采集器，

所述太阳能供电模块还包括太阳能板。

可选地，所述微控制器用于将所述数据采集器采集的数据进行加密封装，采用数据安全保护算法和非对称密钥加密算法对封装的数据包进行加密。

可选地，所述地面卫星物联终端的对采集的数据进行加密传输，具体包括：

1)地面卫星物联终端一次传输观测数据的大小为136字节，分别分包为64字节、64字节、8字节，采用DES对称加密算法和对称密钥K对分包的观测数据进行分别加密；

2)地面卫星物联终端用数据中心内服务器的公钥和RSA非对称加密算法对1)中的对称密钥K进行加密，对称密钥K为8字节，并且将加密后的对称密钥K附加在传输数据加密密文中；

3)地面卫星物联终端使用MD5摘要算法从2)中的传输数据加密密文中得到传输数据加密密文摘要，并用RSA非对称加密算法和地面卫星物联终端的私钥对此传输数据加密密文摘要进行加密，得到密文摘要数字签名，该密文为地面卫星物联终端的数字签名；

4)将3)步中的数字签名附加在2)中传输数据加密密文摘要和加密后的对称密钥K之后，封包后的密文大小为200字节，包括2字节的帧头、三组136字节的传输数据加密密文、8字节加密后的对称密钥K、16字节*3的密文摘要数字签名、2字节的校验、2字节的帧尾，通过卫星物联网网络将封包发送给数据中心的服务器；

数据中心的服务器接收传输的数据之后进行解密，获取原始数据，包括：

5)数据中心的服务器使用RSA非对称加密算法和地面卫星物联终端的公钥对收到的密文摘要数字签名进行解密，得到一个传输数据加密密文摘要；

6)数据中心的服务器使用相同的MD5摘要算法，从接收到的传输数据加密密文中计算出传输数据加密密文摘要；

7)若5)和6)的传输数据加密密文摘要是相同的，则确认传输数据加密密文没有被篡改并且是由指定的发送方签名发送；

8)数据中心的服务器使用RSA非对称加密算法和数据中心服务器的私钥解密出加密后的对称密钥K的密文，即对称密钥K；

9)数据中心的服务器使用DES对称加密算法和对称密钥K对传输数据加密密文解密，得到原始传输数据，分别为64字节、64字节、8字节，将分包数据进行粘包得到136字节的原始观测数据，即得到地面卫星物联终端发送的原始数据。

可选地，数据中心的服务器将卫星物联网传输回来的观测数据经过解密后，对分包数据进行粘包，形成时间序列连续的原始观测数据，以及采用基于机器学习的方法进行原始观测数据的异常处理，具体包括：

1-1)数据中心的服务器采用中值滤波算法作为数据预处理器将连续时间序列y(t)进行预处理，预处理将明显的“野点”进行异常处理；

1-2)采用Stacked LSTM算法作为预测器，将预处理后得到的时间序列数据y′(t)，输入到Stacked LSTM预测器模型，得到预测数据

1-3)采用EWMA控制图作为检测器，将预测数据输入EWMA检测器，同时将真实数据y(t)也输入检测器，对微小异常进行检测；

1-4)根据EWMA控制图的上限UCL和下线LCL，同时计算预测值和处理后的真实值的残差根据残差计算结果，超过上限UCL和下线LCL的数据认定为异常值，同时报告异常处理，对满足上下限要求的数据按照正常数据处理入库到存储观测数据的原始数据库。

(三)有益效果

本发明的方法可以实现极端环境实时监测，通过设置地面卫星物联终端解决了极端环境监测数据无法获取的问题，允许在极端环境部署大量的环境监测传感器，针对各种不同的应用，分别实现不同的环境监测。例如，气象要素监测、雪深监测、植物液流监测等。

本发明的方法可以实现极端环境的实时监测，同时可以实现不同的环境监测，保证数据传输的有效性、实时性和数据传输的质量。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的地面卫星物联终端的框架示意图；

图2为基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法的工作过程示意图；

图3为数据中心的服务器实现对卫星物联网终端进行远程配置的格式的示意图；

图4为卫星物联终端与物联网卫星之间通信过程的示意图；

图5为数据分包协议中的数据格式的示意图；

图6为卫星物联终端的数据传输数字签名过程的示意图；

图7为数据中心的服务器接收数据并进行异常处理的过程示意图；

图8为远程配置的环境观测设备的示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

卫星物联网是由地面卫星物联终端、卫星星座、地面信关站、数据中心等组成，具有覆盖范围广、实时性高等特点。尤其针对无公网覆盖的或人类难以到达的极端区域，可以通过基于卫星的远程物联网进行长期、稳定、可靠的地面定点监测，从而解决极端区域生态环境监测数据匮乏的问题。

如图1至图4所示，本实施例提供的一种基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法，该方法包括：

S01：多个环境监测传感器实时监测无公网覆盖区域的环境数据；

S02：地面卫星物联终端将所述环境数据预处理并保存，在物联网卫星与地面卫星物联终端之间的距离达到指定距离时，将借助于L波段将保存的环境数据发送所述物联网卫星。

举例来说，地面卫星物联终端将要发送的环境数据以200个字节为单位，封装为数据包，数据包中封装了数据包类型；

数据分包协议以帧头+数据+校验+帧尾的形式，最大以200字节为一组发送，不足200字节以实际字节数发送，超过200字节，对数据分包处理。

S03：所述物联网卫星移动至公网覆盖区域时，通过C波段下行链路将所述环境数据传输到地面信关站；

S04：地面信关站通过公网将所述环境数据传输至数据中心或者数据中心的服务器。

本实施例的方法可以实现极端环境实时监测，通过设置地面卫星物联终端解决了极端环境监测数据无法获取的问题，允许在极端环境部署大量的环境监测传感器，针对各种不同的应用，分别实现不同的环境监测。例如，气象要素监测、雪深监测、植物液流监测等。

在实际应用中，上述方法还包括：

S05、所述数据中心通过公网将所述配置指令发送到所述地面信关站；

S06、所述地面信关站将所述配置指令转发所述物联网卫星；

S07、所述物联网卫星在与所述地面卫星物联终端的距离达到指定距离时，将所述配置指令发送所述地面卫星物联终端；

S08、所述地面卫星物联终端根据所述配置指令进行配置，以使所述地面卫星物联终端唤醒或修复。

为更好理解上述的地面卫星物联终端，如图1所示，本实施例的地面卫星物联终端包括：卫星通信模块、数据采集器、微控制器、数据收发天线和太阳能供电模块；

所述数据采集器连接每一个环境监测传感器，并采集每一环境监测传感器的监测数据；

所述卫星通信模块通过所述数据收发天线将所述监测数据发送物联网卫星；

所述微控制器通过RS232串口连接所述卫星通信模块和所述数据采集器、数据收发天线和太阳能供电模块，用于控制和管理所述卫星通信模块和所述数据采集器、数据收发天线；

所述太阳能供电模块用于为所述卫星通信模块、数据采集器、微控制器供电。

举例来说，卫星通信模块为LEOBIT卫星通信模块，数据采集器为RR-1016数据采集器，所述太阳能供电模块还包括太阳能板。

环境监测传感器实时监测周围环境，RR-1016数据采集器实时采集传感器记录的监测数据，并通过微控制器将采集的监测数据进行分包处理实时保存在本地存储介质。待物联网卫星过境时，微控制器通过LEOBIT卫星通信模块将存储在本地的监测数据发送给物联网卫星，物联网卫星将接收到的监测数据转发至地面信关站，地面信关站通过Internet将数据传输至数据中心并进行存储，供科研人员使用，如图2和图4所示。

在数据中心配置文件或配置指令时，其指令下发过程如下，管理人员通过极端环境的监测需要，触发数据中心产生配置指令，数据中心将配置指令通过Internet发送至地面信关站，地面信关站接收到配置指令后转发至物联网卫星，物联网卫星将接收到的配置命令实时发送至地面卫星物联终端，地面卫星物联终端接收到系统配置指令，配置地面卫星物联终端。将地面卫星物联终端设备的系统配置文件通过物联网卫星远程配置，解决了极端环境部署监测设备的系统远程配置。

具体地，地面卫星物联网终端的LEOBIT卫星通信模块处于工作状态，实时等待接收来自物联网卫星的系统配置指令。配置指令格式如图3所示，配置指令结构由帧头(4字节)、配置指令(8字节)、校验(2字节)和帧尾(2字节)组成。

通过物联网卫星远程配置地面卫星物联终端的具体过程，如图8所示，其步骤如下：

第一步：地面卫星物联终端的微控制器通过RS232串口与LEOBIT卫星通信模块建立通信链路，通过LEOBIT卫星通信模块接收来自通过物联网卫星转发的来自数据中心的环境观测设备远程配置命令。

第二步、微控制器启动配置管理程序。

第三步、拆包第一步中获取的配置指令，获取配置命令。

第四步、通过配置管理程序，微控制器与RR-1016数据采集器建立通信链接。

第五步、通过配置管理程序，调用系统配置函数，配置RR-1016数据采集器的数据采集周期、采集频率等关键系统参数。

第六步、配置命令通过RS232串口，传输至RR-1016数据采集器，完成系统配置任务。

上述方案解决了无公网覆盖的或人类难以到达的极端区域的生态系统监测和监测数据的实时传输；通过集成多种类型的环境监测设备，从而提高了卫星物联终端设备的可扩展性和应用范围。

在具体实现过程中，本实施例还定义了地面卫星物联终端中向物联网卫星上传的数据包的协议，将数据包设置为每包200个字节，使地面卫星物联终端存储的环境监测数据可以完全的转发至物联网卫星，降低数据丢包率，保证了数据传输的完整性和可靠性。

因为物联网卫星的上传链路一次最多传输200字节，因此数据分包协议以帧头+数据+校验+帧尾的形式，最大以200字节为一组发送，不足200字节以实际字节数发送，超过200字节，对数据分包处理。如图5所示。

以小于200字节为例，数据包结构由帧头(4字节)、数据(192字节)、校验(2字节)和帧尾(2字节)组成，数据不需要分包，经物联网卫星传输至数据中心。

以300字节为例，数据包先拆分为192字节和108字节，分两次传输。首先传输192字节数据，一个完整的包为200字节；再传输108字节数据，完整数据包为116字节。待数据中心分两次收到数据包后，拆除数据包的帧头、校验和帧尾，对数据进行拼接，形成完整数据包，即300字节数据。

在本发明实施例的的环境监测方法中，地面卫星物联终端将要发送的环境数据的数据分包协议以帧头+数据+校验+帧尾的形式。具体地，数据分包协议中的数据(192字节)由传输数据加密密文(184字节、加密后的对称密钥K(4字节)、和密文摘要数字签名(4字节)组成，如图5所示。

进一步地，本实施例中还提供了一种新的数据安全保护算法，数字签名更具有可靠，防伪造、篡改、抵赖等特性。数字签名技术采用非对称密钥加密技术。非对称密钥加密算法需要两个不同的密码来加密、解密，即公开密钥和私有密钥。公钥和私钥是一对，公钥加密的数据必须用对应的私钥来解密，反之亦然，这种算法叫做非对称加密算法。因此，第三方劫持了数据，也无法破解。

地面卫星物联终端将采集的环境数据，采用数字签名方法加密，具体数字签名的过程如图6所示，具体包括下述步骤：

(1)地面卫星物联终端一次传输观测数据的大小为136字节，分别分包为64字节、64字节、8字节，采用DES对称加密算法和对称密钥K对分包的观测数据进行分别加密。

(2)地面卫星物联终端用数据中心服务器的公钥和RSA非对称加密算法对第1步中的对称密钥K进行加密，对称密钥K为8字节，并且将加密后的对称密钥K附加在传输数据加密密文中。

(3)地面卫星物联终端使用MD5摘要算法从第2步的传输数据加密密文中得到传输数据加密密文摘要，然后用RSA非对称加密算法和地面卫星物联终端的私钥对此传输数据加密密文摘要进行加密，得到密文摘要数字签名，该密文就是地面卫星物联终端的数字签名；

(4)将第3步得到的数字签名附加在第2步的传输数据加密密文摘要和加密后的对称密钥K之后，封包后的密文大小为200字节，包括帧头(2字节)、传输数据加密密文(三组，136字节)、加密后的对称密钥K(8字节)、密文摘要数字签名(16字节*3)、校验(2字节)、帧尾(2字节)，并通过卫星物联网网络将封包发送给数据中心服务器。

(5)数据中心服务器使用RSA非对称加密算法和地面卫星物联终端的公钥对收到的密文摘要数字签名(16字节*3)进行解密，得到一个传输数据加密密文摘要(16字节*3)。

(6)数据中心服务器使用相同的MD5摘要算法，从接收到的传输数据加密密文(三组，136字节)中计算出传输数据加密密文摘要(16字节*3)。

(7)如果第5步和第6步的传输数据加密密文摘要(16字节*3)是相同的，就可以确认传输数据加密密文(三组，136字节)没有被篡改并且是由指定的发送方签名发送的。

(8)数据中心服务器使用RSA非对称加密算法和数据中心服务器的私钥解密出加密后的对称密钥K(8字节)的密文，即对称密钥K(8字节)。

(9)数据中心服务器使用DES对称加密算法和对称密钥K(8字节)对传输数据加密密文(三组，136字节)解密，得到原始传输数据，分别为64字节、64字节、8字节，将分包数据进行粘包得到136字节的原始观测数据，与地面卫星物联终端发送的原始数据一致。

相应地，由于地面数据采集观测设备受极端环境的影响，观测数据会产生一定的缺失和异常，基于机器学习的方法为数据中心的服务器接收到的数据的异常处理提供了一种新的处理方法，处理后的数据方便用户使用。

在基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法中，数据中心服务器将卫星物联网传输回来的观测数据经过解密后，对分包数据进行粘包，形成时间序列连续的原始观测数据。采用基于机器学习的方法进行原始观测数据的异常处理。

数据中心服务器将接收的原始环境数据，采用机器学习方法异常处理，具体异常处理的过程如图7所示，包括如下步骤：

(1-1)数据中心服务器采用中值滤波算法作为数据预处理器将连续时间序列y(t)进行预处理，预处理将明显的“野点”进行异常处理。

(1-2)采用Stacked LSTM算法作为预测器，将预处理后得到的时间序列数据y′(t)，输入到Stacked LSTM预测器模型，得到预测数据

(1-3)采用EWMA控制图作为检测器，将预测数据输入EWMA检测器，同时将真实数据y(t)也输入检测器，对微小异常进行检测，

(1-4)根据EWMA控制图的上限UCL和下线LCL，同时计算预测值和处理后的真实值的残差根据残差计算结果，超过上限UCL和下线LCL的数据认定为异常值，同时报告异常处理，对满足上下限要求的数据按照正常数据处理入库到原始数据。

本实施例的方法有效实现极端环境的实时监测，保证数据传输的安全性和有效性，同时可以实现不同的环境监测，保证数据传输的有效性、实时性和数据传输的质量。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是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发明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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该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进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明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，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (4)

1.一种基于物联网卫星的非公网区域的环境监测方法，其特征在于，包括：

S01：多个环境监测传感器实时监测无公网覆盖区域的环境数据；

S02：地面卫星物联终端将所述环境数据预处理并保存，在物联网卫星与地面卫星物联终端之间的距离达到指定距离时，将借助于L波段将保存的环境数据发送所述物联网卫星；

地面卫星物联终端包括：

卫星通信模块、数据采集器、微控制器、数据收发天线和太阳能供电模块；

所述数据采集器连接每一个环境监测传感器，并采集每一环境监测传感器的监测数据；

所述卫星通信模块通过所述数据收发天线将所述监测数据发送物联网卫星；

所述微控制器通过RS232串口连接所述卫星通信模块和所述数据采集器、数据收发天线和太阳能供电模块，用于控制和管理所述卫星通信模块和所述数据采集器、数据收发天线；

所述太阳能供电模块用于为所述卫星通信模块、数据采集器、微控制器供电；

所述微控制器用于将所述数据采集器采集的数据进行加密封装，采用数据安全保护算法和非对称密钥加密算法对封装的数据包进行加密；

S03：所述物联网卫星移动至公网覆盖区域时，通过C波段下行链路将所述环境数据传输到地面信关站；

S04：地面信关站通过公网将所述环境数据传输至数据中心；

所述地面卫星物联终端的对采集的数据进行加密传输，包括：

1）地面卫星物联终端一次传输观测数据的大小为136字节，分别分包为64字节、64字节、8字节，采用DES对称加密算法和对称密钥K对分包的观测数据进行分别加密；

2）地面卫星物联终端用数据中心内服务器的公钥和RSA非对称加密算法对1）中的对称密钥K进行加密，对称密钥K为8字节，并且将加密后的对称密钥K附加在传输数据加密密文中；

3）地面卫星物联终端使用MD5摘要算法从2）中的传输数据加密密文中得到传输数据加密密文摘要，并用RSA非对称加密算法和地面卫星物联终端的私钥对此传输数据加密密文摘要进行加密，得到密文摘要数字签名，该密文为地面卫星物联终端的数字签名；

4）将3）步中的数字签名附加在2）中传输数据加密密文摘要和加密后的对称密钥K之后，封包后的密文大小为200字节，包括2字节的帧头、三组136字节的传输数据加密密文、8字节加密后的对称密钥K、16字节*3的密文摘要数字签名、2字节的校验、2字节的帧尾，通过卫星物联网网络将封包发送给数据中心的服务器；

所述数据中心的服务器接收传输的数据之后进行解密，获取原始数据，包括：

5）数据中心的服务器使用RSA非对称加密算法和地面卫星物联终端的公钥对收到的密文摘要数字签名进行解密，得到一个传输数据加密密文摘要；

6）数据中心的服务器使用相同的MD5摘要算法，从接收到的传输数据加密密文中计算出传输数据加密密文摘要；

7）若5）和6）的传输数据加密密文摘要是相同的，则确认传输数据加密密文没有被篡改并且是由指定的发送方签名发送；

8）数据中心的服务器使用RSA非对称加密算法和数据中心服务器的私钥解密出加密后的对称密钥K的密文，即对称密钥K；

9）数据中心的服务器使用DES对称加密算法和对称密钥K对传输数据加密密文解密，得到原始传输数据，分别为64字节、64字节、8字节，将分包数据进行粘包得到136字节的原始观测数据，即得到地面卫星物联终端发送的原始数据；

数据中心的服务器将卫星物联网传输回来的观测数据经过解密后，对分包数据进行粘包，形成时间序列连续的原始观测数据，以及采用基于机器学习的方法进行原始观测数据的异常处理，具体包括：

1-1）数据中心的服务器采用中值滤波算法作为数据预处理器将连续时间序列进行预处理，预处理将明显的“野点”进行异常处理；

1-2）采用Stacked LSTM算法作为预测器，将预处理后得到的时间序列数据，输入到Stacked LSTM预测器模型，得到预测数据/>；

1-3）采用EWMA控制图作为检测器，将预测数据输入EWMA检测器，同时将真实数据也输入检测器，对微小异常进行检测；

1-4）根据EWMA控制图的上限UCL和下线LCL，同时计算预测值和处理后的真实值的残差；根据残差计算结果，超过上限UCL和下线LCL的数据认定为异常值，同时报告异常处理，对满足上下限要求的数据按照正常数据处理入库到存储观测数据的原始数据库。

2.根据权利要求1所述的环境监测方法，其特征在于，所述S02中的地面卫星物联终端将所述环境数据预处理并保存，包括：

地面卫星物联终端将要发送的环境数据以200个字节为单位，封装为数据包，每一数据包中包括封装的数据包类型；

数据包中数据格式为：帧头+数据+校验+帧尾。

3.根据权利要求1所述的环境监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述数据中心通过公网将配置指令发送到所述地面信关站；

所述地面信关站将所述配置指令转发所述物联网卫星；

所述物联网卫星在与所述地面卫星物联终端的距离达到指定距离时，将所述配置指令发送所述地面卫星物联终端；

所述地面卫星物联终端根据所述配置指令进行配置，以使所述地面卫星物联终端唤醒或修复。

4.根据权利要求1所述的环境监测方法，其特征在于，

卫星通信模块为LEOBIT卫星通信模块，

数据采集器为RR-1016数据采集器，

所述太阳能供电模块还包括太阳能板。