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CN110855790A - 基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统 - Google Patents

基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统 Download PDF

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CN110855790A
CN110855790A CN201911130510.XA CN201911130510A CN110855790A CN 110855790 A CN110855790 A CN 110855790A CN 201911130510 A CN201911130510 A CN 201911130510A CN 110855790 A CN110855790 A CN 110855790A
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ozone
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王孝骞
沙尘
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Shenzhen Buyun Technology Co Ltd
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Shenzhen Buyun Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，包括臭氧质量监测设备、Database数据库存储中心、IPFS分布式存储网络系统、区块链网络系统以及面向用户、接收用户指令、发送信息到用户端的应用层管理系统；所述臭氧质量监测设备包括控制器以及用于对外部环境的O3指数进行实时感测的传感器组件，实际应用过程中，当臭氧质量监测设备联网并配置完成，可以对环境状况进行多方位不同气体流层全面的精确感测，获取环境信息，并通过物联网、区块链进行云存储，用智能合约进行激励，便于全球终端用户分享数据获取对应信息，进行后续的数据处理分析和应用，以及预测，本申请环境质量检测系统具有较好的应用前景。

Description

基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统
技术领域
本发明涉及区块链、物联网应用技术领域，尤其涉及一种可以较好的对环境质量参数数据进行收集，并进行数据分享的基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统。
[背景技术]
区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本，区块链，本质上是一种分布式的共识与价值激励的技术，一方面通过数学算法实现了整个系统的共识与信任(规则与交易)，另一方面通过代币(Token)保证了生态体系的价值激励，但是，由于代币的发行没有主权信用背书，其实际价值无法保障，并且价格波动巨大，并造成了各种代币泡沫，严重影响代币作为通用流通货币的稳定性基础，也很难实现区块链Token的线上线下的稳定同步对接，且关于区块链分布式广告及其他方面的应用模式现阶段也没有较好的突破，尤其是关于重要物品的唯一性识别和安全管理等方面，具有很大的市场空间。
基于此，怎样才能更好的实现基于云服务生态系统的营销和价值体现，尤其是应用于目前较为重要的环保、监控、智慧出行等领域，是本领域技术人员经常考虑的问题，也进行了大量的研发和实验，并取得了较好的成绩。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种可以较好的对环境质量参数数据进行收集，并进行数据分享的基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统。
本发明解决技术问题的方案是提供一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，包括用于对环境质量进行实时监控并获取感测信息的臭氧质量监测设备(sensor pack)、用于对获取的臭氧监测信息进行存储的Database数据库存储中心、与所述臭氧质量监测设备以及Database数据库存储中心进行无线和蓝牙通讯连接以及数据传输的IPFS分布式存储网络系统、区块链网络系统以及面向用户、接收用户指令、发送信息到用户端的应用层管理系统；所述臭氧质量监测设备包括控制器以及用于对外部环境的O3指数进行实时感测的传感器组件；所述Database数据库存储中心与臭氧质量监测设备之间通过MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)进行无线和蓝牙通讯连接。
优选地，所述臭氧质量监测设备(sensor pack)中的传感器组件包括O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、Relative Humidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器以及Barometric Pressure大气压力传感器；还包括主机体以及设置于所述主机体内部的无线通讯传输单元、数据存储单元、地面和卫星传感器以及用于进行操控处理的多个控制按钮和信号指示灯；该O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、RelativeHumidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器、BarometricPressure大气压力传感器、无线通讯传输单元、数据存储单元、地面和卫星传感器、控制按钮和信号指示灯与控制器电性连接。
优选地，所述臭氧质量监测设备(sensor pack)的主机体中还设置有用于在O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、RelativeHumidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器以及BarometricPressure大气压力传感器感测的数值超过预设值时，产生报警音的报警器；该报警器与控制器电性连接。
优选地，所述区块链网络系统包括区块链主链以及与所述主链进行数据连接、根据不同的区域划分所形成的若干条区块链侧链；所述各区块链主链和区块链侧链都包含有若干个用于存储监测信息的区块单元；所述IPFS分布式存储网络系统包括具有用户界面、网关设备及SDK工具系统的应用界面层(application layer)、包含有市场营销及业务数据信息的服务提供层(service layer)、去中心化域名信息管理系统层(decentralizednaming system layer)、区块链技术集成层(blockchain technology integrationlayer)以及分布式哈希列表层(distributed hash tablelayer)。
优选地，所述应用层管理系统的用户界面层用于提供全面的感测信息显示以及运行控制；所述区块链技术集成层中设置有智能合约单元(smart contact)、节点记录单元(node)以及运行配置单元(runtime and configuration)；所述Database数据库存储中心提供历史数据查询以及中心化与去中心化的数据存储；所述臭氧质量监测设备为IOT设备，且该IOT设备具有地面和卫星传感器，进行安全的网络通讯连接。
优选地，所述臭氧质量监测设备所获取的数据信息通过Oracle数据处理，实现数据识别分类以及异常状况探测与反馈。
优选地，所述臭氧质量监测设备(sensor pack)包括enterprise/personalcomputers、smart devices、cloud-based virtual machines以及IoT devices withsufficient hardware resources。
优选地，所述区块链网络系统的具体数据处理方式包括S1：建立区块链主链以及与所述主链进行数据连接、根据不同的区域划分所形成的若干条区块链侧链；各区块链主链和区块链侧链都包含有若干个区块单元；S2：区块链侧链对该区块链侧链所对应的空气质量监控数据信息进行数据处理，并按照预设的周期T向区块链主链上报数据处理信息；区块链主链获取来自各区块链侧链的数据资料信息，并对全部的区域数据资料信息进行处理和存储；S3：区块链主链对来自对应区块链侧链的数据信息进行处理，并同步传输新的区块信息到对应的区块链侧链，用于建立该区块链侧链的下一周期的新的区块单元；S4:各区块链侧链同步区块链主链的数据信息，并进行处理和验证，更新整个区块链主链和区块链侧链的分布式数据存储。
优选地，所述臭氧质量监测设备即IOT设备可以自主创立业务及交易并运行cryptographic features。
优选地，所述臭氧质量监测设备中还设置有用于进行感测数据信息推送和传输的数据推送单元；该数据推送单元与控制器电性连接。
与现有技术相比，本发明一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统通过同时设置用于对环境质量进行实时监控并获取感测信息的臭氧质量监测设备、用于对获取的臭氧监测信息进行存储的Database数据库存储中心、与所述臭氧质量监测设备以及Database数据库存储中心进行无线和蓝牙通讯连接以及数据传输的IPFS分布式存储网络系统、区块链网络系统以及面向用户、接收用户指令、发送信息到用户端的应用层管理系统，为了较好的对空气质量状况进行感测，将所述臭氧质量监测设备设计成为包括控制器以及多个传感器组件的组合结构，实际应用过程中，当臭氧质量监测设备联网并配置完成，可以对环境状况进行多方位不同气体流层全面的精确感测，获取环境信息，并通过物联网、区块链进行云存储，用智能合约进行激励，便于全球终端用户分享数据获取对应信息，进行后续的数据处理分析和应用，以及预测，本申请环境质量检测系统具有较好的应用前景。
[附图说明]
图1是本发明一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统的架构示意图。
图2是本发明一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统中臭氧质量监测设备(sensor pack)的立体状态结构示意图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1和图2，本发明一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统1包括用于对环境质量进行实时监控并获取感测信息的臭氧质量监测设备(sensorpack)2、用于对获取的臭氧监测信息进行存储的Database数据库存储中心、与所述臭氧质量监测设备2以及Database数据库存储中心进行无线和蓝牙通讯连接以及数据传输的IPFS分布式存储网络系统、区块链网络系统以及面向用户、接收用户指令、发送信息到用户端的应用层管理系统；所述臭氧质量监测设备2包括控制器以及用于对外部环境的O3指数进行实时感测的传感器组件；所述Database数据库存储中心与臭氧质量监测设备之间通过MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)进行无线和蓝牙通讯连接。
本申请通过同时设置用于对环境质量进行实时监控并获取感测信息的臭氧质量监测设备2、用于对获取的臭氧监测信息进行存储的Database数据库存储中心、与所述臭氧质量监测设备2以及Database数据库存储中心进行无线和蓝牙通讯连接以及数据传输的IPFS分布式存储网络系统、区块链网络系统以及面向用户、接收用户指令、发送信息到用户端的应用层管理系统，为了较好的对空气质量状况进行感测，将所述臭氧质量监测设备2设计成为包括控制器以及多个传感器组件的组合结构(包括壳体21以及开设于所述壳体21各面的多个散热孔22结构)，实际应用过程中，当臭氧质量监测设备联网并配置完成，可以对环境状况进行多方位不同气体流层全面的精确感测，获取环境信息，并通过物联网、区块链进行云存储，用智能合约进行激励，便于全球终端用户分享数据获取对应信息，进行后续的数据处理分析和应用，以及预测，本申请环境质量检测系统具有较好的应用前景。
臭氧质量监测设备(sensor pack)2具有质量轻、支持热插拔数据通讯连接、可广泛实用和安设于大中型无人机UAV上以及可根据实际需求进行个性化传感器种类定制等特性。
臭氧质量监测设备(sensor pack)2也可以提供实时的室外空气质量指数(outdoor air quality data)，监测数据可以提供给用户用于通告当地的空气质量状况。
本环境质量检测系统集成来自可信第三方来源的API，将气候数据(空气质量、水标准、天气信息等)放到平台上，并提供物联网产品，用于在其家庭、社区和街道上设置监测站。
区块链-创建和跟踪气候行动计划，吸引不同参与者。
IPFS-存储数据流、文档和行动计划。
第三方API-按需或定期监控感兴趣的领域并创建洞察。
物联网套件-用于设置小型气候监测站(ESP-32+传感器)。
无人机-在多个地点按需提供快速实时气候数据。
本环境质量检测系统使用以太坊侧链对IPFS网络上存储的数据块进行时间戳，使用多个智能合约(smart contract)跟踪各种ClimateORB产品。POA(权威证明)共识协议将在初步阶段使用，直到开发出最终的ClimateORB链，其核心功能包括轻量级、与物联网设备和微控制器兼容、私钥生成和具有事务签名功能的光节点。
优选地，所述臭氧质量监测设备2中的传感器组件包括O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、Relative Humidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器以及Barometric Pressure大气压力传感器；还包括主机体以及设置于所述主机体内部的无线通讯传输单元、数据存储单元、地面和卫星传感器以及用于进行操控处理的多个控制按钮和信号指示灯；该O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、Relative Humidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器、Barometric Pressure大气压力传感器、无线通讯传输单元、数据存储单元、地面和卫星传感器、控制按钮和信号指示灯与控制器电性连接。
优选地，所述臭氧质量监测设备2的主机体中还设置有用于在O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、Relative Humidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器以及Barometric Pressure大气压力传感器感测的数值超过预设值时，产生报警音的报警器；该报警器与控制器电性连接。
优选地，所述区块链网络系统包括区块链主链以及与所述主链进行数据连接、根据不同的区域划分所形成的若干条区块链侧链；所述各区块链主链和区块链侧链都包含有若干个用于存储监测信息的区块单元；所述IPFS分布式存储网络系统包括具有用户界面、网关设备及SDK工具系统的应用界面层(application layer)、包含有市场营销及业务数据信息的服务提供层(service layer)、去中心化域名信息管理系统层(decentralizednaming system layer)、区块链技术集成层(blockchain technology integrationlayer)以及分布式哈希列表层(distributed hash tablelayer)。
优选地，所述应用层管理系统的用户界面层用于提供全面的感测信息显示以及运行控制；所述区块链技术集成层中设置有智能合约单元(smart contact)、节点记录单元(node)以及运行配置单元(runtime and configuration)；所述Database数据库存储中心提供历史数据查询以及中心化与去中心化的数据存储；所述臭氧质量监测设备为IOT设备，且该IOT设备具有地面和卫星传感器，进行安全的网络通讯连接。
优选地，所述臭氧质量监测设备2所获取的数据信息通过Oracle数据处理，实现数据识别分类以及异常状况探测与反馈。
优选地，所述臭氧质量监测设备2包括enterprise/personal computers、smartdevices、cloud-based virtual machines以及IoT devices with sufficient hardwareresources。
优选地，所述区块链网络系统的具体数据处理方式包括S1：建立区块链主链以及与所述主链进行数据连接、根据不同的区域划分所形成的若干条区块链侧链；各区块链主链和区块链侧链都包含有若干个区块单元；S2：区块链侧链对该区块链侧链所对应的空气质量监控数据信息进行数据处理，并按照预设的周期T向区块链主链上报数据处理信息；区块链主链获取来自各区块链侧链的数据资料信息，并对全部的区域数据资料信息进行处理和存储；S3：区块链主链对来自对应区块链侧链的数据信息进行处理，并同步传输新的区块信息到对应的区块链侧链，用于建立该区块链侧链的下一周期的新的区块单元；S4:各区块链侧链同步区块链主链的数据信息，并进行处理和验证，更新整个区块链主链和区块链侧链的分布式数据存储。
优选地，所述臭氧质量监测设备2即IOT设备可以自主创立业务及交易并运行cryptographic features。
优选地，所述臭氧质量监测设备2中还设置有用于进行感测数据信息推送和传输的数据推送单元；该数据推送单元与控制器电性连接。
该系统适用于物联网数据流，其中数据流在应用层被分块、压缩和加密，只有授权服务才被授予对解密密钥的访问权限。这就要求系统解决有效的密钥分发和管理方案以及数据流块的安全存储的若干挑战。底层区块链技术中内置的加密货币功能将允许实现一个自主的、自我维持的分散存储生态系统，其中存储节点因提供存储和带宽而获得奖励，更重要的是，存储节点能够正确遵循协议。
1、加密安全的数据共享，经常更新密钥。
2、撤销访问权限的可能性。
3、压缩分块数据流的高效搜索。
4、一种分布式的位置感知存储层。
与现有技术相比，本发明一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统1通过同时设置用于对环境质量进行实时监控并获取感测信息的臭氧质量监测设备2、用于对获取的臭氧监测信息进行存储的Database数据库存储中心、与所述臭氧质量监测设备2以及Database数据库存储中心进行无线和蓝牙通讯连接以及数据传输的IPFS分布式存储网络系统、区块链网络系统以及面向用户、接收用户指令、发送信息到用户端的应用层管理系统，为了较好的对空气质量状况进行感测，将所述臭氧质量监测设备设计成为包括控制器以及多个传感器组件的组合结构，实际应用过程中，当臭氧质量监测设备联网并配置完成，可以对环境状况进行多方位不同气体流层全面的精确感测，获取环境信息，并通过物联网、区块链进行云存储，用智能合约进行激励，便于全球终端用户分享数据获取对应信息，进行后续的数据处理分析和应用，以及预测，本申请环境质量检测系统具有较好的应用前景。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：包括用于对环境质量进行实时监控并获取感测信息的臭氧质量监测设备(sensor pack)、用于对获取的臭氧监测信息进行存储的Database数据库存储中心、与所述臭氧质量监测设备以及Database数据库存储中心进行无线和蓝牙通讯连接以及数据传输的IPFS分布式存储网络系统、区块链网络系统以及面向用户、接收用户指令、发送信息到用户端的应用层管理系统；所述臭氧质量监测设备包括控制器以及用于对外部环境的O3指数进行实时感测的传感器组件；所述Database数据库存储中心与臭氧质量监测设备之间通过MQTT(MessageQueuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)进行无线和蓝牙通讯连接。
2.如权利要求1所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述臭氧质量监测设备(sensor pack)中的传感器组件包括O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、Relative Humidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器以及Barometric Pressure大气压力传感器；还包括主机体以及设置于所述主机体内部的无线通讯传输单元、数据存储单元、地面和卫星传感器以及用于进行操控处理的多个控制按钮和信号指示灯；该O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、Relative Humidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器、Barometric Pressure大气压力传感器、无线通讯传输单元、数据存储单元、地面和卫星传感器、控制按钮和信号指示灯与控制器电性连接。
3.如权利要求2所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述臭氧质量监测设备(sensor pack)的主机体中还设置有用于在O3指数传感器、PM2.5指数传感器、PM10指数传感器、TVOC传感器、CO2含量感测器、RelativeHumidity湿度传感器、Altitude高度传感器、Temperature温度传感器以及BarometricPressure大气压力传感器感测的数值超过预设值时，产生报警音的报警器；该报警器与控制器电性连接。
4.如权利要求1所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述区块链网络系统包括区块链主链以及与所述主链进行数据连接、根据不同的区域划分所形成的若干条区块链侧链；所述各区块链主链和区块链侧链都包含有若干个用于存储监测信息的区块单元；所述IPFS分布式存储网络系统包括具有用户界面、网关设备及SDK工具系统的应用界面层(application layer)、包含有市场营销及业务数据信息的服务提供层(service layer)、去中心化域名信息管理系统层(decentralized namingsystem layer)、区块链技术集成层(blockchain technology integration layer)以及分布式哈希列表层(distributed hash table layer)。
5.如权利要求4所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述应用层管理系统的用户界面层用于提供全面的感测信息显示以及运行控制；所述区块链技术集成层中设置有智能合约单元(smart contact)、节点记录单元(node)以及运行配置单元(runtime and configuration)；所述Database数据库存储中心提供历史数据查询以及中心化与去中心化的数据存储；所述臭氧质量监测设备为IOT设备，且该IOT设备具有地面和卫星传感器，进行安全的网络通讯连接。
6.如权利要求1至5中任意一项权利要求所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述臭氧质量监测设备所获取的数据信息通过Oracle数据处理，实现数据识别分类以及异常状况探测与反馈。
7.如权利要求3所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述臭氧质量监测设备(sensor pack)包括enterprise/personalcomputers、smart devices、cloud-based virtual machines以及IoT devices withsufficient hardware resources。
8.如权利要求4所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述区块链网络系统的具体数据处理方式包括S1：建立区块链主链以及与所述主链进行数据连接、根据不同的区域划分所形成的若干条区块链侧链；各区块链主链和区块链侧链都包含有若干个区块单元；S2：区块链侧链对该区块链侧链所对应的空气质量监控数据信息进行数据处理，并按照预设的周期T向区块链主链上报数据处理信息；区块链主链获取来自各区块链侧链的数据资料信息，并对全部的区域数据资料信息进行处理和存储；S3：区块链主链对来自对应区块链侧链的数据信息进行处理，并同步传输新的区块信息到对应的区块链侧链，用于建立该区块链侧链的下一周期的新的区块单元；S4:各区块链侧链同步区块链主链的数据信息，并进行处理和验证，更新整个区块链主链和区块链侧链的分布式数据存储。
9.如权利要求3所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述臭氧质量监测设备即IOT设备可以自主创立业务及交易并运行cryptographic features。
10.如权利要求3所述的一种基于区块链及物联网技术应用数据驱动的臭氧检测系统，其特征在于：所述臭氧质量监测设备中还设置有用于进行感测数据信息推送和传输的数据推送单元；该数据推送单元与控制器电性连接。
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