一种雾计算风险监控系统的制作方法

本实用新型涉及北斗短报文通信、雾计算以及物联网领域，特别是指一种雾计算风险监控系统。

背景技术：

雾计算是面向物联网领域的分布式计算平台。其功能区别于云计算，部署更加接近于物联网设备端，具备数据汇集、计算及处理能力。在传感器端产生更快速服务响应，满足风险监控系统对业务的实时性、智能化需求。雾计算处在物联网中间层，将末端传感器数据汇集、处理；同时与云端计算相结合，实现远程终端监控、大数据分析、统一平台调度等功能。

目前，传统的风险监控系统依赖于云端管理，监控终端需要接入云平台。未来风险监控系统发展必然是海量的终端规模。当随着监控终端规模的增加，相应的传输数据量必将呈几何增长，受限于网络容量、并发数、通信延时等因素，系统性能将受到影响。对于系统响应、维护、扩容等等将面临严峻挑战。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种雾计算风险监控系统，其能够实现风险监测和预警功能。

基于上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种雾计算风险监控系统，包括监控终端、雾计算网关和监控中心；所述监控终端包括烟感监控终端和温湿度监控终端；

监控终端的烟感监控终端和温湿度监控终端分别与雾计算网关相连，用于将监测的烟雾浓度、温度和湿度数据上传给雾计算网关；

雾计算网关与监控中心相连，用于对接收的监测数据进行分析预测，并对预测值进行判断，根据预测结果将预警信息采用卫星链路或4g链路上传至监控中心；

监控中心用于实现多网关协同管理、数据存储和统一监控。

其中，所述雾计算网关包括：计算单元、lora集中器、4g模块、rdss模块、蓝牙/wifi和gnss模块；

lora集中器分别与烟感监控终端、温湿度监控终端和计算单元相连，用于接收监测数据，并上传至计算单元；

4g模块分别与监控中心和计算单元相连，用于将计算单元产生的预警信息通过4g链路上传给监控中心；

rdss模块分别与监控中心和计算单元相连，用于将计算单元产生的预警信息通过卫星链路上传给监控中心，与4g链路互为备份；

蓝牙/wifi分别与用户客户端和计算单元相连，用于实现雾计算网关的人机交互；

gnss模块与计算单元相连，用于进行雾计算网关定位及授时，实现多个雾计算网关的时间同步；

计算单元分别与lora集中器、4g模块、rdss模块、蓝牙/wifi和gnss模块相连，用于设置各个模块的参数信息并对监测数据进行汇集、格式化处理和风险预测，对预测值进行判断，根据判断结果发出相应的预警信息。

其中，所述监控中心包括：路由器、防火墙、sslvpn网关、服务器、北斗指挥机和监控大屏；

路由器依次与防火墙、sslvpn网关和服务器相连；路由器用于通过4g网络接收雾计算网关的预警信息，经防火墙进行隔离保护和sslvpn网关进行数据加密后上传至服务器；

北斗指挥机与服务器相连，用于通过卫星链路接收雾计算网关的预警信息，并上传至服务器；

服务器分别与sslvpn网关、北斗指挥机以及监控大屏相连，用于接收雾计算网关的预警信息，进行多网关协同管理、数据存储和统一监控；

监控大屏，用于系统可视化。

从上面的叙述可以看出，本实用新型技术方案的有益效果在于：

1、本实用新型的雾计算网关能够实现多终端数据监控、风险预测分析；多网关协同部署可实现一定区域内海量终端接入，提高系统扩展能力，实时响应能力，减轻云端计算压力。

2、本实用新型采用基于sslvpn的4g通信技术，与北斗短报文形成双链路互为备份，有效提高系统可靠性。在偏远地区无4g信号覆盖区域可支持采用单独的北斗短报文通信方式，建立雾网关与云端的通信链路。使得雾网关设备可部署范围广。

3、本实用新型采用tensorflow机器学习平台，针对每一种终端部署单独的计算模型，实现风险监控及预测功能。这种方式提高了系统对风险监控的能力、根据预测结果可提前做出相应的防范措施，有效较少事故的发生几率。

总之，本实用新型构建了一种全新风险监控系统，能够解决目前应用中面临的海量终端接入问题；采用4g与北斗双链路通信方式，提高系统可靠性以及拓展系统部署区域；基于机器学习的模型预测可提前发出预警信号，有效降低事故发生几率。是对风险监控系统的一种创新。

附图说明

图1是本实用新型实施例中雾计算风险监控系统的系统组网拓扑图；

图2是本实用新型实施例中雾计算网关多点布设网络示意图；

图3是本实用新型实施例中雾计算网关的硬件组成框图；

图4是本实用新型实施例中雾计算网关的功能示意图；

图5是本实用新型实施例中监控中心的功能示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。

如图1和2所示，一种雾计算风险监控系统，其包括传感器网络1(包括多个监控终端)、多个雾计算网关2和监控中心；雾计算网关2可根据需要实现多点布设，提高区域覆盖能力。

同时监控终端需满足一定的通信格式要求，并完成身份认证后可接入雾计算网关2，进行数据上报。雾计算网关2完成数据汇集功能，及根据模型完成数据预测，风险判定功能。通过4g基站4或北斗卫星3双链路将预警结果发送给监控中心。

监控中心可通过sslvpn网关7和北斗指挥机9实现对下属多台雾计算网关2通信、监控功能。在监控中心的服务器8上运行客户业务软件，实现多台雾计算网关2协同管理，数据存储，统一监控功能。

所述监控终端包括烟感监控终端和温湿度监控终端；

监控终端的烟感监控终端和温湿度监控终端分别与雾计算网关相连，用于将监测的烟雾浓度、温度和湿度数据上传给雾计算网关；

雾计算网关与监控中心相连，用于对接收的监测数据进行分析预测，并对预测值进行判断，根据预测结果将预警信息采用卫星链路或4g链路上传至监控中心。

如图3、图4所示为雾计算网关的硬件组成及功能示意图，雾计算网关包含：

电源模块，实现将外部电压转换为网关各模块所需电压。

lora集中器，分别与烟感监控终端、温湿度监控终端和计算单元相连，用于实现监控终端数据收发，组网通信功能。

4g模块，分别与监控中心和计算单元相连，将计算单元产生的预警信息通过4g链路上传给监控中心，实现网关与云端建立网络通信功能。为保证通信安全采用sslvpn技术实现雾计算网关与云平台安全加密数据传输。

rdss模块，分别与监控中心和计算单元相连，用于将计算单元产生的预警信息通过卫星链路上传给监控中心，与4g链路互为备份；实现北斗短报文通信功能，双链路通信提高系统可靠性。

蓝牙/wifi，分别与用户客户端和计算单元相连，用于实现雾计算网关的人机交互；由于网关设备通常架设在高处，采用无线方式便于巡检人员查看其运行状态。

gnss模块，与计算单元相连，用于进行雾计算网关定位及授时，实现多个雾计算网关的时间同步。

计算单元分别与lora集中器、4g模块、rdss模块、蓝牙/wifi和gnss模块相连，用于网关数据汇集、格式化处理、风险预测功能。基于tensorflow机器学习平台采用lstm模型对传感器参数进行预测。针对上述设备特点，分别设计运行对应的预测模型，对输入的传感器监测数据进行分析预测，并对预测值进行判断，根据结果发出相应的预警信息。

监控中心的功能示意图如图5所示，所述监控中心包括：路由器5、防火墙6、sslvpn网关7、服务器8、北斗指挥机9及天线10和监控大屏11；

路由器5依次与防火墙6、sslvpn网关7和服务器8相连；

路由器5，用于通过4g网络4接收雾计算网关2的预警信息；

防火墙6，用于保证监控中心与外网之间安全信息交换、起到隔离保护作用，防止黑客、木马病毒的入侵。保障云端服务平台安全、正常运转。

sslvpn网关7，用于实现云端平台与雾计算网关安全通信，sslvpn网关设备，实现基于互联网的安全身份认证、数据加密传输功能。采用多项加密技术、多种身份让认证方式、业务绑定功能保护应用的权限安全，和基于互联网的数据通信安全。

服务器8，用于运行用户的监控中心业务系统，实现多网关协同管理，数据存储，统一监控功能。

北斗指挥机9及天线10，实现多网关设备的北斗rdss短报文通信功能。

监控大屏11，实现系统可视化，便于管理人员及指挥人员对所管理的多区域、多设备监控管理。

总之，本实用新型综合了北斗短报文通信技术、lora低功耗广域网技术、sslvpn技术、双链路通信技术、机器学习技术等多种技术。其中北斗短报文通信技术可实现在亚太地区全范围覆盖的短报文通信，有效扩展了网关部署范围；利用lora低功耗广域网技术实现区域多监控终端组网，满足海量监控终端接入以及低功耗需求；利用sslvpn技术实现基于互联网的数据加密传输，保证了数据安全；利用双链路通信技术实现4g和北斗双链路通信功能，提高了系统可靠性；利用机器学习技术实现了模型预测，风险预警功能。减轻了云端的计算量，提高了系统的响应速度，以及可拓展性。

可见，本实用新型能够提高风险监控系统的性能，支持海量节点接入，双链路通信，机器学习模型提高了系统风险监控及预测能力，满足了对风险监控的需求，是对现有技术的一种重要改进。

需要理解的是，上述对于本实用新型具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应包含在本专利的保护范围之内。

出于简化叙述的目的，上述各具体实施方式对于技术细节的公开程度可能仅仅达到本领域技术人员可以自行决断的程度，即，对于上述具体实施方式没有公开的技术细节，本领域普通技术人员完全可以在不付出任何创造性劳动的情况下，在本专利技术方案的充分提示下，借助于教科书、工具书、论文、专利、音像制品等等已公开文献予以完成，或者，这些细节是在本领域普通技术人员的通常理解下，可以根据实际情况自行作出决定的内容。可见，即使不公开这些技术细节，也不会对本专利技术方案的公开充分性造成影响。

总之，在结合了本专利说明书对权利要求书保护范围的解释作用的基础上，任何落入本专利权利要求书涵盖范围的具体实施方案，均在本专利的保护范围之内。