一种基于边缘计算和区块链的工业污水监测处理方法和系统与流程

1.本发明涉及边缘计算和区块链领域，具体涉及基于边缘计算和区块链的工业污水监测处理系统及方法。


背景技术：

2.随着我国工业化的快速发展，污水排放量规模不断扩大、污染程度不断加重，对生态环境及经济可持续发展造成了恶劣影响，污水处理的工作尤为重要。
3.边缘计算(edge computing)指的是接近于事物，数据和行动源头处的计算。由于低时延、低流量、强隐私性等特点在工业领域中有了越来越多的应用研究。能够提升污水实时的处理能力，是污水处理流程更加智能化，降低污水处理的运行管理成本。
4.区块链本质上是一个去中心化的数据库，具有分布式容错、不可篡改与隐私保护的特点，可以有效解决污水排放信息和责任难以追溯的问题。


技术实现要素：

5.针对上述背景技术的问题，本发明的目的在于提出基于边缘计算和区块链的工业污水监测处理系统及方法。
6.为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：基于边缘计算和区块链的污水监测处理系统及方法，所述系统包括：边缘端、云平台、区块链网络、监管部门；
7.边缘端用于污水处理过程中的数据采集、优化计算、设备控制；
8.云平台用于接收边缘端采集的数据，通过对数据进行分析预测出污水处理模型，将预测的模型下发给各边缘端；
9.区块链网络包括智能合约、共识机制、加密技术、分布式账本，用于记录污水处理的全生命周期数据；
10.监管部门用于监督管理工厂污水排放是否符合排放指标，通过访问区块链进行溯源查询并给予相应的奖惩措施；
11.所述数据采集是通过物联网设备采集各污水处理环节实时的污染物含量并将采集数据上传到云平台；
12.所述优化计算是边缘端通过云平台下发的污水处理模型计算出处理污水的药品添加剂量；
13.所述设备控制是指通过云平台下发给各边缘端的污水处理模型调节指定污水处理设备的运行速度；
14.所述云平台由监管部门管理，负责将边缘端传输的数据进行统计分析后建立污染物含量与药品剂量和设备运行速度的函数关系模型并下发给各边缘端；
15.所述区块链网络部署在各边缘端和监管部门上，区块链网络存储的污水处理的全生命周期数据由各边缘端节点负责上传，所述污水处理的全生命周期数据包括：边缘端采集数据、污水处理人员、污水设备运行状态、药品添加剂量；
16.所述共识机制是single共识(授权共识)算法，指定监管部门节点为矿工，周期性的将边缘节点上传信息打包成块后广播给全网；
17.所述区块链存储的数据是边缘端将污水处理全生命周期数据经过hash运算得出的hash值；
18.所述奖惩措施编译为智能合约，满足合约条件将自动执行，合约内容包括：
19.判断工厂最后处理环节排放的污水是否符合排放标准；
20.若所述工厂最后处理环节排放的污水不符合排放标准，则监管部门通知工厂停止污水排放并缴纳罚款；
21.若所述工厂最后处理环节排放的污水长期符合排放标准，则监管部门给工厂颁发锦旗并给予奖金；
22.基于边缘计算和区块链的污水监测处理方法，包括以下步骤：
23.步骤一：边缘端通过物联网设备采集各处理环节污水的质量，将采集的数据上传到云平台；
24.步骤二：云平台接收边缘端上传数据进行统计分析后预测出污水处理模型并下发给各边缘端；
25.步骤三：边缘端通过云平台下发的污水处理模型进行优化计算出用于污水处理的最佳药品添加剂量和设备的运行速度；
26.步骤四：区块链网络中的各边缘端节点负责将污水处理的全生命周期数据上传到区块链进行存储；
27.步骤五：监管部门通过访问区块链网络进行溯源查询并给予相应的奖惩措施。
28.本发明的有益效果是:
29.1、利用边缘计算低时延、低流量、强隐私性等特点，能够提升污水实时的处理能力，是污水处理流程更加智能化，降低污水处理的运行管理成本；
30.2、利用区块链技术的分布式容错、不可篡改与隐私保护的特点，有效解决污水排放信息和责任难以追溯的问题。
附图说明
31.图1为本发明基于边缘计算和区块链的工业污水监测处理系统结构图；
32.图2为本发明基于边缘计算和区块链的工业污水监测处理方法的流程图。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
34.下面结合附图介绍本发明中提供的基于边缘计算和区块链的工业污水监测处理系统及方法。
35.如图1所示，基于边缘计算和区块链的工业污水监测处理系统，包括：
36.边缘端用于污水处理过程中的数据采集、优化计算、设备控制；
37.云平台用于接收边缘端采集的数据，通过对数据进行分析预测出污水处理模型，将预测的模型下发给各边缘端；
38.区块链网络包括智能合约、共识机制、加密技术、分布式账本，用于记录污水处理的全生命周期数据；
39.监管部门用于监督管理工厂污水排放是否符合排放指标，通过访问区块链进行溯源查询并给予相应的奖惩措施；
40.进一步地，所述数据采集是通过物联网设备采集各污水处理环节实时的污染物含量并将采集数据上传到云平台；
41.进一步地，所述优化计算是边缘端通过云平台下发的污水处理模型计算出处理污水的药品添加剂量；
42.进一步地，所述设备控制是指通过云平台下发给各边缘端的污水处理模型调节指定污水处理设备的运行速度；
43.进一步地，所述云平台由监管部门管理，负责将边缘端传输的数据进行统计分析后建立污染物含量与药品剂量和设备运行速度的函数关系模型并下发给各边缘端；
44.进一步地，所述区块链网络部署在各边缘端和监管部门上，区块链网络存储的污水处理的全生命周期数据由各边缘端节点负责上传，所述污水处理的全生命周期数据包括：边缘端采集数据、污水处理人员、污水设备运行状态、药品添加剂量；
45.具体来说，所述共识机制是single共识(授权共识)算法，指定监管部门节点为矿工，周期性的将边缘节点上传信息打包成块后广播给全网；
46.具体来说，所述区块链存储的数据是边缘端将污水处理全生命周期数据经过hash运算得出的hash值；
47.进一步地，所述奖惩措施编译为智能合约，满足合约条件将自动执行，合约内容包括：
48.判断工厂最后处理环节排放的污水是否符合排放标准；
49.若所述工厂最后处理环节排放的污水不符合排放标准，则监管部门通知工厂停止污水排放并缴纳罚款；
50.若所述工厂最后处理环节排放的污水长期符合排放标准，则监管部门给工厂颁发锦旗并给予奖金；
51.本实施例还涉及基于边缘计算和区块链的污水监测处理系统及方法，如图2所示，该基于边缘计算和区块链的污水监测处理方法包括如下步骤：
52.步骤一：边缘端通过物联网设备采集各处理环节污水的质量，将采集的数据上传到云平台；
53.步骤二：云平台接收边缘端上传数据进行统计分析后预测出污水处理模型并下发给各边缘端；
54.步骤三：边缘端通过云平台下发的污水处理模型进行优化计算出用于污水处理的最佳药品添加剂量和设备的运行速度；
55.步骤四：区块链网络中的各边缘端节点负责将污水处理的全生命周期数据上传到区块链进行存储；
56.步骤五：监管部门通过访问区块链网络进行溯源查询并给予相应的奖惩措施。