[发明专利]基于雾计算和区块链平台的分布式气象站系统及工作方法

说明书

本发明提供一种基于雾计算和区块链平台的分布式气象站系统，包括多个气象站、多个与所述气象站同分布的雾节点和一区块链平台，每个气象站只与一个雾节点通信连接，每个雾节点均与位于其通信范围内的多个气象站通信连接并作为该气象站的路由和存储节点，每个雾节点均与所述区块链平台通信连接，所述区块链平台为用户提供查询接口。本发明还提供其工作方法。本发明的分布式气象站系统利用雾节点作为多个气象站的路由和存储节点，增强了气象站的数据存储能力；且采用区块链平台，将广泛分布的气象站整合并提供一个服务平台，可令任意用户通过平台购买气象站服务。

技术领域

本发明属于信息技术领域，具体涉及一种基于雾计算和区块链平台的分布式气象站系统及工作方法。

背景技术

随着我国信息技术的发展，物联网技术也有了长足的进步，各类传感器以及嵌入式设备都的体积越来越小，而性能则越来越强。而借助于各类精确的传感器以及强大的嵌入式设备所制造的气象站，极大地方便了我们获取指定位置的气象数据。

分布式气象站用于采集气象站所在区域的气象数据。一般的气象站，体积庞大，较为笨重，多用于采集固定地点气象数据，成本较高，不能做到广泛分布。

目前出现的微型气象站体积较小，方便移动，可以广泛部署在任何一个角落。然而，一方面多用于交通，农业等外界环境，只能为单一的机构提供服务，面对着大量分布的气象站，缺少一个能够把位置各异、各自独立的气象站聚集在一起，以统一向用户提供气象数据获取服务的整合平台，这导致了微型气象站的使用受限，难以充分发挥其移动简易，易于部署，广泛分布的特点。

此外，对于大量分布的气象站，面对海量数据的存储需求，一种现有技术是采用边缘存储，即数据完全存储在各个气象站上。然而，一般的微型气象站只负责数据的采集发送，本身不对数据做存储，缺少数据存储能力，由于MCU如arduino系列的存储容量大概仅仅为几KB到几十KB，如果想要存储连续几年的数据，无法仅仅靠气象站的微控制单元(MCU)实现，这也就导致传统微型气象站在保存、获取历史数据上力有未逮。如果另外采用具有几十GB的存储容量的雾节点代替MCU，使得气象站自身具备雾节点，把雾节点作为边缘设备使用，则需要部署大量雾节点，成本太高。

另一种现有技术是云存储，即包括气象站系统包括气象站加中心服务器，大量分布的气象站通过路由向中心服务器发送数据，数据直接存储在中心服务器上，中心服务器被当做云端设备使用。然而，由于中心服务器的覆盖范围有限，其不能作为路由使用，因此距离较远的不同地区的气象站需要各自配置自己的路由才能连接上服务器，路由成本较高，且中心服务器需要同时处理来自所有气象站的数据，对中心服务器的存储和运算能力的要求很高，因此提高了成本。采用中心服务器进行中心化存储还存在安全性的问题，一旦机器故障，会丢失所有数据。

物联网技术是通过信息传感设备，按照约定协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。物联网技术主要分为四个层次：感知技术、传输技术、支撑技术、应用技术。

感知技术：能够用于物联网底层感知信息的技术。它包括射频识别(RFID)技术、传感器技术、GPS定位技术、多媒体信息采集技术及二维码技术等；

传输技术：能够汇聚感知数据，并实现物联网数据传输的技术，它包括互联网、移动通信网、无线网络、卫星通信、短距离无线通信等。

支撑技术：用于物联网数据处理和利用的技术，它包括嵌入式系统、云计算技术、人工智能技术、大数据库与机器学习技术、分布式并行计算和多媒体与虚拟现实等。

应用技术：用于直接支持物联网应用系统运行的技术：专家系统、系统集成技术、编解码技术。

区块链技术本质上是一种分布式存储技术，其具有以下特点：