基于区块链与规则引擎的村镇污水处理监测系统设计与实现

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随着工农业现代化的飞速发展,污水排放造成的污染日益凸显,而村镇污水处理率明显低于城市。这是因为村镇污水处理站数量众多且位置分散,基于人工对设备运行是否正常的监测非常低效,使故障设备难以被及时维护,直接影响了污水处理率,因此提高村镇污水处理监测效果成为一个重要的研究问题。目前相关研究中已有基于物联网(IoT)的村镇污水处理监测系统解决此问题,此类系统借助数据采集器在脱离人工的情况下自动采集和分析污水处理站的设备动态数据,获得设备故障警报,基于应用服务进行远程展示,可以获得较好的监测效果。但传统村镇污水处理监测系统往往采用中心数据库架构,存在数据被篡改风险,同时采用表单配置的方式控制海量污水处理站的设备动态数据分析逻辑,可扩展性和维护性差,且分析逻辑改动过程会因修改代码迫使服务停止,造成数据完整性破坏。针对上述问题,本文基于区块链和规则引擎技术对村镇污水处理监测系统进行了研究,在系统的采集侧部署了规则引擎,在系统的存储侧部署了区块链,主要做了如下工作:(1)针对传统村镇污水处理监测系统存在的数据被篡改风险的问题,设计了应用于IoT场景的区块链高效处理方案,应用哈希图(Hashgraph)高效异步共识提高存储效率;设计了链上链下协同的数据存储与查询方案,实现了区块链扩容的同时提高设备动态数据查询效率。(2)针对传统村镇污水处理监测系统中设备动态数据分析逻辑可扩展性和维护性差的问题,通过将逻辑与代码分离,实现了与代码无关的业务分析逻辑配置方式,避免了因分析逻辑变化而导致的数据完整性被破坏。(3)基于实际需求,设计并实现了基于区块链与规则引擎的村镇污水处理监测系统,经过测试分析,验证了系统在数据安全性、站点可扩展性、业务逻辑适应性、查询效率方面可以满足村镇污水处理场景的实际需求,可以较好的完成村镇污水处理监测任务。
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