基于网关设备的灾害预警系统及方法与流程

1.本发明涉及灾害预警技术领域，特别是一种基于网关设备的灾害预警系统及方法。


背景技术：

2.地震，火灾，疫情等灾害总是在悄无声息间到来，通信设施的普及给人们带来了灾害预警的可能性。如何低成本广泛且高效地进行灾害预警，成为了一种社会需求。
3.现有灾害预警系统在终端往往受到设备或平台的限制，很少有灾害预警到户，且能广泛参与到居民日常生活中的有效预警系统。例如现有的灾害预警广播系统，只有大型社区和村镇等场所才能有效应用，部署成本高且不能有效地参与到居民日常生活中。又比如应用于机顶盒的地震预警系统，只适用于电视平台，严重受到平台限制。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于网关设备的灾害预警系统及方法，本发明对灾害预警具有重大意义，具有极高的先进性和应用推广价值。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于网关设备的灾害预警系统，包括:
6.灾害预警发布系统前端：包括灾害预警发布系统的分控中心或一定区域内的可供网络接入的私有预警系统；
7.信息表更新服务器：用于发布经过数字签名的所述灾害预警发布系统前端信息表，为网关设备提供信息表更新服务；
8.web服务器：通过http/https提供网络服务的服务器；
9.网关设备：网络接入设备，用户日常通过该网关设备接入互联网；
10.上网设备：任意可以访问互联网的设备，用户可使用其进行网页浏览和视频播放操作。
11.作为一种优选的实施方式，还包括灾情统计服务器：用于统计灾情造成的损失。
12.本发明还提供一种基于网关设备的灾害预警方法，采用如上所述的基于网关设备的灾害预警系统，所述的灾害预警方法包括：
13.网关设备出厂时预置一份经过认证的灾害预警发布系统前端信息表，在初次联网时网关设备根据ip地址自动设置自身所在地域，尝试连接信息表更新服务器更新该地域的信息表，从信息表中查询自身所处地域的一个或多个预警发布系统前端，并订阅预警发布系统前端所发布的信息；
14.灾害预警发布系统前端与网关设备之间进行交互；
15.网关设备与上网设备的交互：在未触发灾害预警信息的时候，用户使用上网设备，通过有线或无线方式连接网关设备，与web服务器进行通信正常上网浏览网页；当上网设备连接到网关设备时，网关设备依据上网设备的mac地址对上网用户建立数据库，记录该上网
设备系统信息和常用需联网的软件，并比对自身灾害预警信息系统功能库，确定对该设备上网可用的预警推送方式。
16.作为一种优选的实施方式，网关设备只会处理该灾害预警发布系统前端信息表中注册认证过的灾害预警发布系统前端的预警信息，如果有区域需要增加自己的灾害预警发布系统前端，需报备以认证其灾害预警发布系统前端的服务器；灾害预警发布系统前端信息表定期检测更新，初次联网成功后自动获取地域信息，之后的启动都不会修改该地域信息，除非恢复出厂后再次联网；如果自动设置的地域信息不正确，自行在网关管理页面中修改或手动检测灾害预警发布系统前端信息表的更新。
17.作为另一种优选的实施方式，灾害预警发布系统前端与网关设备的交互方法包括：
18.网关设备订阅一个或多个灾害预警发布系统前端，当灾害预警发布系统前端检测到需要预警的灾害时，灾害预警发布系统前端通过其信息发布系统及时向网关设备发送灾害预警信息，网关设备再及时通知其下连接的上网设备该灾害预警信息；
19.或灾害预警发布系统前端提前向网关设备设定预置灾害预警信息，当网关设备与设置该预警信息的发布系统前端失去连接超过设定的时间后，网关设备自动向其下连接的上网设备发送预设的预警信息。
20.作为另一种优选的实施方式，所述的灾害预警方法还包括：
21.灾害预警发布系统前端要求网关设备进行消息回执，对于及时发布的灾情信息，当网关设备收到预警后，立即向灾害预警发布系统前端或者额外指定的灾情统计服务器发送一个回执，表明自己收到预警，然后在收到预警后的一段时间后向灾害预警发布系统前端或者额外指定的灾情统计服务器进行第二次回执；
22.对于预置灾害预警信息，则在灾害发生后向额外指定的灾情统计服务器发送一个回执，如果因为灾害导致通信线路中断，则认定该网关设备所在区域受到了严重的灾害影响，辅助专家对灾情进行研判和对救援优先度进行判断。
23.作为另一种优选的实施方式，所述的预警推送方式包括：
24.方式1、当上网设备的操作系统受到支持时，可通过该上网设备的系统接口对设备进行通知。
25.方式2、当上网设备常用需联网软件受到支持时，可通过该上网设备的常用软件的推送服务进行通知；
26.方式3、通过网关内置的电子邮件客户端尝试向用户预设的一个或多个邮箱地址发送灾害预警通知邮件；
27.方式4、无论上网设备的操作系统和常用可上网软件是否支持，都可通过修改或重定向上网设备所浏览的网页和视频内容进行预警通知；
28.当灾害预警信息触发的时候，4种通知方式同时进行，以期望最大的可能性通知到用户。
29.作为另一种优选的实施方式，所述方式1和方式2具体如下：
30.通过在灾害预警系统开发过程中对可联网软件的推送接口和推送消息格式以及内容和加密方式进行分析，构建出针对用户设备系统和软件的专用消息推送方式，形成具有针对性的灾害预警信息系统功能库；在网关设备收到灾害预警的时候，通过对比用户接
入网关时收集到的用户设备的系统和软件信息，调用该灾害预警系统信息功能库的功能，模拟系统和软件的正常信息推送功能，向受支持的系统和软件推送灾害预警信息；
31.所述方式3具体如下：
32.用户在拿到网关的时候对网关进行配置，将需要收取电子邮件通知的邮箱地址设置到网关中；当灾情预警发生时，如果网络可用，网关将自动发送灾情预警邮件到指定邮箱。
33.作为另一种优选的实施方式，在方式4中，当无网络连接，灾害预警发生时，如果网关设备失去了访问互联网的能力，则将所有流量重定向到网关设备内置的web服务器，展示灾害预警信息。
34.作为另一种优选的实施方式，在方式4中，当有网络连接，针对http协议的网站，网关设备直接修改其数据包内容，将灾情预警信息以网页弹窗的形式或者以将网页中所包含的图片或者视频替换成网关内置预警信息的资源，以达到向正在浏览网站信息的用户发出预警的功能；
35.针对https协议的网站在上网设备向web服务器发送https请求的时候，网关设备将上网设备发出的信息截获并挂起，然后自己作为上网设备将原先上网设备发出的信息发出，与web服务器进行通信，并将web服务器返回给网关设备的信息进行解析和修改后，通过使用openssl自签的ssl证书，将修改后的信息返回给上网设备，让上网设备以为自己收到了来自web服务器的信息；或者对所有https协议请求进行页面重定向，使上网设备直接访问网关设备内置的web服务器，展示灾害预警信息。
36.本发明的有益效果是：
37.本发明通过软件的方式，在现有的网关设备上实现了一套灾害预警系统，具有灾害预警到户，不受平台限制，部署成本低廉的特点，且对现有的灾害预警系统的前端具有良好的兼容性，可辅助灾后统计。网关设备利用自身网络接入口的优势，在自身收到灾害预警的情况下，通过对下挂设备网络流量的重定向、修改网页内容、利用下挂设备操作系统或软件现有接口的推送服务和向指定账户发送电子邮件等方式，向使用该网关设备上网的所有设备发送灾害预警，具有普适性和低成本性。
附图说明
38.图1为本发明实施例中灾害预警系统的总体框图；
39.图2为本发明实施例中更新灾害预警发布系统前端信息表的示意图；
40.图3为本发明实施例中前端和网关交互方式1的示意图；
41.图4为本发明实施例中前端和网关交互方式2的示意图；
42.图5为本发明实施例中上网设备连接到网关设备的示意图；
43.图6为本发明实施例中网关设备进行通知的方式1和方式2的示意图；
44.图7为本发明实施例中网关设备进行通知的方式3的示意图；
45.图8为本发明实施例中网关设备进行通知的方式4中无网络连接情景图；
46.图9为本发明实施例中网关设备进行通知的方式4中有网络连接情景中对于http协议的网站交互图；
47.图10为本发明实施例中网关设备进行通知的方式4中有网络连接情景中对于
https协议的方式1交互图；
48.图11为本发明实施例中网关设备进行通知的方式4中有网络连接情景中对于https协议的方式1交互图。
具体实施方式
49.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
50.实施例
51.如图1所示，一种基于网关设备的灾害预警系统，主要有灾害预警发布系统前端、信息表更新服务器、web服务器、网关设备、上网设备五部分组成，另外有灾情统计服务器作为可选组成部分。
52.灾害预警发布系统前端：既可以是现有灾害预警发布系统到各县市级的分控中心，也可以是一定区域内的可网络接入的私有预警系统，例如商场火灾报警系统。
53.信息表更新服务器：用于发布经过数字签名的灾害预警发布系统前端信息表，为网关设备提供信息表更新服务。
54.web服务器：通过http/https提供网络服务的服务器。
55.网关设备：网络接入设备，用户日常通过该设备接入互联网。
56.上网设备：任意可以访问互联网的设备，用户可使用其进行网页浏览，视频播放等操作。
57.灾情统计服务器：可选项，用于统计灾情造成的损失。
58.本实施例还提供一种基于网关设备的灾害预警方法，包括：
59.网关设备出厂时预置一份经过认证的灾害预警发布系统前端信息表，该信息表经过数字签名，防止第三方篡改。在初次联网时网关设备根据ip地址自动设置自己所在地域，尝试连接信息表更新服务器更新该地域的信息表，从表中查询自身所处地域的一个或多个预警发布系统前端，并订阅这些前端所发布的信息。网关设备只会处理该表中注册认证过的灾害预警发布系统前端的预警信息，如果有区域(如商场，火车站等公共场所)需要增加自己的灾害预警发布系统前端，需要向公司报备以认证其前端服务器。灾害预警发布系统前端信息表会定期检测更新。默认情况下，除了初次联网成功后会自动获取地域信息，之后的启动都不会修改该信息，除非恢复出厂后再次联网。如图2所示，如果自动设置的地域信息不正确，可以自行在网关管理页面中修改和手动检测灾害预警发布系统前端信息表的更新。
60.灾害预警发布系统前端与网关设备交互方式有2种：
61.前端和网关交互方式1：如图3所示，网关设备订阅一个或多个灾害预警发布系统前端，当灾害预警发布系统前端检测到需要预警的灾害时，灾害预警发布系统前端通过其信息发布系统及时向网关设备发送灾害预警信息，网关设备再及时通知其下连接的上网设备该信息。
62.前端和网关交互方式2：如图4所示，灾害预警发布系统前端提前向网关设备设定预置灾害预警信息，当网关设备与设置该预警信息的发布系统前端失去连接超过设定的时间后，网关设备自动向其下连接的上网设备发送预设的预警信息。
63.另外作为辅助灾情统计的可选项，灾害预警前端可要求网关设备进行消息回执，
对于及时发布的灾情信息，当网关设备收到预警后，可立即向灾害预警系统前端或者指定的额外指定的灾情统计服务器发送一个回执，表明自己收到预警，然后在收到预警后的一段时间后向灾害预警发布系统前端或者指定的额外指定的灾情统计服务器进行第二次回执。对于预置灾害预警信息，则可在灾害发生后向额外指定的灾情统计服务器发送一个回执，如果因为灾害导致通信线路中断，则可以认定该网关设备所在区域受到了严重的灾害影响，能辅助专家对灾情进行研判和对救援优先度进行判断。
64.网关设备与上网设备的交互：如图5所示，在未触发灾害预警信息的时候，用户使用上网设备，通过有线或无线方式连接网关设备，与web服务器进行通信正常上网浏览网页。当上网设备连接到网关设备时，网关设备依据上网设备的mac地址对上网用户建立数据库，记录该设备系统信息和常用需联网的软件，并比对自身灾害预警信息系统功能库，确定对该设备可用的预警推送方式。
65.目前可用方式有4种：
66.通知方式1：当上网设备的操作系统受到支持时，可通过该设备的系统接口对设备进行通知。
67.通知方式2：当上网设备常用需联网软件受到支持时，可通过该设备的常用软件的推送服务进行通知。
68.通知方式3：通过网关内置的电子邮件客户端尝试向用户预设的一个或多个邮箱地址发送灾害预警通知邮件。
69.通知方式4：无论上网设备的操作系统和常用可上网软件是否支持，都可通过修改或重定向上网设备所浏览的网页和视频内容进行预警通知。
70.当灾害预警信息触发的时候，4种通知方式同时进行，以期望最大的可能性通知到用户。
71.如图6所示，对于网关设备进行通知的方式1和方式2，通过在灾害预警系统开发过程中对市面上市场占比份额大的操作系统和市场份额占比大的可联网软件的推送接口和推送消息格式以及内容和加密方式进行分析，构建出针对这些系统和软件的专用消息推送方式，形成具有针对性的灾害预警信息系统功能库。在网关设备收到灾害预警的时候，通过对比用户接入网关时收集到的用户设备的系统和软件信息，调用该灾害预警系统信息功能库的功能，模拟系统和软件的正常信息推送功能，向受支持的系统和软件推送灾害预警信息。这种针对性的专用通知方式具有良好可靠性。
72.如图7所示，对于网关设备进行通知的方式3：用户需要在拿到网关的时候对网关进行配置，将需要收取电子邮件通知的邮箱地址设置到网关中。当灾情预警发生时，如果网络可用，网关将自动发送灾情预警邮件到指定邮箱。
73.对于网关设备进行通知的方式4，可分为两大情景：
74.情景1：无网络连接情景：如图8所示，在灾害预警发生的时候，如果网关设备失去了访问互联网的能力，则将所有流量重定向到网关设备内置的web服务器，展示灾害预警信息。
75.情景2：有网络连接情景：如果网关设备仍然具备上网功能，需要对http协议的网站和https协议的网站进行区别处理：
76.对于http协议的网站，如图9所示，因为本身http协议未进行加密，网关设备可以
直接修改其数据包内容，将灾情预警信息以网页弹窗的形式或者以将网页中所包含的图片或者视频替换成网关内置预警信息的资源，以达到向正在浏览网站信息的用户发出预警的功能。
77.针对https协议的网站：因为其内容进行过加密处理，所以需要在用户和服务器进行通信的时候，由网关设备提供2种处理方式：
78.针对https协议的方式1：如图10所示，在上网设备向web服务器发送https请求的时候，网关设备将上网设备发出的信息截获并挂起，然后自己作为上网设备将原先上网设备发出的信息发出，与web服务器进行通信，并将web服务器返回给网关设备的信息进行解析和修改后，通过使用openssl自签的ssl证书，将修改后的信息返回给上网设备，让上网设备以为自己收到了来自web服务器的信息。因为证书是自己签发的，所以具有高安全性的浏览器会对页面进行安全提示，表明证书不安全，但是这本身也是一种警告，用户忽略安全提示进入网页或者软件不验证证书就展示内容后用户就可以收到灾害预警信息。
79.针对https协议的方式2：如图11所示，如同断网的情形，对所有https协议请求进行页面重定向，使上网设备直接访问网关设备内置的web服务器，展示灾害预警信息。
80.当上网设备从网关设备断开超过24小时，网关设备自动从数据库中删除该上网设备的相关信息，保护用户隐私。
81.以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。