环境监测异常预警规则

适用于矿山（瓦斯）、电力（温度）、冷链（温度）、水利（水位）等场景的环境参数监测与异常预警。

规则文件内容

请复制以下内容，保存为 .cursor/rules/environment-monitoring-alert.mdc：

markdown

---
description: 环境监测数据异常判断与分级预警规则
globs: src/modules/monitoring/**, src/modules/sensor/**, src/modules/alert/**
---

# 环境监测异常预警规则

## 1. 核心原则
- **实时监测**：传感器数据实时采集，每秒/每分钟检查一次。
- **双重判断**：绝对值阈值 + 趋势变化，防止漏报和误报。
- **分级预警**：根据严重程度分级报警（预警/报警/紧急）。
- **误报控制**：平衡灵敏度和误报率，避免频繁误报导致麻痹。

## 2. 异常判定逻辑

### 2.1 绝对值阈值判断
$$ 当前值 > 预警阈值 \Rightarrow 预警 $$
$$ 当前值 > 报警阈值 \Rightarrow 报警 $$
$$ 当前值 > 紧急阈值 \Rightarrow 紧急 $$

### 2.2 趋势变化判断
$$ 变化率 = \frac{当前值 - 起始值}{时间窗口} $$
$$ 变化率 > 快速上升阈值 \Rightarrow 立即报警 $$

### 2.3 判定规则（以瓦斯浓度为例）
| 判定条件 | 严重程度 | 处理动作 |
| :--- | :--- | :--- |
| **浓度 > 0.5%** | 预警 (warning) | 推送预警，提醒关注 |
| **浓度 > 0.8%** | 报警 (alert) | 推送报警，准备撤离 |
| **浓度 > 1.0%** | 紧急 (emergency) | 强制撤离，停止作业 |
| **15分钟上升 > 0.3%** | 报警 (alert) | 快速上升，立即报警 |

### 2.4 自动响应规则
**预警响应（浓度 > 0.5%）：**
1. 推送预警到调度室、安全科
2. 显示当前值、历史趋势图
3. 提醒加强通风

**报警响应（浓度 > 0.8% 或快速上升）：**
1. 推送报警到调度室、安全科、矿长
2. 通知该区域人员准备撤离
3. 启动应急通风系统

**紧急响应（浓度 > 1.0%）：**
1. 强制撤离该区域所有人员
2. 停止该区域所有作业
3. 启动应急预案

## 3. 代码实现规范 (TypeScript)

### 3.1 绝对值阈值判断
```typescript
/**
 * 检测环境参数是否超过阈值
 * @param currentValue 当前值
 * @param thresholds 阈值配置
 * @returns 异常检测结果
 */
export function checkAbsoluteThreshold(
  currentValue: number,
  thresholds: ThresholdConfig
): ThresholdResult {
  if (currentValue >= thresholds.emergency) {
    return { severity: 'emergency', exceeded: true };
  }
  if (currentValue >= thresholds.alert) {
    return { severity: 'alert', exceeded: true };
  }
  if (currentValue >= thresholds.warning) {
    return { severity: 'warning', exceeded: true };
  }
  return { severity: 'normal', exceeded: false };
}

3.2 趋势变化判断

typescript

/**
 * 检测环境参数是否快速上升
 * @param history 历史数据（时间窗口内）
 * @param rapidRiseThreshold 快速上升阈值
 * @returns 趋势检测结果
 */
export function checkRapidRise(
  history: SensorData[],
  rapidRiseThreshold: number
): TrendResult {
  if (history.length < 2) {
    return { isRapidRise: false };
  }

  const startValue = history[0].value;
  const endValue = history[history.length - 1].value;
  const rise = endValue - startValue;

  if (rise >= rapidRiseThreshold) {
    const duration = (history[history.length - 1].timestamp.getTime() -
                     history[0].timestamp.getTime()) / 1000;
    return {
      isRapidRise: true,
      rise,
      duration,
      riseRate: rise / (duration / 60)  // 每分钟上升速率
    };
  }

  return { isRapidRise: false };
}

3.3 综合判断函数

typescript

/**
 * 综合判断环境监测异常
 * @param currentValue 当前值
 * @param history 历史数据
 * @param config 配置参数
 * @returns 异常判断结果
 */
export function checkEnvironmentAnomaly(
  currentValue: number,
  history: SensorData[],
  config: MonitoringConfig
): AnomalyResult {
  // 绝对值判断
  const thresholdResult = checkAbsoluteThreshold(currentValue, config.thresholds);

  // 趋势判断
  const trendResult = checkRapidRise(history, config.rapidRiseThreshold);

  // 综合判断
  if (trendResult.isRapidRise) {
    return {
      isAnomalous: true,
      severity: 'alert',
      reason: 'RAPID_RISE',
      details: trendResult
    };
  }

  if (thresholdResult.exceeded) {
    return {
      isAnomalous: true,
      severity: thresholdResult.severity,
      reason: 'THRESHOLD_EXCEEDED',
      details: thresholdResult
    };
  }

  return { isAnomalous: false };
}

3.4 自动报警函数

typescript

/**
 * 触发分级报警
 * @param anomaly 异常事件
 */
export async function triggerEnvironmentAlert(
  anomaly: EnvironmentAnomaly
): Promise<void> {
  const { severity, sensorId, currentValue, location } = anomaly;

  switch (severity) {
    case 'warning':
      // 预警
      await alertService.push({
        channels: ['调度室', '安全科'],
        priority: 'MEDIUM',
        message: `${location} ${anomaly.parameterName}预警：当前值${currentValue}`,
        actions: ['加强通风', '持续监测']
      });
      break;

    case 'alert':
      // 报警
      await alertService.push({
        channels: ['调度室', '安全科', '矿长'],
        priority: 'HIGH',
        message: `${location} ${anomaly.parameterName}报警：当前值${currentValue}`,
        actions: ['准备撤离', '启动应急通风']
      });
      // 通知该区域人员
      await notifyAreaWorkers(location, '准备撤离');
      break;

    case 'emergency':
      // 紧急
      await alertService.push({
        channels: ['全体人员', '应急指挥中心'],
        priority: 'CRITICAL',
        message: `${location} ${anomaly.parameterName}紧急：当前值${currentValue}，立即撤离！`,
        actions: ['强制撤离', '停止作业', '启动应急预案']
      });
      // 强制撤离
      await emergencyService.evacuate(location);
      break;
  }
}

4. 数据模型约束

4.1 传感器数据记录

typescript

interface SensorData {
  id: string;
  sensorId: string;           // 传感器ID
  parameterName: string;      // 参数名称（如"瓦斯浓度"）
  value: number;              // 当前值
  unit: string;               // 单位（如"%"）
  location: string;           // 位置
  timestamp: Date;
}

4.2 异常事件记录

typescript

interface EnvironmentAnomaly {
  id: string;
  sensorId: string;
  parameterName: string;
  currentValue: number;
  location: string;
  severity: 'warning' | 'alert' | 'emergency';
  reason: 'THRESHOLD_EXCEEDED' | 'RAPID_RISE';
  detectedAt: Date;
  status: 'PENDING' | 'CONFIRMED' | 'RESOLVED';

  // 处置记录
  disposal?: {
    confirmedBy: string;
    confirmedAt: Date;
    actions: string[];        // 处置措施
    result: string;           // 处置结果
    resolvedAt: Date;
  };
}

4.3 阈值配置

typescript

interface ThresholdConfig {
  warning: number;            // 预警阈值
  alert: number;              // 报警阈值
  emergency: number;          // 紧急阈值
  rapidRiseThreshold: number; // 快速上升阈值
  timeWindow: number;         // 时间窗口（秒）
}

5. 开发注意事项

阈值可配置：不同场景、不同参数的阈值不同，必须支持配置。
误报控制：设置合理的阈值和时间窗口，避免频繁误报。
数据平滑：传感器数据可能有波动，建议使用移动平均等方法平滑。
历史数据：保留足够的历史数据用于趋势分析（建议至少30分钟）。
性能优化：实时监测需要优化查询性能，建议使用时序数据库（如InfluxDB）。

6. 测试用例

6.1 正常场景

参数值在正常范围内 → 无报警

6.2 绝对值异常

瓦斯浓度 = 0.6% → 触发预警
瓦斯浓度 = 0.9% → 触发报警
瓦斯浓度 = 1.1% → 触发紧急

6.3 趋势异常

15分钟内从0.3%上升到0.7%（上升0.4%）→ 触发报警

6.4 边界场景

传感器故障（数据异常波动）→ 标记为设备故障，不触发报警
传感器维护中 → 不触发报警

7. 场景配置示例

7.1 矿山瓦斯监测

typescript

const GAS_MONITORING_CONFIG: MonitoringConfig = {
  parameterName: '瓦斯浓度',
  unit: '%',
  thresholds: {
    warning: 0.5,
    alert: 0.8,
    emergency: 1.0
  },
  rapidRiseThreshold: 0.3,    // 15分钟上升0.3%
  timeWindow: 900,            // 15分钟
  checkInterval: 60           // 每分钟检查一次
};

7.2 电力变压器温度监测

typescript

const TRANSFORMER_TEMP_CONFIG: MonitoringConfig = {
  parameterName: '变压器温度',
  unit: '℃',
  thresholds: {
    warning: 85,
    alert: 95,
    emergency: 105
  },
  rapidRiseThreshold: 10,     // 30分钟上升10℃
  timeWindow: 1800,           // 30分钟
  checkInterval: 60           // 每分钟检查一次
};

7.3 冷链温度监测

typescript

const COLD_CHAIN_TEMP_CONFIG: MonitoringConfig = {
  parameterName: '冷库温度',
  unit: '℃',
  thresholds: {
    warning: 8,
    alert: 10,
    emergency: 12
  },
  rapidRiseThreshold: 3,      // 10分钟上升3℃
  timeWindow: 600,            // 10分钟
  checkInterval: 60           // 每分钟检查一次
};

7.4 水利水位监测

typescript

const WATER_LEVEL_CONFIG: MonitoringConfig = {
  parameterName: '水位',
  unit: 'm',
  thresholds: {
    warning: 50,              // 警戒水位
    alert: 55,                // 保证水位
    emergency: 58             // 设计水位
  },
  rapidRiseThreshold: 2,      // 1小时上升2米
  timeWindow: 3600,           // 1小时
  checkInterval: 300          // 每5分钟检查一次
};


## 适用场景

- **矿山安全**：瓦斯浓度、一氧化碳浓度、温度监测
- **电力运维**：变压器温度、局部放电、负载监测
- **冷链物流**：冷库温度、冷藏车温度监测
- **水利工程**：水位、流量、闸门开度监测
- **环保监测**：空气质量、水质、噪音监测

## 技术迁移

### 复用已有资产
- **生鲜场景：冷库温度监测规则** - 复用阈值判断、报警推送逻辑

### 差异点
- 监测参数：温度 → 瓦斯浓度/水位/其他参数
- 阈值设置：不同场景阈值不同
- 响应动作：预警/报警 → 预警/报警/强制撤离

### 技术复用度
- 规则引擎逻辑：100%复用
- 报警推送逻辑：100%复用
- 数据采集层：需要适配不同传感器（20%新开发）

## 相关资产

- [人员定位异常监测规则 →](./personnel-location-anomaly) - 人员定位信号异常
- [设备巡检到期预警规则 →](./inspection-overdue-alert) - 计划任务到期提醒
- [传感器数据采集规则 →](./sensor-anomaly-monitoring) - 传感器数据采集与异常检测

## 实施指南

### 步骤1：配置规则文件
```bash
# 创建规则文件目录
mkdir -p .cursor/rules

# 复制规则文件
cp environment-monitoring-alert.mdc .cursor/rules/

步骤2：配置阈值参数

typescript

// config/monitoring-rules.ts
export const MONITORING_CONFIGS = {
  gas: GAS_MONITORING_CONFIG,
  transformer: TRANSFORMER_TEMP_CONFIG,
  coldChain: COLD_CHAIN_TEMP_CONFIG,
  waterLevel: WATER_LEVEL_CONFIG
};

步骤3：在Cursor中使用

在Cursor中告诉AI：
"参考 environment-monitoring-alert.mdc 中的业务规则，
实现瓦斯浓度监测与预警功能"

AI会基于规则生成准确的判断逻辑、报警逻辑等。

步骤4：测试验证

bash

# 运行单元测试
npm test -- environment-monitoring

# 模拟异常场景
npm run simulate:gas-alert

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环境监测异常预警规则 ​

规则文件内容 ​

3.2 趋势变化判断 ​

3.3 综合判断函数 ​

3.4 自动报警函数 ​

4. 数据模型约束 ​

4.1 传感器数据记录 ​

4.2 异常事件记录 ​

4.3 阈值配置 ​

5. 开发注意事项 ​

6. 测试用例 ​

6.1 正常场景 ​

6.2 绝对值异常 ​

6.3 趋势异常 ​

6.4 边界场景 ​

7. 场景配置示例 ​

7.1 矿山瓦斯监测 ​

7.2 电力变压器温度监测 ​

7.3 冷链温度监测 ​

7.4 水利水位监测 ​

步骤2：配置阈值参数 ​

步骤3：在Cursor中使用 ​

步骤4：测试验证 ​

环境监测异常预警规则

规则文件内容

3.2 趋势变化判断

3.3 综合判断函数

3.4 自动报警函数

4. 数据模型约束

4.1 传感器数据记录

4.2 异常事件记录

4.3 阈值配置

5. 开发注意事项

6. 测试用例

6.1 正常场景

6.2 绝对值异常

6.3 趋势异常

6.4 边界场景

7. 场景配置示例

7.1 矿山瓦斯监测

7.2 电力变压器温度监测

7.3 冷链温度监测

7.4 水利水位监测

步骤2：配置阈值参数

步骤3：在Cursor中使用

步骤4：测试验证