一种基于传感器的水利物联网智能处理系统的方法.pdf

本发明公开了一种基于传感器的水利物联网智能处理系统的方法。水终端设备的传感器采集信息元素，通过多重异构网络传输数据给智能处理中心，向智能处理中心提供了原始数据信息；对数据信息的进行预处理，完成数据的清洗、信息的模式转换、传递和元素的交换；经过预处理的数据进行信息互补，同时完成数据资源的综合集成，通过智能数据分析手段，挖掘数据中有价值的信息，完成信息的再生；对再生后的信息输出融合处理报告，为水利现状分析、水利政策制定提供决策支持；本发明改进了系统容错性和鲁棒性，提高了水利物联网的实时处理能力和系统可靠性。

权利要求书1.  一种基于传感器的水利物联网智能处理系统的方法，其特征在于：其步骤包括：(1)、水终端设备的传感器采集信息元素，通过多重异构网络传输数据给智能处理中心，向智能处理中心提供了原始数据信息；(2)、对数据信息的进行预处理，完成数据的清洗、信息的模式转换、传递和元素的交换；(3)、经过预处理的数据进行信息互补，同时完成数据资源的综合集成，通过智能数据分析手段，挖掘数据中有价值的信息，完成信息的再生；(4)、对再生后的信息输出融合处理报告，为水利现状分析、水利政策制定提供决策支持。2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：水终端设备的传感器与智能处理融合技术根据其处理方式的不同，可分为：基于终端的传感器与智能处理融合、智能处理中心控制模式下的传感器与智能处理融合、混合模式下的传感器与智能处理融合。3.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在智能处理中心控制模式下的传感器与智能处理融合的处理方式下，智能处理中心集中对数据进行分析与处理，生成对终端的控制命令，水终端设备包括传感器、执行机构，水终端设备监测数据收集、传输及执行机构命令执行。4.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在智能处理中心控制模式下的传感器与智能处理融合的处理方式下，智能处理中心集中对数据进行分析与处理，生成对终端的控制命令，水终端设备包括传感器、执行机构， 水终端设备监测数据收集、传输及执行机构命令执行。5.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在混合模式下的传感器与智能处理融合的处理方式下，水终端设备包括传感器、执行机构、嵌入式系统，基于限定传感数据条件下的监测数据分析处理与执行机构控制，智能处理中心对综合及异常数据进行顶层分析预处理，生成调度控制命令。

说明书一种基于传感器的水利物联网智能处理系统的方法
技术领域：
本发明属于物联网感知层的智能终端处理领域，特别涉及一种基于传感器的水利物联网智能处理系统的方法。
背景技术：
水利物联网作为一套对区域水环境综合监控与管理的系统，需要对各类传感器数据所收集的信息进行汇总、综合分析、处理等多项工作，面对复杂的传感器信息综合处理与分析需求，传统的独立式传感器数据接收和处理模式以及现有的终端控制模式已经难以满足对水资源的快速、精细化管理的需要。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种基于传感器的水利物联网智能处理系统及方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了
一种基于传感器的水利物联网智能处理系统的方法，其步骤包括：
(1)、水终端设备的传感器采集信息元素，通过多重异构网络传输数据给智能处理中心，向智能处理中心提供了原始数据信息；
(2)、对数据信息的进行预处理，完成数据的清洗、信息的模式转换、传递和元素的交换；
(3)、经过预处理的数据进行信息互补，同时完成数据资源的综合集成，通过智能数据分析手段，挖掘数据中有价值的信息，完成信息的再生；
(4)、对再生后的信息输出融合处理报告，为水利现状分析、水利政策制定提供决策支持。
优选地，上述技术方案中，水终端设备的传感器与智能处理融合技术根据其处理方式的不同，可分为：基于终端的传感器与智能处理融合、智能处理中心控制模式下的传感器与智能处理融合、混合模式下的传感器与智能处理融合。
优选地，上述技术方案中，在基于终端的传感器与智能处理融合的处理方式下，水终端设备包括传感器、执行机构、嵌入式系统，水终端设备集中对检测数据进行处理分析并直接控制执行机构进行操作，智能处理中心用于数据及状态监控与记录。
优选地，上述技术方案中，在智能处理中心控制模式下的传感器与智能处理融合的处理方式下，智能处理中心集中对数据进行分析与处理，生成对终端的控制命令，水终端设备包括传感器、执行机构，水终端设备监测数据收集、传输及执行机构命令执行。
优选地，上述技术方案中，在混合模式下的传感器与智能处理融合的处理方式下，水终端设备包括传感器、执行机构、嵌入式系统，基于限定传感数据条件下的监测数据分析处理与执行机构控制，智能处理中心对综合及异常数据进行顶层分析预处理，生成调度控制命令。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
利用传感器与智能处理融合技术将水利物联网传感器所监测的信息进行感知与控制处理，并以此实现对水资源、水环境的监控与管理的功能，解决了传统的独立式传感器数据接收和处理模式以及现有的终端控制模式难以满足对水资源的快速、精细化管理的问题，改进了系统容错性和鲁棒性，提高了水利物联网的实时处理能力和系统可靠性。
附图说明：
图1为本发明信息处理流程图；
图2为本发明基于终端的传感器与智能处理融合的架构图；
图3为本发明智能处理中心控制模式下的传感器与智能处理融合的架构图；
图4为本发明智能处理中心架构图；
图5为本发明混合模式下的传感器与智能处理融合的架构图。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，一种基于传感器的水利物联网智能处理系统的方法，其步骤包括：
(1)、水终端设备的传感器采集信息元素，通过多重异构网络传输数据给智能处理中心，向智能处理中心提供了原始数据信息；
(2)、对数据信息的进行预处理，完成数据的清洗、信息的模式转换、传递和元素的交换；
(3)、经过预处理的数据进行信息互补，同时完成数据资源的综合集成，通过智能数据分析手段，挖掘数据中有价值的信息，完成信息的再生；
(4)、对再生后的信息输出融合处理报告，为水利现状分析、水利政策制定提供决策支持。
基于终端的传感器与智能处理融合技术主要针对于水文站、雨量计等大中型站点或终端或水表等逻辑控制较为简单，布设环境较好的传感器终端。针对于这类传感终端而言，其处理的数据相对较为独立，同时固定和较为独立的硬件设备具备为其提供了一定的处理能力。相反如果通过网络进行远程传输再有处理中心进行处理，对于网络的数据压力较大，在带宽有限的情况下很难保证网络数据的实时性。因此基于终端的传感器与智能处理融合技术很好地缓解了数据网络的压力，提高了终端的数据处理与任务执行速度。
如图2所示，基于终端的传感器与智能处理融合技术主要依靠水终端设备内的嵌入式系统，在嵌入式系统内部处理芯片通过接收传感器获取的数据信息对数据进行初步处理与判断，将所得出的结果传输给执行机构的同时将数据传输给智能处理中心进行数据备份。
这种处理模式可用于对水资源相关数据的初步处理。该项工作由嵌入式系统完成，具体是：a、数据合理性分析。在平稳变化的监测地水资源数据，基于统计学原理，在某个孤立的时间点出现的异常数据，即判断为错误数据， 这样的数据不上传不存储不分析；2.正常监测数据上传。对于监测到的处于预先设定合理阈值范围内的水资源数据，嵌入式系统将其传送给智能处理中心进行数据备份；3.异常数据处理。对于处于预先设定合理阈值范围外的水资源数据，嵌入式系统立即报警同时发出控制信号，控制相应的执行机构对水资源异常信号进行快速处理。
智能处理中心控制模式下的传感器与智能处理融合技术主要面向水资源综合管控、水资源综合监测等任务，通过汇集不同区域、不同类型的传感终端数据后，借助智能处理中心强大的处理能力，通过神经网络、辅助分析等手段和方法实现对监测区域整体情况的综合分析及管控。这种模式可以为区域水资源管控提供全面、系统的监测分析结果。
如图3所示，智能处理中心控制模式下的传感器与智能处理融合技术以智能处理中心作为核心数据分析、处理及控制节点，主要作用有数据服务、通讯服务和应用服务，下属的传感终端主要负责数据的获取与传输，处理中心控制模式；
传感器与相应地控制机构直接通过多重异构网络与智能处理中心实现监测数据上传和控制信号的下行通讯。带有无线通讯功能的传感器将监测到的数据直接通过多重异构网络发送给智能处理中心，智能处理中心对数据进行清洗、转换、信息的提取、综合集成与分析，最终给出数据分析结果，并根据数据处理结果发出控制指令，实现执行机构的远程控制。
如图4所示，智能处理中心的数据分析系统安装数据分析软件，对检测数据进行记录、分析处理，并提供出解决方案，如果数据异常，可发出报警提示职守人员。同时在显示屏上实时显示出系统的运行状态及各种所需数据， 并对外提供分析结果的发布与查询服务。控制中心可以通过控制软件的编写，实现对终端执行机构的有效控制。数据信息流和控制信号流通过RS 422/RS 485/Lonworks等不同的网络接口，汇总至通讯服务器，通过无线通讯模块，实现与终端传感器和执行机构的有信息沟通。从而实现对监控地的高效有效管控。
这样的处理模式较终端处理模式而言，大大提高了数据传输的实时性，并增强了系统的处理能力。同时由于多传感器数据的汇集，系统可以通过强大的编程和逻辑运算能力对海量的传感数据进行分析，实现对区域水资源的合理管控。但同时由于传感数据的不断扩充，对于数据链路的带宽限将极大地限制数据的实时性，不利于数据信息的及时获取与处理。
混合模式下的传感器与智能处理融合作为更为科学化的处理模式，在提高系统处理能力、减轻网络压力的同时也提高了对终端和处理中心的硬件要求，传感器可以借助内嵌的处理单元对数据进行预处理，同时根据处理结果进行简单逻辑操作，包括在特定条件下将异常数据传输至处理中心，处理中心则对区域内的传感终端数据进行监控，并根据需要对终端进行更高权限的调控。
如图5所示，基于混合模式的传感器与智能处理融合技术可以完成大的复杂系统的作业任务。整个系统的目标是将大的复杂系统构造成小的、彼此可以相互通讯及协调的、易于管理的简单系统(包含嵌入式系统)。基于混合模式的传感器与智能处理融合技术在表达实际系统时，通过各传感器终端间的通讯、合作、互解、协调、调度和管理来表达系统的结构、功能及行为特性。基于混合模式的传感器与智能处理融合技术具有自主性、分布性、协调性， 并具有自组织能力、学习能力和推理能力。
基于混合模式的水利物联网系统，整个系统以处理中心为核心，多个与之在结构上分散的、独立的传感终端与之共同构成了整个系统。处理中心负责任务的动态分配与资源的动态调度，协调各传感终端间的交互与合作，该类系统比较容易实现系统的管理、控制和调度。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。