CN106649798B - 一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，其步骤为：首先根据结构监测内容配置结构参数及监测点；然后确定结构参数的相关配置阈值，结构参数的数据通过北斗卫星的数据接收机返回到数据中心；再根据结构配置数据建立同一参数，不同时间段的对比、不同参数同一时间段的对比；最后建立相关参数同一时间段的关联性分析方法，所述方法通过将需要结构监测数据保存到累积模拟建立的数据模型中，建立和训练各种情况下的模型，可以快捷的对各类型参数对比情况进行结果反馈，及早的发现结构变化的危险度，反馈相关用户进行处理，解决由于结构发生变化、危险及事故时无法实时了解的问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据对比及关联分析技术领域，尤其是一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法。
背景技术
现有的建筑在结构发生变化、危险及事故时无法实时了解，因此需要设计一种实时了解建筑结构变化及危险事故的方法。
现有的监测系统仅支持单对单控制操作，无法达到多用户同时接受实时信息的效果，也无法从不同的客户端进行修改，补正等操作。现有的监测系统无法不延误的提供实时更新的数据，不具备联网实时更新的效果。然而接受到有偏差的信息会让现有的调整操作都存在一定的误差，不利于整体改善计划，也无法从根本上达到监测的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，解决由于结构发生变化、危险及事故时无法实时了解的问题，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，包括如下步骤：
（1）根据结构监测内容配置结构参数及监测点；
（2）确定结构参数的相关配置阈值，结构参数的数据通过北斗卫星的数据接收机返回到数据中心；
（3）根据结构配置数据建立同一参数，不同时间段的对比、不同参数同一时间段的对比，在结构参数相同的数据中，将节点数据按照不同时间段进行单项比较，当前节点变化比较大的情况下，当前参数与相关参数进行关联比对；
（4）建立相关参数同一时间段的关联性分析方法，所述方法通过将需要结构监测数据保存到累积模拟建立的数据模型中，建立和训练各种情况下的模型，可以快捷的对各类型参数对比情况进行结果反馈，及早的发现结构变化的危险度，反馈相关用户进行处理。
作为本发明进一步的方案：同一参数不同时间段单项比较还包括表面位移、挠度和温湿度。
作为本发明进一步的方案：包括应用层、接口层、业务层、数据层和通信模块，所述应用层为每个单用户的操作平台，应用层包括有浏览器和移动终端，接口层包括读取模块、配置模块和身份验证模块，应用层的终端通过接口层的身份验证模块与接口层的读取模块相连接；所述业务层包括读取分析模块和动态点；所述业务层包括读取分析模块和动态点，接口层的终端连接有业务层的读取分析模块；所述数据层包括有Hbase数据库、存储模块和读取写入模块，数据层和业务层之间通过通信模块相连接，数据层的读取写入模块与动态点以节点方式连接到总线上，将数据以原始格式上传至读取写入模块；所述读取写入模块通过物理线路连接到通信模块，通信模块包括有GPRS基站和GPRS DTU通信模块将动态点采集的信息上传至读取写入模块，读取写入模块将接收到的数据通过存储模块存储到Hbase数据库中，Hbase数据库连接前端应用系统，前端应用系统包括有监测模块、查询模块、数据分析模块和系统管理模块，监测模块又包含了北斗卫星、北斗参考站、北斗GNSS接受器和北斗采集站，北斗卫星、北斗参考站、北斗GNSS接受器和北斗采集站之间均采用电信号连接，监测模块通过北斗采集站接受动态点吸收的实时数据，再通过电信号依次发送给北斗GNSS接受器、北斗参考站和北斗卫星，并将实时数据通过查询模块反馈至Hbase数据库。
优选的：所述动态点为多个实施采集数据的传感器，系统管理模块为系统管理插件，系统管理模块管理整个系统。
优选的：所述配置模块包括单用户版本和多用户版本，单用户版本下实现对监测点的配置，多用户版本下实现对监测点和区域的配置。
优选的：所述动态点和读取写入模块之间及读取写入模块和通信模块之间均制定通讯协议。
优选的：所述通信模块以秒级为单位进行自动采集数据，读取写入模块以多线程方式进行数据处理，读取写入模块对错误的数据进行格式化，读取写入模块将正确的数据传输储存至Hbase数据库中。
优选的：所述Hbase数据库采用分布式数据库，Hbase数据库基于列的模式，Hbase数据库为一个适合于非结构化数据存储的数据库。
与现有技术相比，本发明有益效果：
（1）该方法解决由于结构发生变化、危险及事故时无法实时了解的问题；
（2）确保数据采集与处理的及时性与准确性；可以进行历史数据的查询与维护工作；
（3）其结构监测系统的应用层可以容纳多个用户同时操作，单用户版采用接口方式访问，理论上满足50用户并发，基于数据中心的访问经过严格测试，理论上支持上千用户并发，可以为其他系统提供实时数据、事项数据、历史数据等各类查询操作接口；
（4）采用分布式Hbase数据库，它是一个适合于非结构化数据存储的数据库.所谓非结构化数据存储就是说HBase是基于列的而不是基于行的模式，这样方便读写你的大数据内容。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
图2为本发明的内部结构框图。
图3为本发明的监测模块结构框图。
图4为本发明的采集过程框图。
图中：1-应用层；11-浏览器；12-移动终端；2-接口层；21-读取模块；22-配置模块；23-身份验证模块；3-业务层；31-读取分析模块；32-动态点；4-数据层；41-Hbase数据库；42-存储模块；43-读取写入模块；5-通信模块；51-GPRS基站；52-GPRS DTU；6-前端应用系统；61-监测模块；611-北斗卫星；612-北斗参考站；612-北斗GNSS接受器；614-北斗采集站；62-查询模块；63-数据分析模块；64-系统管理模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，包括如下步骤：
（1）根据结构监测内容配置结构参数及监测点；
（2）确定结构参数的相关配置阈值，结构参数的数据通过北斗卫星的数据接收机返回到数据中心；
（3）根据结构配置数据建立同一参数，不同时间段的对比、不同参数同一时间段的对比，在结构参数相同的数据中，将节点数据按照不同时间段进行单项比较，当前节点变化比较大的情况下，当前参数与相关参数进行关联比对；
（4）建立相关参数同一时间段的关联性分析方法，所述方法通过将需要结构监测数据保存到累积模拟建立的数据模型中，建立和训练各种情况下的模型，可以快捷的对各类型参数对比情况进行结果反馈，及早的发现结构变化的危险度，反馈相关用户进行处理。
其中，同一参数不同时间段单项比较还包括表面位移、挠度和温湿度。
参照图2至图4所示，其结构监测的系统包括应用层1、接口层2、业务层3、数据层4和通信模块5，应用层1为每个单用户的操作平台，应用层1包括有浏览器11和移动终端12，应用层1可以容纳多个用户同时操作，单用户版采用接口方式访问，理论上满足50用户并发，基于数据中心的访问经过严格测试，理论上支持上千用户并发，接口层2包括读取模块21、配置模块22和身份验证模块23，应用层1的终端通过接口层2的身份验证模块23与接口层2的读取模块21相连接；身份验证模块23验证每个用户应用层1的登录信息，防止信息串线，泄露，配置模块22包括单用户版本和多用户版本，单用户版本下实现对监测点的配置，多用户版本下实现对监测点和区域的配置，业务层3包括读取分析模块31和动态点32；业务层3包括读取分析模块31和动态点32，动态点32为多个实施采集数据的传感器，传感器可以采集多种数据，多个传感器之间不存在相互干扰，接口层2的终端连接有业务层3的读取分析模块31；业务层3的读取分析模块31进行第一次筛选，讲不同的数据通过动态点32进行传递，数据层4包括有Hbase数据库41、存储模块42和读取写入模块43，数据层4和业务层3之间通过通信模块5相连接，数据层4的读取写入模块43与动态点32以节点方式连接到总线上，将数据以原始格式上传至读取写入模块43；读取写入模块43通过物理线路连接到通信模块5，动态点32和读取写入模块43之间及读取写入模块43和通信模块5之间均制定通讯协议，读取写入模块43支持以秒为单位的采集要求，采用异步方式进行完整性验证通信模块5将动态点32采集的信息上传至读取写入模块43，读取写入模块43将接收到的数据通过存储模块42存储到Hbase数据库41中，Hbase数据库41采用分布式数据库， Hbase数据库41基于列的模式，是一个适合于非结构化数据存储的数据库，通信模块5包括有GPRS基站51和GPRSDTU52，分别进行传输和采集工作，通信模块5以秒级为单位进行自动采集数据，读取写入模块43以多线程方式进行数据处理，读取写入模块43对错误的数据进行格式化，读取写入模块43将正确的数据传输储存至Hbase数据库41中，Hbase数据库41连接前端应用系统6，前端应用系统6包括有监测模块61、查询模块62、数据分析模块63和系统管理模块64监测模块61又包含了北斗卫星611、北斗参考站612、北斗GNSS接受器613和北斗采集站614，北斗卫星611、北斗参考站612、北斗GNSS接受器613和北斗采集站614之间均采用电信号连接，监测模块61通过北斗采集站614接受动态点32吸收的实时数据，再通过电信号依次发送给北斗GNSS接受器613、北斗参考站612和北斗卫星611，并将实时数据通过查询模块62反馈至Hbase数据库41，查询模块62还可以提供历史监测查询数据，系统管理模块64为系统管理插件，系统管理模块64管理整个系统，完成对整个系统的管理包括用户名，登录密码以及所有数据。
本发明前端应用系统是本系统中的上层应用，包括提供各种功能的插件以及用户界面，主要为用户提供输入条件和输出结果，也就是查询条件的输入和数据展示，也包括基本数据的录入和管理功能，由如下的插件应用构成。
| 模块 | 描述 |
| 实时监测 | 负责提供实时监控功能 |
| 历史数据查询 | 负责提供历史监测数据的查询功能 |
| 报警功能 | 负责根据监测点预先设置的数值，超出范围后的报警提示 |
| 数据分析 | 以图表折线方式进行实时数据的分析（或将各种采集数据进行关联，通过一定的算法达到分析预测） |
| 系统管理插件 | 负责完成整个系统的管理，包括用户密码，和基本数据的管理功能 |
相对与应用插件，通过后台数据子系统接受来自插件应用的请求，并为请求提供实际操作功能，其功能构造如下表：
| 模块 | 描述 |
| 区域配置（组织） | 负责对采集信息区域管理功能 |
| 监测点配置 | 负责对区域内采集点（传感器）的管理功能 |
| 设备管理 | 根据采集子系统读取的内容，显示区域内设备的状态 |
| 实时监测 | 负责提供实时监控功能 |
| 数据备份/恢复 | 负责数据备份/恢复的管理功能 |
| 预警值管理 | 负责提供各监测点值范围的管理 |
| 系统管理 | 负责完成整个系统的管理，包括用户密码，和基本数据的管理功能 |
对于其中数据存储的数据库模型如下表所示：
本发明对于出错的处理如下。
1、在框架层面封装checked exception，将其转化为unchecked exception，避免开发过程中编写繁冗的try...catch代码。
2、业务层面的开发，根据程序代码职责定义不同的RuntimeException(它就是unchecked exception，一般定义为RuntimeException的子类) 。
3、通过前两个观点，系统中自定义的异常将只存在unchecked exception，系统只在于客户端交换数据的上层，设置统一异常处理机制，并将一些异常转化为用户所能理解的信息传达给用户。
4、其他如业务层，数据持久层，等底层只负责将异常抛出即可，但要注意不要丢失掉异常堆栈（这一点是初学者容易犯的一个错误）。
综上所述：本发明具有以下优点：
（1）该方法解决由于结构发生变化、危险及事故时无法实时了解的问题；
（2）确保数据采集与处理的及时性与准确性；可以进行历史数据的查询与维护工作；
（3）其结构监测系统的应用层可以容纳多个用户同时操作，单用户版采用接口方式访问，理论上满足50用户并发，基于数据中心的访问经过严格测试，理论上支持上千用户并发，可以为其他系统提供实时数据、事项数据、历史数据等各类查询操作接口；
（4）采用分布式Hbase数据库，它是一个适合于非结构化数据存储的数据库.所谓非结构化数据存储就是说HBase是基于列的而不是基于行的模式，这样方便读写你的大数据内容。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据结构监测内容配置结构参数及监测点；
（2）确定结构参数的相关配置阈值，结构参数的数据通过北斗卫星的数据接收机返回到数据中心；
（3）根据结构配置数据建立同一参数，不同时间段的对比、不同参数同一时间段的对比，在结构参数相同的数据中，将节点数据按照不同时间段进行单项比较，当前节点变化的情况下，当前参数与相关参数进行关联比对；
（4）建立相关参数同一时间段的关联性分析方法，所述方法通过将需要结构监测数据保存到累积模拟建立的数据模型中，建立和训练各种情况下的模型，可以快捷的对各类型参数对比情况进行结果反馈，及早的发现结构变化的危险度，反馈相关用户进行处理；结构监测的系统包括应用层、接口层、业务层、数据层和通信模块，所述应用层为每个单用户的操作平台，应用层包括有浏览器和移动终端，接口层包括读取模块、配置模块和身份验证模块，应用层的终端通过接口层的身份验证模块与接口层的读取模块相连接；所述业务层包括读取分析模块和动态点，所述动态点用于采集多种数据，接口层的终端连接有业务层的读取分析模块；所述数据层包括有Hbase 数据库、存储模块和读取写入模块，数据层和业务层之间通过通信模块相连接，数据层的读取写入模块与动态点以节点方式连接到总线上，将数据以原始格式上传至读取写入模块；所述读取写入模块通过物理线路连接到通信模块，通信模块包括有GPRS 基站和GPRS DTU 通信模块将动态点采集的信息上传至读取写入模块，读取写入模块将接收到的数据通过存储模块存储到Hbase 数据库中， Hbase 数据库连接前端应用系统，前端应用系统包括有监测模块、查询模块、数据分析模块和系统管理模块，监测模块又包含了北斗卫星、北斗参考站、北斗GNSS 接受器和北斗采集站，北斗卫星、北斗参考站、北斗GNSS接受器和北斗采集站之间均采用电信号连接，监测模块通过
北斗采集站接受动态点吸收的实时数据，再通过电信号依次发送给北斗GNSS 接受器、北斗参考站和北斗卫星，并将实时数据通过查询模块反馈至Hbase 数据库。
2. 根据权利要求1 所述的一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，其特征在于，同一参数不同时间段单项比较还包括表面位移、挠度和温湿度。
3. 根据权利要求1 所述的一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，其特征在于，所述动态点为多个实施采集数据的传感器，系统管理模块为系统管理插件，系统管理模块管理整个系统。
4. 根据权利要求1 所述的一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，其特征在于，所述配置模块包括单用户版本和多用户版本，单用户版本下实现对监测点的配置，多用户版本下实现对监测点和区域的配置。
5. 根据权利要求1 所述的一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，其特征在于，所述动态点和读取写入模块之间及读取写入模块和通信模块之间均制定通讯协议。
6. 根据权利要求1 所述的一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，其特征在于，所述通信模块以秒级为单位进行自动采集数据，读取写入模块以多线程方式进行数据处理，读取写入模块对错误的数据进行格式化，读取写入模块将正确的数据传输储存至Hbase 数据库中。
7. 根据权利要求1 所述的一种基于北斗高精度的结构监测数据对比及关联分析方法，其特征在于，所述Hbase 数据库采用分布式数据库，Hbase 数据库基于列的模式，Hbase数据库为一个适合于非结构化数据存储的数据库。
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| GR01 | Patent grant | ||
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