CN107300922B - 大数据分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大数据分析系统，包括圆形壳体、驱动电机、驱动轮、挡尘盖、万向轮、清洁刷、清扫电机、集尘室、时分双工通信设备、打印输出接口、图像检测设备和红外检测设备，驱动电机、驱动轮、挡尘盖、万向轮、清洁刷、清扫电机、集尘室、图像检测设备和红外检测设备都设置在圆形壳体上。本发明还涉及了一种大数据分析方法。
Description
本发明是申请号为201710082001.9、申请日为2017年2月15日、发明名称为“大数据分析系统及方法”的专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种大数据分析系统及方法。
背景技术
真冰冰场能够给人们带来更丰富的娱乐感受，然而由于是真冰筑造而成，真冰冰场具有先天的脆弱性，对冰场管理方的要求更加严格。例如在气温回升时，冰的结构将发生变化，看着冰面很坚硬，冰面的内部已经变酥，冰层承载力变弱，盲目上冰容易发生意外，这时需要冰场管理方对每一处滑冰区域进行实时监控，获取准确的相关参数，来判断是否能够继续滑冰，一旦出现异常状态，需要及时提醒顾客不要开展任何冰上活动。
然而，当前的真冰冰场管理方都是通过人工巡检、肉眼判断的方式进行冰场各处的冰层状态检测和分析，其中，人工巡检的方式效率低下，无法立即得到当前冰场各个位置的实时数据，而肉眼判断的方式全凭历史经验，判断结果不够准确，容易产生误判。
因此，需要一种新的冰层数据分析机制，能够同时解决上述两大技术问题，保证冰场数据分析的准确性，并能够快速、及时地将冰场数据分析结果上报给冰场管理方。同时，冰场数据处理量往往很大，因此需要大数据处理系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种大数据分析系统及方法，构造能够在真冰冰场上来回滑动的移动式平台，采用移动式平台作为真冰冰场各处冰层数据检测的载体，选择冰层厚度和冰层裂缝宽度两个参数作为冰场状态的判断因子，快速、准确地判断冰场各处的冰层状态并及时上报，同时移动式平台还起到清扫冰场各处杂物的功效。
由此可见，本发明具有以下几个重要发明点：
(1)采用灵活平台快速扫描冰场各个检测点的方式，及时为管理方获取第一数据；
(2)基于图像处理的冰层裂缝识别和基于红外线的冰层厚度检测有机结合，提高破冰检测的效率；
(3)将冰层状态检测和冰面杂物打扫置于同一结构下，节省了冰场管理的人力和物力。
根据本发明的一方面，提供了一种大数据分析系统，所述系统包括圆形壳体、驱动电机、驱动轮、挡尘盖、万向轮、清洁刷、清扫电机、集尘室、时分双工通信设备、打印输出接口、图像检测设备和红外检测设备，驱动电机、驱动轮、挡尘盖、万向轮、清洁刷、清扫电机、集尘室、图像检测设备和红外检测设备都设置在圆形壳体上；
驱动电机为驱动轮提供驱动动力，清扫电机与清洁刷连接，用于为清洁刷的清洁操作提供动力，清洁刷用于将冰面杂物清洁到集尘室内，万向轮、时分双工通信设备、打印输出接口、图像检测设备和红外检测设备都设置在圆形壳体前端，万向轮设置在圆形壳体前端顶点，时分双工通信设备和图像检测设备设置在万向轮的左侧，打印输出接口和红外检测设备设置在万向轮的右侧。
更具体地，在所述大数据分析系统中，还包括：
起尘刷，设置在圆形壳体上，位于挡尘盖下方，用于在清洁刷清洁冰面杂物时挑起冰面杂物；
ARM11处理器，设置在圆形壳体内，与驱动电机和清扫电机分别连接，用于在位置控制信号的控制下，为驱动电机提供驱动控制指令以使得驱动电机前往冰场各个检测点；
导航设备，包括GPRS数据收发器、定位器和微控制器，GPRS数据收发器用于接收远端的导航控制指令，微控制器分别与GPRS数据收发器和定位器连接，用于基于导航控制指令的检测点的目的位置和定位器发出的当前位置确定驱动控制指令；
其中，导航设备与ARM11处理器连接，用于将驱动控制指令发往ARM11处理器。
更具体地，在所述大数据分析系统中，还包括：TF存储卡，设置在圆形壳体内，与ARM11处理器连接，用于预先存储各种数据；其中，导航设备设置在圆形壳体前端且设置在万向轮的左侧。
更具体地，在所述大数据分析系统中：
所述ARM11处理器还分别与所述图像检测设备和所述红外检测设备连接，用于在每到达一个冰场检测点时，启动所述图像检测设备和所述红外检测设备，并在接收完所述图像检测设备和所述红外检测设备的数据后，关闭所述图像检测设备和所述红外检测设备并前往下一个冰场检测点；
所述图像检测设备包括高清图像捕获单元、图像预处理单元、裂缝识别单元和裂缝测量单元，所述高清图像捕获单元用于采集冰层图像，所述图像预处理单元与所述高清图像捕获单元连接，用于对所述冰层图像依次进行图像闭合处理、图像开启处理、边缘增强处理和图像平滑处理以输出平滑图像，所述裂缝识别单元与所述图像预处理单元连接，用于对所述平滑图像依次进行自适应递归滤波处理、daubechies小波滤波处理以及裂缝目标识别处理以输出裂缝子图像，所述裂缝测量单元与所述裂缝识别单元连接，用于基于所述裂缝子图像确定最大裂缝宽度并作为对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度输出；
所述红外检测设备包括红外线接收单元、红外线发射单元和飞思卡尔IMX6处理芯片，所述红外线发射单元用于向对应检测点所在位置的冰层发射红外线，所述红外线接收单元用于接收来自所述系统下方的第一反射红外线和第二反射红外线，所述飞思卡尔IMX6处理芯片分别与所述红外线接收单元和所述红外线发射单元连接，用于基于接收到所述第一反射红外线的第一时间、接收到所述第二反射红外线的第二时间以及红外线在冰层内的传播速度确定对应检测点所在位置的冰层厚度；
其中，所述ARM11处理器还用于将裂缝宽度权重与对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度相乘获取第一乘积，将冰层厚度权重和对应检测点所在位置的冰层厚度相乘获取第二乘积，将第一乘积与第二乘积相加以获得对应检测点所在位置的破冰权衡值；
其中，所述ARM11处理器还用于在对应检测点所在位置的破冰权衡值大于等于第一预设权衡值且小于第二预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为橙色，在对应检测点所在位置的破冰权衡值大于等于第二预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为红色，在对应检测点所在位置的破冰权衡值小于第一预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为蓝色；
其中，所述打印输出接口与所述ARM11处理器连接，用于接收每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色并在连接打印机的状态下，将每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色以及所在位置以地图形式打印出来，供冰场管理人员参考；
其中，替换地，导航设备包括RAM存储器、定位器和微控制器，RAM存储器中预先保存有冰场各个检测点的目的位置，微控制器分别与RAM存储器和定位器连接，用于基于RAM存储器的检测点的目的位置和定位器发出的当前位置确定驱动控制指令。
更具体地，在所述大数据分析系统中，还包括：语音芯片，与所述ARM11处理器连接，用于在当前检测点所在位置对应的破冰权衡值的颜色为红色时，播放与冰场已破裂有关的语音报警文件。
更具体地，在所述大数据分析系统中：所述语音芯片还用于在当前检测点所在位置对应的破冰权衡值的颜色为橙色时，播放与冰场即将破裂有关的语音预警文件。
更具体地，在所述大数据分析系统中：所述时分双工通信设备与所述ARM11处理器连接，用于接收每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色并在启动状态下，将每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色以及所在位置以地图形式无线发送给附近冰场管理人员的移动终端上。
根据本发明的一方面，还提供了一种大数据分析方法，所述方法包括使用上述任一大数据分析系统以对冰场各个检测点所在位置的冰层状态进行分析。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的大数据分析系统的结构示意图。
附图标记：1图像检测设备；2红外检测设备；3圆形壳体；4驱动电机；5驱动轮；6挡尘盖；7万向轮；8清洁刷；9清扫电机；10集尘室；11时分双工通信设备；12打印输出接口
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的大数据分析系统及方法的实施方案进行详细说明。
当前，由于冰场的发展历史较短，相关的配套设施的研发仍不到位，尤其对于外场自然环境下的真冰场，受环境和区域的限制，一旦天气转暖，将面临冰层融化、裂缝加深的危险，而冰场的面积较大，管理人员有限，无法用肉眼及时观测到每一个滑冰区域的冰层状态，也难以获得准确的分析结果以判断是否存在危险。
同时，由于冰场上的人员众多，产生的杂物也很多，而冰场范围较广，靠人力去打扫冰场杂物不太现实，人员安排少了，则打扫效果不明显，人员安排过多，则冰场的管理成本上升，不利于冰场的后续经营。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种大数据分析系统及方法，能够解决冰场管理困难的瓶颈，快速、及时、准确地获悉冰场每一个滑冰区域的冰场状态以及相应的分析结果，提高冰场的安全性能，还能够及时、快速对冰场杂物进行打扫，保证冰场的清洁度。
图1为根据本发明实施方案示出的大数据分析系统的结构方框图，所述系统包括圆形壳体、驱动电机、驱动轮、挡尘盖、万向轮、清洁刷、清扫电机、集尘室、时分双工通信设备、打印输出接口、图像检测设备和红外检测设备，驱动电机、驱动轮、挡尘盖、万向轮、清洁刷、清扫电机、集尘室、图像检测设备和红外检测设备都设置在圆形壳体上；
驱动电机为驱动轮提供驱动动力，清扫电机与清洁刷连接，用于为清洁刷的清洁操作提供动力，清洁刷用于将冰面杂物清洁到集尘室内，万向轮、时分双工通信设备、打印输出接口、图像检测设备和红外检测设备都设置在圆形壳体前端，万向轮设置在圆形壳体前端顶点，时分双工通信设备和图像检测设备设置在万向轮的左侧，打印输出接口和红外检测设备设置在万向轮的右侧。
接着，继续对本发明的大数据分析系统的具体结构进行进一步的说明。
所述系统还包括：
起尘刷，设置在圆形壳体上，位于挡尘盖下方，用于在清洁刷清洁冰面杂物时挑起冰面杂物；
ARM11处理器，设置在圆形壳体内，与驱动电机和清扫电机分别连接，用于在位置控制信号的控制下，为驱动电机提供驱动控制指令以使得驱动电机前往冰场各个检测点；
导航设备，包括GPRS数据收发器、定位器和微控制器，GPRS数据收发器用于接收远端的导航控制指令，微控制器分别与GPRS数据收发器和定位器连接，用于基于导航控制指令的检测点的目的位置和定位器发出的当前位置确定驱动控制指令；
其中，导航设备与ARM11处理器连接，用于将驱动控制指令发往ARM11处理器。
所述系统还包括：
TF存储卡，设置在圆形壳体内，与ARM11处理器连接，用于预先存储各种数据；
其中，导航设备设置在圆形壳体前端且设置在万向轮的左侧。
所述系统中：
所述ARM11处理器还分别与所述图像检测设备和所述红外检测设备连接，用于在每到达一个冰场检测点时，启动所述图像检测设备和所述红外检测设备，并在接收完所述图像检测设备和所述红外检测设备的数据后，关闭所述图像检测设备和所述红外检测设备并前往下一个冰场检测点；
所述图像检测设备包括高清图像捕获单元、图像预处理单元、裂缝识别单元和裂缝测量单元，所述高清图像捕获单元用于采集冰层图像，所述图像预处理单元与所述高清图像捕获单元连接，用于对所述冰层图像依次进行图像闭合处理、图像开启处理、边缘增强处理和图像平滑处理以输出平滑图像；
所述裂缝识别单元与所述图像预处理单元连接，用于对所述平滑图像依次进行自适应递归滤波处理、daubechies小波滤波处理以及裂缝目标识别处理以输出裂缝子图像，所述裂缝测量单元与所述裂缝识别单元连接，用于基于所述裂缝子图像确定最大裂缝宽度并作为对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度输出；
所述红外检测设备包括红外线接收单元、红外线发射单元和飞思卡尔IMX6处理芯片，所述红外线发射单元用于向对应检测点所在位置的冰层发射红外线，所述红外线接收单元用于接收来自所述系统下方的第一反射红外线和第二反射红外线；
所述飞思卡尔IMX6处理芯片分别与所述红外线接收单元和所述红外线发射单元连接，用于基于接收到所述第一反射红外线的第一时间、接收到所述第二反射红外线的第二时间以及红外线在冰层内的传播速度确定对应检测点所在位置的冰层厚度；
其中，所述ARM11处理器还用于将裂缝宽度权重与对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度相乘获取第一乘积，将冰层厚度权重和对应检测点所在位置的冰层厚度相乘获取第二乘积，将第一乘积与第二乘积相加以获得对应检测点所在位置的破冰权衡值；
其中，所述ARM11处理器还用于在对应检测点所在位置的破冰权衡值大于等于第一预设权衡值且小于第二预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为橙色，在对应检测点所在位置的破冰权衡值大于等于第二预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为红色，在对应检测点所在位置的破冰权衡值小于第一预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为蓝色；
其中，所述打印输出接口与所述ARM11处理器连接，用于接收每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色并在连接打印机的状态下，将每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色以及所在位置以地图形式打印出来，供冰场管理人员参考；
其中，替换地，导航设备包括RAM存储器、定位器和微控制器，RAM存储器中预先保存有冰场各个检测点的目的位置，微控制器分别与RAM存储器和定位器连接，用于基于RAM存储器的检测点的目的位置和定位器发出的当前位置确定驱动控制指令。
所述系统还包括：
语音芯片，与所述ARM11处理器连接，用于在当前检测点所在位置对应的破冰权衡值的颜色为红色时，播放与冰场已破裂有关的语音报警文件。
所述系统中：所述语音芯片还用于在当前检测点所在位置对应的破冰权衡值的颜色为橙色时，播放与冰场即将破裂有关的语音预警文件。
所述系统中：所述时分双工通信设备与所述ARM11处理器连接，用于接收每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色并在启动状态下，将每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色以及所在位置以地图形式无线发送给附近冰场管理人员的移动终端上。
同时，本发明还搭建了一种大数据分析方法，所述方法包括使用上述任一大数据分析系统以对冰场各个检测点所在位置的冰层状态进行分析。
另外，所述系统还可以包括：警示灯，与所述ARM11处理器连接，用于在当前检测点所在位置对应的破冰权衡值的颜色为红色时，启动以发出警示光，对当前检测点所在位置的破冰状况进行报警；所述语音芯片、所述警示灯和所述ARM11处理器可以被集成在一块集成电路板上。
采用本发明的大数据分析系统，针对现有技术中真冰冰场管理困难的技术问题，采用移动平台搭载各种机械设备和各种电子辅助设备的方式完成真冰冰场各个位置的冰层状态检测分析、杂物清理，并在出现冰层不适合滑冰的异常状态下进行及时报警，同时还保留了打印口和无线通信接口以提供各种数据供管理方参考，从而有效解决了上述各个技术问题。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (2)
1.一种大数据分析系统，包括：圆形壳体、驱动电机、驱动轮、挡尘盖、万向轮、清洁刷、清扫电机、集尘室、时分双工通信设备、打印输出接口、图像检测设备和红外检测设备，驱动电机、驱动轮、挡尘盖、万向轮、清洁刷、清扫电机、集尘室、图像检测设备和红外检测设备都设置在圆形壳体上，驱动电机为驱动轮提供驱动动力，清扫电机与清洁刷连接，用于为清洁刷的清洁操作提供动力，清洁刷用于将冰面杂物清洁到集尘室内，万向轮、时分双工通信设备、打印输出接口、图像检测设备和红外检测设备都设置在圆形壳体前端，万向轮设置在圆形壳体前端顶点，时分双工通信设备和图像检测设备设置在万向轮的左侧，打印输出接口和红外检测设备设置在万向轮的右侧；
起尘刷，设置在圆形壳体上，位于挡尘盖下方，用于在清洁刷清洁冰面杂物时挑起冰面杂物；
ARM11处理器，设置在圆形壳体内，与驱动电机和清扫电机分别连接，用于在位置控制信号的控制下，为驱动电机提供驱动控制指令以使得驱动电机前往冰场各个检测点；
导航设备，包括GPRS数据收发器、定位器和微控制器，GPRS数据收发器用于接收远端的导航控制指令，微控制器分别与GPRS数据收发器和定位器连接，用于基于导航控制指令的检测点的目的位置和定位器发出的当前位置确定驱动控制指令；
其中，导航设备与ARM11处理器连接，用于将驱动控制指令发往ARM11处理器；
TF存储卡，设置在圆形壳体内，与ARM11处理器连接，用于预先存储各种数据；
其中，导航设备设置在圆形壳体前端且设置在万向轮的左侧；
其特征在于：
所述ARM11处理器还分别与所述图像检测设备和所述红外检测设备连接，用于在每到达一个冰场检测点时，启动所述图像检测设备和所述红外检测设备，并在接收完所述图像检测设备和所述红外检测设备的数据后，关闭所述图像检测设备和所述红外检测设备并前往下一个冰场检测点；
所述图像检测设备包括高清图像捕获单元、图像预处理单元、裂缝识别单元和裂缝测量单元，所述高清图像捕获单元用于采集冰层图像，所述图像预处理单元与所述高清图像捕获单元连接，用于对所述冰层图像依次进行图像闭合处理、图像开启处理、边缘增强处理和图像平滑处理以输出平滑图像，所述裂缝识别单元与所述图像预处理单元连接，用于对所述平滑图像依次进行自适应递归滤波处理、daubechies小波滤波处理以及裂缝目标识别处理以输出裂缝子图像，所述裂缝测量单元与所述裂缝识别单元连接，用于基于所述裂缝子图像确定最大裂缝宽度并作为对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度输出；
所述红外检测设备包括红外线接收单元、红外线发射单元和飞思卡尔IMX6处理芯片，所述红外线发射单元用于向对应检测点所在位置的冰层发射红外线，所述红外线接收单元用于接收来自所述系统下方的第一反射红外线和第二反射红外线，所述飞思卡尔IMX6处理芯片分别与所述红外线接收单元和所述红外线发射单元连接，用于基于接收到所述第一反射红外线的第一时间、接收到所述第二反射红外线的第二时间以及红外线在冰层内的传播速度确定对应检测点所在位置的冰层厚度；
其中，所述ARM11处理器还用于将裂缝宽度权重与对应检测点所在位置的最大冰层裂缝宽度相乘获取第一乘积，将冰层厚度权重和对应检测点所在位置的冰层厚度相乘获取第二乘积，将第一乘积与第二乘积相加以获得对应检测点所在位置的破冰权衡值；
其中，所述ARM11处理器还用于在对应检测点所在位置的破冰权衡值大于等于第一预设权衡值且小于第二预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为橙色，在对应检测点所在位置的破冰权衡值大于等于第二预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为红色，在对应检测点所在位置的破冰权衡值小于第一预设权衡值时，将对应检测点所在位置的破冰权衡值标记为蓝色；
其中，所述打印输出接口与所述ARM11处理器连接，用于接收每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色并在连接打印机的状态下，将每一个检测点所在位置对应的破冰权衡值的数值和颜色以及所在位置以地图形式打印出来，供冰场管理人员参考；
其中，替换地，导航设备包括RAM存储器、定位器和微控制器，RAM存储器中预先保存有冰场各个检测点的目的位置，微控制器分别与RAM存储器和定位器连接，用于基于RAM存储器的检测点的目的位置和定位器发出的当前位置确定驱动控制指令；
语音芯片，与所述ARM11处理器连接，用于在当前检测点所在位置对应的破冰权衡值的颜色为红色时，播放与冰场已破裂有关的语音报警文件；
所述语音芯片还用于在当前检测点所在位置对应的破冰权衡值的颜色为橙色时，播放与冰场即将破裂有关的语音预警文件。
2.一种大数据分析方法，所述方法包括使用如权利要求1所述的大数据分析系统以对冰场各个检测点所在位置的冰层状态进行分析。
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