CN109960203A - 一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统 - Google Patents

一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，包括户外标识物智能监测平台（含后台算法）、终端设备和智能监测终端，所述户外标识物智能监测平台（含后台算法）通过GPRS/NB‑LOT与智能监测终端双向连接。本发明在前端的智能监测终端中采用前端算法，在目标监测物本地即可完成大部分数据的计算、判断与筛选，从而在前端去除大量冗余数据，不仅提高了数据准确率和数据处理效率，同时也降低了带宽消耗，在后端的户外标识物智能监测平台中采用后台算法，既能针对单个的目标监测物进行个性化分析，还能在不同目标监测物间进行关联性分析，同时，该算法能随着监测点位规模扩展和不断累积的监测时长，得到进一步的优化。

Description

一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统
技术领域
本发明涉及单体结构户外标识物技术领域，具体为一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统。
背景技术
长期以来，单体结构户外标识物，如户外广告牌、店招、电信运营商铁塔、输电线塔及其它类型装置等，监测和管理均存在难点，主要由于户外标识物的分布区域广泛并且分散、气象灾害频发以及标识物业主安全意识不足等多重客观因素，造成户外标识群监管困难，存在安全隐患，传统监测手段是采用人工方式进行定期检测，检测周期往往很长，通常是以年度为单位，于是在检测周期内便形成了空白时段，无法做到安全隐患的及时报警与预防，随着近年来物联网技术的广泛发展，目前已出现利用在标识物上安装监测装置，通过4G等无线网络向管理后台回传装置中采集到的振动、倾角等数据信息，当数据超出设定阈值时，管理平台即发出报警信息，该技术虽能较好地解决户外标识物不间断监控的问题，弥补了传统人工定期检测的漏洞，然而，由于管理平台仍基于传统技术搭建，仅能根据现有经验设定告警阈值，由于户外标识物类型、大小、材质、使用时长、安装方式、所在地域等均有不同，统一的告警阈值无法全面贴合这些户外标识物的实际情况，极易造成告警信息的误报和漏报，为此，我们提出一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，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：一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，包括户外标识物智能监测平台（含后台算法）、终端设备和智能监测终端，所述户外标识物智能监测平台（含后台算法）通过GPRS/NB-LOT与智能监测终端双向连接，且户外标识物智能监测平台（含后台算法）还通过Internet与终端设备双向连接。
优选的，所述智能监测终端的数量为多个，且每个智能监测终端均包括MCU可编程处理器，MCU可编程处理器的两个输入端分别与陀螺仪+加速度传感器和Power系统的输出端连接，且MCU可编程处理器的输出端与存储单元的输入端连接，同时，MCU可编程处理器还与智能分析单元双向连接，智能分析单元通过GPRS/NB-LOT通信单元与户外标识物智能监测平台（含后台算法）双向连接。
优选的，所述终端设备包括手机终端、笔记本终端、Pad终端和PC终端。
优选的，所述户外标识物智能监测平台中的后台算法，其数据分析与算法构建工作流程为：
A、在现实世界中收集原始数据；
B、对原始数据进行处理和清理；
C、通过探索性分析后再重复步骤A；
D、对原始数据进行处理和清理以及通过探索性分析后，机器学习算法和统计模型；
E、对原始数据进行处理和清理和机器学习算法和统计模型后，沟通可视化报告以及辅助决策；
F、机器学习算法和统计模型后，构建数据产品至现实世界。
优选的，所述户外标识物智能监测平台的后台算法与前端的智能监测终端紧密结合，从时间的维度和空间维度对前端数据进行分析与处理，从时间的维度上：对单个监测点的分析，以智能监测终端安装时刻结构物（构筑物）的状态为基准状态，进行长期在线监测，然后通过长期累积的数据样本趋势，实现对结构状态变化的评估，并在结构因状态退化而产生风险时做出预警；从空间维度上：通过单个结构物（构筑物）上多个测点，以及同一片区域不同结构物（构筑物）上的多个测点之间的关联分析，从宏观角度对监测目标进行评价，排除个别监测点可能存在的错误预警信息，提高对同一区域监测目标的整体把控能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明在前端的智能监测终端中采用前端算法，使智能监测终端除了能完成传统的振动数据采集外，在目标监测物本地即可完成大部分数据的计算、判断与筛选，从而在前端去除大量冗余数据，不仅提高了数据准确率和数据处理效率，同时也降低了带宽消耗，在后端的户外标识物智能监测平台中采用后台算法，既能针对单个的目标监测物进行个性化分析，还能在不同目标监测物间进行关联性分析，同时，该算法能随着监测点位规模扩展和不断累积的监测时长，得到进一步的优化。
附图说明
图1为本发明系统原理示意图；
图2为本发明智能监测终端示意图。
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1-2，一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，包括户外标识物智能监测平台（含后台算法）、终端设备和智能监测终端，在前端的智能监测终端中采用前端算法，使智能监测终端除了能完成传统的振动数据采集外，在目标监测物本地即可完成大部分数据的计算、判断与筛选，从而在前端去除大量冗余数据，不仅提高了数据准确率和数据处理效率，同时也降低了带宽消耗，在后端的户外标识物智能监测平台中采用后台算法，既能针对单个的目标监测物进行个性化分析，还能在不同目标监测物间进行关联性分析，同时，该算法能随着监测点位规模扩展和不断累积的监测时长，得到进一步的优化，户外标识物智能监测平台（含后台算法）通过GPRS/NB-LOT与智能监测终端双向连接，智能监测终端的数量为多个，且每个智能监测终端均包括MCU可编程处理器，MCU可编程处理器的两个输入端分别与陀螺仪+加速度传感器和Power系统的输出端连接，且MCU可编程处理器的输出端与存储单元的输入端连接，同时，MCU可编程处理器还与智能分析单元双向连接，智能分析单元通过GPRS/NB-LOT通信单元与户外标识物智能监测平台（含后台算法）双向连接，通过陀螺仪和加速度传感采集目标监测物的振动基础信息，通过智能分析单元中的前端算法，对采集到的振动基础信息进行智能计算、判断与筛选（如去极值、算术平均等），并通过GPRS/NB-LOT通信模块，将计算结果及筛选后的数据实时传送至云端的户外标识物智能监测平台，户外标识物智能监测平台对这些实时采集的传感数据进行全面系统的分析，然后根据目标监测物的振动特性与老化、衰变的内在机理关系，对数据进行深度还原，并设定相应的告警阈值，且户外标识物智能监测平台（含后台算法）还通过Internet与终端设备双向连接，终端设备包括手机终端、笔记本终端、Pad终端和PC终端，根据需求为每个目标监测物布设一个或多个智能监测终端，智能监测终端7×24h采集目标监测物振动加速度信息，经过智能监测终端的筛选和计算，将有效数据通过GPRS/NB-IOT通信模块传输给户外标识物智能监测平台，户外标识物智能监测平台通过后台算法实时自动进行结构状态推演计算，得出结构实时健康状态指标，并将计算结果在户外标识物智能监测平台上呈现，用户/管理者可通过不同的终端设备实时查看单个监测目标或者区域多个监测目标的状态，并对结构非健康、亚健康状态进行不同的告警（黄色告警、橙色告警、红色告警），户外标识物智能监测平台将及时通过告警弹窗、短信通知等多渠道通知相应负责人，及时进行相应排查处理，并通过工单系统反馈处理结果。
户外标识物智能监测平台中的后台算法，其数据分析与算法构建工作流程为：
A、在现实世界中收集原始数据；
B、对原始数据进行处理和清理；
C、通过探索性分析后再重复步骤A；
D、对原始数据进行处理和清理以及通过探索性分析后，机器学习算法和统计模型；
E、对原始数据进行处理和清理和机器学习算法和统计模型后，沟通可视化报告以及辅助决策；
F、机器学习算法和统计模型后，构建数据产品至现实世界。
户外标识物智能监测平台的后台算法与前端的智能监测终端紧密结合，从时间的维度和空间维度对前端数据进行分析与处理，从时间的维度上：对单个监测点的分析，以智能监测终端安装时刻结构物（构筑物）的状态为基准状态，进行长期在线监测，然后通过长期累积的数据样本趋势，实现对结构状态变化的评估，并在结构因状态退化而产生风险时做出预警；从空间维度上：通过单个结构物（构筑物）上多个测点，以及同一片区域不同结构物（构筑物）上的多个测点之间的关联分析，从宏观角度对监测目标进行评价，排除个别监测点可能存在的错误预警信息，提高对同一区域监测目标的整体把控能力。
使用时，在前端的智能监测终端中采用前端算法，使智能监测终端除了能完成传统的振动数据采集外，在目标监测物本地即可完成大部分数据的计算、判断与筛选，从而在前端去除大量冗余数据，不仅提高了数据准确率和数据处理效率，同时也降低了带宽消耗，在后端的户外标识物智能监测平台中采用后台算法，既能针对单个的目标监测物进行个性化分析，还能在不同目标监测物间进行关联性分析，同时，该算法能随着监测点位规模扩展和不断累积的监测时长，得到进一步的优化，该平台的总体设计主要体现在基于监测数据基础上的大数据整合分析，以及结合实际管理需求的多类型业务应用，首先对户外标识物进行长期的振动基础数据采集，其次对数据进行筛选、优化，形成可用于未来数据分析的数据仓库，再通过数据分析系统寻找作用力之间的关系，并通过系统的自我学习功能逐步完善针对本业务的数据分析模型，最后形成专业的数据分析系统平台，为管理部门、业主、维护单位等提供趋势预测、告警等功能，同时，该平台将户外标识物分多类健康级别，系统实时发布健康报告，并对非健康、亚健康状态进行不同的告警（黄色告警、橙色告警、红色告警），此外，该平台还提供户外标识物巡检、维护等工单处理功能，并能结合GIS城市地理信息，对城市户外标识的建设与规划提供必要的辅助决策建议，帮助管理部门更好的监督、规划，并制定相应的政策制度。
本发明中涉及到的相关模块均为硬件发明模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本发明的改进之处；本发明的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对发明的整体的构造进行改进，以解决本发明所要解决的相应技术问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，包括户外标识物智能监测平台（含后台算法）、终端设备和智能监测终端，其特征在于：所述户外标识物智能监测平台（含后台算法）通过GPRS/NB-LOT与智能监测终端双向连接，且户外标识物智能监测平台（含后台算法）还通过Internet与终端设备双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，其特征在于：所述智能监测终端的数量为多个，且每个智能监测终端均包括MCU可编程处理器，MCU可编程处理器的两个输入端分别与陀螺仪+加速度传感器和Power系统的输出端连接，且MCU可编程处理器的输出端与存储单元的输入端连接，同时，MCU可编程处理器还与智能分析单元双向连接，智能分析单元通过GPRS/NB-LOT通信单元与户外标识物智能监测平台（含后台算法）双向连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，其特征在于：所述终端设备包括手机终端、笔记本终端、Pad终端和PC终端。
4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，其特征在于：所述户外标识物智能监测平台中的后台算法，其数据分析与算法构建工作流程为：
A、在现实世界中收集原始数据；
B、对原始数据进行处理和清理；
C、通过探索性分析后再重复步骤A；
D、对原始数据进行处理和清理以及通过探索性分析后，机器学习算法和统计模型；
E、对原始数据进行处理和清理和机器学习算法和统计模型后，沟通可视化报告以及辅助决策；
F、机器学习算法和统计模型后，构建数据产品至现实世界。
5.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的单体结构户外标识物监测系统，其特征在于：所述户外标识物智能监测平台的后台算法与前端的智能监测终端紧密结合，从时间的维度和空间维度对前端数据进行分析与处理，从时间的维度上：对单个监测点的分析，以智能监测终端安装时刻结构物（构筑物）的状态为基准状态，进行长期在线监测，然后通过长期累积的数据样本趋势，实现对结构状态变化的评估，并在结构因状态退化而产生风险时做出预警；从空间维度上：通过单个结构物（构筑物）上多个测点，以及同一片区域不同结构物（构筑物）上的多个测点之间的关联分析，从宏观角度对监测目标进行评价，排除个别监测点可能存在的错误预警信息，提高对同一区域监测目标的整体把控能力。
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