CN116318174A - 一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据压缩技术领域，具体涉及一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，包括对数据序列编码获得二进制序列，根据分割长度对二进制序列划分获得所有种压缩对象以及真实频率，构建矩阵，根据所有行号和列号的理想频率获得矩阵中每个位置的理想频率和编码结果，进而获得所有压缩对象的真实频率和编码结果，根据所有分割长度的压缩量获得最优分割长度，根据最优分割长度对应的所有种压缩对象的编码结果对二进制序列进行编码，获得数据序列的压缩结果。本发明利用霍夫曼编码具有压缩局限性的特点，将最优分割长度对应的达到理想频率行号和列号的编码结果作为压缩对象的编码结果，提高了污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率。

Description

一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法

技术领域

本发明涉及数据压缩技术领域，具体涉及一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法。

背景技术

污水处理厂的垃圾运输管理系统是指对污泥和其他垃圾的收集、分类、运输和加工等过程进行管理的系统，以确保污泥的安全、高效、环保的运输和处理，具体包括：污泥分类和装载管理、车辆调度和运输管理、污泥处理和利用管理、垃圾处理和环境保护管理，因此，需要记录、分析并存储大量数据，例如运输路径数据、垃圾质量数据、运输距离数据、污泥处理情况数据等，处理和存储大量数据是一项耗费资源的工作，需要大量的存储硬件资源和相应的维护和管理成本。

为了减少存储硬件资源和相应的维护和管理成本，减轻数据存储和传输的负担，同时保持垃圾运输管理系统中的数据完整性和准确性，进而提高污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率，需要对垃圾运输管理系统中的数据进行压缩。

计算机采用二进制存储能够更高效地存储和处理数据，因此，如何对垃圾运输管理系统中以二进制形式存储的数据进行压缩，是减轻数据存储和传输的负担、保持数据完整性和准确性、提高污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率的关键。

发明内容

本发明提供一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，以解决现有的问题。

本发明的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法采用如下技术方案：

本发明提供了一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，该方法包括以下步骤：

对数据序列编码获得二进制序列；

将预设范围内的所有双数作为分割长度，将任意一个分割长度记为目标分割长度，根据目标分割长度对二进制序列进行划分，获得所有种压缩对象以及真实频率；根据目标分割长度构建矩阵，获得矩阵中所有行号和所有列号的理想频率，根据所有行号和所有列号的理想频率分别构建行霍夫曼编码表和列霍夫曼编码表；根据行霍夫曼编码表和列霍夫曼编码表获得矩阵中每个位置的理想频率和编码结果；根据所有压缩对象的真实频率和所有位置的理想频率，获得所有种压缩对象的理想频率和编码结果，根据所有种压缩对象的编码结果、实际频率和理想频率，获得目标分割长度的压缩量；计算预设范围内的所有分割长度的压缩量，将压缩量最大的分割长度作为最优分割长度；

根据最优分割长度对应的所有种压缩对象的编码结果，对二进制序列进行编码，获得数据序列的压缩结果。

优选地，所述获得所有种压缩对象以及真实频率，包括的具体步骤如下：

根据目标分割长度将二进制序列划分为若干个长度等于目标分割长度的子序列，将相同的子序列记为一种压缩对象，则共有

种压缩对象，其中，/>

表示目标分割长度；

统计每种压缩对象的频率，记为每种压缩对象的真实频率。

优选地，所述根据目标分割长度构建矩阵，获得矩阵中所有行号和所有列号的理想频率，包括的具体步骤如下：

构建一个大小为

的矩阵，其中，/>

表示目标分割长度，矩阵的行数量和列数量均为/>

，从上到下每一行的行号依次为1到/>

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优选地，所述根据行霍夫曼编码表和列霍夫曼编码表获得矩阵中每个位置的理想频率和编码结果，包括的具体步骤如下：

将矩阵中每个位置所在行的行号的理想频率和所在列的列号的理想频率的乘积，作为每个位置的理想频率；

将矩阵中每个位置所在行的行号在行霍夫曼编码表中的编码结果和所在列的列号在列霍夫曼编码表中的编码结果，记为每个位置的编码结果。

优选地，所述获得所有种压缩对象的理想频率和编码结果，包括的具体步骤如下：

在将所有压缩对象按照真实频率从大到小的顺序进行排列，将矩阵中的所有位置按照理想频率从大到小的顺序进行排列，将排序后的压缩对象按照顺序依次设置在矩阵中排序后的位置上，获得压缩对象矩阵；

将每种压缩对象在压缩对象矩阵中的位置的理想频率，记为每种压缩对象的理想频率；将每种压缩对象在压缩对象矩阵中的位置的编码结果，记为每种压缩对象的编码结果。

优选地，所述获得目标分割长度的压缩量，包括的具体步骤如下：

目标分割长度的压缩量的计算公式为：

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式中，

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优选地，所述获得数据序列的压缩结果，包括的具体步骤如下：

根据最优分割长度将二进制序列划分为若干个最优子序列，根据最优分割长度对应的所有种压缩对象的编码结果，对所有最优子序列进行编码，获得二进制序列的编码结果，作为数据序列的压缩结果。

本发明的技术方案的有益效果是：本发明针对为了更高效地存储和处理数据，对垃圾运输管理系统中的数据采用二进制存储时，想要提高污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率，就需要对垃圾运输管理系统中的数据的二进制序列进行压缩的问题，利用霍夫曼编码具有压缩局限性的特点，即当所有行号和所有列号的频率分布服从是理想频率即2负n次方的形式时，压缩效果达到最好，通过分割长度将二进制序列划分为若干种压缩对象，通过判断所有种压缩对象的真实频率与理想频率的关系，判断所有种压缩对象组成的压缩对象矩阵中的所有行号和列号是否达到理想频率，选择使所有行号和列号尽可能达到理想频率且压缩量最小的最优分割长度，将最优分割长度对应的达到理想频率行号和列号的编码结果作为压缩对象的编码结果，对二进制序列进行编码，获得数据序列的压缩结果，此时，压缩效果达到最好，在保持数据完整性和准确性的同时，减轻了数据存储和传输的负担，提高了污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法的步骤流程图；

图2为分割长度为4时所有种压缩对象的理想频率；

图3为分割长度为4时所有种压缩对象的编码结果；

图4为分割长度为4时所有种压缩对象的编码长度。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，该方法包括以下步骤：

S001，对数据序列编码获得二进制序列。

需要说明的是，为了更高效地存储和处理数据，同时也确保了数据的安全性，计算机采用二进制存储，计算机二进制存储指的是在计算机中使用二进制编码（由 0 和 1 表示）来存储和表示信息的方法。计算机内部的所有操作，如数据的存储、处理和传输，都是通过二进制编码进行的。

垃圾运输管理系统具体包括：污泥分类和装载管理、车辆调度和运输管理、污泥处理和利用管理、垃圾处理和环境保护管理，因此，垃圾运输管理系统中的数据包括运输路径数据、垃圾质量数据、运输距离数据、污泥处理情况数据等。

考虑到垃圾运输管理系统中的数据包含汉字、英文字母、阿拉伯数字以及各种符号，本实施例通过对垃圾运输管理系统中的数据进行编码，将所有数据转换为二进制形式，具体为：将每种类型的每条记录中的若干个数据组成的序列记为数据序列；通过编码方式对数据序列进行编码，获得二进制序列，二进制序列由 0 和 1 组成。

常见编码方式包括：Unicode编码方式、ASCII编码方式、GBK编码方式、GB2312编码方式、UTF-8编码方式等，本实施例中使用的编码方式为GB2312编码方式。

S002，根据分割长度对二进制序列进行划分，获得所有种压缩对象以及真实频率，构建矩阵，获得所有行号和所有列号的理想频率，根据所有行号和所有列号的理想频率构建行霍夫曼编码表和列霍夫曼编码表，获得矩阵中每个位置的编码结果，根据所有压缩对象的真实频率和所有位置的理想频率，获得压缩对象矩阵，根据所有种压缩对象的编码结果、实际频率和所有位置的理想频率，获得分割长度的压缩量，进而获得最优分割长度。

需要说明的是，为了减少存储硬件资源和相应的维护和管理成本，减轻数据存储和传输的负担，同时保持垃圾运输管理系统中的数据完整性和准确性，进而提高污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率，需要对垃圾运输管理系统中的数据进行压缩。计算机采用二进制存储能够更高效地存储和处理数据，因此，如何对垃圾运输管理系统中以二进制形式存储的数据进行压缩，是减轻数据存储和传输的负担、保持数据完整性和准确性、提高污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率的关键。

进一步需要说明的是，如果将二进制序列划分为若干个长度等于4的子序列，将相同的子序列记为一种压缩对象，则共有

种压缩对象，将所有种压缩对象设置在一个大小为4×4的矩阵中，矩阵的行数量和列数量均为4，每种压缩对象都可以用所在行的行号和所在列的列号来表示；如果分别用霍夫曼编码来对所有行号和所有列号进行压缩，想要压缩效果达到最好，就需要利用霍夫曼编码具有压缩局限性的特点，即如果所有行号和所有列号的频率分布服从是理想频率即2负n次方的形式（即行号的频率服从/>

的形式且列号的频率服从/>

的形式）时，则编码结果的长度达到熵极限，此时利用霍夫曼编码进行压缩的压缩效果达到最好，在矩阵中，位于第i行第j列的压缩对象的理想频率等于所在行的行号的理想频率和所在列的列号的理想频率的乘积；因此，当所有行号和所有列号的频率分布均服从理想频率时，矩阵中所有种压缩对象的频率分布也服从理想频率。反之，矩阵中第i行的行号的频率等于矩阵中位于第i行的所有种压缩对象的频率之和，同理，矩阵中第j列的列号的频率等于矩阵中位于第j列的所有种压缩对象的频率之和，想要所有行号和所有列号的频率分布均服从理想频率，就需要让矩阵中所有种压缩对象的频率分布服从如图2所示的理想频率。

进一步需要说明的是，当矩阵中所有种压缩对象的频率分布服从如图2所示的理想频率时，所有行的行号和所有列的列号以及矩阵中所有种压缩对象的编码结果如图3所示，所有行的行号和所有列的列号以及矩阵中所有种压缩对象的编码结果的长度如图4所示，其中，理想频率最大的3种压缩对象的编码结果的长度减小，理想频率最小的8种压缩对象的编码结果的长度增加，因此，当最大的3个实际频率分别大于最大的3个理想频率时，且最大的3个实际频率比最大的3个理想频率大的越多时，同时，当最小的8个实际频率分别小于最小的8个理想频率时，且最小的8个实际频率比最小的8个理想频率小的越多时，编码结果的长度减小的越多，编码结果的长度增加的越少，此时，最终的编码结果的长度越短，则压缩效果越好。综上，根据不同的分割长度对二进制序列进行划分，获得的所有种压缩对象的频率分布不同，与理想频率的差异不同，进而导致最终的编码结果的长度不同，则压缩效果不同，因此，本实施例根据不同的分割长度对二进制序列进行划分，根据所有种压缩对象的频率分布，计算分割长度的压缩量，根据压缩量最大的分割长度对二进制序列进行压缩，使压缩效果最好。

1.根据目标分割长度对二进制序列进行划分，获得所有种压缩对象以及真实频率。

在本实施例中，将预设范围[4,K]内的所有双数作为分割长度，其中，K表示最大长度，在本实施例中，最大长度等于12，在其他实施例中实施人员可以根据需要设置最大长度。

将任意一个分割长度记为目标分割长度，根据目标分割长度将二进制序列划分为若干个长度等于目标分割长度的子序列，将相同的子序列记为一种压缩对象，则共有

种压缩对象，其中，/>

表示目标分割长度，统计每种压缩对象的频率，记为每种压缩对象的真实频率。

2.构建矩阵，获得所有行号和所有列号的理想频率。

根据目标分割长度k，构建一个大小为

的矩阵中，矩阵的行数量和列数量均为/>

，从上到下每一行的行号依次为1到/>

，从左到右每一列的列号依次为1到/>

，矩阵中第i行第j列的元素的位置为(i,j)，i表示第i行的行号，j表示第j列的列号。

当行号的频率服从2负n次方的形式（即

的形式）时，利用霍夫曼编码对行号进行压缩的结果达到熵极限，此时压缩效果最好，同理，当列号的频率服从2负n次方的形式（即/>

的形式）时，利用霍夫曼编码对列号进行压缩的结果达到熵极限，此时压缩效果最好；因此，如果行号/>

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3.获得矩阵中每个位置的理想频率，分别根据所有行号和所有列号的理想频率构建行霍夫曼编码表和列霍夫曼编码表，获得矩阵中每个位置的编码结果。

将矩阵中每个位置所在行的行号的理想频率和所在列的列号的理想频率的乘积，作为每个位置的理想频率。

根据所有行号的理想频率构建行霍夫曼编码表，行霍夫曼编码表包括所有行号的编码结果，根据所有列号的理想频率构建列霍夫曼编码表，列霍夫曼编码表包括所有列号的编码结果。根据频率构建霍夫曼编码表为公知技术 ，此处不再进行赘述。

将矩阵中每个位置所在行的行号的编码结果和坐所在列的列号的编码结果，记为每个位置的编码结果。

4.根据所有压缩对象的真实频率和所有位置的理想频率，获得压缩对象矩阵，进而获得所有压缩对象的理想频率和编码结果。

本实施例将所有种压缩对象设置在矩阵中的不同位置上，用每种压缩对象在矩阵中的位置信息即所在行的行号和所在列的列号来表示每种压缩对象；考虑到本实施例根据所有行号和所有列号的频率，通过给理想频率大的行号和列号分配较短的编码结果，给理想频率小的行号和列号分配较长的编码结果，从而获得较高的压缩效果，因此，需要将真实频率大的压缩对象设置在矩阵中理想频率大的位置上，将真实频率小的压缩对象设置在矩阵中理想频率小的位置上，则真实频率大的压缩对象的编码结果较短，真实频率小的压缩对象的编码结果较长，从而获得较高的压缩效果。

将所有压缩对象按照真实频率从大到小的顺序进行排列，将矩阵中的所有位置按照理想频率从大到小的顺序进行排列，将排序后的压缩对象按照顺序依次设置在矩阵中排序后的位置上，获得压缩对象矩阵。

将每种压缩对象在压缩对象矩阵中的位置的理想频率，记为每种压缩对象的理想频率；将每种压缩对象在压缩对象矩阵中的位置的编码结果，记为每种压缩对象的编码结果。

5.根据所有种压缩对象的编码结果、实际频率和理想频率，获得分割长度的压缩量，进而获得最优分割长度。

根据目标分割长度对应的所有种压缩对象的编码结果、实际频率和理想频率，计算目标分割长度的压缩量，目标分割长度的压缩量的计算公式为：

，

式中，

表示目标分割长度/>

的压缩率，i表示第i行，j表示第j列，/>

表示目标分割长度，也既是所有压缩对象的实际长度，压缩对象矩阵中所有行和所有列的数量均为/>

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表示压缩对象矩阵中第i行第j列的压缩对象的编码结果的长度，/>

表示压缩对象矩阵中第i行第j列的压缩对象的真实频率，/>

表示压缩对象矩阵中第i行第j列的压缩对象的理想频率，N表示二进制序列的长度，/>

表示子序列的数量，/>

表示向上取整。

计算预设范围[4,K]内的所有分割长度的压缩量，将压缩量最大的分割长度作为最优分割长度。

S003，根据最优分割长度对应的所有种压缩对象的编码结果，对二进制序列进行编码，获得数据序列的压缩结果。

根据最优分割长度将二进制序列划分为若干个最优子序列，根据最优分割长度对应的所有种压缩对象的编码结果，对所有最优子序列进行编码，获得二进制序列的编码结果，作为数据序列的压缩结果。

例如，对于长度N=256的二进制序列，当最优分割长度为4且所有种压缩对象的真实频率分布服从如图2所示的理想频率时，则所有行的行号和所有列的列号以及矩阵中所有种压缩对象的编码结果如图3所示，相应的所有行的行号和所有列的列号以及矩阵中所有种压缩对象的编码结果的长度如图4所示，此时，压缩量为：

，

根据压缩量计算压缩率，压缩率等于压缩后的数据量和压缩前的数据量的比值，压缩率越小压缩效果越好，则压缩率为：

，

本发明针对为了更高效地存储和处理数据，对垃圾运输管理系统中的数据采用二进制存储时，想要提高污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率，就需要对垃圾运输管理系统中的数据的二进制序列进行压缩的问题，利用霍夫曼编码具有压缩局限性的特点，即当所有行号和所有列号的频率分布服从是理想频率即2负n次方的形式时，压缩效果达到最好，通过分割长度将二进制序列划分为若干种压缩对象，通过判断所有种压缩对象的真实频率与理想频率的关系，判断所有种压缩对象组成的压缩对象矩阵中的所有行号和列号是否达到理想频率，选择使所有行号和列号尽可能达到理想频率且压缩量最小的最优分割长度，将最优分割长度对应的达到理想频率行号和列号的编码结果作为压缩对象的编码结果，对二进制序列进行编码，获得数据序列的压缩结果，此时，压缩效果达到最好，在保持数据完整性和准确性的同时，减轻了数据存储和传输的负担，提高了污水处理厂的垃圾运输管理系统的功能和效率。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

对数据序列编码获得二进制序列；

将预设范围内的所有双数作为分割长度，将任意一个分割长度记为目标分割长度，根据目标分割长度对二进制序列进行划分，获得所有种压缩对象以及真实频率；根据目标分割长度构建矩阵，获得矩阵中所有行号和所有列号的理想频率，根据所有行号和所有列号的理想频率分别构建行霍夫曼编码表和列霍夫曼编码表；根据行霍夫曼编码表和列霍夫曼编码表获得矩阵中每个位置的理想频率和编码结果；根据所有压缩对象的真实频率和所有位置的理想频率，获得所有种压缩对象的理想频率和编码结果，根据所有种压缩对象的编码结果、实际频率和理想频率，获得目标分割长度的压缩量；计算预设范围内的所有分割长度的压缩量，将压缩量最大的分割长度作为最优分割长度；

根据最优分割长度对应的所有种压缩对象的编码结果，对二进制序列进行编码，获得数据序列的压缩结果。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，其特征在于，所述获得所有种压缩对象以及真实频率，包括的具体步骤如下：

根据目标分割长度将二进制序列划分为若干个长度等于目标分割长度的子序列，将相同的子序列记为一种压缩对象，则共有

种压缩对象，其中，/>

表示目标分割长度；

统计每种压缩对象的频率，记为每种压缩对象的真实频率。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，其特征在于，所述根据目标分割长度构建矩阵，获得矩阵中所有行号和所有列号的理想频率，包括的具体步骤如下：

构建一个大小为

的矩阵，其中，/>

表示目标分割长度，矩阵的行数量和列数量均为/>

，从上到下每一行的行号依次为1到/>

，从左到右每一列的列号依次为1到/>

，矩阵中第i行第j列的元素的位置为(i,j)，i表示第i行的行号，j表示第j列的列号；

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4.根据权利要求1所述的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，其特征在于，所述根据行霍夫曼编码表和列霍夫曼编码表获得矩阵中每个位置的理想频率和编码结果，包括的具体步骤如下：

将矩阵中每个位置所在行的行号的理想频率和所在列的列号的理想频率的乘积，作为每个位置的理想频率；

将矩阵中每个位置所在行的行号在行霍夫曼编码表中的编码结果和所在列的列号在列霍夫曼编码表中的编码结果，记为每个位置的编码结果。

5.根据权利要求1所述的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，其特征在于，所述获得所有种压缩对象的理想频率和编码结果，包括的具体步骤如下：

在将所有压缩对象按照真实频率从大到小的顺序进行排列，将矩阵中的所有位置按照理想频率从大到小的顺序进行排列，将排序后的压缩对象按照顺序依次设置在矩阵中排序后的位置上，获得压缩对象矩阵；

将每种压缩对象在压缩对象矩阵中的位置的理想频率，记为每种压缩对象的理想频率；将每种压缩对象在压缩对象矩阵中的位置的编码结果，记为每种压缩对象的编码结果。

6.根据权利要求1所述的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，其特征在于，所述获得目标分割长度的压缩量，包括的具体步骤如下：

目标分割长度的压缩量的计算公式为：

，

式中，

表示目标分割长度/>

的压缩率，i表示第i行，j表示第j列，/>

表示目标分割长度，/>

表示压缩对象矩阵中第i行第j列的压缩对象的编码结果的长度，/>

表示压缩对象矩阵中第i行第j列的压缩对象的真实频率，/>

表示压缩对象矩阵中第i行第j列的压缩对象的理想频率，N表示二进制序列的长度，/>

表示向上取整。

7.根据权利要求1所述的一种污水处理厂的垃圾运输管理系统的数据管理方法，其特征在于，所述获得数据序列的压缩结果，包括的具体步骤如下：

根据最优分割长度将二进制序列划分为若干个最优子序列，根据最优分割长度对应的所有种压缩对象的编码结果，对所有最优子序列进行编码，获得二进制序列的编码结果，作为数据序列的压缩结果。

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