CN116388769B - 一种环境检测数据的计算机存储优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于数据压缩技术领域，具体涉及一种环境检测数据的计算机存储优化方法，包括：采集环境检测数据，根据环境检测数据获取二值序列；根据构建规则和初始序列获得所有序列，根据所有序列获得初始序列的等价序列，对二值序列进行多轮多次循环划分操作获得多个初始序列，将多个初始序列作为二值序列的压缩结果，并将压缩结果存储在数据存储端，对压缩结果解压，获得环境检测数据序列。本发明不依赖待压缩数据的游程长度，对不具有长游程特性的环境检测数据的压缩效果更好，实现了环境检测数据的优化存储。

Description

一种环境检测数据的计算机存储优化方法

技术领域

本发明涉及用于数据压缩技术领域，具体涉及一种环境检测数据的计算机存储优化方法。

背景技术

智慧环境监测数据可视化平台通过实时采集获得每个监测位置的多种环境检测数据，并将环境检测数据实时展示在可视化大屏上，满足实时监测环境检测数据的目的。

由于监测位置较多且需要实时采集环境检测数据，因此，环境监测数据的数据量较大，直接进行存储需要较大的存储空间；为了节省计算机的存储空间，需要对环境监测数据进行压缩存储；常规的数据压缩方法都具有一定的局限性，例如游程编码过分依赖于数据的游程长度，只有游程长度较长时，才能获得较好的压缩效率；环境监测数据需要实时采集和传输，因此，不具有长游程特性，采用游程编码的压缩效果并不好。

发明内容

本发明提供一种环境检测数据的计算机存储优化方法，以解决现有的问题。

本发明的一种环境检测数据的计算机存储优化方法采用如下技术方案：

本发明一个实施例提供了一种环境检测数据的计算机存储优化方法，该方法包括以下步骤：

S1，采集环境检测数据，根据环境检测数据获取二值序列；

S2，将累加值q的初始值设置为1，将初始序列设置为空序列；

S3，将二值序列中前预设位数个码字对应的十进制数记为第一个等价元素，将第一个等价元素作为第一个初始元素并添加到初始序列中，将二值序列的前预设位数个码字去除，获得新的二值序列；

S4：如果第一个等价元素等于0或者新的二值序列的第一个码字是第二码字，累加值加一，执行S5，否则，停止循环，执行S7；

S5：如果存在满足预设条件的最小的整数Z，则将新的二值序列中前Z个码字对应的十进制数记为第q个等价元素，根据初始序列以及第q个等价元素获得第q个初始元素，将第q个初始元素添加到初始序列中，将二值序列的前Z个码字去除，获得新的二值序列，执行S6，否则，停止循环，执行S7；

S6，判断新的二值序列的第一个码字是否为第二码字，如果是，累加值加一，执行S5，否则，停止循环，执行S7；

S7：重复S2-S6直到二值序列长度小于预设位数时停止；

S8：将获得的所有初始序列作为二值序列的压缩结果，实现对环境检测数据的压缩存储；

S9：对二值序列的压缩结果解压，获得环境检测数据，包括：根据每个初始序列和构建规则获得每个初始序列的等价序列，根据等价序列获得环境检测数据。

进一步地，所述根据环境检测数据获取二值序列，包括的具体步骤如下：

人为给定每种环境检测数据的取值范围，根据每种环境检测数据的取值范围确定每种环境检测数据的位数，将采集的所有种环境检测数据转换为长度等于对应位数的二进制数，将所有二进制数按照顺序组成的序列记为二值序列。

进一步地，所述预设条件为：

将新的二值序列中前Z个码字对应的十进制数记为元素，根据元素/>和初始序列{/>}获得待判断元素/>，其中，q表示累加值，/>是杨辉三角中的第q行，要求待判断元素，k表示预设位数。

进一步地，所述根据初始序列以及第q个等价元素获得第q个初始元素，包括的具体步骤如下：

根据第q个等价元素和初始序列{/>}获得第q个初始元素，其中，q表示累加值，是杨辉三角中的第q行。

进一步地，所述构建规则为：

将每个初始序列作为第一序列，将第一序列中所有相邻的两个元素的和组成第二序列，第二序列的长度为n-1，将第二序列中所有相邻的两个元素的和组成第三序列，第一序列的长度为n-2，依次类推，直至获取第n序列，第n序列的长度为1。

进一步地，所述根据每个初始序列和构建规则获得每个初始序列的等价序列，包括的具体步骤如下：

根据初始序列和构建规则获得所有序列，将所有序列的第一个元素按照顺序组成的序列记为初始序列的等价序列。

本发明的技术方案的有益效果是：本发明结合初始序列与等价序列之间可以相互转化，以及等价序列数据量大而初始序列数据量小的特点，将需要压缩的环境检测数据转换为二值序列，对二值序列进行多轮多次循环划分操作，将二值序列划分为多个数据量大的等价序列，将多个等价序列对应的初始序列作为环境检测数据的压缩结果，进而实现对环境检测数据的压缩。现有基于游程编码进行压缩，过渡依赖于待压缩数据的游程长度，对不具有长游程特性的环境检测数据的压缩效果不好，本发明相较于现有技术，不依赖待压缩数据的游程长度，对不具有长游程特性的环境检测数据的压缩效果更好，实现了环境检测数据的优化存储。

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为本发明的一种环境检测数据的计算机存储优化方法的步骤流程图；

图2为本发明提供的一个杨辉三角示意图；

图3为本发明提供的一个初始序列对应的所有序列；

图4为本发明提供的一个初始序列对应的所有序列。

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环境检测数据的计算机存储优化方法，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环境检测数据的计算机存储优化方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种环境检测数据的计算机存储优化方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

S001.采集环境检测数据，根据环境检测数据获取二值序列。

智慧环境监测数据可视化平台包括数据采集端、数据展示端和数据存储端，具体为：

数据采集端：在每个监测位置设置多种类型的传感器，通过传感器采集多种传感器数据，通过多种传感器数据获得多种环境检测数据，包括：温度、噪声、光照、PM2.5、PM10、TSP、O3、CO、NO2、SO2等，将环境检测数据通过GPRS无线传输至终端的数据存储端；

数据存储端：通过本实施例的方法对环境检测数据进行压缩，获得压缩数据，将压缩数据存储在数据存储端；

数据展示端：将存储在数据存储端的压缩数据解压，对所有监测位置的环境检测数据进行统计分析，将统计结果实时展示在可视化大屏上，满足实时监测环境检测数据的目的。

获得需要监测的所有种环境检测数据，包括：TSP、温度、噪声、SO2、PM2.5、PM10、O3、CO、光照，人为给定每种环境检测数据的取值范围，根据每种环境检测数据的取值范围确定每种环境检测数据的位数，将采集的所有种环境检测数据转换为长度等于对应位数的二进制数，将所有二进制数按照顺序组成的序列记为二值序列。

例如，环境检测数据SO2的取值范围为[0,30]，因此环境检测数据SO2的位数为5位，同理，环境检测数据TSP、温度、噪声、PM2.5、PM10、O3、CO、光照的位数分别为：8、7、7、7、8、8、7、17；某一时刻采集的所有环境检测数据为：TSP：191、温度：44、噪声:121、SO2：12、PM2.5：33、PM10：37、O3：59、CO：103、光照：5890，将所有数据转换为对应位数的二进制数分别为{10111111,1101100,1111001,01100,0100001,00100101,00111011,1100111,00001011100000010}，所有二进制数按照顺序组成的二值序列为{10111111110110011110010110001000010010010100111011110011100001011100000010}，数据量为74。

S002.根据构建规则和初始序列获得所有序列，根据所有序列获得初始序列的等价序列。

1.根据构建规则和初始序列获得所有序列。

随机构建一个长度为n的初始序列，要求初始序列中每个初始元素的取值范围均为，k表示预设位数。

构建规则具体为：将初始序列作为第一序列，第一序列的长度为n，将第一序列中所有相邻的两个元素的和组成第二序列，第二序列的长度为n-1，将第二序列中所有相邻的两个元素的和组成第三序列，第三序列的长度为n-2，依次类推，直至获取第n序列，第n序列的长度为1。

根据构建规则和初始序列获得所有序列，将初始序列记为，将第i序列记为/>，根据构建规则可知：第i序列中的第j个元素/>是第i-1序列中的第j个元素/>与第i-1序列中的第j+1个元素/>的和，即，第i-1序列中的第j个元素/>是第i-2序列中的第j个元素/>与第i-2序列中的第j+1个元素/>的和，即/>，第i-1序列中的第j+1个元素/>是第i-2序列中的第j+1个元素/>与第i-2序列中的第j+2个元素的和，即/>，则第i序列中的第j个元素是第i-2序列中的第j个元素与第i-2序列中的第j+1个元素的2倍以及第i-2序列中的第j+2个元素的和，即，依次类推，第i序列中的第j个元素是由第一序列中的若干个元素组成的，且组成第i序列中的第j个元素的若干个元素的系数是杨辉三角中的第i行，由于第一序列等于初始序列，所有第i序列中的第j个元素是由初始序列中的若干个初始元素组成的，且组成第i序列中的第j个元素的若干个初始元素的系数是杨辉三角中的第i行，即/>，表示杨辉三角中的第i行，其中，/>，杨辉三角为现有技术，此处不再进行赘述。

综上，所有序列中的所有元素都是由初始序列中的若干个初始元素组成的，且组成第i行所有元素的若干个初始元素的系数是杨辉三角中的第i行，杨辉三角示意图如图2所示。

例如，如图3所示，是根据构建规则和初始序列{2,1,3,0,1}获得所有序列初始的步骤，获得的所有序列包括：第一序列{2,1,3,0,1}、第二序列{3,4,3,1}、第三序列{7,7,4}、第四序列{14,11}、第五序列{25}；如图4所示，是根据构建规则和初始序列{3,1,0,2,1,3,1,0,0,2}获得所有序列初始的步骤，获得的所有序列包括：第一序列{3,1,0,2,1,3,1,0,0,2}、第二序列{4,1,2,3,4,4,1,0,2}、第三序列{5,3,5,7,8,5,1,2}、第四序列{5,3,5,7,8,5,1,2}、第五序列{8,8,12,15,13,6,3}、第六序列{36,47,55,47,28}、第七序列{83,102,102,75}、第八序列{185,204,177}、第九序列{389,381}、第十序列{770}。

2.根据所有序列获得初始序列的等价序列。

将所有序列的第一个元素按照顺序组成的序列记为初始序列的等价序列，等价序列为，由于所有序列中的所有元素都是由初始序列中的若干个初始元素组成的，所有等价序列中的每个元素都是由初始序列中的若干个初始元素组成的，因此，根据等价序列可以还原出初始序列，同时，等价序列中的元素相较于初始序列中的初始元素大，对等价序列进行存储的数据量大，初始序列中的初始元素相较于等价序列中的元素小，对初始序列进行存储的数据量小。

例如，根据如图3所示的初始序列{2,1,3,0,1}的所有序列，获得的初始序列{2,1,3,0,1}的等价序列为{2,3,7,14,25}，根据如图4所示的初始序列{3,1,0,2,1,3,1,0,0,2}的所有序列，获得的初始序列{3,1,0,2,1,3,1,0,0,2}的等价序列为{3,4,5,8,16,36,83,185,389,770}。

S003.对二值序列进行压缩获得多个初始序列，作为环境检测数据的压缩结果。

需要说明的是，由于监测位置较多且需要实时采集环境检测数据，因此，环境监测数据的数据量较大，直接进行存储需要较大的存储空间；为了节省计算机的存储空间，需要对环境监测数据进行压缩存储；常规的数据压缩方法都具有一定的局限性，例如游程编码过分依赖于数据的游程长度，只有游程长度较长时，才能获得较好的压缩效率；环境监测数据需要实时采集和传输，因此，不具有长游程特性，采用游程编码的压缩效果并不好，需要发明一种压缩效果好的环境检测数据压缩方法。

进一步需要说明的是，为了实现对环境检测数据的压缩，本实施例中，将环境检测数据对应的二值序列（需要压缩的数据），作为数据量大的等价序列，根据等价数据获得对应的数据量小的初始序列，将数据量小的初始序列作为二值序列的压缩结果，进而实现对环境检测数据的压缩。

对二值序列进行多轮多次循环划分操作获得多个初始序列，累加值q表示某论循环中的第q次循环，具体为：

1.将累加值（循环次数）的初始值设置为1，将初始序列设置为空序列，将等价序列设置为空序列。

2.将二值序列中前k个码字对应的十进制数记为第一个等价元素，将第一个等价元素作为第一个初始元素并添加到初始序列中，将二值序列的前k个码字去除，获得新的二值序列；如果第一个等价元素等于0或者新的二值序列的第一个码字是第二码字，累加值加一，执行步骤3，否则，停止循环，执行步骤5；其中，k表示预设位数，第一码字为0，第二码字为1。

需要说明的是，执行第q=1次循环时，将二值序列中前k个码字对应的十进制数作为等价序列中的第1个元素，由于/>，且/>，则初始序列中的第1个初始元素/>。

3.判断是否存在满足预设条件的最小的整数，预设条件为：根据二值序列的前个码字，获得元素/>，根据元素/>和初始序列{/>}获得待判断元素/>，要求待判断元素，其中，q表示累加值，k表示预设位数，/>是杨辉三角中的第q行。

需要说明的是，执行第q次循环时，将二值序列的前个码字对应的十进制数记为作为等价序列中的第q个元素/>，由于，且/>=1，则初始序列中的第q个初始元素/>，其中，是杨辉三角中的第q行，/>在前q-1次循环中已经获得，因此，/>以及/>已知，进而可以获得初始序列中的第q个初始元素/>，由于初始序列中每个初始元素的取值范围均为/>，因此，要求获得初始序列中的第q个初始元素/>。

4.如果存在满足预设条件的最小的整数Z，则将新的二值序列中前Z个码字对应的十进制数记为第累加值个等价元素，根据初始序列以及第累加值个等价元素获得第累加值个初始元素，将第累加值个初始元素添加到初始序列中，将二值序列的前Z个码字去除，获得新的二值序列，执行步骤3；如果不存在满足预设条件的最小的整数Z，停止循环，执行步骤5。

5.重复步骤1到步骤4，直到二值序列长度小于预设位数时停止。

将获得的所有初始序列作为二值序列的压缩结果，将压缩结果存储在数据存储端，实现对环境检测数据的压缩存储。

例如，在本实施例中，预设位数k=2，对二值序列{10111111110110011110010110001000010010010100111011110011100001011100000010}进行多轮循环划分操作获得的两个初始序列分别为{2,1,3,0,1}和{3,1,0,2,1,3,1,0,0,2}，转换为对应二进制数后为{10,01,11,00,01}和{11,01,00,10,01,11,01,00,00,10},数据量为30，相较于环境检测数据原本的数据量74，压缩率为40.5%，压缩率越小，则压缩效果越好。

S004.对压缩结果解压，获得环境检测数据序列。

根据每个初始序列获得对应的等价序列，具体为：

将初始序列作为第一序列，将第一序列中所有相邻的两个元素的和组成第二序列，第二序列的长度为n-1，将第二序列中所有相邻的两个元素的和组成第三序列，第一序列的长度为n-2，依次类推，直至获取第n序列，第n序列的长度为1；将所有序列的第一个元素按照顺序组成的序列记为初始序列的等价序列。

将所有初始序列的等价序列按照顺序组成的序列记为待转换序列，将待转换序列中的所有元素转换为二进制数，将所有二进制数组成从序列记为待转换二值序列，根据所有种环境检测数据的位数将二值序列划分为多个二值子序列，所有二值子序列对应的十进制数组成的序列为环境检测数据序列。

例如，根据构建规则和初始序列{2,1,3,0,1}获得所有序列初始如图3所示，进而获得的初始序列{2,1,3,0,1}的等价序列为{2,3,7,14,25}，根据构建规则和初始序列{3,1,0,2,1,3,1,0,0,2}获得所有序列初始如图4所示，进而获得的初始序列{3,1,0,2,1,3,1,0,0,2}的等价序列为{3,4,5,8,16,36,83,185,389,770}；获得两个等价序列构成的待转换序列为{2,1,3,0,1,3,1,0,2,1,3,1,0,0,2}，待转换序列中所有元素的二进制数组成的待转换二值序列为{10111111110110011110010110001000010010010100111011110011100001011100000010}，根据所有种环境检测数据的位数将二值序列划分为多个二值子序列分别为10111111、1101100、1111001、01100、0100001、00100101、00111011、1100111、00001011100000010，获得所有二值子序列对应的十进制数组成的环境检测数据序列{191,44,121,12,33,37,59,103,5890}，分别为环境检测数据TSP、温度、噪声、SO2、PM2.5、PM10、O3、CO、光照对应的数值。

本发明结合初始序列与等价序列之间可以相互转化，以及等价序列数据量大而初始序列数据量小的特点，将需要压缩的环境检测数据转换为二值序列，对二值序列进行多轮多次循环划分操作，将二值序列划分为多个数据量大的等价序列，将多个等价序列对应的初始序列作为环境检测数据的压缩结果，进而实现对环境检测数据的压缩。现有基于游程编码进行压缩，过渡依赖于待压缩数据的游程长度，对不具有长游程特性的环境检测数据的压缩效果不好，本发明相较于现有技术，不依赖待压缩数据的游程长度，对不具有长游程特性的环境检测数据的压缩效果更好，实现了环境检测数据的优化存储。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

Claims (1)

1.一种环境检测数据的计算机存储优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1，采集环境检测数据，根据环境检测数据获取原始二值序列；

S2，将累加值q的初始值设置为1，将初始序列设置为空序列；

S3，将原始二值序列中前预设位数个码字对应的十进制数记为第一个等价元素，将第一个等价元素作为第一个初始元素并添加到初始序列中，将原始二值序列的前预设位数个码字去除，获得更新后的二值序列；

S4：如果第一个等价元素等于0或者更新后的二值序列的第一个码字是第二码字，累加值q加一，执行S5，否则，停止循环，执行S7；

S5：如果存在满足预设条件的最小的整数Z，则将更新后的二值序列中前Z个码字对应的十进制数记为第q个等价元素，根据初始序列以及第q个等价元素获得第q个初始元素，将第q个初始元素添加到初始序列中，将更新后的二值序列的前Z个码字去除，获得更新后的二值序列，执行S6，否则，停止循环，执行S7；

S6，判断更新后的二值序列的第一个码字是否为第二码字，如果是，累加值q加一，执行S5，否则，停止循环，执行S7；

S7：重复S2-S6直到更新后的二值序列长度小于预设位数时停止；

S8：将获得的所有初始序列作为原始二值序列的压缩结果，实现对环境检测数据的压缩存储；

S9：对原始二值序列的压缩结果解压，获得环境检测数据，包括：根据每个初始序列和构建规则获得每个初始序列的等价序列，根据等价序列获得环境检测数据；

所述根据环境检测数据获取原始二值序列，包括的具体步骤如下：

人为给定每种环境检测数据的取值范围，根据每种环境检测数据的取值范围确定每种环境检测数据的位数，将采集的所有种环境检测数据转换为长度等于对应位数的二进制数，将所有二进制数按照顺序组成的序列记为原始二值序列；

所述第二码字为1；

所述预设条件为：

将更新后的二值序列中前Z个码字对应的十进制数记为元素，根据元素/>和初始序列{/>}获得待判断元素，其中，q表示累加值，是杨辉三角中的第q行，要求待判断元素/>，k表示预设位数；

所述根据初始序列以及第q个等价元素获得第q个初始元素，包括的具体步骤如下：

根据第q个等价元素和初始序列{/>}获得第q个初始元素，其中，q表示累加值，是杨辉三角中的第q行；

所述构建规则为：

将每个初始序列作为第一序列，将第一序列中所有相邻的两个元素的和组成第二序列，第二序列的长度为n-1，将第二序列中所有相邻的两个元素的和组成第三序列，第三序列的长度为n-2，依次类推，直至获取第n序列，第n序列的长度为1；

所述根据每个初始序列和构建规则获得每个初始序列的等价序列，包括的具体步骤如下：

根据初始序列和构建规则获得所有序列，将所有序列的第一个元素按照顺序组成的序列记为初始序列的等价序列。