CN116503200A - 一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于国兰栽培领域，涉及环境监测技术，用于解决现有的国兰栽培环境实时监管系统无法对国兰栽培环境的异常数据进行分析的问题，具体是一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，包括实时监管平台，所述实时监管平台通信连接有环境监测模块、周期分析模块、规律分析模块以及存储模块；所述环境监测模块用于对国兰栽培环境进行监测分析：生成监测周期，监测周期的时长为二十四小时，将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内国兰栽培环境的温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP；本发明可以对国兰栽培环境进行监测分析，从而通过环偏系数对环境异常程度进行反馈，在出现环境异常程度不满足要求时及时进行预警。
Description
技术领域
本发明属于国兰栽培领域，涉及环境监测技术，具体是一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统。
背景技术
兰科植物分布遍及全世界，除了干燥的沙漠和严寒的南北极地区，在平原、森林、沼泽和高山地区皆可找到其踪迹，尤其在热带和亚热带地区高温高湿的丛林中，生长更是活跃。
现有的国兰栽培环境实时监管系统无法对国兰栽培环境的异常数据进行分析，从而无法根据异常数据分析结果进行环境调节，也无法对历史数据中的异常规律性进行分析，从而无法采取有效措施对环境异常现象进行规避。
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，用于解决现有的国兰栽培环境实时监管系统无法对国兰栽培环境的异常数据进行分析的问题；
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对国兰栽培环境的异常数据进行分析的基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，包括实时监管平台，所述实时监管平台通信连接有环境监测模块、周期分析模块、规律分析模块以及存储模块；
所述环境监测模块用于对国兰栽培环境进行监测分析：生成监测周期，监测周期的时长为二十四小时，将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内国兰栽培环境的温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP，通过对温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP进行数值计算得到监测时段的环偏系数HP；通过存储模块获取到环偏阈值HPmax，将监测时段内的环偏系数HP与环偏阈值HPmax，将环偏系数HP与环偏阈值HPmax进行比较并通过比较结果将监测时段标记为正常时段或异常时段；
所述周期分析模块用于对国兰栽培环境进行周期性管理分析：将异常时段的数量与正常时段的数量的比值标记为异常系数，通过存储模块获取到异常阈值，将异常系数与异常阈值进行比较：若异常系数小于异常阈值，则判定监测周期内的国兰栽培环境满足要求；若异常系数大于等于异常阈值，则判定监测周期内的国兰栽培环境不满足要求，对监测周期进行集中分析；
所述规律分析模块用于对国兰栽培环境进行规律分析。
作为本发明的一种优选实施方式，温偏数据WP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的空气温度值以及温度范围，将温度范围的最大值与最小值的平均值标记为温均值，将空气温度值与温均值差值的绝对值标记为温偏值，将监测时段内温偏值的最大值标记为温偏数据WP；湿偏数据SP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的空气湿度值以及湿度范围，将湿度范围的最大值与最小值的平均值标记为湿均值，将空气湿度值与湿均值差值的绝对值标记为湿偏值，将监测时段内湿偏值的最大值标记为湿偏数据SP；光偏数据GP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的光照强度值以及光强范围，将光强范围的最大值与最小值的平均值标记为光均值，将光照强度值与光均值差值的绝对值标记为光偏数据GP。
作为本发明的一种优选实施方式，将环偏系数HP与环偏阈值HPmax进行比较的具体过程包括：若环偏系数HP小于环偏阈值HPmax，则判定监测时段内国兰栽培环境满足要求，将对应的监测时段标记为正常时段；若环偏系数HP大于等于环偏阈值HPmax，则判定监测时段内国兰栽培环境不满足要求，将对应的监测时段标记为异常时段；将正常时段与异常时段均发送至实时监管平台，实时监管平台接收到正常时段与异常时段后将正常时段与异常时段发送至周期分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，对监测周期进行集中分析的具体过程包括：将监测周期内所有监测时段按照时间顺序进行排序得到监测时段的编号，由所有异常时段的编号构成异常集合，对异常集合进行方差计算得到集中系数，通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较：若集中系数小于集中阈值，则将监测周期的异常特征标记为集中；若集中系数大于等于集中阈值，则将监测周期的异常特征标记为分散；将异常特征为集中的监测周期的环境监测数据发送至实时监管平台，实时监管平台接收到环境监测数据后将环境监测数据发送至规律分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，规律分析模块对国兰栽培环境进行规律分析的具体过程包括：获取最近n个异常特征为集中的监测周期的环境监测数据，将当前监测周期内的异常时段标记为分析时段i，将最近n个异常特征为集中的监测周期中所有异常时段的编号构成分析集合，将分析时段i的编号在分析集合中的子集数量标记为分析时段i的重合值CHi，通过公式得到监测周期的规律系数GL，通过存储模块获取到规律阈值GLmin，将监测周期的规律系数GL与规律阈值GLmin进行比较并通过比较结果对国兰栽培环境是否具有规律性进行判定。
作为本发明的一种优选实施方式，将监测周期的规律系数GL与规律阈值GLmin进行比较的具体过程包括：若规律系数GL小于规律阈值GLmin，则判定当前监测周期的国兰栽培环境不具有规律性；若规律系数GL大于等于规律阈值GLmin，则判定当前监测周期的国兰栽培环境具有规律性，规律分析模块向实时监管平台发送规律性调节信号，实时监管平台接收到规律性调节信号后将规律性调节信号发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，该基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：对国兰栽培环境进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内国兰栽培环境的温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP并进行数值计算得到环偏系数HP，通过环偏系数HP将监测时段标记为正常时段或异常时段；
步骤二：对国兰栽培环境进行周期性管理分析：将异常时段的数量与正常时段的数量的比值标记为异常系数，通过异常系数的数值对监测周期内的国兰栽培环境是否满足要求进行判定，并在监测周期内的国兰栽培环境不满足要求时进行集中分析；
步骤三：对国兰栽培环境进行规律分析：获取最近n个异常特征为集中的监测周期的环境监测数据，将当前监测周期内的异常时段标记为分析时段i，将最近n个异常特征为集中的监测周期中所有异常时段的编号构成分析集合，获取监测周期的规律系数GL并通过规律系数的数值对国兰栽培环境是否具有规律性进行判定。
本发明具备下述有益效果：
1、通过环境监测模块可以对国兰栽培环境进行监测分析，通过对监测时段内国兰栽培环境的多项参数进行综合分析与计算得到环偏系数，从而通过环偏系数对环境异常程度进行反馈，在出现环境异常程度不满足要求时及时进行预警，避免国兰长时间在异常环境下生长；
2、通过周期分析模块可以对国兰栽培环境进行周期性管理分析，通过对监测周期内的异常时段的数量占比对国兰栽培环境的整体情况进行反馈，并在国兰栽培环境整体异常时进行集中分析得到集中系数，从而通过集中系数对异常数据的集中程度进行反馈；
3、通过规律分析模块可以对国兰栽培环境进行规律分析，通过对当前监测周期内异常时段的编号在分析集合中的子集数量进行分析与计算得到规律系数，进而通过规律系数对历史数据中的环境异常时间段的重合程度进行反馈，从而通过规律分析结果生成对应的处理措施，提高异常处理效率。
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为本发明实施例一的系统框图；
图2为本发明实施例二的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，包括实时监管平台，实时监管平台通信连接有环境监测模块、周期分析模块、规律分析模块以及存储模块。
环境监测模块用于对国兰栽培环境进行监测分析：生成监测周期，监测周期的时长为二十四小时，将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内国兰栽培环境的温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP，温偏数据WP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的空气温度值以及温度范围，将温度范围的最大值与最小值的平均值标记为温均值，将空气温度值与温均值差值的绝对值标记为温偏值，将监测时段内温偏值的最大值标记为温偏数据WP；湿偏数据SP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的空气湿度值以及湿度范围，将湿度范围的最大值与最小值的平均值标记为湿均值，将空气湿度值与湿均值差值的绝对值标记为湿偏值，将监测时段内湿偏值的最大值标记为湿偏数据SP；光偏数据GP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的光照强度值以及光强范围，将光强范围的最大值与最小值的平均值标记为光均值，将光照强度值与光均值差值的绝对值标记为光偏数据GP；通过公式HP＝α1*WP+α2*SP+α3*GP得到监测时段的环偏系数HP，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；通过存储模块获取到环偏阈值HPmax，将监测时段内的环偏系数HP与环偏阈值HPmax，将环偏系数HP与环偏阈值HPmax进行比较：若环偏系数HP小于环偏阈值HPmax，则判定监测时段内国兰栽培环境满足要求，将对应的监测时段标记为正常时段；若环偏系数HP大于等于环偏阈值HPmax，则判定监测时段内国兰栽培环境不满足要求，将对应的监测时段标记为异常时段；将正常时段与异常时段均发送至实时监管平台，实时监管平台接收到正常时段与异常时段后将正常时段与异常时段发送至周期分析模块；对国兰栽培环境进行监测分析，通过对监测时段内国兰栽培环境的多项参数进行综合分析与计算得到环偏系数，从而通过环偏系数对环境异常程度进行反馈，在出现环境异常程度不满足要求时及时进行预警，避免国兰长时间在异常环境下生长。
周期分析模块用于对国兰栽培环境进行周期性管理分析：将异常时段的数量与正常时段的数量的比值标记为异常系数，通过存储模块获取到异常阈值，将异常系数与异常阈值进行比较：若异常系数小于异常阈值，则判定监测周期内的国兰栽培环境满足要求；若异常系数大于等于异常阈值，则判定监测周期内的国兰栽培环境不满足要求，对监测周期进行集中分析：将监测周期内所有监测时段按照时间顺序进行排序得到监测时段的编号，由所有异常时段的编号构成异常集合，对异常集合进行方差计算得到集中系数，通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较：若集中系数小于集中阈值，则将监测周期的异常特征标记为集中；若集中系数大于等于集中阈值，则将监测周期的异常特征标记为分散；将异常特征为集中的监测周期的环境监测数据发送至实时监管平台，实时监管平台接收到环境监测数据后将环境监测数据发送至规律分析模块；对国兰栽培环境进行周期性管理分析，通过对监测周期内的异常时段的数量占比对国兰栽培环境的整体情况进行反馈，并在国兰栽培环境整体异常时进行集中分析得到集中系数，从而通过集中系数对异常数据的集中程度进行反馈。
规律分析模块用于对国兰栽培环境进行规律分析：获取最近n个异常特征为集中的监测周期的环境监测数据，将当前监测周期内的异常时段标记为分析时段i，将最近n个异常特征为集中的监测周期中所有异常时段的编号构成分析集合，将分析时段i的编号在分析集合中的子集数量标记为分析时段i的重合值CHi，通过公式得到监测周期的规律系数GL，通过存储模块获取到规律阈值GLmin，将监测周期的规律系数GL与规律阈值GLmin进行比较：若规律系数GL小于规律阈值GLmin，则判定当前监测周期的国兰栽培环境不具有规律性；若规律系数GL大于等于规律阈值GLmin，则判定当前监测周期的国兰栽培环境具有规律性，规律分析模块向实时监管平台发送规律性调节信号，实时监管平台接收到规律性调节信号后将规律性调节信号发送至管理人员的手机终端；对国兰栽培环境进行规律分析，通过对当前监测周期内异常时段的编号在分析集合中的子集数量进行分析与计算得到规律系数，进而通过规律系数对历史数据中的环境异常时间段的重合程度进行反馈，从而通过规律分析结果生成对应的处理措施，提高异常处理效率。
实施例二
如图2所示，一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管方法，包括以下步骤：
步骤一：对国兰栽培环境进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内国兰栽培环境的温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP并进行数值计算得到环偏系数HP，通过环偏系数HP将监测时段标记为正常时段或异常时段；
步骤二：对国兰栽培环境进行周期性管理分析：将异常时段的数量与正常时段的数量的比值标记为异常系数，通过异常系数的数值对监测周期内的国兰栽培环境是否满足要求进行判定，并在监测周期内的国兰栽培环境不满足要求时进行集中分析；
步骤三：对国兰栽培环境进行规律分析：获取最近n个异常特征为集中的监测周期的环境监测数据，将当前监测周期内的异常时段标记为分析时段i，将最近n个异常特征为集中的监测周期中所有异常时段的编号构成分析集合，获取监测周期的规律系数GL并通过规律系数的数值对国兰栽培环境是否具有规律性进行判定。
一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，工作时，生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内国兰栽培环境的温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP并进行数值计算得到环偏系数HP，通过环偏系数HP将监测时段标记为正常时段或异常时段；将异常时段的数量与正常时段的数量的比值标记为异常系数，通过异常系数的数值对监测周期内的国兰栽培环境是否满足要求进行判定，并在监测周期内的国兰栽培环境不满足要求时进行集中分析；获取最近n个异常特征为集中的监测周期的环境监测数据，将当前监测周期内的异常时段标记为分析时段i，将最近n个异常特征为集中的监测周期中所有异常时段的编号构成分析集合，获取监测周期的规律系数GL并通过规律系数的数值对国兰栽培环境是否具有规律性进行判定。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式HP＝α1*WP+α2*SP+α3*GP；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的环偏系数；将设定的环偏系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为4.48、3.62和2.17；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的环偏系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如环偏系数与温偏数据的数值成正比。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，其特征在于，包括实时监管平台，所述实时监管平台通信连接有环境监测模块、周期分析模块、规律分析模块以及存储模块；
所述环境监测模块用于对国兰栽培环境进行监测分析：生成监测周期，监测周期的时长为二十四小时，将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内国兰栽培环境的温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP，通过对温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP进行数值计算得到监测时段的环偏系数HP；通过存储模块获取到环偏阈值HPmax，将监测时段内的环偏系数HP与环偏阈值HPmax，将环偏系数HP与环偏阈值HPmax进行比较并通过比较结果将监测时段标记为正常时段或异常时段；
所述周期分析模块用于对国兰栽培环境进行周期性管理分析：将异常时段的数量与正常时段的数量的比值标记为异常系数，通过存储模块获取到异常阈值，将异常系数与异常阈值进行比较：若异常系数小于异常阈值，则判定监测周期内的国兰栽培环境满足要求；若异常系数大于等于异常阈值，则判定监测周期内的国兰栽培环境不满足要求，对监测周期进行集中分析；
所述规律分析模块用于对国兰栽培环境进行规律分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，其特征在于，温偏数据WP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的空气温度值以及温度范围，将温度范围的最大值与最小值的平均值标记为温均值，将空气温度值与温均值差值的绝对值标记为温偏值，将监测时段内温偏值的最大值标记为温偏数据WP；湿偏数据SP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的空气湿度值以及湿度范围，将湿度范围的最大值与最小值的平均值标记为湿均值，将空气湿度值与湿均值差值的绝对值标记为湿偏值，将监测时段内湿偏值的最大值标记为湿偏数据SP；光偏数据GP的获取过程包括：获取国兰栽培环境的光照强度值以及光强范围，将光强范围的最大值与最小值的平均值标记为光均值，将光照强度值与光均值差值的绝对值标记为光偏数据GP。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，其特征在于，将环偏系数HP与环偏阈值HPmax进行比较的具体过程包括：若环偏系数HP小于环偏阈值HPmax，则判定监测时段内国兰栽培环境满足要求，将对应的监测时段标记为正常时段；若环偏系数HP大于等于环偏阈值HPmax，则判定监测时段内国兰栽培环境不满足要求，将对应的监测时段标记为异常时段；将正常时段与异常时段均发送至实时监管平台，实时监管平台接收到正常时段与异常时段后将正常时段与异常时段发送至周期分析模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，其特征在于，对监测周期进行集中分析的具体过程包括：将监测周期内所有监测时段按照时间顺序进行排序得到监测时段的编号，由所有异常时段的编号构成异常集合，对异常集合进行方差计算得到集中系数，通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较：若集中系数小于集中阈值，则将监测周期的异常特征标记为集中；若集中系数大于等于集中阈值，则将监测周期的异常特征标记为分散；将异常特征为集中的监测周期的环境监测数据发送至实时监管平台，实时监管平台接收到环境监测数据后将环境监测数据发送至规律分析模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，其特征在于，规律分析模块对国兰栽培环境进行规律分析的具体过程包括：获取最近n个异常特征为集中的监测周期的环境监测数据，将当前监测周期内的异常时段标记为分析时段i，将最近n个异常特征为集中的监测周期中所有异常时段的编号构成分析集合，将分析时段i的编号在分析集合中的子集数量标记为分析时段i的重合值CHi，通过公式得到监测周期的规律系数GL，通过存储模块获取到规律阈值GLmin，将监测周期的规律系数GL与规律阈值GLmin进行比较并通过比较结果对国兰栽培环境是否具有规律性进行判定。
6.根据权利要求5所述的一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，其特征在于，将监测周期的规律系数GL与规律阈值GLmin进行比较的具体过程包括：若规律系数GL小于规律阈值GLmin，则判定当前监测周期的国兰栽培环境不具有规律性；若规律系数GL大于等于规律阈值GLmin，则判定当前监测周期的国兰栽培环境具有规律性，规律分析模块向实时监管平台发送规律性调节信号，实时监管平台接收到规律性调节信号后将规律性调节信号发送至管理人员的手机终端。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统，其特征在于，该基于数据分析的国兰栽培环境实时监管系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：对国兰栽培环境进行监测分析：生成监测周期，将监测周期分割为若干个监测时段，获取监测时段内国兰栽培环境的温偏数据WP、湿偏数据SP以及光偏数据GP并进行数值计算得到环偏系数HP，通过环偏系数HP将监测时段标记为正常时段或异常时段；
步骤二：对国兰栽培环境进行周期性管理分析：将异常时段的数量与正常时段的数量的比值标记为异常系数，通过异常系数的数值对监测周期内的国兰栽培环境是否满足要求进行判定，并在监测周期内的国兰栽培环境不满足要求时进行集中分析；
步骤三：对国兰栽培环境进行规律分析：获取最近n个异常特征为集中的监测周期的环境监测数据，将当前监测周期内的异常时段标记为分析时段i，将最近n个异常特征为集中的监测周期中所有异常时段的编号构成分析集合，获取监测周期的规律系数GL并通过规律系数的数值对国兰栽培环境是否具有规律性进行判定。
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