CN116823580A - 一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法及系统，具体涉及云计算节能减排管理领域，包括数据采集监管模块、数据存储管理模块、数据分析决策模块、节能策略调控模块、可视化参与模块和安全隐私保护模块，基于云计算的智慧城市节能减排管理方法及系统以云计算技术为核心，通过集中管理和模型分析计算，实现对城市能源消耗和排放的智能监测、分析和优化，能够更加精准地了解能源的使用情况，利用云计算的弹性扩展和分布式处理技术，有助于快速处理庞大的数据量，提高数据分析的效率和准确性，通过云计算平台将大量的能源消耗和环境监测数据进行可视化展示，智慧城市系统提供多层次的数据加密和隐私保护机制。
Description
技术领域
本发明涉及云计算节能减排管理领域，更具体地说，本发明涉及一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法及系统。
背景技术
随着城市化进程的加快和能源资源的紧张，智慧城市节能减排成为解决能源和环境问题的重要途径，物联网传感器技术配合云计算的技术的深入应用与整合，实现能源系统的智能化管理和优化调控，促进可持续发展和低碳经济的实现。
目前传统的节能减排主要依靠人工的管理和控制手段，依赖手工采集数据和人工分析，效率较低，容易受限于人力资源和时间成本，基于云计算的智慧城市节能减排管理方法及系统利用云计算技术提供高效、可扩展的数据处理和管理平台，实现智慧城市节能减排的监测、分析和优化。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法及系统，通过数据分析决策模块、节能策略调控模块，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：包括数据采集监管模块、数据存储管理模块、数据分析决策模块、节能策略调控模块、可视化参与模块和安全隐私保护模块；
数据采集监管模块：利用多种传感器实时采集监管智慧城市相关数据，包括能源消耗监测、交通流量监测、环境污染监测和水资源管理四个子单元；
数据存储管理模块：利用云端数据库实现数据集中管理和存储，建立数据索引和关联，提供数据备份和灾难恢复；
数据分析决策模块：对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排，包括能源消耗分析、交通流量分析、环境污染分析和水资源分析四个子单元；
节能策略调控模块：根据数据分析结果，制定针对不同的节能减排策略，包括能源消耗调控、交通流量调控、环境污染调控和水资源调控四个子单元；
可视化参与模块：将数据分析结果以直观形式展示给城市管理者和市民，通过可视化界面演示节能减排成效和方案效果；
安全隐私保护模块：考虑数据安全与隐私保护，采取适当的加密和访问控制措施，管理智慧城市的数据和隐私。
在一个优选地实施方式中，所述数据采集监管模块利用多种传感器实时采集监管智慧城市相关数据，包括能源消耗监测、交通流量监测、环境污染监测以及水资源管理四个子单元：
步骤1、能源消耗监测：用于公共设施关系位置和设备安装传感器，包括电力监测仪、水流量传感器、光照传感器以及燃气计量器，实时了解公共设施的能源消耗情况，设置能源消耗参考数据，用于后续数据的存储和分析。
步骤2、交通流量监测：用于实时获取智慧城市道路的交通流量信息，通过安装摄像头和红外传感器，实时获取道路车辆数目、速度以及车辆类型信息，通过监测车辆通过时的红外信号变化判断交通流量，实现自动监测并统计交通流量。
步骤3、环境污染监测：用于安置空气质量传感器、噪音传感器以及水质传感器，实时监测大气中的污染物含量，监测环境噪音强度和频率，评估环境噪音污染程度，检测水中的化学物质、微生物污染以及HP值，评估环境水质标准。
步骤4：水资源管理：用于安装智能水表，实时监测不同区域以及供水管道的用水量和管道压力情况，记录智慧城市用户用水情况，监测管道水压变化，帮助识别管道漏水和压力异常情况。
在一个优选地实施方式中，所述数据存储管理模块利用云数据高可扩展性和高容量特点，将数据存储到云数据库中，实现数据的集中管理和存储，云数据库根据需求进行弹性扩展，自动按需增加存储容量以及计算资源，自适应不断增长的数据量，简化数据库管理和维护，提供大容量的存储空间，有效存储和管理不同结构数据，通过负载均衡实现高性能读写操作，提供快速响应时间处理大规模的并发请求，根据制定的列和字段创建索引优化数据查询传输，利用索引快速定位满足查询条件的数据行，减少全表扫描开销，提高查询速度，通过外键约束建立主表和从表之间的关联关系，帮助进行跨数据集的分析和挖掘，提供数据备份机制，定期备份存储数据库数据集，包括完整备份和增量备份，所述完整备份将整个数据库的所有数据进行备份，增量备份发生变化的数据部分，通过定期备份数据，确保在出现硬件故障、意外删除以及其他灾难情况时，恢复有可靠的数据副本，通过灾难恢复将数据回滚到稳定状态，根据预设时间表和策略进行自动化备份，将数据备份存储在不同的位置和媒介上，提高数据的安全性和可靠性。
在一个优选地实施方式中，所述数据分析决策模块对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排，包括能源消耗分析、交通流量分析、环境污染分析和水资源分析四个子单元：
步骤1、能源消耗分析：通过电力监测仪和水流量传感器对用电量和水资源消耗数据分析，利用光照传感器监测环境亮度，建立能源智能控制系统，进行全面能源审计，比较不同时间段、不同部门以及不同设备的能耗情况，结合实际情况和领域知识，推理分析能源消耗原因，通过分析能耗数据，识别异常的能源消耗模式、高能耗、能源浪费和低效率的环节，比较当前的能耗数据与历史数据以及领域能耗基准值，根据公共设施的使用统计，调整设施的开放时间，结合交通流量监测根据实时数据智能自适应调整街道灯光亮度，基于时间表设定，预先编排不同时间段的灯光亮度，通过合理编排时间表，满足不同时间段的照明需求，最大限度减少不必要的能源浪费。
步骤2、交通流量分析：通过趋势分析计算交通流量数据的移动平均值，平滑数据展现长期趋势，所述计算具体公式为：
；
其中表示每个移动窗口的平均值，/>表示单个移动窗口内单个交通流量数据，/>表示单个移动窗口内交通流量数据的个数，/>表示移动窗口个数，帮助捕捉交通流量的变化趋势，分析交通流量数据中的峰值和谷值，确定交通繁忙和空闲时间段，结合地理信息系统进行空间分析，识别重要节点和拥堵热点，提取数据中时间信息、天气数据、道路拓扑结构数据，利用领域知识和统计方法转换成数据特征，对大规模特征空间进行降维，减少特征数量简化模型，建立门控循环单元模型，利用门控机制捕捉和记忆时间序列数据的长期依赖关系，所述门控循环单元模型具体公式为：
；
；
；
其中表示控制前一个时间步的隐藏状态的更新门，/>表示sigmoid函数，表示用于将输入特征和隐藏状态映射到更新门的权重矩阵，/>表示前一个时间步的隐藏状态，/>表示当前时间步的输入特征，/>表示结合前一个时间步的隐藏状态和当前时间步的输入特征的重置门，/>表示用于将输入特征和隐藏状态映射到重置门的权重矩阵，/>表示新的候选隐藏状态，/>表示用于将输入特征和隐藏状态映射到新候选隐藏状态的权重矩阵，/>表示双曲正切函数，使用历史数据对建立的模型进行验证，所述验证过程将数据分为训练集和测试集，通过计算预测结果和时间观测值之间的误差指标，所述计算具体公式为：
；
其中公式中表示均值的标准误差，/>表示每一个单一数值，/>表示总体大小，评估模型准确性和性能，利用模型根据预测结果制定合理的交通规划，对预测结果解读合理安排交通资源。
步骤3、环境污染分析：传输监测数据至云平台分析中心，根据监测到的污染物浓度判断大气环境的污染程度，设置相关的环境空气质量标准，判断当前污染物浓度是否超标，决策相应控制措施，联动交通流量调控改善空气质量，评估环境噪音污染程度，设定规定噪声阈值，采取措施降低噪音水平，包括加强噪音隔离、减少噪声源的产生以及限制噪音源的使用时间，根据水质监测结果评估水质的好坏，并与相关的水质标准进行比较并采取相应的处理方法。
步骤4、水资源分析：通过对用水和压力数据的分析，有效识别用水过高以及异常的城市区域，设定用水量正常范围，超过范围检测存在问题，提供相应优化建议，过高、不稳定的供水压力导致水管破裂、水质下降问题，动态调整供水管网的压力，减少供水系统中的损失。
在一个优选地实施方式中，所述节能策略调控模块根据数据分析结果，制定针对不同的节能减排策略，包括能源消耗调控、交通流量调控、环境污染调控和水资源调控四个子单元：
步骤1、能源消耗调控：通过智能化的能源管理系统，实现多能源的集成和优化调度，确保能源的高效利用，减少能源浪费，结合智能设备和云计算平台，实现能源消耗的实时监测和控制，使用智能仪表和传感器对设备和能源消耗进行监测，通过云计算平台进行数据分析和控制，实现精细化的能源调控，根据环境需求和光照情况，实时调整灯光亮度和开关状态，降低不必要的能源消耗。
步骤2、交通流量调控：集成数据源和传感器组建智能交通管理中心，实现对交通流量的精准监测和调控，通过数据分析交通流量的变化和拥堵情况，调整红绿灯的配时方案，减少车辆等待时间和延误，提高路口通行能力，根据交通流量的分布和变化情况，制定更加合理的道路通行方案，包括道路限行、拥堵路段限行措施，通过智能交通系统和云计算平台，对交通状况进行实时监测和分析，推送实时路况信息给驾驶员，引导其选择合适的路线，减少拥堵和能源浪费。
步骤3、环境污染调控：利用多种传感器组成传感器网络，实时监测环境污染物浓度、污染源排放情况，结合云平台计算中心，实现对环境污染的智能预警和及时响应，通过追踪和识别污染物的来源和扩散路径，准确定位针对性地采取控制措施，将传感器监测到的环境数据传输到云平台中心，实现对环境污染治理设施的自动化控制和调节，提高治理效率和减少人为干预。
步骤4、水资源调控：利用传感器数据建立智能供水分析系统，实现对供水管网的智能控制和优化，包括调整供水压力、减少漏水损失、合理管网运行调度，提高供水效率和减少水资源浪费。
在一个优选地实施方式中，所述可视化参与模块通过图表、地图的可视化方式，将数据分析结果直观展示，包括能源消耗、交通流量、空气质量、环境噪音、供水系统的用水量、压力情况、水质指标以及节水率信息，将所有信息相应的变化趋势和对比分析针对不同的节能方案和措施，通过模拟和预测展示其在智慧城市中的效果和影响，提供节能减排的相关信息和宣传资料，利用留言板和用户在线讨论功能进行互动交流。
在一个优选地实施方式中，所述安全隐私保护模块使用加密算法对系统中的敏感数据进行加密处理，所述加密算法具体公式为：
；
其中表示密文，/>表示密钥，/>表示明文，/>表示加密函数，采用HTTPS安全通信协议保证数据传输安全，通过访问控制列表、角色权限管理，限制对系统内部数据和功能的访问权限，经过授权的用户访问敏感数据和关键功能，防止未经授权的人员窃取篡改数据，展示用户隐私政策，包括数据收集和使用方式、共享规则，提供用户个人数据管理和权限控制的功能，确保用户了解其个人数据的使用情况。
在一个优选地实施方式中，具体包括以下步骤：
101、安装多种传感器实时监测智慧城市相关数据，对数据进行初步监测识别和判断，便于数据的存储管理和分析决策；
102、将数据存储到云数据库中，实现数据的集中管理和存储，利用弹性扩展特点自适应数据量，通过负载均衡实现高性能读写和并发请求操作，创建索引优化数据查询传输，利用时间表实现自动化备份机制；
103、结合实际情况和领域知识，对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排；
104、根据数据分析结果，利用云计算中心以及传感器网络，制定针对不同的节能减排策略，实现智能调控；
105、通过图表、地图的可视化方式，将数据分析结果直观展示，通过模拟和预测展示智慧城市的效果和影响；
106、使用加密算法对系统中的敏感数据进行加密处理，通过访问控制列表、角色权限管理，限制对系统内部数据和功能的访问权限，提供用户个人数据管理和权限控制的功能。
本发明的技术效果和优点：
本发明基于云计算的智慧城市节能减排管理方法及系统以云计算技术为核心，通过集中管理和模型分析计算，实现对城市能源消耗和排放的智能监测、分析和优化，能够更加精准地了解能源的使用情况，及时发现异常和进行调整，实现能源的实时响应和灵活管理，利用云计算的弹性扩展和分布式处理技术，有助于快速处理庞大的数据量，提高数据分析的效率和准确性，通过云计算平台将大量的能源消耗和环境监测数据进行可视化展示，直观地呈现城市能源消耗情况、节能减排效果和相关指标，智慧城市系统提供多层次的数据加密和隐私保护机制，能够确保能源消耗和环境数据的安全性。
附图说明
图1为本发明的系统流程图。
图2为本发明的系统结构框图。
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。
实施例1：本实施例提供了如图1所示一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，具体包括以下步骤：
101、安装多种传感器实时监测智慧城市相关数据，对数据进行初步监测识别和判断，便于数据的存储管理和分析决策；
102、将数据存储到云数据库中，实现数据的集中管理和存储，利用弹性扩展特点自适应数据量，通过负载均衡实现高性能读写和并发请求操作，创建索引优化数据查询传输，利用时间表实现自动化备份机制；
103、结合实际情况和领域知识，对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排；
104、根据数据分析结果，利用云计算中心以及传感器网络，制定针对不同的节能减排策略，实现智能调控；
105、通过图表、地图的可视化方式，将数据分析结果直观展示，通过模拟和预测展示智慧城市的效果和影响；
106、使用加密算法对系统中的敏感数据进行加密处理，通过访问控制列表、角色权限管理，限制对系统内部数据和功能的访问权限，提供用户个人数据管理和权限控制的功能。
本实施例提供了如图2所示一种基于云计算的智慧城市节能减排管理系统，具体包括：包括数据采集监管模块、数据存储管理模块、数据分析决策模块、节能策略调控模块、可视化参与模块和安全隐私保护模块；
数据采集监管模块：利用多种传感器实时采集监管智慧城市相关数据，包括能源消耗监测、交通流量监测、环境污染监测和水资源管理四个子单元；
数据存储管理模块：利用云端数据库实现数据集中管理和存储，建立数据索引和关联，提供数据备份和灾难恢复；
数据分析决策模块：对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排，包括能源消耗分析、交通流量分析、环境污染分析和水资源分析四个子单元；
节能策略调控模块：根据数据分析结果，制定针对不同的节能减排策略，包括能源消耗调控、交通流量调控、环境污染调控和水资源调控四个子单元；
可视化参与模块：将数据分析结果以直观形式展示给城市管理者和市民，通过可视化界面演示节能减排成效和方案效果；
安全隐私保护模块：考虑数据安全与隐私保护，采取适当的加密和访问控制措施，管理智慧城市的数据和隐私。
101、安装多种传感器实时监测智慧城市相关数据，对数据进行初步监测识别和判断，便于数据的存储管理和分析决策；
本实施例中，具体需要说明的是数据采集监管模块，所述数据采集监管模块利用多种传感器实时采集监管智慧城市相关数据，包括能源消耗监测、交通流量监测、环境污染监测以及水资源管理四个子单元：
步骤1、能源消耗监测：用于公共设施关系位置和设备安装传感器，包括电力监测仪、水流量传感器、光照传感器以及燃气计量器，实时了解公共设施的能源消耗情况，设置能源消耗参考数据，用于后续数据的存储和分析。
步骤2、交通流量监测：用于实时获取智慧城市道路的交通流量信息，通过安装摄像头和红外传感器，实时获取道路车辆数目、速度以及车辆类型信息，通过监测车辆通过时的红外信号变化判断交通流量，实现自动监测并统计交通流量。
步骤3、环境污染监测：用于安置空气质量传感器、噪音传感器以及水质传感器，实时监测大气中的污染物含量，监测环境噪音强度和频率，评估环境噪音污染程度，检测水中的化学物质、微生物污染以及HP值，评估环境水质标准。
步骤4：水资源管理：用于安装智能水表，实时监测不同区域以及供水管道的用水量和管道压力情况，记录智慧城市用户用水情况，监测管道水压变化，帮助识别管道漏水和压力异常情况。
102、将数据存储到云数据库中，实现数据的集中管理和存储，利用弹性扩展特点自适应数据量，通过负载均衡实现高性能读写和并发请求操作，创建索引优化数据查询传输，利用时间表实现自动化备份机制；
本实施例中，具体需要说明的是数据存储管理模块，所述数据存储管理模块利用云数据高可扩展性和高容量特点，将数据存储到云数据库中，实现数据的集中管理和存储，云数据库根据需求进行弹性扩展，自动按需增加存储容量以及计算资源，自适应不断增长的数据量，简化数据库管理和维护，提供大容量的存储空间，有效存储和管理不同结构数据，通过负载均衡实现高性能读写操作，提供快速响应时间处理大规模的并发请求，根据制定的列和字段创建索引优化数据查询传输，利用索引快速定位满足查询条件的数据行，减少全表扫描开销，提高查询速度，通过外键约束建立主表和从表之间的关联关系，帮助进行跨数据集的分析和挖掘，提供数据备份机制，定期备份存储数据库数据集，包括完整备份和增量备份，所述完整备份将整个数据库的所有数据进行备份，增量备份发生变化的数据部分，通过定期备份数据，确保在出现硬件故障、意外删除以及其他灾难情况时，恢复有可靠的数据副本，通过灾难恢复将数据回滚到稳定状态，根据预设时间表和策略进行自动化备份，将数据备份存储在不同的位置和媒介上，提高数据的安全性和可靠性。
103、结合实际情况和领域知识，对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排；
本实施例中，具体需要说明的是数据分析决策模块，所述数据分析决策模块对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排，包括能源消耗分析、交通流量分析、环境污染分析和水资源分析四个子单元：
步骤1、能源消耗分析：通过电力监测仪和水流量传感器对用电量和水资源消耗数据分析，利用光照传感器监测环境亮度，建立能源智能控制系统，进行全面能源审计，比较不同时间段、不同部门以及不同设备的能耗情况，结合实际情况和领域知识，推理分析能源消耗原因，通过分析能耗数据，识别异常的能源消耗模式、高能耗、能源浪费和低效率的环节，比较当前的能耗数据与历史数据以及领域能耗基准值，根据公共设施的使用统计，调整设施的开放时间，结合交通流量监测根据实时数据智能自适应调整街道灯光亮度，基于时间表设定，预先编排不同时间段的灯光亮度，通过合理编排时间表，满足不同时间段的照明需求，最大限度减少不必要的能源浪费。
步骤2、交通流量分析：通过趋势分析计算交通流量数据的移动平均值，平滑数据展现长期趋势，所述计算具体公式为：
；
其中表示每个移动窗口的平均值，/>表示单个移动窗口内单个交通流量数据，/>表示单个移动窗口内交通流量数据的个数，/>表示移动窗口个数，帮助捕捉交通流量的变化趋势，分析交通流量数据中的峰值和谷值，确定交通繁忙和空闲时间段，结合地理信息系统进行空间分析，识别重要节点和拥堵热点，提取数据中时间信息、天气数据、道路拓扑结构数据，利用领域知识和统计方法转换成数据特征，对大规模特征空间进行降维，减少特征数量简化模型，建立门控循环单元模型，利用门控机制捕捉和记忆时间序列数据的长期依赖关系，所述门控循环单元模型具体公式为：
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；
；
其中表示控制前一个时间步的隐藏状态的更新门，/>表示sigmoid函数，/>表示用于将输入特征和隐藏状态映射到更新门的权重矩阵，/>表示前一个时间步的隐藏状态，/>表示当前时间步的输入特征，/>表示结合前一个时间步的隐藏状态和当前时间步的输入特征的重置门，/>表示用于将输入特征和隐藏状态映射到重置门的权重矩阵，表示新的候选隐藏状态，/>表示用于将输入特征和隐藏状态映射到新候选隐藏状态的权重矩阵，/>表示双曲正切函数，使用历史数据对建立的模型进行验证，所述验证过程将数据分为训练集和测试集，通过计算预测结果和时间观测值之间的误差指标，所述计算具体公式为：
；
其中公式中表示均值的标准误差，/>表示每一个单一数值，/>表示总体大小，评估模型准确性和性能，利用模型根据预测结果制定合理的交通规划，对预测结果解读合理安排交通资源。
步骤3、环境污染分析：传输监测数据至云平台分析中心，根据监测到的污染物浓度判断大气环境的污染程度，设置相关的环境空气质量标准，判断当前污染物浓度是否超标，决策相应控制措施，联动交通流量调控改善空气质量，评估环境噪音污染程度，设定规定噪声阈值，采取措施降低噪音水平，包括加强噪音隔离、减少噪声源的产生以及限制噪音源的使用时间，根据水质监测结果评估水质的好坏，并与相关的水质标准进行比较并采取相应的处理方法。
步骤4、水资源分析：通过对用水和压力数据的分析，有效识别用水过高以及异常的城市区域，设定用水量正常范围，超过范围检测存在问题，提供相应优化建议，过高、不稳定的供水压力导致水管破裂、水质下降问题，动态调整供水管网的压力，减少供水系统中的损失。
104、根据数据分析结果，利用云计算中心以及传感器网络，制定针对不同的节能减排策略，实现智能调控；
本实施例中，具体需要说明的是节能策略调控模块，所述节能策略调控模块根据数据分析结果，制定针对不同的节能减排策略，包括能源消耗调控、交通流量调控、环境污染调控和水资源调控四个子单元：
步骤1、能源消耗调控：通过智能化的能源管理系统，实现多能源的集成和优化调度，确保能源的高效利用，减少能源浪费，结合智能设备和云计算平台，实现能源消耗的实时监测和控制，使用智能仪表和传感器对设备和能源消耗进行监测，通过云计算平台进行数据分析和控制，实现精细化的能源调控，根据环境需求和光照情况，实时调整灯光亮度和开关状态，降低不必要的能源消耗。
步骤2、交通流量调控：集成数据源和传感器组建智能交通管理中心，实现对交通流量的精准监测和调控，通过数据分析交通流量的变化和拥堵情况，调整红绿灯的配时方案，减少车辆等待时间和延误，提高路口通行能力，根据交通流量的分布和变化情况，制定更加合理的道路通行方案，包括道路限行、拥堵路段限行措施，通过智能交通系统和云计算平台，对交通状况进行实时监测和分析，推送实时路况信息给驾驶员，引导其选择合适的路线，减少拥堵和能源浪费。
步骤3、环境污染调控：利用多种传感器组成传感器网络，实时监测环境污染物浓度、污染源排放情况，结合云平台计算中心，实现对环境污染的智能预警和及时响应，通过追踪和识别污染物的来源和扩散路径，准确定位针对性地采取控制措施，将传感器监测到的环境数据传输到云平台中心，实现对环境污染治理设施的自动化控制和调节，提高治理效率和减少人为干预。
步骤4、水资源调控：利用传感器数据建立智能供水分析系统，实现对供水管网的智能控制和优化，包括调整供水压力、减少漏水损失、合理管网运行调度，提高供水效率和减少水资源浪费。
105、通过图表、地图的可视化方式，将数据分析结果直观展示，通过模拟和预测展示智慧城市的效果和影响；
本实施例中，具体需要说明的是可视化参与模块，所述可视化参与模块通过图表、地图的可视化方式，将数据分析结果直观展示，包括能源消耗、交通流量、空气质量、环境噪音、供水系统的用水量、压力情况、水质指标以及节水率信息，将所有信息相应的变化趋势和对比分析针对不同的节能方案和措施，通过模拟和预测展示其在智慧城市中的效果和影响，提供节能减排的相关信息和宣传资料，利用留言板和用户在线讨论功能进行互动交流。
106、使用加密算法对系统中的敏感数据进行加密处理，通过访问控制列表、角色权限管理，限制对系统内部数据和功能的访问权限，提供用户个人数据管理和权限控制的功能；
本实施例中，具体需要说明的是安全隐私保护模块，所述安全隐私保护模块使用加密算法对系统中的敏感数据进行加密处理，所述加密算法具体公式为：
；
其中表示密文，/>表示密钥，/>表示明文，/>表示加密函数，采用HTTPS安全通信协议保证数据传输安全，通过访问控制列表、角色权限管理，限制对系统内部数据和功能的访问权限，经过授权的用户访问敏感数据和关键功能，防止未经授权的人员窃取篡改数据，展示用户隐私政策，包括数据收集和使用方式、共享规则，提供用户个人数据管理和权限控制的功能，确保用户了解其个人数据的使用情况。
本发明中的公式是去除量纲取其数值计算，通过采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设比例系数由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取。
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。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (8)
1.一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
101、安装多种传感器实时监测智慧城市相关数据，对数据进行初步监测识别和判断，便于数据的存储管理和分析决策；
102、将数据存储到云数据库中，实现数据的集中管理和存储，利用弹性扩展特点自适应数据量，通过负载均衡实现高性能读写和并发请求操作，创建索引优化数据查询传输，利用时间表实现自动化备份机制；
103、结合实际情况和领域知识，对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排；
104、根据数据分析结果，利用云计算中心以及传感器网络，制定针对不同的节能减排策略，实现智能调控；
105、通过图表、地图的可视化方式，将数据分析结果直观展示，通过模拟和预测展示智慧城市的效果和影响；
106、使用加密算法对系统中的敏感数据进行加密处理，通过访问控制列表、角色权限管理，限制对系统内部数据和功能的访问权限，提供用户个人数据管理和权限控制的功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，其特征在于：所述步骤101中，利用若干传感器采集监管智慧城市相关数据，判断识别相关数据，方便后续存储和分析。
3.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，其特征在于：所述步骤102中，通过负载均衡实现高性能读写和并发请求操作，创建索引优化数据查询传输，利用时间表实现自动化备份机制。
4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，其特征在于：所述步骤103中，使用移动平均值计算交通流量数据，所述计算具体公式为：
；
其中表示每个移动窗口的平均值，/>表示单个移动窗口内单个交通流量数据，/>表示单个移动窗口内交通流量数据的个数，/>表示移动窗口个数，建立门控循环单元模型提取特征，所述门控循环单元模型具体公式为：
；
；
；
其中表示控制前一个时间步的隐藏状态的更新门，/>表示sigmoid函数，/>表示用于将输入特征和隐藏状态映射到更新门的权重矩阵，/>表示前一个时间步的隐藏状态，表示当前时间步的输入特征，/>表示结合前一个时间步的隐藏状态和当前时间步的输入特征的重置门，/>表示用于将输入特征和隐藏状态映射到重置门的权重矩阵，/>表示新的候选隐藏状态，/>表示用于将输入特征和隐藏状态映射到新候选隐藏状态的权重矩阵，/>表示双曲正切函数，使用历史数据对建立的模型进行验证，所述验证过程将数据分为训练集和测试集，通过计算预测结果和时间观测值之间的误差指标，所述计算具体公式为：
；
其中公式中表示均值的标准误差，/>表示每一个单一数值，/>表示总体大小。
5.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，其特征在于：所述步骤104中，根据数据分析结果，利用云计算中心以及传感器网络，制定针对不同的节能减排策略，实现智能调控。
6.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，其特征在于：所述步骤105中，通过图表、地图的可视化方式，将数据分析结果直观展示，通过模拟和预测展示智慧城市的效果和影响。
7.根据权利要求1所述的一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，其特征在于：所述步骤106中，使用加密算法对系统中的敏感数据进行加密处理，所述加密算法具体公式为：
；
其中表示密文，/>表示密钥，/>表示明文，/>表示加密函数，限制对系统内部数据和功能的访问权限，提供用户个人数据管理和权限控制的功能。
8.一种基于云计算的智慧城市节能减排管理系统应用于如权利要求1-7任一所述的一种基于云计算的智慧城市节能减排管理方法，其特征在于：包括数据采集监管模块、数据存储管理模块、数据分析决策模块、节能策略调控模块、可视化参与模块和安全隐私保护模块；
数据采集监管模块：利用多种传感器实时采集监管智慧城市相关数据，包括能源消耗监测、交通流量监测、环境污染监测和水资源管理四个子单元；
数据存储管理模块：利用云端数据库实现数据集中管理和存储，建立数据索引和关联，提供数据备份和灾难恢复；
数据分析决策模块：对传感器监测数据进行分析和建模，利用分析结果决策系统节能减排，包括能源消耗分析、交通流量分析、环境污染分析和水资源分析四个子单元；
节能策略调控模块：根据数据分析结果，制定针对不同的节能减排策略，包括能源消耗调控、交通流量调控、环境污染调控和水资源调控四个子单元；
可视化参与模块：将数据分析结果以直观形式展示给城市管理者和市民，通过可视化界面演示节能减排成效和方案效果；
安全隐私保护模块：考虑数据安全与隐私保护，采取适当的加密和访问控制措施，管理智慧城市的数据和隐私。
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