CN117042018B - 公园景区综合管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于管理领域，公开了公园景区综合管理系统，包括数据采集装置、中继传输装置和综合管理平台；数据采集装置包括采集模块、第一通信模块和第二通信模块；采集模块用于获取公园的管理数据；第一通信模块用于在移动通信网络能够正常通信时，通过移动通信网络将管理数据发送至综合管理平台；第二通信模块用于在移动通信网络不能正常通信时，将管理数据发送至中继传输装置；中继传输装置用于将管理数据发送至综合管理平台；综合管理平台用于根据管理数据对公园进行管理。本发明设置了中继传输装置，中继传输装置能够在移动通信网络不能够正常通信时，将数据采集装置所获得的管理数据传输至综合管理平台，从而有效地保障了公园的正常管理。

Description

公园景区综合管理系统
技术领域
本发明涉及管理领域，尤其涉及公园景区综合管理系统。
背景技术
公园在日常管理的过程中需要对各种数据进行采集，例如公园里的湖泊的水质、水位、降雨量、垃圾桶等方面的数据。现有技术中的，通常是通过运营商的移动通信网络来进行数据传输的，但是，这种数据传输方式并没有考虑到运营商的基站等设备出现故障，导致数据无法传输的情况。这样会导致无法及时获取公园景区中的各个方面的数据，从而无法正常对公园进行管理。因此，如何在移动通信网络无法传输数据时，对公园中的用于进行管理的数据进行传输便成为需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于公开公园景区综合管理系统，解决如何在移动通信网络无法传输数据时，对公园中的用于进行管理的数据进行传输的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了公园景区综合管理系统，包括数据采集装置、中继传输装置和综合管理平台；
数据采集装置包括采集模块、第一通信模块和第二通信模块；
采集模块用于获取公园的管理数据；
第一通信模块用于在移动通信网络能够正常通信时，通过移动通信网络将管理数据发送至综合管理平台；
第二通信模块用于在移动通信网络不能正常通信时，将管理数据发送至中继传输装置；
中继传输装置用于将管理数据发送至综合管理平台；
综合管理平台用于根据管理数据对公园进行管理。
可选的，数据采集装置还包括判断模块；
判断模块用于采用固定的周期判断移动通信网络是否能够正常通信。
可选的，判断移动通信网络是否正常，包括：
第一步，判断移动通信网络的信号的强度是否小于设定的信号强度阈值，若是，则表示移动通信网络不能够正常通信；若否，则进入第二步；
第二步，向预设的服务器发送ping消息，若能够接收到服务器返回的数据，则表示移动通信网络能够正常通信；若不能够接收到服务器返回的数据，则表示移动通信网络不能够正常通信。
可选的，公园管理数据包括水质参数、水位、降雨量、垃圾桶装载量、空气质量参数中的任一种。
可选的，中继传输装置包括中继节点和中继通信装置；
中继节点设置在公园中，任意两个相邻的中继节点之间的距离均小于中继节点的通信半径；
中继节点用于与第二通信模块进行通信，接收第二通信模块发送的管理数据，并将管理数据传输至通信装置；
通信装置用于通过有线通信的方式将接收到的管理数据传输至综合管理平台。
可选的，通信装置还用于采用固定的分簇间隔对中继节点进行分簇，将中继节点分为成员节点和簇头节点；
成员节点用于与第二通信模块进行通信，接收第二通信模块发送的管理数据，以及用于将管理数据发送至对应的簇头节点；
簇头节点用于与成员节点进行通信，接收成员节点发送的管理数据，以及用于将管理数据发送至中继通信装置。
可选的，还包括定位装置，定位装置由公园的员工携带，用于在员工上班时，获取员工的位置信息；
定位装置包括卫星定位模块和数据发送模块；
卫星定位模块用于获取员工的位置信息；
数据发送模块用于将员工的位置信息发送至中继节点。
可选的，位置信息为GPS定位坐标或北斗卫星定位坐标。
可选的，综合管理平台包括接收模块、管理模块和预警模块；
接收模块用于接收管理数据；
管理模块用于对管理数据进行显示；
预警模块用于根据管理数据对公园进行监测。
可选的，管理模块包括水体管理单元和园区运营单元；
水体管理单元用于在公园的三维模型中对水体管理方面的管理数据进行显示；
园区运营单元用于在公园的三维模型中对园区运营方面的管理数据进行显示。
有益效果：
与现有技术相比，本发明设置了中继传输装置，中继传输装置能够在移动通信网络不能够正常通信时，将数据采集装置所获得的管理数据传输至综合管理平台，从而有效地保障了公园的正常管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的公园景区综合管理系统的一种示意图。
图2为员工的移动方向上的范围一种示意图。
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。
如图1所示的一种实施例，本发明提供了公园景区综合管理系统，包括数据采集装置、中继传输装置和综合管理平台；
数据采集装置包括采集模块、第一通信模块和第二通信模块；
采集模块用于获取公园的管理数据；
第一通信模块用于在移动通信网络能够正常通信时，通过移动通信网络将管理数据发送至综合管理平台；
第二通信模块用于在移动通信网络不能正常通信时，将管理数据发送至中继传输装置；
中继传输装置用于将管理数据发送至综合管理平台；
综合管理平台用于根据管理数据对公园进行管理。
在上述方案中，本发明设置了中继传输装置，中继传输装置能够在移动通信网络不能够正常通信时，将数据采集装置所获得的管理数据传输至综合管理平台，从而有效地保障了公园的正常管理。
可选的，数据采集装置还包括判断模块；
判断模块用于采用固定的周期判断移动通信网络是否能够正常通信。
具体的，固定的周期可以是1秒，5秒等，可以根据数据采集装置的采集周期进行设置，固定的周期可以设置为大于数据采集装置的采集周期。
可选的，判断移动通信网络是否正常，包括：
第一步，判断移动通信网络的信号的强度是否小于设定的信号强度阈值，若是，则表示移动通信网络不能够正常通信；若否，则进入第二步；
第二步，向预设的服务器发送ping消息，若能够接收到服务器返回的数据，则表示移动通信网络能够正常通信；若不能够接收到服务器返回的数据，则表示移动通信网络不能够正常通信。
具体的，通过信号强度进行判断是最快捷的判断方式，当信号的强度小于设定的信号强度阈值时，则表示没有足够强的信号来进行通信。信号强度阈值可以是-110dB。
具体的，服务器在接收ping消息之后，可以根据设置给发送ping消息的一方返回一个通知信息。
可选的，公园管理数据包括水质参数、水位、降雨量、垃圾桶装载量、空气质量参数中的任一种。
具体的，水质参数包括水温、浊度、溶解氧、PH值等。
水质参数的采集对象包括公园里的湖和河道。
水位包括湖的水位以及河道的水位。
降雨量的采集位置有多个，多个采集位置均匀分散在公园各处。
垃圾桶的装载量可以通过在垃圾桶内的顶部设置红外测距传感器来实现，当垃圾桶中的垃圾越来越多时，则红外测距传感器所测得的距离就越来越小，表示装载量越来越大。
空气质量参数包括SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5等。
数据采集装置由多种类型，每种类型的数据采集装置负责获取至少一种类型的管理数据。
可选的，中继传输装置包括中继节点和中继通信装置；
中继节点设置在公园中，任意两个相邻的中继节点之间的距离均小于中继节点的通信半径；
中继节点用于与第二通信模块进行通信，接收第二通信模块发送的管理数据，并将管理数据传输至通信装置；
通信装置用于通过有线通信的方式将接收到的管理数据传输至综合管理平台。
具体的，中继节点可以采用lora协议、ZigBee协议等协议进行通信。
可选的，中继节点的安装位置的确定过程为：
获取数据采集装置的分布范围A；
获取分布范围A的最小外接矩形B；
将最小外接矩形B分成多个大小为的区域，R表示中继节点的通信半径；
将包含至少一个数据采集装置的区域保存到集合B；
将集合B中的每个区域的中心作为中继节点的安装位置。
具体的，上述过程，能够使得区域相邻的区域的中心中的中继节点相互之间能够进行通信，从而保证了管理数据的多跳传输。
在对最小外接矩形B进行划分的过程中，若最小外接矩形B的边长不是的整数倍，则将最小外接矩形B的边长补充至整数倍，然后再进行区域的获取。
可选的，通信装置还用于采用固定的分簇间隔对中继节点进行分簇，将中继节点分为成员节点和簇头节点；
成员节点用于与第二通信模块进行通信，接收第二通信模块发送的管理数据，以及用于将管理数据发送至对应的簇头节点；
簇头节点用于与成员节点进行通信，接收成员节点发送的管理数据，以及用于将管理数据发送至中继通信装置。
具体的，固定的分簇间隔可以是一天、一周等。定期进行分簇能够避免单个中继节点长时间作为簇头节点来转发管理数据，从而可以使得中继节点之间的电量消耗速度差异更小，有利于避免某个中继节点过早退出工作，保证中继节点的通信覆盖范围，从而保证为管理数据的传输提供一个备份的传输通道。
对应的簇头节点指的是成员所在的簇的簇头节点。
具体的，簇头节点之间通过多跳通信的方式与中继通信装置进行通信。
可选的，对中继节点进行分簇，将中继节点分为成员节点和簇头节点，包括：
第一次分簇，将中继节点所在的区域分为多个面积相同的矩形的分簇区域；
将每个分簇区域中，距离分簇区域的中心最近的中继节点作为该分簇区域的簇头节点，将该分簇区域中其余的中继节点作为该分簇区域的成员节点；
第k次分簇，k为大于等于2的正整数，分别计算每个簇的调整系数；
对调整系数大于设置的调整系数阈值的簇C，以及与簇C相邻的所有簇进行如下重新分簇处理：
获取簇C以及与簇C相邻的所有簇所在的区域的最小外接矩形D；
将最小外接矩形D分为H+1个面积相同的矩形的分簇区域，H表示与簇C相邻的所有簇的数量；
分别获取每个分簇区域中的簇头节点和成员节点。
具体的，在上述实施过程中，并没有重新对所有的中继节点进行分簇，而是仅对调整系数大于设定的调整系数阈值的簇以及与该簇相邻的其它簇重新进行分簇，这样进行分簇的好处是：能够有效地缩短重新分簇的时间，因为重新分簇所需要计算的中继节点的数量得到了大幅度的压缩，同时，由于不同的数据采集装置，其向成员节点发送管理数据的频率也不同，因此，上述实施过程能够针对性地对电量消耗比较多的区域中的簇进行重新分簇，从而实现使得各个中继节点之间的电量消耗速度尽可能地接近，从而能够在下一次更换电池之前，保持最大的通信覆盖范围，保证在移动通信网络无法进行数据传输时，通信数据依然能够传输至综合管理平台。
可选的，调整系数的计算公式为：
adcefa表示簇a的调整系数，Q表示簇a中的成员节点和簇头节点的集合，nQ表示Q中的元素的总数，erlfi,1表示第k次进行分簇时，元素i的剩余电量，erlfi,2表示第k-1次进行分簇时，元素i的剩余电量；erfull表示中继节点的满电电量，dtrsi,1表示在第k-1次进行分簇和第k次进行分簇之间的时间段tfa内，元素a累计发送的数据的大小，dtrsi,2表示在第k-2次进行分簇和第k-1次进行分簇之间的时间段tfb内，元素a累计发送的数据的大小；dtrsx表示预设的数据的大小，numsa表示簇a的调整系数连续小于调整系数阈值的累计次数，NM表示预设的正整数，NM大于等于10，w1、w2、w3表示设定的权重，三个权重之间的和为1。
在上述实施过程中，调整系数从电量消耗的速度、数据的累计发送大小以及连续未进行重新分簇的次数这三个方向进行计算得到，使得电量消耗速度越快、数据的累计发送大小越大、连续未进行重新分簇的次数越多的簇的调整系数越大。调整系数的计算方式是与本发明的重新分簇的方式相适应的，能够实现针对性的重新分簇，避免每次分簇时都对所有的中继节点都进行重新分簇。
具体的，当k为2时，dtrsi,2表示的是从中继节点开始运行的时刻开始，经过固定的分簇间隔后，元素a累计发送的数据的大小。
tfa的起始时刻为第k-1次进行分簇结束的时刻，tfa结束时刻为第k次进行分簇开始的时刻。
tfb的起始时刻为第k-2次进行分簇结束的时刻，tfb结束时刻为第k-1次进行分簇开始的时刻。
具体的，通信装置在分簇完成后，将本次分簇所得到的簇头节点的集合和成员节点的集合发送至对应的中继节点。
具体的，中继节点根据接收到的集合判断自身的类型是否改变，若是，则向相邻的中继节点广播自身的新的类型。这里的类型为成员节点或簇头节点。
可选的，分别获取每个分簇区域中的簇头节点和成员节点，包括：
将每个分簇区域中，累计担任簇头节点次数最小的中继节点作为簇头节点，将其余的中继节点作为成员节点；
若累计担任簇头次数最小的中继节点的数量大于等于2，则从所有累计担任簇头次数最小的中继节点中随机选择一个中继节点作为簇头节点。
具体的，通过将累计担任簇头次数最小的中继节点选为簇头节点，能够进一步平衡中继节点之间的电量消耗速度。
可选的，还包括定位装置，定位装置由公园的员工携带，用于在员工上班时，获取员工的位置信息；
定位装置包括卫星定位模块和数据发送模块；
卫星定位模块用于获取员工的位置信息；
数据发送模块用于将员工的位置信息发送至中继节点。
具体的，公园中的员工开始工作后，便将定位装置随身携带，便于公园的管理人员从综合管理平台中实时获取员工的位置，从而更好地对员工进行工作指派，例如，为已经装满垃圾的垃圾桶指派最近的负责清洁的员工进行处理。
具体的，中继节点在由于已经进行分簇，因此，实际上，数据发送模块是将位置信息发送至成员节点，然后成员节点将位置信息发送至簇头节点，簇头节点将位置信息发送至综合管理平台。
可选的，将员工的位置信息发送至中继节点，包括：
获取数据发送模块能够进行通信的中继节点的集合E；
若集合E中的中继节点只有一个，则数据发送模块将集合E中的中继节点作为传输目标，将位置信息发送至传输目标；
若集合E中的中继节点的数量大于等于2，则分别计算集合E中的每个中继节点的目标概率；
数据发送模块将目标概率最大的中继节点作为传输目标，将位置信息发送至传输目标。
具体的，本发明没有直接将最近的中继节点作为传输目标，这是因为，若员工是在以较高的速度离开最近的中继节点，那么很容易出现位置信息还未完成就需要切换进行通信的中继节点的情况，这种情况容易导致位置信息的丢失。因此，本发明通过计算目标概率来进行传输目标的选择，能够有效地降低位置信息丢失的概率，从而提高的将位置信息成功传输至管理平台的概率。
可选的，获取数据发送模块能够进行通信的中继节点的集合E，包括：
获取员工的移动方向；
将处于员工的移动方向上的，且能够与数据发送模块进行通信的中继节点保存到集合E。
如图2所示，当员工朝着正北方向移动时，处于员工的移动方向上的中继节点为以正北方向为0度，正负90度范围内的中继节点。
可选的，目标概率的计算函数为：
其中，aimprov表示中继节点v的目标概率，distv表示中继节点v与定位装置之间的距离，speed表示定位装置的移动速度，stdsp表示设定的速度，stdsp大于等于50km/h，threspd表示设置的速度阈值，threspd大于等于5km/h，ε表示第一计算参数，δ表示第二计算参数，第一计算参数和第二计算参数均小于1且大于0。
在上述计算过程中，目标概率采用了两种不同的公式来进行计算，通过定位装置的移动速度来自适应地选择不同的公式来计算目标概率，使得计算得到的目标概率越大时，中继节点成功接收位置信息的概率越大，使得目标概率能够适用于不同速度下的计算。
在速度比较小时，中继节点与定位装置之间的距离越小，定位装置的速度越小，则中继节点的目标概率越大；在速度比较大时，例如员工乘坐清洁车辆在公园中进行穿梭时，则中继节点与定位装置之间的距离越大，定位装置的速度大，则中继节点的目标概率越大。
可选的，位置信息为GPS定位坐标或北斗卫星定位坐标。
可选的，数据发送模块还用于通过移动通信网络将员工的位置信息发送至综合管理平台。
具体的，数据发送模块在移动通信网络可用时，通过移动通信网络将员工的位置信息发送至综合管理平台，而在移动通信网络不可用，即无法进行通信时，将员工的位置信息发送至中继节点。
移动通信网络包括3G网络、4G网络、5G网络等。
可选的，综合管理平台包括接收模块、管理模块和预警模块；
接收模块用于接收管理数据；
管理模块用于对管理数据进行显示；
预警模块用于根据管理数据对公园进行监测。
可选的，管理模块包括水体管理单元和园区运营单元；
水体管理单元用于在公园的三维模型中对水体管理方面的管理数据进行显示；
园区运营单元用于在公园的三维模型中对园区运营方面的管理数据进行显示。
水体管理方面的管理数据包括水质参数、水位等。
园区运营方面的管理数据包括降雨量、垃圾桶装载量、空气质量参数、员工的位置等。
具体的，可以通过监视大屏对管理数据进行显示。
可选的，根据管理数据对公园进行监测，包括：
若管理数据超出设定的预警范围，则将管理数据对应的物体在公园的三维模型中进行突出显示。突出显示的方式包括按比例放大体积或在物体的周围加上红色的边框等。
例如，当水位小于设定的最小水位高度或大于设定的最大水位高度时，则表示水位超出设定的预警范围。
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所述的具体实施方式。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 (8)

1.公园景区综合管理系统，其特征在于，包括数据采集装置、中继传输装置和综合管理平台；
数据采集装置包括采集模块、第一通信模块和第二通信模块；
采集模块用于获取公园的管理数据；
第一通信模块用于在移动通信网络能够正常通信时，通过移动通信网络将管理数据发送至综合管理平台；
第二通信模块用于在移动通信网络不能正常通信时，将管理数据发送至中继传输装置；
中继传输装置用于将管理数据发送至综合管理平台；
综合管理平台用于根据管理数据对公园进行管理；
中继传输装置包括中继节点和中继通信装置；
中继节点设置在公园中，任意两个相邻的中继节点之间的距离均小于中继节点的通信半径；
中继节点用于与第二通信模块进行通信，接收第二通信模块发送的管理数据，并将管理数据传输至通信装置；
通信装置用于通过有线通信的方式将接收到的管理数据传输至综合管理平台；
通信装置还用于采用固定的分簇间隔对中继节点进行分簇，将中继节点分为成员节点和簇头节点；
成员节点用于与第二通信模块进行通信，接收第二通信模块发送的管理数据，以及用于将管理数据发送至对应的簇头节点；
簇头节点用于与成员节点进行通信，接收成员节点发送的管理数据，以及用于将管理数据发送至中继通信装置；
对中继节点进行分簇，将中继节点分为成员节点和簇头节点，包括：
第一次分簇，将中继节点所在的区域分为多个面积相同的矩形的分簇区域；
将每个分簇区域中，距离分簇区域的中心最近的中继节点作为该分簇区域的簇头节点，将该分簇区域中其余的中继节点作为该分簇区域的成员节点；
第k次分簇，k为大于等于2的正整数，分别计算每个簇的调整系数；
对调整系数大于设置的调整系数阈值的簇C，以及与簇C相邻的所有簇进行如下重新分簇处理：
获取簇C以及与簇C相邻的所有簇所在的区域的最小外接矩形D；
将最小外接矩形D分为H+1个面积相同的矩形的分簇区域，H表示与簇C相邻的所有簇的数量；
分别获取每个分簇区域中的簇头节点和成员节点；
调整系数的计算公式为：
adcefa表示簇a的调整系数，Q表示簇a中的成员节点和簇头节点的集合，nQ表示Q中的元素的总数，erlfi,1表示第k次进行分簇时，元素i的剩余电量，erlfi,2表示第k-1次进行分簇时，元素i的剩余电量；erfull表示中继节点的满电电量，dtrsi,1表示在第k-1次进行分簇和第k次进行分簇之间的时间段tfa内，元素a累计发送的数据的大小，dtrsi,2表示在第k-2次进行分簇和第k-1次进行分簇之间的时间段tfb内，元素a累计发送的数据的大小；dtrsx表示预设的数据的大小，numsa表示簇a的调整系数连续小于调整系数阈值的累计次数，NM表示预设的正整数，NM大于等于10，w1、w2、w3表示设定的权重，三个权重之间的和为1。
2.根据权利要求1所述的公园景区综合管理系统，其特征在于，数据采集装置还包括判断模块；
判断模块用于采用固定的周期判断移动通信网络是否能够正常通信。
3.根据权利要求2所述的公园景区综合管理系统，其特征在于，判断移动通信网络是否正常，包括：
第一步，判断移动通信网络的信号的强度是否小于设定的信号强度阈值，若是，则表示移动通信网络不能够正常通信；若否，则进入第二步；
第二步，向预设的服务器发送ping消息，若能够接收到服务器返回的数据，则表示移动通信网络能够正常通信；若不能够接收到服务器返回的数据，则表示移动通信网络不能够正常通信。
4.根据权利要求1所述的公园景区综合管理系统，其特征在于，公园管理数据包括水质参数、水位、降雨量、垃圾桶装载量、空气质量参数中的任一种。
5.根据权利要求1所述的公园景区综合管理系统，其特征在于，还包括定位装置，定位装置由公园的员工携带，用于在员工上班时，获取员工的位置信息；
定位装置包括卫星定位模块和数据发送模块；
卫星定位模块用于获取员工的位置信息；
数据发送模块用于将员工的位置信息发送至中继节点。
6.根据权利要求5所述的公园景区综合管理系统，其特征在于，位置信息为GPS定位坐标或北斗卫星定位坐标。
7.根据权利要求1所述的公园景区综合管理系统，其特征在于，综合管理平台包括接收模块、管理模块和预警模块；
接收模块用于接收管理数据；
管理模块用于对管理数据进行显示；
预警模块用于根据管理数据对公园进行监测。
8.根据权利要求7所述的公园景区综合管理系统，其特征在于，管理模块包括水体管理单元和园区运营单元；
水体管理单元用于在公园的三维模型中对水体管理方面的管理数据进行显示；
园区运营单元用于在公园的三维模型中对园区运营方面的管理数据进行显示。
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