CN117785193A - 一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，包括：接收模块、实时数据传输模块和云平台数据处理模块；其中，云平台数据处理模块，用于在线编辑得到对应的解算公式，并采用所述解算公式对所述传感器原始数据进行解算，得到传感器监测数据，并可视化展示所述传感器监测数据。当设备接入物联网后，允许用户可以进行在线编辑解算公式，因此，用户可以在云端或本地编辑并即时应用复杂的数学公式对采集数据进行处理，从而得到满足工程需要实时数据，用户无需受限于特定的设备或本地工具，能够随时随地使用具有在线编辑功能的系统进行工程解算，因此，提高了使用灵活性，极大地提高了工作效率。

Description

一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统

技术领域

本发明属于工程监测技术领域，具体涉及一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统。

背景技术

信息化监测技术是了解工程施工动态变化及保证工程质量和安全的前提。实践表明，信息化监测技术可为工程施工研究对策和采取措施提供依据，是工程质量和工程安全的重要保障。由于监测传感器采集到的原始数据并非直观的监测数据，需要采用解算公式进行解算，传感器采集到的原始数据能否正确解算，解算公式能否交叉验证等，直接关系到工程质量和工程安全。现有技术中，用户只能调用已封装完成的解算公式，对传感器采集到的原始数据进行解算，但由于已封装完成的解算公式的形式和内容固定，经常与当前解算场景不完全匹配，无法满足用户的使用需求。还具有使用实时性和灵活性差的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，包括：

接收模块，用于实时接收传感器采集到的传感器原始数据；

实时数据传输模块，用于将所述接收模块接收到的所述传感器原始数据，实时传输到云平台数据处理模块；

所述云平台数据处理模块，用于在线编辑得到对应的解算公式，并采用所述解算公式对所述传感器原始数据进行解算，得到传感器监测数据，并可视化展示所述传感器监测数据；

所述云平台数据处理模块包括：

传感器型号获取模块，用于获取采集所述传感器原始数据的传感器型号；

解算常量确定模块，用于根据所述传感器型号获取模块获取到的传感器型号，确定解算常量；所述解算常量包括仪器灵敏度常量、仪器校准系数、仪器误差修正值常数项、仪器零点漂移常数项和仪器温度补偿系数；

解算公式在线编辑界面，用于定义输入参数、输出参数以及解算公式的具体形式；其中，所述输入参数关联所述解算常量确定模块确定的所述解算常量；

解算公式输出模块，用于执行所述解算公式在线编辑界面编辑得到的解算公式，对所述传感器原始数据进行解算，得到与当前传感器型号和解算需求对应的传感器监测数据；

监测数据趋势分析模块，用于对所述解算公式输出模块输出的传感器监测数据进行趋势分析，并可视化展示传感器监测数据的趋势。

优选的，所述实时数据传输模块，包括：

身份认证和访问控制子模块，用于在传感器原始数据传输前，对用户身份和用户访问控制权限进行验证；

数据安全传输协议子模块，用于采用数据安全传输协议，传输所述传感器原始数据；

数据完整性验证子模块，用于对传输过程中的所述传感器原始数据进行数据完整性验证；

实时监测和日志记录子模块，用于对传输过程中的异常行为进行监控和记录。

优选的，所述解算公式在线编辑界面包括：

变量管理子界面，用于定义、命名和管理解算公式需要使用到的公式变量；

函数编辑区子界面，与所述变量管理子界面和所述解算常量确定模块关联，采用函数库中的函数符号，调用所述解算常量确定模块确定的解算常量，以及所述变量管理子界面确定的公式变量，编辑得到解算公式；同时，实时预览编辑得到的所述解算公式，并可视化展示解算公式输出的传感器监测数据。

优选的，所述解算公式在线编辑界面还包括：

历史记录与版本控制子模块，用于允许用户查看和管理解算公式的编辑历史，以及恢复先前版本的解算公式，并且能够比较不同版本解算公式之间的差异，确保解算公式的稳定性和可追溯性。

优选的，所述监测数据趋势分析模块，包括：

清理非正常数据子模块，用于对所述解算公式输出模块输出的传感器监测数据进行预处理，包括去除异常值、填充缺失数据和标准化处理，得到预处理后的传感器监测数据；

时间序列分析子模块，用于对经所述清理非正常数据子模块预处理后的传感器监测数据，采用时间序列分析方法进行时间序列分析；

趋势识别和拟合子模块，用于基于所述时间序列分析子模块的时间序列分析结果，通过数学模型或统计方法得到传感器监测数据中的趋势并进行拟合，得到传感器监测数据趋势分析结果；

可视化展示子模块，用于采用图形展示方式，可视化展示所述传感器监测数据趋势分析结果；

异常检测子模块，用于采用统计方法或机器学习算法，自动识别并标记所述传感器监测数据趋势分析结果中的异常值或离群点。

本发明提供的一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统具有以下优点：

本发明提供一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，当设备接入物联网后，允许用户可以进行在线编辑解算公式，因此，用户可以在云端或本地编辑并即时应用复杂的数学公式对采集数据进行处理，从而得到满足工程需要实时数据，用户无需受限于特定的设备或本地工具，能够随时随地使用具有在线编辑功能的系统进行工程解算，因此，提高了使用灵活性，极大地提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，当设备接入物联网后，允许用户可以进行在线编辑解算公式，因此，用户可以在云端或本地编辑并即时应用复杂的数学公式对采集数据进行处理，从而得到满足工程需要实时数据，用户无需受限于特定的设备或本地工具，能够随时随地使用具有在线编辑功能的系统进行工程解算，因此，提高了使用灵活性，极大地提高了工作效率。

参考图1，本发明提供一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，可用于各类传感器的实时数据解算，包括：

接收模块，用于实时接收传感器采集到的传感器原始数据，传感器原始数据可以是环境或监测对象的原始监测数据，例如，温度、湿度、压力、光照、振动等。

实时数据传输模块，用于将所述接收模块接收到的所述传感器原始数据，实时传输到云平台数据处理模块；

另外，为确保传感器原始数据在传输过程中的安全性，防范潜在的信息泄露和篡改风险，本发明采用一系列高效而可靠的安全协议和技术措施，具体为：

所述实时数据传输模块，包括：

身份认证和访问控制子模块，用于在传感器原始数据传输前，对用户身份和用户访问控制权限进行验证；具体的，为防止未经授权的访问，采用严格的身份认证和访问控制机制。用户在进行数据传输前，需要通过身份验证机制证明其合法身份。同时，采用基于角色的访问控制(RBAC)等技术，确保只有获得授权的用户才能够进行数据传输操作，防范了潜在的信息泄露风险。

数据安全传输协议子模块，用于采用数据安全传输协议，传输所述传感器原始数据；具体的，为保障数据在传输过程中的安全性，采用先进的数据安全传输协议。这种数据安全传输协议使用加密技术，对传输的数据进行端到端的加密保护，防止未经授权的访问者截取敏感信息。通过采用公钥基础设施(PKI)或其他安全密钥管理机制，确保仅有授权用户能够解密和访问传输的数据。

数据完整性验证子模块，用于对传输过程中的所述传感器原始数据进行数据完整性验证；具体的，为防范数据在传输中被篡改的风险，引入了数据完整性验证机制。在数据传输的过程中，采用哈希函数或其他校验算法生成数据的校验值，将其与接收端生成的校验值进行比对。一致性验证结果表明数据在传输过程中没有被篡改，确保接收到的数据是原始、完整的。

实时监测和日志记录子模块，用于对传输过程中的异常行为进行监控和记录。具体的，本系统具备实时监测机制，对数据传输过程中的异常行为进行监控。任何异常访问或未经授权的数据篡改尝试都将触发警报，并采取相应的安全措施。此外，系统还实施了全面的日志记录，记录所有数据传输活动，以便进行审计和溯源，有助于追踪和识别潜在的安全威胁。

所述云平台数据处理模块，用于在线编辑得到对应的解算公式，并采用所述解算公式对所述传感器原始数据进行解算，得到传感器监测数据，并可视化展示所述传感器监测数据；

所述云平台数据处理模块包括：

传感器型号获取模块，用于获取采集所述传感器原始数据的传感器型号；

解算常量确定模块，用于根据所述传感器型号获取模块获取到的传感器型号，确定解算常量；所述解算常量包括仪器灵敏度常量、仪器校准系数、仪器误差修正值常数项、仪器零点漂移常数项和仪器温度补偿系数；

具体的，解算常量对于确保解算过程的准确性和可靠性至关重要。各解算常量含义和意义为：

仪器灵敏度常量：灵敏度是指传感器响应于被测量物理量变化的程度，通常以单位变化引起的传感器输出变化来表示。在解算过程中，通过仪器灵敏度常量，将传感器输出映射到相应的物理量值，确保解算结果与实际测量值一致。

仪器校准系数:用于校准传感器输出的因子，用于调整解算过程中的系统误差。通过仪器校准系数，系统能够更准确地将采集到的数据映射到真实世界的物理量，提高解算结果的精度。

仪器误差修正值常数项：用于修正解算中的系统误差的修正项，通常是由于传感器特性变化、环境条件变化等引起的误差。通过动态调整解算过程中的仪器误差修正值常数项，帮助系统及时纠正由于外部因素引起的误差，提高解算结果的可靠性。

仪器零点漂移常数项：仪器零点漂移是指传感器在零输入条件下输出的偏移，即当被测量物理量为零时，传感器输出的非零值。该值确保在零输入条件下解算结果准确无误，避免了由于传感器初始状态引起的误差。

仪器温度补偿系数：用于根据环境温度的变化调整解算常量，以提高系统在不同温度条件下的稳定性。通过温度补偿系数，系统能够自动调整解算常量，使其适应不同的工作温度范围，减小温度对解算结果的影响。

解算公式在线编辑界面，用于定义输入参数、输出参数以及解算公式的具体形式；其中，所述输入参数关联所述解算常量确定模块确定的所述解算常量；

所述解算公式在线编辑界面包括：

变量管理子界面，用于定义、命名和管理解算公式需要使用到的公式变量，使得解算公式更具有可读性和可维护性。系统界面提供了包括变量的添加、删除、编辑等功能，同时提供变量的类型和单位设置，以确保解算公式的准确性和一致性。

函数编辑区子界面，系统提供给用户的交互平台，与所述变量管理子界面和所述解算常量确定模块关联，采用函数库中的函数符号，调用所述解算常量确定模块确定的解算常量，以及所述变量管理子界面确定的公式变量，编辑得到解算公式；同时，实时预览编辑得到的所述解算公式，并可视化展示解算公式输出的传感器监测数据。

通过函数编辑区子界面，用户可以直观地进行函数的编辑和管理，该编辑区中，用户可以利用数学符号包括函数库、变量输入等，对数据进行公式化处理，并且在该功能区，能够对公式进行实时的预览以及获取对应的输出可视化结果，从而帮助用户迅速发现和纠正潜在的错误，并改正对应的公式输入。

历史记录与版本控制子模块，用于允许用户查看和管理解算公式的编辑历史，以及恢复先前版本的解算公式，并且能够比较不同版本解算公式之间的差异，确保解算公式的稳定性和可追溯性。

解算公式输出模块，用于执行所述解算公式在线编辑界面编辑得到的解算公式，对所述传感器原始数据进行解算，得到与当前传感器型号和解算需求对应的传感器监测数据；通过此解算公式输出模块，方便用户更好地理解数据的演变和未来可能的发展，对采集到的数据进行系统性的趋势识别和分析。

监测数据趋势分析模块，用于对所述解算公式输出模块输出的传感器监测数据进行趋势分析，并可视化展示传感器监测数据的趋势。

所述监测数据趋势分析模块，包括：

清理非正常数据子模块，进行趋势分析之前对采集到的监测数据进行清理和调整的过程，以保证数据的质量和一致性。具体用于对所述解算公式输出模块输出的传感器监测数据进行预处理，包括去除异常值、填充缺失数据和标准化处理，以确保分析的数据集是可靠和准确的，得到预处理后的传感器监测数据；

时间序列分析子模块，用于对经所述清理非正常数据子模块预处理后的传感器监测数据，采用时间序列分析方法进行时间序列分析；例如，对监测数据随时间变化的趋势、季节性和周期性进行建模和分析，包括移动平均、指数平滑、季节性分解等，以揭示数据中的潜在模式和趋势。

趋势识别和拟合子模块，用于基于所述时间序列分析子模块的时间序列分析结果，通过数学模型或统计方法得到传感器监测数据中的趋势并进行拟合，得到传感器监测数据趋势分析结果；其中，在拟合过程中采用线性回归、多项式拟合等方法，将趋势抽象为数学模型，使用户更直观地理解数据的发展趋势。

可视化展示子模块，用于采用图形展示方式，可视化展示所述传感器监测数据趋势分析结果；具体的，借助可视化工具，呈现监测数据趋势分析结果的界面，包括图表、趋势图、热力图等。并且提供多样的图形展示方式，使用户能够以直观的方式观察和理解监测数据的趋势，并支持交互式的数据探索。

异常检测子模块，用于采用统计方法或机器学习算法，自动识别并标记所述传感器监测数据趋势分析结果中的异常值或离群点，以便用户能够关注潜在的异常趋势。

例如，如果识别到传感器类型为应变计JMZX-2XXHB热敏电阻型，则定义传感器的解算常量包括：传感器系数K，仪器常量A，仪器常量B，仪器常量C，初始频率F0，初始电阻R0和弹性模量K0；定义监测项为频率F1和电阻R1；定义输出参数包括温度T，应变strain和应力stress。定义该类型传感器的解析公式为：Functioin formula(F1,R1,K,A,B,C,F0,R0,K0)

{Var strain＝(math.pow(F1,2)-math.pow(F0,2))*K；

Var T0＝1/(A+B*math.log(R0/1000)+C*math.pow(math.log(R0/1000),2))-273.2；

Var T0＝1/(A+B*math.log(R1/1000)+C*math.pow(math.log(R1/1000),2))-273.2；

Var stress＝(strain+(T-T0)*(12.2-10)*K0；

Return(T,strain,stress)

}

在配置设备的初始值及对应的解算常量后，输出监测数据图表。

本发明提供一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，针对传感器型号及监测类型动态配置解算公式，物联网解算程序动态读取该型号公式并对接接收到的传感器采集数据进行解算，解算公式代码片段可在页面查看，支持公式验证，可进行交叉验证；因此，易发现解算公式的错误，保证解算结果的正确性。本发明中，用户可以在云端或本地编辑并即时应用复杂的数学公式对采集数据进行处理，从而得到满足工程需要实时数据，用户无需受限于特定的设备或本地工具，能够随时随地使用具有在线编辑功能的系统进行工程解算，因此，提高了使用灵活性，极大地提高了工作效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，其特征在于，包括：

接收模块，用于实时接收传感器采集到的传感器原始数据；

实时数据传输模块，用于将所述接收模块接收到的所述传感器原始数据，实时传输到云平台数据处理模块；

所述云平台数据处理模块，用于在线编辑得到对应的解算公式，并采用所述解算公式对所述传感器原始数据进行解算，得到传感器监测数据，并可视化展示所述传感器监测数据；

所述云平台数据处理模块包括：

传感器型号获取模块，用于获取采集所述传感器原始数据的传感器型号；

解算常量确定模块，用于根据所述传感器型号获取模块获取到的传感器型号，确定解算常量；所述解算常量包括仪器灵敏度常量、仪器校准系数、仪器误差修正值常数项、仪器零点漂移常数项和仪器温度补偿系数；

解算公式在线编辑界面，用于定义输入参数、输出参数以及解算公式的具体形式；其中，所述输入参数关联所述解算常量确定模块确定的所述解算常量；

解算公式输出模块，用于执行所述解算公式在线编辑界面编辑得到的解算公式，对所述传感器原始数据进行解算，得到与当前传感器型号和解算需求对应的传感器监测数据；

监测数据趋势分析模块，用于对所述解算公式输出模块输出的传感器监测数据进行趋势分析，并可视化展示传感器监测数据的趋势。

2.根据权利要求1所述的一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，其特征在于，所述实时数据传输模块，包括：

身份认证和访问控制子模块，用于在传感器原始数据传输前，对用户身份和用户访问控制权限进行验证；

数据安全传输协议子模块，用于采用数据安全传输协议，传输所述传感器原始数据；

数据完整性验证子模块，用于对传输过程中的所述传感器原始数据进行数据完整性验证；

实时监测和日志记录子模块，用于对传输过程中的异常行为进行监控和记录。

3.根据权利要求1所述的一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，其特征在于，所述解算公式在线编辑界面包括：

变量管理子界面，用于定义、命名和管理解算公式需要使用到的公式变量；

函数编辑区子界面，与所述变量管理子界面和所述解算常量确定模块关联，采用函数库中的函数符号，调用所述解算常量确定模块确定的解算常量，以及所述变量管理子界面确定的公式变量，编辑得到解算公式；同时，实时预览编辑得到的所述解算公式，并可视化展示解算公式输出的传感器监测数据。

4.根据权利要求3所述的一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，其特征在于，所述解算公式在线编辑界面还包括：

历史记录与版本控制子模块，用于允许用户查看和管理解算公式的编辑历史，以及恢复先前版本的解算公式，并且能够比较不同版本解算公式之间的差异，确保解算公式的稳定性和可追溯性。

5.根据权利要求1所述的一种可在线编辑公式的工程物联网智能解算系统，其特征在于，所述监测数据趋势分析模块，包括：

清理非正常数据子模块，用于对所述解算公式输出模块输出的传感器监测数据进行预处理，包括去除异常值、填充缺失数据和标准化处理，得到预处理后的传感器监测数据；

时间序列分析子模块，用于对经所述清理非正常数据子模块预处理后的传感器监测数据，采用时间序列分析方法进行时间序列分析；

趋势识别和拟合子模块，用于基于所述时间序列分析子模块的时间序列分析结果，通过数学模型或统计方法得到传感器监测数据中的趋势并进行拟合，得到传感器监测数据趋势分析结果；

可视化展示子模块，用于采用图形展示方式，可视化展示所述传感器监测数据趋势分析结果；

异常检测子模块，用于采用统计方法或机器学习算法，自动识别并标记所述传感器监测数据趋势分析结果中的异常值或离群点。