CN118168597A - 基于智慧园区安全管理的温度数据和环境数据获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智慧园区安全管理的温度数据和环境数据获取方法，包括以下步骤：通过分布式光纤传感器网络，测量智慧园区内的温度和环境参数；对分布式光纤传感器网络返回的光信号进行解调，获取温度和环境数据；对接收到的温度和环境数据进行预处理；建立三维的温度监测模型，并导入预处理后的温度和环境数据，并根据温度和环境数据的变化，温度监测模型相应的位置发生颜色变化。本发明通过提供建立一个功能完善、直观易用的三维温度监测模型，为智慧园区的温度监测和管理提供有力支持，这样的模型可以帮助园区管理人员及时发现温度异常区域，优化能源使用，提高园区的安全性和运营效率。
Description
技术领域
本发明涉及智慧园区安全管理技术领域，具体为一种基于智慧园区安全管理的温度数据和环境数据获取方法。
背景技术
在智慧园区的日常管理中，对于环境参数的实时监控是确保园区安全、高效运行的关键。传统的温度和环境数据采集方法，如使用点式传感器，存在布点密集、维护成本高、易受电磁干扰等问题。且采集后的数据过于分散也不便于集中观察整个智慧园区的环境变化。因此，需要一种新型的、高效的、抗干扰性强的数据获取方法来满足智慧园区的需求，并立体的、集中的对智慧园区的环境变化进行展示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于智慧园区安全管理的温度数据和环境数据获取方法，以解决现有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：一种基于智慧园区安全管理的温度数据和环境数据获取方法，包括以下步骤：
通过分布式光纤传感器网络，测量智慧园区内的温度和环境参数；
对分布式光纤传感器网络返回的光信号进行解调，获取温度和环境数据；
对接收到的温度和环境数据进行预处理；
建立三维的温度监测模型，并导入预处理后的温度和环境数据，并根据温度和环境数据的变化，温度监测模型相应的位置发生颜色变化；
将温度监测模型可视化展示至用户。
优选地，通过光时域反射仪或光频域反射仪对分布式光纤传感器返回的光信号进行解调。
优选地，所述对分布式光纤传感器返回的光信号进行解调，获取温度和环境数据，包括：
将光时域反射仪或光频域反射仪与分布式光纤传感器网络连接，接收光纤传感器返回的光信号；
对光信号进行解调处理，将其转换为电信号；
将电信号转换为数字信号，提取出温度和环境数据的数字信号。
优选地，所述将电信号转换为数字信号，提取出温度和环境数据的数字信号，包括：
检测电信号幅度是否过小，若过小，则继续对电信号进行放大；
通过模数转换器将电信号的连续电压或电流转换为二进制形式的数字表示。
优选地，所述对接收到的温度和环境数据进行预处理，包括：
接收温度和环境数据的数字信号；
通过平滑滤波去除数字信号中的随机误差或噪声；
对滤波后的数字信号与已知参考值进行比对，并校准数字信号；
对校准后的数字信号进行归一化处理，获取准确的温度和环境数据。
优选地，所述建立三维的温度监测模型，并导入预处理后的温度和环境数据，并根据温度和环境数据的变化，温度监测模型相应的位置发生颜色变化，包括：
获取智慧园区的建筑数据，通过三维建模建立智慧园区的立体模型；
在智慧园区的立体模型中加入分布式光纤传感器网络的网络模型；
加入温度监测模式，使立体模型中的局部结构跟随输入的温度数值变化而发生颜色变化；
导入预处理后的温度和环境数据，并使网络模型中的数据导入节点与现实中分布式光纤传感器网络的监测位置进行同步映射；
根据网络模型不同节点的数据变化，对立体模型相应的位置进行渲染，改变区域颜色。
优选地，所述根据网络模型不同节点的数据变化，对立体模型相应的位置进行渲染，改变区域颜色，之后还包括：
监测导入预处理后的温度和环境数据，若温度和环境数据出现异常值，则在温度监测模型中通过预设的颜色进行渲染，并生成告警信号，对用户进行通知。
优选地，所述将温度监测模型可视化展示至用户，包括：
提供可交互页面，供用户观察温度监测模型。
优选地，所述将温度监测模型可视化展示至用户，还包括：
提供历史数据查询，供用户查看历史时间点的温度监测模型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过提供通过建立分布式光纤传感器网络能够实现数公里甚至数十公里范围内的连续监测，减少了布点数量和维护成本，通过对数据进行预处理，能够从复杂的信号中提取出微小的温度和环境变化，再通过后续的三维建模，并导入温度和环境数据，可以建立一个功能完善、直观易用的三维温度监测模型，为智慧园区的温度监测和管理提供有力支持，这样的模型可以帮助园区管理人员及时发现温度异常区域，优化能源使用，提高园区的安全性和运营效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于智慧园区安全管理的温度数据和环境数据获取方法的主流程图。
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。
本实施方式的部分方法的执行主体为终端，所述终端可以为手机、平板电脑、掌上电脑PDA、笔记本或台式机等设备，当然，还可以为其他具有相似功能的设备，本实施方式不加以限制。
请参阅图1，本发明提供一种基于智慧园区安全管理的温度数据和环境数据获取方法，所述方法应用于智慧园区的温度环境监测，包括：
步骤100，通过分布式光纤传感器网络，测量智慧园区内的温度和环境参数。
其中，所述分布式光纤传感器网络的部设包括以下步骤：
步骤110，对智慧园区进行全面的勘察和分析，确定需要监测的关键区域，如重要设备房、管道走廊、室外环境等；
步骤120，根据勘察结果，规划光纤传感网络的布局，确定光纤的走向、长度以及所需的传感器类型和数量；
步骤130，准备所需的光纤光缆，能够满足长距离传输和环境要求；
步骤140，准备分布式光纤传感器，这些传感器通常具有较小的尺寸，可以方便地安装在光纤上；
步骤150，按照规划好的路径，开始铺设光纤，在铺设过程中，需要确保光纤不受机械损伤和过度弯曲，以免影响传输性能；
步骤160，将分布式光纤传感器安装在光纤的特定位置上，这些传感器能够沿着光纤连续测量温度和环境参数，如湿度、压力等；
步骤170，完成光纤铺设和传感器安装后，对整个分布式光纤传感器网络进行调试和测试，这包括检查光纤的连通性、传感器的响应性以及数据传输的稳定性等。
步骤200，对分布式光纤传感器网络返回的光信号进行解调，获取温度和环境数据。
其中，通过光时域反射仪或光频域反射仪对分布式光纤传感器返回的光信号进行解调。
具体的，所述步骤200，包括：
步骤210，将光时域反射仪或光频域反射仪与分布式光纤传感器网络连接，并进行必要的初始化设置，如设置波长、脉宽、测量范围等参数；
步骤220，当光纤传感器受到外部温度或环境参数变化的影响时，其返回的光信号会发生相应的变化，光时域反射仪或光频域反射仪会捕捉到这些变化，并对光信号进行解调处理，将其转换为可识别的电信号；
步骤230，对光信号进行解调处理，将其转换为电信号；
步骤240，将电信号转换为数字信号，提取出温度和环境数据的数字信号。
其中，所述步骤240还包括：
步骤241，检测数字信号幅度是否过小，若过小，则继续对数字信号进行放大，放大过程应确保电信号的线性度，避免引入失真，可以通过使用线性放大器或自动增益控制电路进行实现；
步骤242，通过模数转换器将电信号的连续电压或电流转换为二进制形式的数字表示，模数转换器的选择应考虑其分辨率(位数)、采样率和量化误差，以确保转换后的数字信号能够准确表示原始电信号。
需要注意的是，在获取温度和环境数据过程中，需要实时监控光信号的传输状态和质量，确保获取光信号的完整性和准确性，如果发现光信号传输异常或故障，需要及时进行处理和修复，以保证后续数据传输的连续性和稳定性。
步骤300，对接收到的温度和环境数据进行预处理。
具体的，步骤300包括：
步骤310，接收温度和环境数据的数字信号；
步骤320，通过平滑滤波去除数字信号中的随机误差或噪声，以提高数据质量；
步骤330，对滤波后的数字信号与已知参考值进行比对，并校准数字信号，例如，在温度数据采集中，可能需要将传感器数值与已知准确度的温度计进行比较和校正；
步骤340，对校准后的数字信号进行归一化处理，获取准确的温度和环境数据，通过缩放、标准化或最大-最小规范化等方法将数据转换到统一的尺度上，可以消除不同特征之间的量纲差异，使得所有特征在数值上具有可比性。
可理解的，通过对温度和环境数据进行预处理可以帮助从大量的传感器数据中提取有价值的信息，用于监测园区状态、预测维护需求、优化能源使用等应用。
步骤400，建立三维的温度监测模型，并导入预处理后的温度和环境数据，并根据温度和环境数据的变化，温度监测模型相应的位置发生颜色变化。
具体的，所述步骤400包括：
步骤410，获取智慧园区的建筑数据，通过三维建模建立智慧园区的立体模型，可以选择使用如AutoCAD、SketchUp、Blender等进行建模，或者利用地理信息系统(GIS)软件中的三维建模功能；
步骤420，在智慧园区的立体模型中加入分布式光纤传感器网络的网络模型；
步骤430，加入温度监测模式，使立体模型中的局部结构跟随输入的温度数值变化而发生颜色变化；
步骤440，导入预处理后的温度和环境数据，并使网络模型中的数据导入节点与现实中分布式光纤传感器网络的监测位置进行同步映射；
步骤450，根据网络模型不同节点的数据变化，对立体模型相应的位置进行渲染，改变区域颜色，例如，可以使用不同的颜色来表示不同的温度范围，或者根据环境参数的变化调整颜色的亮度或饱和度；
步骤460，监测导入预处理后的温度和环境数据，若温度和环境数据出现异常值，则在温度监测模型中通过预设的颜色进行渲染，并生成告警信号，对用户进行通知。
可理解的，通过上述步骤可以建立一个功能完善、直观易用的三维温度监测模型，为智慧园区的温度监测和管理提供有力支持。这样的模型可以帮助园区管理人员及时发现温度异常区域，优化能源使用，提高园区的安全性和运营效率。
需要注意的是，模型不一定全部都是建筑模型，例如智慧园区内一些重要的电力设备或者机械设备，都可以通过获取数值并在温度监测模型中进行建模，同时也可以单独获取智慧园区内的这些设备的温度数据，并导入至温度监测模型内，实时进行颜色渲染。
步骤500，将温度监测模型可视化展示至用户。
具体的，所述步骤500包括：
步骤510，提供可交互页面，供用户观察温度监测模型；
步骤520，提供历史数据查询，供用户查看历史时间点的温度监测模型。
其中，可交互页面内，用户可以自由地旋转、缩放和平移模型，以便从不同角度观察温度分布情况；
可交互页面还提供分析工具，允许用户选择特定区域或时间段，查看温度和环境参数的历史数据和统计信息。
在本实施例中，通过建立分布式光纤传感器网络能够实现数公里甚至数十公里范围内的连续监测，减少了布点数量和维护成本，通过对数据进行预处理，能够从复杂的信号中提取出微小的温度和环境变化，再通过后续的三维建模，并导入温度和环境数据，可以建立一个功能完善、直观易用的三维温度监测模型，为智慧园区的温度监测和管理提供有力支持，这样的模型可以帮助园区管理人员及时发现温度异常区域，优化能源使用，提高园区的安全性和运营效率。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及方法步骤，能够以电子硬件，或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置、设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或单元可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或设备的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储服务器、随机存取存储服务器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序指令的介质。
另外，还需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案所记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (9)
1.一种基于智慧园区安全管理的温度数据和环境数据获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过分布式光纤传感器网络，测量智慧园区内的温度和环境参数；
对分布式光纤传感器网络返回的光信号进行解调，获取温度和环境数据；
对接收到的温度和环境数据进行预处理；
建立三维的温度监测模型，并导入预处理后的温度和环境数据，并根据温度和环境数据的变化，温度监测模型相应的位置发生颜色变化；
将温度监测模型可视化展示至用户。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过光时域反射仪或光频域反射仪对分布式光纤传感器返回的光信号进行解调。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对分布式光纤传感器返回的光信号进行解调，获取温度和环境数据，包括：
将光时域反射仪或光频域反射仪与分布式光纤传感器网络连接，接收光纤传感器返回的光信号；
对光信号进行解调处理，将其转换为电信号；
将电信号转换为数字信号，提取出温度和环境数据的数字信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将电信号转换为数字信号，提取出温度和环境数据的数字信号，包括：
检测电信号幅度是否过小，若过小，则继续对电信号进行放大；
通过模数转换器将电信号的连续电压或电流转换为二进制形式的数字表示。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对接收到的温度和环境数据进行预处理，包括：
接收温度和环境数据的数字信号；
通过平滑滤波去除数字信号中的随机误差或噪声；
对滤波后的数字信号与已知参考值进行比对，并校准数字信号；
对校准后的数字信号进行归一化处理，获取准确的温度和环境数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立三维的温度监测模型，并导入预处理后的温度和环境数据，并根据温度和环境数据的变化，温度监测模型相应的位置发生颜色变化，包括：
获取智慧园区的建筑数据，通过三维建模建立智慧园区的立体模型；
在智慧园区的立体模型中加入分布式光纤传感器网络的网络模型；
加入温度监测模式，使立体模型中的局部结构跟随输入的温度数值变化而发生颜色变化；
导入预处理后的温度和环境数据，并使网络模型中的数据导入节点与现实中分布式光纤传感器网络的监测位置进行同步映射；
根据网络模型不同节点的数据变化，对立体模型相应的位置进行渲染，改变区域颜色。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据网络模型不同节点的数据变化，对立体模型相应的位置进行渲染，改变区域颜色，之后还包括：
监测导入预处理后的温度和环境数据，若温度和环境数据出现异常值，则在温度监测模型中通过预设的颜色进行渲染，并生成告警信号，对用户进行通知。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将温度监测模型可视化展示至用户，包括：
提供可交互页面，供用户观察温度监测模型。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将温度监测模型可视化展示至用户，还包括：
提供历史数据查询，供用户查看历史时间点的温度监测模型。
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