[发明专利]基于云计算的空气污染数据采集分析系统

权利要求书

1.基于云计算的空气污染数据采集分析系统，其特征是，包括多个用于完成空气污染参数采集的环境质量采集设备，与所述环境质量采集设备通信连接、用于数据处理及系统任务调度的云计算数据处理平台，所述云计算数据处理平台包括任务划分模块、任务调度管理模块和应用服务器资源池；任务划分模块用于对任务进行切分，得到N个子任务；任务调度管理模块用于将所述N个子任务分配给应用服务器资源池中的n个应用服务器进行处理。

2.根据权利要求1所述的基于云计算的空气污染数据采集分析系统，其特征是，还包括管理工作站，管理工作站用于对整个系统进行操作管理。

3.根据权利要求2所述的基于云计算的空气污染数据采集分析系统，其特征是，所述环境质量采集设备包括多种用于检测空气污染物特征因子的特征因子检测仪器，以及PM2.5监测设备。

4.根据权利要求1所述的基于云计算的空气污染数据采集分析系统，其特征是，云计算数据处理平台还包括数据库服务器，数据库服务器用于存储历史空气污染参数。

5.根据权利要求4所述的基于云计算的空气污染数据采集分析系统，其特征是，云计算数据处理平台还包括数据展示模块，数据展示模块用于对空气污染参数进行展示。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于云计算的空气污染数据采集分析系统，其特征是，通过求解以下数学模型得到子任务分配的具体方案：

Subject to

F_θx≤F_θy,θ＝1,…,N

式中，F表示完成所述N个子任务消耗的时间，W为每个应用服务器分配到的子任务数，为第i个应用服务器完成第j个子任务的任务执行时间，为第i个应用服务器完成第j个子任务的任务通信时间，为第i个应用服务器完成第j个子任务的任务存储时间，F_θx为第θ个子任务的预计执行时间，F_θy为第θ个子任务的期待执行时间。

7.根据权利要求6所述的基于云计算的空气污染数据采集分析系统，其特征是，结合遗传算法和蚁群优化算法求解所述数学模型，具体为：

(1)采用间接编码的方式，染色体的长度等于子任务的数量N，其中的基因与N个子任务一一对应，基因的值为该基因所对应的子任务占用的应用服务器编号；

(2)随机生成初始染色体种群，对当前的染色体种群进行应用选择、变异和交叉操作，直至当前染色体种群满足预设的算法终止条件，生成遗传算法的最优解；

(3)选取遗传算法得到的最优解的前8％染色体作为遗传优化解集合，将其转化为蚁群算法中各节点信息素的初始值；

(4)将每个子任务模拟成一只蚂蚁，每只蚂蚁根据得到的排序后的概率值来选择应用服务器；

(5)进行局部和全局的信息素的更新，根据每个任务分配结果求解上述数学模型，记录当前最优解，对产生的当前最优解进行归并，生成子任务分配的最优化方案；

其中，其中在δ时刻第α只蚂蚁选择应用服务器β的概率的计算公式为：

式中，H_β(δ)为δ时刻应用服务器β的信息素浓度，H_γ(δ)为δ时刻应用服务器γ的信息素浓度，P_β(δ)为δ时刻应用服务器β的综合处理能力，P_γ(δ)为δ时刻应用服务器γ的综合处理能力，a代表应用服务器信息素的重要程度，a代表应用服务器综合处理能力的重要程度。