[发明专利]一种基于城域级物联网感知数据的场景智能分析系统与方法

摘要

本发明属于物联网分析技术领域，尤其是涉及一种基于城域级物联网感知数据的场景智能分析系统与方法。一种基于城域级物联网感知数据的场景智能分析系统，包括城域级物联网感知层、城域级物联网网络层、城域级物联网数据层和城域级物联网应用层。本发明涉及的一种基于城域级物联网感知数据的场景智能分析系统与方法，在城域级空间范围内，利用多种类型的物联网采集数据，对数据进行多尺度的抽象，例如比较宏观的整个城区的尺度，比较微观的城区某个局部的尺度；利用各种因素执行场景的模式识别分析，可以综合空气颗粒物状况、污染源排放状况、风向和风速、城区交通状况等因素，进行多参量模型的分析，可以运用人工智能的手段进行决策。

主权项

1.一种基于城域级物联网感知数据的场景智能分析系统，包括城域级物联网感知层、城域级物联网网络层、城域级物联网数据层和城域级物联网应用层；其特征在于：所述的城域级物联网感知层由交互空间模块构成，所述的交互空间模块包括电磁感应传感器、光谱传感器、音频和视频传感器、卫星遥感系统、GNSS传感器、红外传感器、霍尔传感器；交互空间模块根据预先设定的控制和管理标准，为整个物联网的信息网络采集环境中发生的所有物理事件和全部数据；所述的城域级物联网网络层由交互通道和交互协议构成，交互通道包括PAN网络、LAN网络、WLAN网络、WAN网络、GPRS网络、GPS网络、3G网络、4G网络；所述的交互协议为适用于交互通道的各类协议；交互通道和交互协议将城域级物联网感知层上传过来的所有物理事件和全部数据传递给城域级物联网数据层进行储存，并将城域级物联网数据层接收到的城域级物联网应用层的决策信息发送给交互空间模块；并且，所述的交互通道和交互协议将城域级物联网感知层上传过来的所有物理事件和全部数据传递给城域级物联网数据层的具体内容包括：(2.1)数据处理：设Gⁿ为某一区域内对应于时间的信息量指标数列，n代表区域序号，采集事件的形式信息定义为语法信息，采集事件的意义信息定义为语义信息，事件的效用信息称为语用信息，分别依次用符号Δl_g、Δl_s、Δl_p表示；(2.2)建立灰色系统预测模型中的GM(h,l)模型：a和u为由原始数据决定的模型参数，(2.3)还原处理：进行生成数据的逆运算，预测数据为各事件对应的指标；为Gⁿ(t_i)的预测值；(2.4)精度检验：残差和相对残差的检验包括：残差相对残差G0(ti)为标准区域第ti时刻的信息量指标数列；(2.5)若E(ti)、e(t)小于等于系统设定的阈值E0和e0，则将Gn(ti)传送至城域级物联网数据层；若E(ti)、e(t)大于系统设定的阈值E0和e0，则暂停所在区域的物联网工作，待阈值重新小于等于系统设定的阈值E0和e0，再恢复城域级物联网网络层工作；所述的城域级物联网数据层是基于内存和硬盘相结合的大型服务器；包括Mongo DB数据库、Hbase数据库、Redis数据库、NoSQL数据库、Cassandra数据库；城域级物联网数据层通过分布式存储架构存储城域级物联网网络层和城域级物联网应用层传递的异构化、结构化数据；所述的城域级物联网应用层是把城域级物联网感知层获取到的、城域级物联网数据层传递的数据信息进行分析、处理、存储、过滤，并对城域级物联网感知层所处的环境进行分析，根据分析结果提供用户所需的服务，对物联网中的客体进行智能化的识别、定位、跟踪、监测、决策和管理的数据终端；其中，所述城域级物联网应用层把城域级物联网感知层获取到的、城域级物联网数据层传递的数据信息进行分析、处理、存储、过滤，利用多种类型的物联网采集数据，对数据进行多尺度的抽象；具体包括：(1)将每一个事件和客体设定为节点，将任务均衡分配到每一个节点上，在相邻节点之间，通过其中一个节点q向另一个节点f发送一个带当前时间戳的信标帧，在邻居节点f收到该信标帧后，立即将该数据包中的时间戳TS进行提取，并创建一个返回ACK包，将时间戳数据加入到ACK包中，推送至大型服务器；(2)原节点q收到该ACK包后，从中提取需要的时间戳信息TS，再根据当前系统时间TM，计算节点的传输时延T＝(TM‑TS)/2；(3)每个节点分别与其周围节点依次计算传输时延，并将这些时延存入路由表信息中，其中系统的原节点的传输时延的值为0；信息每隔一段固定时间，就会重新进行发包，来根据实时的网络状态，更新路由表；(4)计算出经过A节点路径到达系统的原节点的传输时延，当邻居节点之间传输时延估计完成后，在节点i发送一个广播请求包，获取相邻节点的迭代累加时延；当节点i收到邻居节点的返回包后，提取出其中的迭代累加时延；将提取出的邻居节点迭代累加时延与自身和邻居节点间的传输时延估计值相加，结果保存入节点i的经由邻居节点传输至系统的原节点的迭代累加时延集；(5)节点i根据迭代累加时延集的结果以及大型服务器发送的操作信息，在结果保存入迭代累加时延集后进行操作；通过获取所有处于节点集中的节点信息，根据每个节点的信息以及网络中所有节点的剩余信息综合，计算出每个节点的时延信息；根据该信息，调用随机函数，在节点集中选择节点进行数据包的转发，以增加网络整体的鲁棒性。