本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集管理，具體涉及一種智慧航道環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、智慧航道環(huán)境數(shù)據(jù)是指通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)和傳感設(shè)備收集、處理并共享船只的航道環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)；航道環(huán)境數(shù)據(jù)可以大幅提高航行的安全性和效率，提供實(shí)時(shí)的信息支持船舶導(dǎo)航和管理。

2、數(shù)據(jù)采集管理是確保高質(zhì)量數(shù)據(jù)能夠被準(zhǔn)確、及時(shí)地收集、存儲(chǔ)和處理的關(guān)鍵過(guò)程；數(shù)據(jù)采集管理包括了多個(gè)方面，從初始的數(shù)據(jù)收集到最終的數(shù)據(jù)利用；包括數(shù)據(jù)需求分析、數(shù)據(jù)采集方法和數(shù)據(jù)質(zhì)量管理等。

3、隨著全球化的深入發(fā)展和國(guó)際貿(mào)易的日益頻繁，船舶作為重要的水上運(yùn)輸工具，其數(shù)量的增加似乎已成為一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，故船舶的航道環(huán)境數(shù)據(jù)的采集變得越發(fā)重要；在現(xiàn)有技術(shù)中，由于船舶航道的數(shù)量越來(lái)越多，且航道越來(lái)越多樣性，如何快速且準(zhǔn)確的獲取航道的環(huán)境數(shù)據(jù)，提高航道數(shù)據(jù)的采集效率并減少采集成本是我們要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種智慧航道環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)及方法，解決以上技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種智慧航道環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理方法，包括以下步驟：

4、步驟s1：獲取全部航道，在所述航道上選取若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)用于獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括若干個(gè)指標(biāo)；

5、設(shè)定采集時(shí)間區(qū)間和標(biāo)準(zhǔn)采集周期t0，在過(guò)去采集時(shí)間區(qū)間內(nèi)，根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)采集周期獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的環(huán)境數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)的船舶總數(shù)n；并設(shè)定數(shù)目閾值n，選取出n≥n的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，記為常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；

6、步驟s2：記除所述常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)外的監(jiān)測(cè)點(diǎn)為其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將兩兩之間距離最近的其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)記為一個(gè)對(duì)照組；獲取兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間環(huán)境數(shù)據(jù)的變化差異量c，其中：

7、；

8、其中m為環(huán)境數(shù)據(jù)的指標(biāo)總數(shù)，i表示第i個(gè)指標(biāo)，i∈[1，m]且i為正整數(shù)，f(t)和g(t)分別為兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)在過(guò)去采集時(shí)間區(qū)間內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與采集次數(shù)的曲線，p表示f(t)和g(t)第p個(gè)交點(diǎn)，tp為第p個(gè)交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，n為f(t)和g(t)的交點(diǎn)總個(gè)數(shù)；

9、步驟s3：設(shè)定差異量閾值ε，若c≤ε，則在對(duì)照組內(nèi)選取其中一個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，使得各重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離總和達(dá)最小值；

10、步驟s4：獲取重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均離散系數(shù)，其中表示采集時(shí)間區(qū)間內(nèi)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)中第i個(gè)指標(biāo)的變化率標(biāo)準(zhǔn)差與平均變化率的比值；根據(jù)所述平均離散系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)采集周期，獲得所述重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的采集周期，其中α為預(yù)設(shè)系數(shù)且α＞0；

11、步驟s5：根據(jù)所述采集周期獲取各重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的環(huán)境數(shù)據(jù)，并作為其對(duì)照組內(nèi)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)；并獲取最近一次經(jīng)過(guò)常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的船舶采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)作為該常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取過(guò)程包括：

13、獲取全部船舶的航行路線，由全部航行路線構(gòu)成全部航道；

14、設(shè)定距離間隔閾值，在所述航道中每隔一個(gè)距離間隔閾值作為一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取包括航道的起點(diǎn)和終點(diǎn)。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述采集時(shí)間區(qū)間的設(shè)定范圍為[3,12]個(gè)月，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括河水的污染數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)的指標(biāo)包括物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)。

16、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述數(shù)目閾值的設(shè)定過(guò)程包括：

17、獲取在過(guò)去采集時(shí)間區(qū)間內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)處經(jīng)過(guò)的船舶的總數(shù)，得到數(shù)據(jù)集，記為{n1，n2，...，nk}，n1為第1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處經(jīng)過(guò)的船舶總數(shù)，k為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)；則得到經(jīng)過(guò)的船舶總數(shù)的平均值，其中e∈[1，k]且e為正整數(shù)；

18、根據(jù)所述數(shù)據(jù)集得到標(biāo)準(zhǔn)差σ，其中：

19、；

20、則所述數(shù)目閾值的設(shè)定范圍為(nave-σ，nave+σ)。

21、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：根據(jù)兩兩之間距離最近的其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)確定對(duì)照組的過(guò)程包括：

22、隨機(jī)選取相鄰的兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為一個(gè)組合，獲取組合內(nèi)兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，分別記為(x1，y1)和(x2，y2)；則得到兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離為；

23、獲取各組合內(nèi)兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離總和，其中j∈[1，k/2]且j為正整數(shù)；當(dāng)st達(dá)到最小值時(shí)，記此時(shí)組合內(nèi)的兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)為一個(gè)對(duì)照組。

24、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：若所述其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的c＞ε，則直接記對(duì)照組內(nèi)兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)均為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

25、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述變化率標(biāo)準(zhǔn)差和平均變化率的獲得過(guò)程包

26、獲取所述重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在過(guò)去采集時(shí)間區(qū)間內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，獲得相鄰兩次采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)的變化率cra=(ea+1-ea)/t0，其中ea表示第a次采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，cra為第a個(gè)變化率；得到平均變化率，其中num為采集的總次數(shù)；

27、獲得變化率標(biāo)準(zhǔn)差s，其中：

28、。

29、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：一種智慧航道環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)，包括：

30、樣本數(shù)據(jù)采集：獲取全部航道，在所述航道上選取若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)用于獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括若干個(gè)指標(biāo)；

31、設(shè)定采集時(shí)間區(qū)間和標(biāo)準(zhǔn)采集周期t0，在過(guò)去采集時(shí)間區(qū)間內(nèi)，根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)采集周期獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的環(huán)境數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)的船舶總數(shù)n；并設(shè)定數(shù)目閾值n，選取出n≥n的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，記為常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；

32、一次篩選模塊：記除所述常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)外的監(jiān)測(cè)點(diǎn)為其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將兩兩之間距離最近的其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)記為一個(gè)對(duì)照組；獲取兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間環(huán)境數(shù)據(jù)的變化差異量c，其中：

33、；

34、其中m為環(huán)境數(shù)據(jù)的指標(biāo)總數(shù)，i表示第i個(gè)指標(biāo)，i∈[1，m]且i為正整數(shù)，f(t)和g(t)分別為兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)在過(guò)去采集時(shí)間區(qū)間內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與采集次數(shù)的曲線，p表示f(t)和g(t)第p個(gè)交點(diǎn)，tp為第p個(gè)交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，n為f(t)和g(t)的交點(diǎn)總個(gè)數(shù)；

35、二次篩選模塊：設(shè)定差異量閾值ε，若c≤ε，則在對(duì)照組內(nèi)選取其中一個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，使得各重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離總和達(dá)最小值；

36、周期修正模塊：獲取重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均離散系數(shù)，其中表示采集時(shí)間區(qū)間內(nèi)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)中第i個(gè)指標(biāo)的變化率標(biāo)準(zhǔn)差與平均變化率的比值；根據(jù)所述平均離散系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)采集周期，獲得所述重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的采集周期，其中α為預(yù)設(shè)系數(shù)且α＞0；

37、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊：根據(jù)所述采集周期獲取各重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的環(huán)境數(shù)據(jù)，并作為其對(duì)照組內(nèi)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)；并獲取最近一次經(jīng)過(guò)常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的船舶采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)作為該常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)。

38、本發(fā)明的有益效果：

39、在現(xiàn)有技術(shù)中，由于船舶航道的數(shù)量越來(lái)越多，且航道越來(lái)越多樣性，如何快速且準(zhǔn)確的獲取航道的環(huán)境數(shù)據(jù)，提高航道數(shù)據(jù)的采集效率并減少采集成本是我們要解決的問(wèn)題；故本發(fā)明在航道中設(shè)置若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)處經(jīng)過(guò)的船舶總數(shù)目的大小不同，篩選出經(jīng)過(guò)的船舶總數(shù)目較少的監(jiān)測(cè)點(diǎn)；對(duì)于經(jīng)過(guò)的船舶總數(shù)目較少的監(jiān)測(cè)點(diǎn)記為常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，直接獲取最近一次經(jīng)過(guò)常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的船舶采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)作為該常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)，減少了不必要的數(shù)據(jù)采集，提升了整體數(shù)據(jù)采集的效率；對(duì)于經(jīng)過(guò)的船舶總數(shù)目較少的其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)，先根據(jù)兩兩之間的距離對(duì)各其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分組配對(duì)；獲取同一對(duì)照組內(nèi)兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間環(huán)境數(shù)據(jù)的變化差異量；所述變化差異量反映兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)處每次獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)的差異大小；若同一對(duì)照組內(nèi)兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)差異不大，則兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)可以互相替代，只獲取其中一個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)即可，減少采集次數(shù)；故對(duì)于可替代的兩個(gè)其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)，選取其中一個(gè)作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，此處所述重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取過(guò)程中，保證選取最后得到的各重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離總和達(dá)到最小值，以減少采集過(guò)程中的路線距離；此外，對(duì)于重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)的波動(dòng)情況，確定該重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的采集周期；若重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)的波動(dòng)越大，則采集周期越小，保證采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

40、本發(fā)明通過(guò)關(guān)注數(shù)據(jù)集之間的相關(guān)性和消除冗余數(shù)據(jù)點(diǎn)，優(yōu)化了航道環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和管理；精簡(jiǎn)了監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量，使資源得到更合理的分配，降低了監(jiān)測(cè)成本；依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的波動(dòng)情況和采集周期，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)方案，確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性和可靠性。