一种基于监测数据实时生成等值线图的方法与流程

1.本发明涉及web程序开发、后台c/s程序开发等领域，特别是涉及一种基于监测数据实时生成等值线图的方法。


背景技术：

2.等值线图(又称等量线图)，是以相等数值点的连线表示连续分布且逐渐变化的数量特征的一种图型，是用数值相等各点联成的曲线(即等值线)在平面上的投影来表示被摄物体的外形和大小的图(如图1所示)。
3.等值线图包括等高线、等温线、等压线等，可以直观地反映出各个数值的分布情况，以及地理位置、地形地貌对监测数值高低的影响。
4.等值线图的绘制比较复杂，还要结合实际地图，而且对精度要求极高。现在有很多软件可以自动生成等值线图，如surfer、matlab等，但是需要人工操作软件来进行数据的导入以及图像的生成和导出等操作。
5.因此，亟需一种基于监测数据实时生成等值线图的方法，实现整个流程全部自动化，高效、快捷，无需人工干预。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种基于监测数据实时生成等值线图的方法，能够实现整个流程全部自动化，高效、快捷，无需人工干预。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种基于监测数据实时生成等值线图的方法，包括：
9.定时获取各个监测点位上的监测数据；所述监测数据包括：温度、气压、湿度或污染物的浓度值；所述定时采集的数据类型包括分钟数据、十分钟数据或小时数据；
10.根据各个监测点位的分布位置确定监测区域的地图，并将所述监测区域的地图作为等值线图的底图，记录所述底图的经度和维度的范围；
11.根据所述监测数据确定等值线图的参数以及数据采集时间，并生成数据文件；所述数据文件的格式为“经度，纬度，数值”；
12.根据所述数据文件，调用surferapi中的克里金插值算法，确定等值线图的网格文件；
13.根据所述数据文件确定surferapi使用的level文件；
14.利用surferapi导入所述网格文件、level文件以及底图，在所述底图上生成与所述底图的尺寸大小一致的等值线图。
15.可选地，所述定时获取各个监测点位上的监测数据，之后还包括：
16.将所述监测数据上传至服务器，保存到数据库中。
17.可选地，所述根据所述监测数据确定等值线图的参数以及数据采集时间，并生成数据文件，之前还包括：
18.定时从所述数据库中获取所述监测数据。
19.可选地，所述根据所述数据文件确定surferapi使用的level文件，具体包括：
20.根据所述数据文件确定evel文件的等值线图的层数以及显示样式；
21.根据所述监测数据的最大值和最小值确定所述level文件中每一个层级的数值范围。
22.可选地，所述利用surferapi导入所述网格文件、level文件以及底图，在所述底图上生成与所述底图的尺寸大小一致的等值线图，具体包括：
23.利用surferapi将所述网格文件、level文件以及底图进行导入；
24.根据所述底图的尺寸大小以及经度和维度的范围结合所述网格文件以及level文件生成等值线图。
25.可选地，所述利用surferapi导入所述网格文件、level文件以及底图，在所述底图上生成与所述底图的尺寸大小一致的等值线图，之后还包括：
26.将所述等值线图导出至设定目录，并按照数据时间或参数id命名；
27.获取查询条件；
28.根据所述查询条件以及所述设定目录查询、浏览等值线图。
29.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
30.本发明所提供的一种基于监测数据实时生成等值线图的方法，整个流程全部自动化处理，根据获取的监测数据实时、自动生成等值线图；通过surferapi提供的克里金算法进行图像的生成，并与电子地图结合，能够精确地反映出各个数值范围的分布情况，保证了生成的等值线图准确性高。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1显示背景技术中的等值线图；
33.图2为本发明所提供的一种基于监测数据实时生成等值线图的方法流程示意图；
34.图3显示实施例中所述方法实现的架构图；
35.图4显示实施例中等值线图生成流程图；
36.图5显示实施例中生成数据文件示意图。
具体实施方式
37.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。
38.本发明的目的是提供一种基于监测数据实时生成等值线图的方法，能够实现整个流程全部自动化，高效、快捷，无需人工干预。
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
40.图2为本发明所提供的一种基于监测数据实时生成等值线图的方法流程示意图，如图2所示，本发明所提供的一种基于监测数据实时生成等值线图的方法，包括：
41.s101，定时获取各个监测点位上的监测数据；所述监测数据包括：温度、气压、湿度或污染物的浓度值；所述定时采集的数据类型包括分钟数据、十分钟数据或小时数据；
42.s101之后还包括：
43.将所述监测数据上传至服务器，保存到数据库中。
44.s102，根据各个监测点位的分布位置确定监测区域的地图，并将所述监测区域的地图作为等值线图的底图，记录所述底图的经度和维度的范围；
45.s103，根据所述监测数据确定等值线图的参数以及数据采集时间，并生成数据文件；所述数据文件的格式为“经度，纬度，数值”，并如图5所示；
46.s103之前还包括：
47.定时从所述数据库中获取所述监测数据。
48.s104，根据所述数据文件，调用surferapi中的克里金插值算法，确定等值线图的网格文件；
49.克里金插值算法(kriging插值法)提供的半变异函数模型有高斯、线形、球形、阻尼正弦和指数模型等，在对气象要素场插值时球形模拟比较好。既考虑了储层参数的随机性，有考虑了储层参数的相关性，在满足插值方差最小的条件下，给出最佳线性无偏插值，同时还给出了插值方差。
50.与传统的插值方法(如最小二乘法、三角剖分法、距离加权平均法)相比，克里金法的优势包括：
51.a.在数据网格化的过程中考虑了描述对象的空间相关性质，使插值结果更科学、更接近于实际情况；
52.b.能给出插值的误差(克里金方差)，使插值的可靠程度一目了然。
53.插值方差：就是指实际参数值zv与估计值zv*两者偏差平方的数学期望：
[0054][0055]
而插值点的zv*，通过n个离散点获得：
[0056][0057]
其中λ与n个离散点指的是加权系数；
[0058]
变差函数与随机变量的距离h存在一定的关系，这种关系可以用理论模型表示。常用的变差函数理论模型包括球状模型、高斯模型与指数模型(还包括：具基台值线性模型、幂函数模型、无基台值线性模型)；
[0059]
球状模型公式：
[0060][0061]
高斯模型公式：
[0062][0063]
式中：a不是变程，高斯模型的变程约为√3a；
[0064]
指数模型公式：
[0065][0066]
式中：a不是变程，指数模型的变程约为3a；
[0067]
具基台值线性模型：
[0068][0069]
式中：k为直线斜率0时线性化为γ(hi)＝b0+b1x1，i；
[0070]
幂函数模型：
[0071]
γ(h)＝h
α
0＜α＜2；
[0072]
式中：为幂指数；不存在基台值。两边取对数得ln(γ(h))＝αlnh，线性化为γ(hi)＝b1x1，i；
[0073]
无基台值线性模型：
[0074][0075]
s105，根据所述数据文件确定surferapi使用的level文件；
[0076]
s105具体包括：
[0077]
根据所述数据文件确定evel文件的等值线图的层数以及显示样式；
[0078]
根据所述监测数据的最大值和最小值确定所述level文件中每一个层级的数值范围。
[0079]
s106，利用surferapi导入所述网格文件、level文件以及底图，在所述底图上生成与所述底图的尺寸大小一致的等值线图。
[0080]
s106具体包括：
[0081]
利用surferapi将所述网格文件、level文件以及底图进行导入；
[0082]
根据所述底图的尺寸大小以及经度和维度的范围结合所述网格文件以及level文件生成等值线图。
[0083]
s106之后还包括：
[0084]
将所述等值线图导出至设定目录，并按照数据时间或参数id命名；
[0085]
获取查询条件；
[0086]
根据所述查询条件以及所述设定目录查询、浏览等值线图。
[0087]
根据本发明的一种基于监测数据实时生成等值线图的方法，提供一种架构，用于实现上述方法。如图3所示，实现的架构包括数据采集设备、数据库、等值线图自动生成软件、surferapi接口、web服务器和web平台。
[0088]
所述数据采集设备安装在各个监测点位上，用以定时采集各点位的监测数据，并上传至web服务器，保存在数据库中。
[0089]
并且，为了便于展示，上述架构还包括移动app端和/或c/s客户端。
[0090]
基于上述架构，等值线图生成流程图如图4所示。等值线图的生成方法，操作人员只需要预先配置好数据采集设备的信息，安装好必要的程序，系统就可以自动定时采集数据，自动生成等值线图并保存，web平台端就可以浏览图片；用户可以通过平台端选择指定的数据采集设备以及监测参数，生成所需要的等值线图；用户可以自行增加参数和监测站点，系统生成的等值线图也可以很容易的通过c/s客户端或者移动app进行调用并展示。
[0091]
下面举几个具体的实施例，以对本发明的实施和应用效果做更好的说明。
[0092]
实施例1
[0093]
有一套特征污染物监测系统，在一个城市里安装了几十个监测点，主要检测空气中各类污染物浓度，包括二氧化硫、一氧化碳、苯系物等。
[0094]
本系统采用sqlserver数据库，使用asp.net平台进行程序开发,后台服务由c#语言编写。
[0095]
首先搭建一台服务器，服务器上安装有数据库，web平台程序以及自动生成等值线图的后台程序。
[0096]
然后将所有的监测点信息录入数据库，并记录下每个监测点的gps信息。配置好每个监测点上数据采集设备要采集的参数。
[0097]
配置完成之后，数据采集设备就会自动监测各污染物的浓度，并定时将数据上传到服务器入库保存。
[0098]
服务器上的后台程序，会定时读取数据库中的数据，并通过surferapi生成等值线图，保存到web平台程序的目录中。
[0099]
当用户需要查看等值线图时，只需要登录web平台，选择特定的监测点就可以浏览图片。
[0100]
实施例2
[0101]
一套工厂车间内的温湿度监控系统。在一个生产车间内的各个点位安装温湿度传感器，监测实时的温度和湿度值，并通过大屏幕实时显示。
[0102]
本系统采用sqlserver数据库，使用asp.net平台进行程序开发,后台服务由c#语言编写。
[0103]
首先搭建一台服务器，服务器上安装有数据库，web平台程序以及自动生成等值线图的后台程序。
[0104]
将每个点位的位置信息录入数据库，温湿度传感器会自动将各点位的温湿度值定时上传到服务器入库保存。
[0105]
服务器上的后台程序，会定时读取温湿度数据，结合车间平面图，通过surferapi生成等值线图，保存到web平台程序的目录中。
[0106]
通过大屏幕将实时的温湿度等值线图展示出来，使生产人员可以随时关注车间内温湿度的分布情况，以及生产活动对温湿度的影响情况。
[0107]
综上，根据本发明的等值线图生成方法，可以快速地搭建一套数据采集、自动存储并实时生成等值线图的系统，可以使数据监测平台的功能更丰富，提供更为专业的数据分析解决方案。
[0108]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0109]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。