基于云计算与云存储的毒品及易制毒化学品检测管理系统及方法与流程

本发明涉及拉曼光谱仪检测技术，具体涉及一种基于云计算与云存储的毒品及易制毒化学品检测管理系统及方法。
背景技术：
：毒品问题不断加重，冰毒、可卡因、摇头丸和海洛因的贩卖正在威胁着社会稳定。疑似毒品鉴定是执法人员的一个严峻挑战，他们需要在现场快速获得被检样品信息，从信息中得到所检样品是否为毒品或易制毒化学品，单纯的拉曼光谱检测技术在实际应用过程中经常遇到各种瓶颈：(1)没有全面的关于毒品及易制毒化学品数据库；(2)严重依赖检测人员的个人判断；(3)终端的存储局限过多，数据的采集和分析不能永久保存在历史记录中；(4)所检结果基本上保留在终端上，无法传递给其余的检测人员；(5)对于以往的检测结果很难进行有效的查询和管理。技术实现要素：为解决上述问题，本发明提供了一种基于云计算与云存储的毒品及易制毒化学品检测管理系统及方法，使用本发明普通警务人员也能通过网络得到及时的数据处理分析服务，同时每次的缴获的毒品数据及案发地点均可记录在云平台，对于日后的案件串并联，贩毒事发密集地点管控都有着非常大的帮助。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：基于云计算与云存储的毒品及易制毒化学品检测管理系统，其特征在于包括：终端、云平台服务器、预处理模块、原始数据库、数据对比模块、数据分析模块、数据管理模块和云存储数据库；其中：终端，用于检测疑似毒品的被检物，并将检测的数据通过网络上传至云平台服务器；云平台服务器，用于接收终端推送的数据，并调用预处理模块，将数据分析的结果传递回终端，通过云平台服务器的PC端对数据管理模块中的数据进行增删改查及统计和分析；预处理模块，用于解析处理云平台服务器接收的数据，将接收数据分解为验证数据和检测数据，并判断验证数据是否符合验证标准，如果符合则为合法数据。终端传递上来的数据被分为数据头、数据中和数据尾，数据头为固定字符串进行MD5加密所得，数据中为需要处理的终端检测数据，数据尾为时间戳。预处理模块首先将对数据头进行验证，如果符合验证标准则进行数据尾的时间戳验证，如果时间戳在正确的时间范围内，则认为此条数据为合法数据，预处理模块将数据交由数据分析模块，进行数据的比对和分析工作；原始数据库，存放已经检测好的毒品及易制毒化学品标准库，通过数据分析模块的调用，进行数据的比对。标准库中含有近200种市面上常见的毒品及易制毒化学品，是目前为止样品最全的国内数据库，并且数据库中含有该毒品或易制毒化学品的具体用途，属于国家第几类管制毒品，方便执法人员快速判断被检样品的危害性；数据对比模块，数据分析模块需要借助数据比对模块来判断终端传递上来的数据为何种物质，比对模块中采用自主设计开发的barCode算法，barCode算法首先将所传递数据进行Savitski-Golay平滑并进行二次求导，去除噪音；然后对数据进行归一化，并使用归一化向量除以曲线与X轴对应的面积，得出的结果称之为barCode，将标准样品的数据通过算法把每一个样品转换为一个barCode，再通过算法将待测样品转换为另外一个barCode，两个barCode转换为二进制数，然后逐个按位进行或运算，运算的结果得出的相关系数进行加运算，就能够得出两个样品之间的相似度；数据分析模块，对传递上来的数据进行分析，提取数据中各属性值，连同数据对比模块将比对结果及各个属性值整合成一条完整的数据链条，与以往数据结合，将结果存入云存储数据库。各属性值包括检测人员、检测地点、设备序列号、检测时间等；数据管理模块，在云平台服务器的PC端界面上，通过设置不同的查询条件来对云存储数据库中所保存的上传数据进行检索，并且对一些数据进行备注，修改和删除，也可以调出多组数据进行比对和分析，通过数据中包含的频谱、地理位置及时间因素，统计案件多发地及多起案件的串并联；云存储数据库，存储和汇总数据分析模块处理后的数据，并以此数据作为数据管理模块的支持；云平台服务器可调用此模块，将数据库中的信息传递到PC端；PC端，查看通过云平台服务器的调度，实行对云存储数据库中数据的增删改查。还包括权限认证模块，该权限认证模块在终端推送数据之前，实现权限认证，通过了权限认证，终端可以推送数据，若未通过，终端将得到异常报告。基于云计算与云存储的毒品及易制毒化学品检测管理方法，包括如下步骤：S1、当终端检测到数据后，推送数据到云平台服务器，接收到的数据由预处理模块进行解析处理，若能将接收到的数据分解为验证数据和检测数据，并且验证数据符合验证标准，则为合法数据。终端传递上来的数据被分为数据头、数据中和数据尾，数据头为固定字符串进行MD5加密所得，数据中为需要处理的终端检测数据，数据尾为时间戳。预处理模块首先将对数据头进行验证，如果符合验证标准则进行数据尾的时间戳验证，如果时间戳在正确的时间范围内，则认为此条数据为合法数据，预处理模块会将数据交由数据分析模块，进行数据的比对和分析工作；S2、通过的合法数据传递到数据分析模块，数据分析模块首先将数据存储到云存储数据库；之后由数据分析模块调用比对算法，同毒品易制毒化学品原始数据库中的数据进行比对；S3、对比成功后，会给出一个或多个候选项，多个候选项按照相似度大小排序，最多给出5个结果；如果没有比对没有结果，则会返回无结果，数据将能够在管理模块中查看，作为新型的样品来进行分析；S4、通过PC端的前台界面，可以对数据管理模块进行操作，通过对检测人员、设备序列号、检测时间、检测结果等条件的设置，来查询终端上传的数据。检测出结果后，可以针对每条数据进行备注，并且可以删除一些不需要的数据。根据终端上传的地理位置，经过分析得出毒品案发的密集地点。结合地理位置与上传到服务器的数据，进行案件的串并联。在终端推送数据之前需要做的工作还包括：权限认证，通过了认证，终端可以推送数据，若未通过，终端将得到异常报告。本发明具有以下有益效果：本发明将手持终端通过网络与云端平台连接起来，使得数据的计算和分析自动化、实时化、准确化，并且保存到数据库中。云平台接收到频谱数据后，依靠云服务器的强大计算能力对数据进行比对和分析，将数据处理结果返回终端，并将相关信息资料储存至云服务器。移动终端不再需要复杂的计算能力和大型数据库的检索能力，这样手机等小型终端都可进行毒品及易制毒化学品的检测。附图说明图1为本发明的实施结构示意图；图2为本发明管理模块操作示意图；图3为Savitzky-Golay方法的推导；图4为barCode算法比对过程；图5为平滑求导后转化为barCode的关系图，左图为原始数据进行Savitzky-Golay和二次求导后的曲线图，右侧为将曲线进行barCode后的barCode图。具体实施方式为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明的一种基于云计算与云存储的毒品及易制毒化学品检测管理系统，包括：终端，用于检测疑似毒品的被检物，并将检测的数据通过网络上传至云平台服务器；云平台服务器，用于接收终端推送的数据，并调用预处理模块，将数据分析的结果传递回终端，通过云平台服务器的PC端对数据管理模块中的数据进行增删改查及统计和分析；预处理模块，用于解析处理云平台服务器接收的数据，将接收数据分解为验证数据和检测数据，并判断验证数据是否符合验证标准，如果符合则为合法数据。终端传递上来的数据被分为数据头、数据中和数据尾，数据头为固定字符串进行MD5加密所得，数据中为需要处理的终端检测数据，数据尾为时间戳。预处理模块首先将对数据头进行验证，如果符合验证标准则进行数据尾的时间戳验证，如果时间戳在正确的时间范围内，则认为此条数据为合法数据，预处理模块将数据交由数据分析模块，进行数据的比对和分析工作；原始数据库，存放已经检测好的毒品及易制毒化学品标准库，通过数据分析模块的调用，进行数据的比对。标准库中含有近200种市面上常见的毒品及易制毒化学品，是目前为止样品最全的国内数据库，并且数据库中含有该毒品或易制毒化学品的具体用途，属于国家第几类管制毒品，方便执法人员快速判断被检样品的危害性；数据对比模块，数据分析模块需要借助数据比对模块来判断终端传递上来的数据为何种物质，比对模块中采用自主设计开发的barCode算法，barCode算法首先将所传递数据进行Savitski-Golay平滑并进行二次求导，去除噪音；然后对数据进行归一化，并使用归一化向量除以曲线与X轴对应的面积，得出的结果称之为barCode，将标准样品的数据通过算法把每一个样品转换为一个barCode，再通过算法将待测样品转换为另外一个barCode，两个barCode转换为二进制数，然后逐个按位进行或运算，运算的结果得出的相关系数进行加运算，就能够得出两个样品之间的相似度；数据分析模块，对传递上来的数据进行分析，提取数据中各属性值，连同数据对比模块将比对结果及各个属性值整合成一条完整的数据链条，与以往数据结合，将结果存入云存储数据库。各属性值包括检测人员、检测地点、设备序列号、检测时间等；数据管理模块，在云平台服务器的PC端界面上，通过设置不同的查询条件来对云存储数据库中所保存的上传数据进行检索，并且对一些数据进行备注，修改和删除，也可以调出多组数据进行比对和分析，通过数据中包含的频谱、地理位置及时间因素，统计案件多发地及多起案件的串并联；云存储数据库，存储和汇总数据分析模块处理后的数据，并以此数据作为数据管理模块的支持；云平台服务器可调用此模块，将数据库中的信息传递到PC端；PC端，查看通过云平台服务器的调度，实行对云存储数据库中数据的增删改查。图2所示为本发明中数据管理示意图：数据管理需要通过PC端的浏览器打开，数据管理主要分为3大模块，(1)查询信息模块，通过输入查询条件来查询想得到的内容，条件可以输入时间、地点、检测人、机器序列号、检测结果，查询的结果主要包括谱图信息、地理信息和案情信息。(2)修改信息模块，在查询出来的结果中，可以对某个谱图或者案情进行详细备注，在串并案的时候，会根据备注的信息进行综合查询，以便得出结果。(3)删除信息模块，在查询出来的结果中，有些结果是无效或者没有作用的结果，管理人员可以针对这些数据进行删除。如图3为Savitzky-Golay方法的拟合多项式：一列数据x[n]在图中用实心的圆点来表示。考虑一组以n＝0为中心的2M+1个数据。可以用如下的多项式来拟合它。p(n)=Σk=0Naknk]]>最小二乘拟合的残差为：ϵN=Σn=-MM(p(n)-x[n])2=Σn=-MM(Σk=0Naknk-x[n])2]]>在图3中，实曲线表示的是N＝2，M＝2时得到的拟合多项式。滤波的结果：y[0]＝p(0)＝a0所以只需要获得拟合多项式的常数项。Savitzky和Golay发现计算a0相当于对原始数据进行一次FIR滤波。也就是说可以利用卷积运算来实现。y[n]=Σm=-MMh[m]x[n-m]=Σm=n-Mn+Mh[n-m]x[m]]]>也可以说是对输入数据进行了加权平均。图3中x表示的就是加权系数。下面获得a0。由基本的微积分知识可知，若要ε最小，ε对各个参数的偏导数都应为0，也就是：∂ϵN∂ai=Σn=-MM2ni(p(n)-x[n])=Σn=-MM2ni(Σk=0Naknk-x[n])=0]]>化简后可得：Σk=0N(Σn=-MMni+k)ak=Σn=-MMnix[n],i=0,1,...N]]>引入一个(2M+1)行(N+1)列的辅助矩阵A。A＝{an，i}an，i＝ni，-M≤n≤M，0≤i≤N载设一个辅助矩阵B，使得：B＝ATA经简单计算可知：bi,k=Σn=-MMai,nan,k=Σn=-MMni+k=bk,i]]>定义：x=x[-M]...x[M],a=a[0]...a[N]]]>则得到：Ba＝ATAa＝ATxa＝(ATA)-1ATx＝HxH的第一行行向量就是要求的卷积系数。从上面的推导可知，H是与x无关的，只由N和M来决定。比如N＝4，M＝5时。用Maxima代码可以获得A，B和H。Maxima来计算SG滤波器的系数是非常方便的。还有另外一种方法只计算H的第一行，其基本思想如下。首先选取一个特殊的x＝x’，利用x可以算出a’，这一步就是普通的多项式拟合，各种数学软件都能计算，不需要从矩阵A开始构造。然后用a’来计算H的第一行。具体的说就是取x’为单位冲击序列。x’＝(0，0，…，1，…，0，0)Ta’＝(ATA)-1ATx’其中：AT=(-M)0...(-1)0110...M2(-M)1...(-1)1011...M1(-M)2...(-1)2012...M2.....................(-M)N...(-1)N01N...MN]]>所以：ATx’＝(1，0，…，0)T那么(ATA)-1的第一列必然是这样的：col((ATA)-1，1)＝(a'0，a'1，…，a'N)T(ATA)-1是对称矩阵，所以(ATA)-1的第一行也确定了：*号部分是无法确定，这一部分也不需要确定。再将H的表达式写出来。可以看出H的第一行完全由(a'0，a'1，…，a'N)T就可以计算出来。row(H，1)＝(p’(-M)p’(-M+1)…p’(M-1)P’(M))其中，p’(n)为多项式拟合函数：p,(n)=Σk=0Nak,nk]]>图4所示为barCode算法的比对流程：(1)Savitski-Golay平滑，过程如图3说明所示。(2)二阶求导，是原平滑后的数据进行求导后再求导，得出数据的含义为表示的是一阶导数的变化率。(3)Normalize归一化，主要是为了数据处理方便提出来的，把数据映射到0～1范围之内处理，更加便捷快速，应该归到数字信号处理范畴之内。这里的处理为向量除以其平方面积。通过图5可以看到将原本的曲线转换为了barCode，也就是将若干个点转化为了10个十进制的数字。(4)将数据库中的barCode与待检测样品的barCode同时转换为2进制数，并逐位进行或运算，将每一位的运算结果加到一起再除以总位数就是要得到的匹配度数值。一种基于云计算与云存储的毒品及易制毒化学品检测管理方法，包括如下步骤：S1、当终端检测到数据后，推送数据到云平台服务器时，接收的数据由预处理模块进行解析处理，若能将接收数据分解为验证数据和检测数据，并验证数据符合的验证标准，则为合法数据，验证标准为系统自己进行的解密认证，终端传递上来的数据被分为数据头、数据中和数据尾，数据头为固定字符串进行MD5加密所得，数据中为需要处理的终端检测数据，数据尾为时间戳。预处理模块首先将对数据头进行验证，如果符合标准则进行数据尾的时间戳验证，如果时间戳在正确的时间范围内，则认为此条数据为合法数据，预处理模块会将数据交由数据分析模块，进行数据的比对和分析工作；S2、通过的合法数据传递到数据分析模块，数据分析模块首先将数据存储到云存储数据库。之后由数据分析模块调用比对算法，同毒品易制毒化学品原始数据库中的数据进行比对；S3、对比成功后，系统会给出一个或多个候选项(按照相似度大小排序，最多给出5个结果)；如果没有比对没有结果，则会返回无结果，数据将可以在管理模块中查看，可以作为新型的样品来进行分析；S4、通过PC端的前台界面，可以对数据管理模块进行操作，通过对检测人员、设备序列号、检测时间、检测结果等条件的设置，来查询终端上传的数据。检测出结果后，可以针对每条数据进行备注，并且可以删除一些不需要的数据。根据终端上传的地理位置，经过分析得出毒品案发的密集地点。结合地理位置与上传到服务器的数据，进行案件的串并联；其中，在终端推送数据之前需要做的工作还包括：权限认证，通过了认证，终端可以推送数据，若未通过，终端将得到异常报告。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通使用人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3