一种基于大数据的管线三维可视化管理系统的制作方法

本发明涉及管线管理领域，尤其涉及一种基于大数据的管线三维可视化管理系统。

背景技术：

1、对管线建立三维模型，然后将传感器获得的数据显示在三维模型中对应的位置，能够使得管理人员能够更为直观地了解到管线的状态，现有技术中cn107340125a、cn109660596a均公开了相关的技术。为了提高获得的数据的准确程度，对传感器获得的数据往往需要由上位机进行滤波处理，而现有技术中，对获得的数据进行滤波处理时，一般都是采用单一的滤波算法来进行滤波处理，而单一的滤波算法存在如下的缺点，若采用时间复杂度较高的滤波算法，则对上位机的运算能力提出了较高的要求，需要更高的算力，实施成本较高，而如果采用时间复杂度较低的滤波算法，则可能会导致在数据变动较大时，滤波效果不够好，无法达到预期的滤波效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于公开一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，解决在对传感器对管线进行检测获得的数据进行滤波处理时，如何合理的设置滤波算法，从而在算力要求和滤波效果之间取得平衡的问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，包括：监测传感器和上位机；上位机包括通信模块、滤波模块和可视化模块；

4、监测传感器用于对管线进行监测，获得管线的监测数据；

5、监测传感器还用于计算设定的时间段内的监测数据的滤波判断值，判断滤波判断值是否小于设定的滤波判断值阈值，若是，则根据预设的第一滤波处理算法对获得的监测数据进行滤波处理，获得滤波后的监测数据，并将滤波后的监测数据发送至通信模块，若否，则不对监测数据进行滤波处理，直接将监测数据发送至通信模块；

6、其中，滤波判断值的计算函数为：

7、

8、表示监测传感器在tm时刻获得的监测数据的滤波判断值，mondatt表示监测传感器在t时刻获得的监测数据，t表示预设的第一时间长度，stdef表示预设的监测数据的方差，φ表示求和系数，φ∈(0,1)，datmid、datmi、datma分别表示监测传感器在设定的时间段[tm-t,tm]内获得的监测数据的中值、最小值、最大值；

9、通信模块用于接收监测传感器传输过来的未经过滤波处理的监测数据或滤波后的监测数据；

10、滤波模块用于采用第二滤波处理算法对未经过滤波处理的监测数据进行滤波处理，获得滤波后的监测数据；第二滤波处理算法的时间复杂度大于第一滤波处理算法的时间复杂度；

11、可视化模块用于在预先建立的管线的三维模型中显示滤波后的监测数据。

12、优选地，所述监测传感器包括监测单元、判断单元、滤波单元和通信单元；

13、监测单元用于对管线进行监测，获得管线的监测数据；

14、判断单元用于计算设定的时间段内的监测数据的滤波判断值，判断滤波判断值是否小于设定的滤波判断值阈值；

15、滤波单元用于在滤波判断值小于设定的滤波判断值阈值时，根据预设的第一滤波处理算法对获得的监测数据进行滤波处理，获得滤波后的监测数据；

16、通信单元用于将滤波后的监测数据发送至通信模块，以及用于在滤波判断值大于等于设定的滤波判断值阈值时，将没有进行滤波处理的监测数据发送至通信模块。

17、优选地，根据预设的第一滤波处理算法对获得的监测数据进行滤波处理，获得滤波后的监测数据，包括：

18、对于监测传感器tm时刻获得的管线的监测数据使用第一滤波处理算法对其进行滤波处理的过程如下：

19、计算对应的滤波范围系数；

20、基于滤波范围系数获取用于进行滤波处理的监测数据的集合；

21、基于监测数据的集合对进行滤波处理，得到滤波后的监测数据。

22、优选地，滤波范围系数的计算函数为：

23、

24、表示对应的滤波范围系数，preran表示预设的正整数。

25、优选地，基于滤波范围系数获取用于进行滤波处理的监测数据的集合，包括：

26、将的编号表示为则用于进行滤波处理的监测数据的集合中编号最小的监测数据的编号nummin的计算函数为：

27、

28、则用于进行滤波处理的监测数据的集合中的监测数据的编号的区间为

29、监测传感器每获得一个监测数据，便对获得的监测数据进行编号，相邻两个监测数据之间的编号的差值为1，编号依次递增。

30、优选地，基于监测数据的集合对进行滤波处理，得到滤波后的监测数据，包括：

31、使用中值滤波算法分别对用于进行滤波处理的监测数据的集合中的元素进行滤波处理，得到滤波集合；

32、使用如下函数计算滤波后的监测数据：

33、

34、表示滤波后的监测数据，datset表示滤波集合，distmax表示datset中的元素与之间的编号的差值的绝对值的最大值，表示datset中的检测数据mondati与之间的编号的差值的绝对值。

35、优选地，管线的监测数据包括管线的温度、管线的湿度和管线的压力。

36、优选地，可视化模块还用于在滤波后的监测数据超出设定的监测范围时，向管线的管理人员发出提示。

37、与现有技术相比，本发明的监测传感器在得到管线的监测数据之后，先进行滤波判断值的计算，当滤波判断值小于等于设定的滤波判断值阈值时，先在本地对监测数据进行滤波计算，然后将滤波后的监测数据发送至上位机，而当滤波判断值大于设定的滤波判断值阈值时，则由上位机对监测数据进行滤波处理。由于监测传感器分担了一部分的滤波计算任务，因此，上位机的计算压力得到了有效的降低，从而降低了上位机的算力要求，另外，由于监测传感器的计算能力一般都比较弱，因此，本发明将时间复杂度比较高的第二滤波处理算法设置到了上位机中，从而降低了监测传感器的运算能力要求。

38、滤波判断值能够反映预设的第一时间长度内的监测数据的波动情况，当滤波判断值越大，表示监测数据变化复杂，此时，需要滤波能力更强的滤波算法来进行滤波处理，因此，本发明将其发送至上位机来进行滤波计算，反之，则通过监测传感器来进行滤波计算。

39、综上，本发明能够在保证滤波效果的同时，降低上位机的算力能力要求，在算力要求和滤波效果之间取得了平衡。

技术特征：

1.一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，其特征在于，包括监测传感器和上位机；上位机包括通信模块、滤波模块和可视化模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，其特征在于，所述监测传感器包括监测单元、判断单元、滤波单元和通信单元；

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，其特征在于，根据预设的第一滤波处理算法对获得的监测数据进行滤波处理，获得滤波后的监测数据，包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，其特征在于，滤波范围系数的计算函数为：

5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，其特征在于，基于滤波范围系数获取用于进行滤波处理的监测数据的集合，包括：

6.根据权利要求3所述的一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，其特征在于，基于监测数据的集合对进行滤波处理，得到滤波后的监测数据，包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，其特征在于，管线的监测数据包括管线的温度、管线的湿度和管线的压力。

8.根据权利要求6所述的一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，其特征在于，可视化模块还用于在滤波后的监测数据超出设定的监测范围时，向管线的管理人员发出提示。

技术总结
本发明属于管线管理领域，公开了一种基于大数据的管线三维可视化管理系统，包括监测传感器和上位机，上位机包括通信模块、滤波模块和可视化模块；监测传感器用于获得管线的监测数据；监测传感器根据预设的第一滤波处理算法对获得的监测数据进行滤波处理，将滤波后的监测数据发送至通信模块或直接将监测数据发送至通信模块；通信模块用于转发监测传感器发送的数据；滤波模块用于采用第二滤波处理算法对未经过滤波处理的监测数据进行滤波处理；第二滤波处理算法的时间复杂度大于第一滤波处理算法；可视化模块用于在预先建立的管线的三维模型中显示滤波后的监测数据。本发明能够在保证滤波效果的同时，降低上位机的算力能力要求。

技术研发人员：高爱强,程黎明,胡久梅,孙晋生,刘冬生,赵洋,刘颖,梁惠娟,孙禄,王合军,白雪梅,许丽杰,张赛
受保护的技术使用者：河北九华勘查测绘有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15