一种基于人工智能的天文观测台控制系统及方法与流程

1.本发明属于天文观测台控制技术领域，尤其涉及一种基于人工智能的天文观测台控制系统及方法。


背景技术：

2.目前，随着技术的发展，物联网的发展也越来越迅速，传统的观测台需要工作人员24小时进行全天看护，防止天气原因或其他损害设备的因素发生，现有的一种无人值守远程控制天文台系统包括电力供应模块、互联网接入模块、服务器远程控制模块、服务器内部控制模块、天文望远镜系统模块、气象监测系统模块和监控系统模块，所述电力供应模块为其他模块的正常工作提供电源，所述互联网接入模块分别与电力供应模块、服务器远程控制模块和服务器内部控制模块通讯连接，所述服务器远程控制模块和服务器内部控制模块通讯连接，所述服务器内部控制模块分别与天文望远镜系统模块、气象监测系统模块及监控系统模块依顺序通讯连接，可知现有的远程控制观测台的系统并不能对所采集的数据进行监控和报警，在异常情况发生时，工作人员就不能对其进行及时的处理，最终会导致财产的损失；现有的系统也不能将所采集的数据集进行存储管理，在大数据的时代，任何数据都非常重要，根据采集的数据我们可以分析出更多有效的信息，以便技术的发展。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
4.(1)现有系统不能对观测台的实时情况进行报警处理，也就不能对异常情况采取及时的措施。
5.(2)现有系统不能对观测台的实时信息进行存储，根据数据可以得到更多有用的信息，有助于未来技术的发展。
6.(3)现有系统没有设置与工作人员的交互时的实时信息显示，在进行远程控制时，工作人员的每一条指令都是至关重要的，需要观测现场进行远程操控，现有系统不能提供实施的监控画面。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于人工智能的天文观测台控制系统及方法。
8.本发明是这样实现的，一种基于人工智能的天文观测台控制系统，所述基于人工智能的天文观测台控制系统包括：
9.数据采集模块、数据预处理模块、无线传输模块、中央控制模块、数据分析模块、天文设备控制模块、监控报警模块、人机交互模块、云存储模块、更新显示模块。
10.数据采集模块，与中央控制模块连接，用于通过数据采集设备获取待监测的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息；
11.数据预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据预处理程序对获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息进行灰度化处理，获得天文观测台控制数据
集，包括：
12.使用yuv色彩系统中y分量描述图像像素点的灰度值，u和v是指色调即描述图像色彩的属性，yuv色彩系统与rgb色彩系统转换关系为：
[0013][0014]
在所述色彩转换基础上进行图像增强，采用灰度直方图变换来增加图像对比度，通过灰度直方图表达图像灰度分步的统计情况，是图像的各灰度级分布情况的反映：
[0015]
p(κ)＝n
k
(k＝0,1,2,......,255)；
[0016]
其中，k是图像灰度值，n
k
灰度值为k的像素点数；
[0017]
利用灰度矩阵g表征显示屏各像素点的灰度值：
[0018][0019]
其中，m
ij
表示学习显示屏的第i行第j列个模块，，k表示一个模块内包含的像素点数：
[0020][0021]
进一步，所述基于人工智能的天文观测台控制系统，还包括：
[0022]
无线传输模块，与中央控制模块连接，用于通过无线传输装置将灰度化处理后的天文观测台控制数据集发送至单片机或中央处理器；
[0023]
中央控制模块，与数据采集模块、数据预处理模块、无线传输模块、数据分析模块、天文设备控制模块、监控报警模块、人机交互模块、云存储模块、更新显示模块连接，用于通过单片机或中央处理器协调控制所述基于人工智能的天文观测台控制系统各个模块的正常运行；
[0024]
数据分析模块，与中央控制模块连接，用于通过数据分析程序对单片机或中央处理器接收的天文观测台控制数据集进行分析处理，提取有效信息；
[0025]
天文设备控制模块，与中央控制模块连接，用于通过设备控制程序根据提取得到的有效信息进行天文观测台各设备的有效监测控制；
[0026]
监控报警模块，与中央控制模块连接，用于通过声光预警装置对异常数据分析结果进行预警通知；其中，所述数据异常是通过工作人员对数据进行阈值设定而监测异常情况；
[0027]
人机交互模块，与中央控制模块连接，用于通过人机交互设备根据数据指令将数
字信号进行解析显示到显示屏幕上；
[0028]
云存储模块，与中央控制模块连接，用于通过云数据库服务器存储获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预警通知；
[0029]
更新显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预警通知的实时数据进行更新显示。
[0030]
进一步，所述天文观测台周围的环境信息，包括温湿度信息、风向风速信息、气压信息、能见度信息以及降雨量信息。
[0031]
进一步，数据预处理模块中，所述通过数据预处理程序对获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息进行灰度化处理，还包括：
[0032]
当一个模块内只有一个像素点时，灰度矩阵表示为：
[0033][0034]
经修正后的灰度矩阵为g
′
：
[0035][0036]
进一步，经修正后的灰度矩阵g
′
为：
[0037][0038]
进一步，无线传输模块中，所述通过无线传输装置将灰度化处理后的天文观测台控制数据集发送至单片机或中央处理器，包括：
[0039]
(1)获取灰度化处理后的天文观测台控制数据集；
[0040]
(2)将天文观测台控制数据集的数据信号经a/d转换器转换为数字信号；
[0041]
(3)将转换得到的数字信号经过传输线传输至中央处理器，显示器方便现场人员查看实时采集的数据内容。
[0042]
进一步，天文设备控制模块中，所述天文观测台各设备，包括天文望远镜、智能赤道仪、智能导星设备、智能调焦设备。
[0043]
进一步，天文设备控制模块中，所述通过设备控制程序根据提取得到的有效信息进行天文观测台各设备的有效监测控制，包括：
[0044]
(1)每个设备均配备各自的电芯片；
[0045]
(2)操控指令由人机交互模块发出，以电信号的形式传送至中央处理器；
[0046]
(3)中央处理器将指令打包发送至天文设备模块，经由服务端处理后传送至各设备的电芯片，实现对天文观测台各设备的操控。
[0047]
进一步，云存储模块中，所述通过云数据库服务器存储获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预警通知，包括：
[0048]
(1)在云数据库服务部署数据中心中创建云存储平台，通过第三方网关来实现存储协议，通过所述存储协议实现从nfs到smb的转换；
[0049]
(2)用户将本地数据通过网线写入云存储网关中，云存储网关将数据传输至边界路由，边界路由通过专线公网将数据传入至云平台；
[0050]
(3)在云平台中发起对象存储的请求，将数据传送至云平台内的云存储网关，云存储网关通过vswitch将数据发送到云存储可用区中，完成数据云存储。
[0051]
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述的基于人工智能的天文观测台控制系统。
[0052]
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的基于人工智能的天文观测台控制系统。
[0053]
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的基于人工智能的天文观测台控制系统，通过设置监测报警模块来对观测台进行实时的监控，当有异常情况发生时，比如有异物出现或者动物出现，由监控系统均可以观测到，并发出报警，使得工作人员能够及时的发现异常情况，并及时的进行相应的处理，以防造成不必要的财产损失；通过设置云存储模块，用于存储监控系统采集的实时信息，用于进行后续的观察和分析，用于进行技术的发展。本发明通过设置有与工作人员的交互信息的展示，工作人员在进行观测台操控时，可以对观测台的情况进行实施操控，可以更好的保护观测台的设备，同时本系统极大的提高了观测台的控制安全以及控制的严谨性，有助于本技术领域的发展。
附图说明
[0054]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述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的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0055]
图1是本发明实施例提供的基于人工智能的天文观测台控制系统结构框图；
[0056]
图中：1、数据采集模块；2、数据预处理模块；3、无线传输模块；4、中央控制模块；5、数据分析模块；6、天文设备控制模块；7、监控报警模块；8、人机交互模块；9、云存储模块；10、更新显示模块。
[0057]
图2是本发明实施例提供的基于人工智能的天文观测台控制方法流程图。
[0058]
图3是本发明实施例提供的通过无线传输模块利用无线传输装置将灰度化处理后的天文观测台控制数据集发送至单片机或中央处理器的方法流程图。
[0059]
图4是本发明实施例提供的通过天文设备控制模块利用设备控制程序根据提取得到的有效信息进行天文观测台各设备的有效监测控制的方法流程图。
[0060]
图5是本发明实施例提供的通过云存储模块利用云数据库服务器存储获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预警通知的方法流程图。
具体实施方式
[0061]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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。
[0062]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于人工智能的天文观测台控制系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0063]
如图1所示，本发明实施例提供的基于人工智能的天文观测台控制系统，包括：数据采集模块1、数据预处理模块2、无线传输模块3、中央控制模块4、数据分析模块5、天文设备控制模块6、监控报警模块7、人机交互模块8、云存储模块9、更新显示模块10。
[0064]
数据采集模块1，与中央控制模块4连接，用于通过数据采集设备获取待监测的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息；
[0065]
数据预处理模块2，与中央控制模块4连接，用于通过数据预处理程序对获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息进行灰度化处理，获得天文观测台控制数据集；
[0066]
无线传输模块3，与中央控制模块4连接，用于通过无线传输装置将灰度化处理后的天文观测台控制数据集发送至单片机或中央处理器；
[0067]
中央控制模块4，与数据采集模块1、数据预处理模块2、无线传输模块3、数据分析模块5、天文设备控制模块6、监控报警模块7、人机交互模块8、云存储模块9、更新显示模块10连接，用于通过单片机或中央处理器协调控制所述基于人工智能的天文观测台控制系统各个模块的正常运行；
[0068]
数据分析模块5，与中央控制模块4连接，用于通过数据分析程序对单片机或中央处理器接收的天文观测台控制数据集进行分析处理，提取有效信息；
[0069]
天文设备控制模块6，与中央控制模块4连接，用于通过设备控制程序根据提取得到的有效信息进行天文观测台各设备的有效监测控制；
[0070]
监控报警模块7，与中央控制模块4连接，用于通过声光预警装置对异常数据分析结果进行预警通知；其中，所述数据异常是通过工作人员对数据进行阈值设定而监测异常情况；
[0071]
人机交互模块8，与中央控制模块4连接，用于通过人机交互设备根据数据指令将数字信号进行解析显示到显示屏幕上；
[0072]
云存储模块9，与中央控制模块4连接，用于通过云数据库服务器存储获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预
警通知；
[0073]
更新显示模块10，与中央控制模块4连接，用于通过显示器对获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预警通知的实时数据进行更新显示。
[0074]
如图2所示，本发明实施例提供的基于人工智能的天文观测台控制方法包括以下步骤：
[0075]
s101，通过数据采集模块利用数据采集设备获取待监测的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息；
[0076]
s102，通过数据预处理模块利用数据预处理程序对获取的天文观测台数据及该天文观测台周围的环境信息进行灰度化处理，获得天文观测台控制数据集；
[0077]
s103，通过无线传输模块利用无线传输装置将灰度化处理后的天文观测台控制数据集发送至单片机或中央处理器；
[0078]
s104，通过中央控制模块利用单片机或中央处理器协调控制所述基于人工智能的天文观测台控制系统各个模块的正常运行；
[0079]
s105，通过数据分析模块利用数据分析程序对单片机或中央处理器接收的天文观测台控制数据集进行分析处理，提取有效信息；
[0080]
s106，通过天文设备控制模块利用设备控制程序根据提取得到的有效信息进行天文观测台各设备的有效监测控制；
[0081]
s107，通过监控报警模块利用声光预警装置对异常数据分析结果进行预警通知；其中，所述数据异常是通过工作人员对数据进行阈值设定而监测异常情况；通过人机交互模块利用人机交互设备根据数据指令将数字信号进行解析显示到显示屏幕上；
[0082]
s108，通过云存储模块利用云数据库服务器存储获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预警通知；
[0083]
s109，通过更新显示模块利用显示器对获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预警通知的实时数据进行更新显示。
[0084]
本发明实施例提供的步骤s101中，所述天文观测台周围的环境信息，包括温湿度信息、风向风速信息、气压信息、能见度信息以及降雨量信息。
[0085]
本发明实施例提供的步骤s102中，所述通过数据预处理模块利用数据预处理程序对获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息进行灰度化处理，包括：
[0086]
使用yuv色彩系统中y分量描述图像像素点的灰度值，u和v是指色调即描述图像色彩的属性，yuv色彩系统与rgb色彩系统转换关系为：
[0087][0088]
在所述色彩转换基础上进行图像增强，采用灰度直方图变换来增加图像对比度，通过灰度直方图表达图像灰度分步的统计情况，是图像的各灰度级分布情况的反映：
[0089]
p(κ)＝n
k
(k＝0,1,2,......,255)；
[0090]
其中，k是图像灰度值，n
k
灰度值为k的像素点数；
[0091]
利用灰度矩阵g表征显示屏各像素点的灰度值：
[0092][0093]
其中，m
ij
表示学习显示屏的第i行第j列个模块，，k表示一个模块内包含的像素点数：
[0094][0095]
本发明实施例提供的步骤s102中，所述通过数据预处理模块利用数据预处理程序对获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息进行灰度化处理，还包括：
[0096]
当一个模块内只有一个像素点时，灰度矩阵表示为：
[0097][0098]
经修正后的灰度矩阵为g
′
：
[0099][0100]
进一步，经修正后的灰度矩阵g
′
为：
[0101][0102]
如图3所示，本发明实施例提供的步骤s103中，所述通过无线传输模块利用无线传输装置将灰度化处理后的天文观测台控制数据集发送至单片机或中央处理器，包括：
[0103]
s201，获取灰度化处理后的天文观测台控制数据集；
[0104]
s202，将天文观测台控制数据集的数据信号经a/d转换器转换为数字信号；
[0105]
s203，将转换得到的数字信号经过传输线传输至中央处理器，显示器方便现场人员查看实时采集的数据内容。
[0106]
本发明实施例提供的步骤s106中，所述天文观测台各设备，包括天文望远镜、智能赤道仪、智能导星设备、智能调焦设备。
[0107]
如图4所示，本发明实施例提供的步骤s106中，所述通过天文设备控制模块利用设备控制程序根据提取得到的有效信息进行天文观测台各设备的有效监测控制，包括：
[0108]
s301，每个设备均配备各自的电芯片；
[0109]
s302，操控指令由人机交互模块发出，以电信号的形式传送至中央处理器；
[0110]
s303，中央处理器将指令打包发送至天文设备模块，经由服务端处理后传送至各设备的电芯片，实现对天文观测台各设备的操控。
[0111]
如图5所示，本发明实施例提供的步骤s108中，所述通过云存储模块利用云数据库服务器存储获取的天文观测台数据以及该天文观测台周围的环境信息、天文观测台控制数据集、有效信息以及预警通知，包括：
[0112]
s401，在云数据库服务部署数据中心中创建云存储平台，通过第三方网关来实现存储协议，通过所述存储协议实现从nfs到smb的转换；
[0113]
s402，用户将本地数据通过网线写入云存储网关中，云存储网关将数据传输至边界路由，边界路由通过专线公网将数据传入至云平台；
[0114]
s403，在云平台中发起对象存储的请求，将数据传送至云平台内的云存储网关，云存储网关通过vswitch将数据发送到云存储可用区中，完成数据云存储。
[0115]
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0116]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。
[0117]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所
作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。