一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统

本发明涉及物联网，特别涉及一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统。

背景技术：

1、水是人类生活的源泉而随着城市的发展水污染问题也越来越严重，水资源监管和治理成为城市发展的一大困扰，水质监控不及时、水灾预警不及时更是直接关系到民生问题。智慧水务(实时感知城市供排水系统)成为最新管理水资源的方法。

2、现有技术中，智慧水务通过云计算与水务技术的深度融合，将水务技术检验出的问题信息上传至云计算平台，云计算平台对信息进行分析处理，将处理结果传递至管理者，管理者下达解决措施。

3、上述现有技术存在的缺陷是：水务技术检验之后才向云计算平台传递的问题信息，由云计算平台对问题信息进行分析处理再下达处理结果，不利于快速下达解决措施。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统。

2、本发明实施例提供一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，包括：

3、传感器单元，所述传感器单元包括：摄像头，超声波水表，压力传感器；所述摄像头设置于水源地和泵房，用于监测水源地信息；所述超声波水表设置于管道井、水表箱内，用于检测水管状态信息；所述压力传感器安装在供水管道、水泵、水箱上，用于检测传输过程中的水压信息；

4、本地推理单元为边缘计算智能盒，内部设有人像检测模型算法、机器学习检测模型和foa-k-means算法；所述人像检测模型算法用于处理所述摄像头监测的水源地信息，所述机器学习监测模型用于处理所述超声波水表检测的水管状态信息，所述foa-k-means算法用于处理所述压力传感器检测的水压信息；

5、中心计算单元为中心服务器，通过云计算整合所述本地推理单元上报的水务信息，用户根据水务信息下达处理方式。

6、另外的，所述中心服务器包括角色管理模块、权限管理模块、用户管理模块、接口管理模块、附件管理模块、整合模块；

7、所述角色管理模块，用于分配使用者角色；

8、所述权限管理模块，用于赋予不同角色不同的权限；

9、所述用户管理模块，用于管理用户的信息；

10、所述接口管理模块，用于记录接口的调用情况；

11、所述附件管理模块，用于管理系统产生的附件；

12、所述整合模块，用于整合上报的水务信息。

13、另外的，还包括用户交互单元，所述用户交互单元包括菜单模块与展示模块；

14、所述菜单模块，包括：处理中心、选择摄像头、消息中心、外网链接；用户根据需求选择对应功能；

15、所述展示模块，用于展示所述中心计算单元整合后的水务信息、时间信息、报警次数、报警图片。

16、另外的，所述人像检测模型算法处理水源地信息包括：将摄像头的监测信息输入yolov5模型中生成检测框，所述本地推理单元通过人像检测模型算法将所述检测框与设定的虚拟禁区进行面积重合的判定。

17、另外的，所述yolov5模型包括输入层input、特征融合层neck、检测头head和骨干网络backbone，在所述骨干网络backbone中增添focus模块和csp模块；

18、通过准确率precision和召回率recall评估yolov5模型的性能：

19、

20、

21、其中，tp表示正确预测目标的个数，fp表示误检测个数，fn表示漏检测个数；

22、准确率precision越高，召回率recall越高，yolov5模型性能越好；准确率precision越低，召回率recall越低，yolov5模型性能越差。

23、另外的，所述foa-k-means算法处理水压信息包括：

24、获取多个所述压力传感器的水压数据，作为聚类输入；

25、通过聚类输入确定聚类个数和聚类类心的搜索区间[2,cmax]，其中，n为样本个数；

26、根据聚类个数和聚类类心的搜索区间计算聚类输入中多个水压数据各自的差分离群因子值；根据所述差分离群因子值使用foa-k-means算法来确定聚类类心坐标，根据所述聚类类心坐标来检测水压的异常状态。

27、本发明实施例提供的上述一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，与现有技术相比，其有益效果如下：

28、本发明通过传感器单元采集水务信息，将边缘计算智能盒作为本地推理单元，通过边缘计算智能盒内部的边缘计算算法(人像检测模型算法、机器学习检测模型、foa-k-means算法)对传感器单元采集的水务信息进行处理；中心计算单元为中心服务器，通过云计算整合所述本地推理单元上报的水务信息；通过用户交互单元展示整合后的水务信息，用户根据水务信息下达处理方式；将问题信息通过边缘计算算法在靠近源头的位置进行实时处理，中心计算单元中的云计算只需要传递处理后的水务信息，两者相结合提高响应速度和实时性能。

技术特征：

1.一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，其特征在于，所述中心服务器包括角色管理模块、权限管理模块、用户管理模块、接口管理模块、附件管理模块、整合模块；

3.如权利要求1所述的一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，其特征在于，还包括用户交互单元，所述用户交互单元包括菜单模块与展示模块；

4.如权利要求1所述的一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，其特征在于，所述人像检测模型算法处理水源地信息包括：将摄像头的监测信息输入yolov5模型中生成检测框，所述本地推理单元通过人像检测模型算法将所述检测框与设定的虚拟禁区进行面积重合的判定。

5.如权利要求4所述的一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，其特征在于，所述yolov5模型包括输入层input、特征融合层neck、检测头head和骨干网络backbone，在所述骨干网络backbone中增添focus模块和csp模块；

6.如权利要求1所述的一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，其特征在于，所述foa-k-means算法处理水压信息包括：

技术总结
本发明公开了一种云计算与边缘计算结合的水务管理系统，其涉及物联网技术领域。包括：传感器单元，将边缘计算智能盒作为本地推理单元，通过边缘计算智能盒内部的边缘计算算法(人像检测模型算法、机器学习检测模型、FOA‑K‑means算法)对传感器单元采集的水务信息进行处理；中心计算单元为中心服务器，通过云计算整合所述本地推理单元上报的水务信息；通过用户交互单元展示整合后的水务信息，用户根据水务信息下达处理方式。本发明将问题信息通过边缘计算算法在靠近源头的位置进行实时处理，中心计算单元中的云计算只需要传递处理后的水务信息，两者相结合提高响应速度和实时性能。

技术研发人员：姜斌,张传澄
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15