一种基于大数据的液体废物泄漏智能监测系统及方法与流程

本发明涉及液体废物泄漏监测，具体为一种基于大数据的液体废物泄漏智能监测系统及方法。

背景技术：

1、基于大数据的液体废物泄露智能监测系统是化工危废安全处置企业以及相关监管部门不可缺少的一部分，对于企业的危废管理起到非常重要作用。

2、传统的人工巡检的方式存在检测不到位，通知不及时等缺点，且对于现有存在的智能监测系统，对于检测算法参数的配置没有一个较为完善的评估体系，对于不同类型、不同泄漏危险等级的液体废物监测，没有做到具体分析具体实施，对于整体的监测更多的只是起到预警响应的作用，对不同监测场景下的监测差别没有明确区分，并且没有合理的调整监测算法对应的参数配置以提高监测的高效性和监测的精确性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于大数据的液体废物泄漏智能监测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的液体废物泄漏智能监测方法，包括以下分析步骤：

3、步骤s1：构建以泄漏监测、设备配置、算法管理和历史查询为功能主体的液体废物泄漏监测系统，液体废物泄漏监测系统以泄漏监测和设备配置为数据来源，将数据来源中每一监测告警事件记录的监测告警数据为子区块存储至中心数据库；基于监测告警数据，对监测场景进行分类；

4、步骤s2：基于分类完成的监测场景，对每一监测场景记录的监测告警数据对应的算法参数配置进行分析，输出每一监测场景下的最优参数配置；算法参数配置是指基于算法管理功能中的泄漏监测算法配置；

5、在历史系统使用中管理人员为了提高监测的精确度以及适应监测场景的变化会对泄漏监测算法进行重新配置以不断调整适应监测状态，在这一过程中往往算法是由人为进行配置，需要耗费人力以及会产生相应误差，且在动态调整过程中，不能及时分析出监测阶段内最优算法配置，不断调整会导致系统算力切换频繁降低监测设备硬件寿命，且会浪费大量资源；

6、步骤s3：当新增监测场景时，遍历历史监测场景匹配相似度最高的历史监测场景，并设置相似度最高的历史监测场景对应的最优参数配置于新增监测场景；

7、步骤s4：记录新增监测场景在监测周期的监测告警数据，计算新增监测场景的训练偏差值，基于训练偏差值进行新增监测场景对应算法参数配置的预警响应。

8、进一步的，对监测场景进行分类包括以下分析步骤：

9、监测告警数据包括告警内容和监测对象信息；

10、告警内容是指设备配置功能中记录的监测设备捕捉到监测场景的图像数据，图像数据包括初始图像数据和运行图像数据，初始图像数据为未发生泄漏时场景的图像数据，运行图像数据为监测设备开始监测运行后记录的图像数据；

11、监测对象信息是指监测场景内存放液体废物的泄漏危险等级；

12、遍历液体废物泄漏监测系统记录的各监测场景，比较各监测场景对应的初始图像数据，将初始图像数据相似度大于等于相似度阈值且存放液体废物的泄漏危险等级相同的监测场景分为一类。

13、从初始图像数据对监测场景分类是为了保障场景的相似性，从物理结构层面对场景进行归类，从液体废物的泄漏等级对监测场景分类是为了确保在相似图像场景下液体废物泄漏带来的影响程度是相同的，避免因危险等级的差异造成算法参数的分析偏差。

14、进一步的，步骤s2包括以下分析步骤：

15、步骤s21：算法参数配置是指由图像抓拍间隔、泄露扩散速度、泄露面积扩散阈值对应的算法参数进行数值调整的配置；提取每一类监测场景下记录的监测告警事件以及监测告警事件对应的监测告警数据，监测告警数据还包括告警原因和告警时间；

16、步骤s22：将同一类监测场景下记录的监测告警事件以算法参数配置的不同进行分类，每一类监测告警事件对应一种算法参数配置，提取第i类监测告警事件在第j种告警原因下的平均间隔告警时间tij，平均间隔告警时间是指在若干监测告警事件中告警内容记录捕捉到的运行图像数据与初始图像数据的相似度小于等于相似度阈值时的监测时刻到传输告警信号的告警时刻对应的平均间隔时长；利用公式：

17、ti=(1/m)∑tij，

18、计算第i类监测告警事件在所有告警原因对应监测告警事件下的有效间隔告警时间ti，m表示告警原因的种类数，且m个告警原因均存在于n类监测告警事件中；j≤m，i≤n，n表示监测告警事件的总类型数；

19、分析告警原因存在于所有类型监测告警事件中是为了保证计算平均间隔时长的误差最小，且控制变量的统一；

20、步骤s23：提取第i类监测告警事件在历史查询功能中记录的事件属性，事件属性包括有效告警事件和无效告警事件；获取第i类监测告警事件对应算法参数配置参与监测训练的训练时长li，输出n类监测告警事件中训练时长li的最小值minli为目标训练时长；选择目标训练时长是为了保证每一类监测告警事件在历史训练过程中都存在足够时长内的记录数据；计算第i类监测告警事件在目标训练时长内的无效告警指数pi，pi=gi/minli，gi表示第i类监测告警事件在目标训练时长内记录为无效告警事件的个数；

21、步骤s24：将有效间隔时间和无效告警指数进行归一化处理，利用公式：计算第i类监测告警事件对应的评估指数yi，yi=k1*ti0+k2*pi0，其中k1、k2表示对应有效间隔时间的参考系数和无效告警指数的参考系数，0<k1、k2<1，且k1+k2=1；ti0表示第i类监测告警事件对应有效间隔时间归一化后的值，pi0表示第i类监测告警事件对应无效告警指数归一化后的值；

22、步骤s25：将n类监测告警事件按照对应评估指数的数值进行由小到大的排序，输出序列第一的监测告警事件为目标告警事件，提取目标告警事件对应的算法参数配置为对应监测场景下的最优参数配置。

23、进一步的，遍历历史监测场景匹配相似度最高的历史监测场景，包括：

24、获取新增监测场景的初始图像数据和液体废物的泄漏危险等级；

25、提取液体废物的泄漏危险等级相同的历史监测场景为待考察监测场景；

26、获取待考察监测场景中记录的初始图像数据为对照图像数据，比较新增监测场景的初始图像数据与对照图像数据的相似度，提取相似度最大的对照图像数据所对应的待考察监测场景为核准监测场景；

27、输出核准监测场景为新增监测场景所需匹配相似度最高的历史监测场景。

28、进一步的，步骤s4包括以下分析步骤：

29、监测周期是指新增监测场景中记录d个监测告警事件对应的周期时长；d≥2；

30、计算新增监测场景中d个监测告警事件的有效间隔时长u1以及无效告警指数v1；

31、当监测周期≠目标训练时长时，更新计算无效告警指数为v0，

32、v0=(v1*l0)/minli，其中l0表示新增监测场景中记录d个监测告警事件对应的周期时长；

33、更新无效告警指数是为了将在计算无效告警指数中的周期时长统一化；

34、基于更新后的无效告警指数v0和有效间隔时长u1，计算新增监测场景的评估指数y0；

35、将新增监测场景的评估指数和核准监测场景对应的评估指数进行比较，输出训练偏差值e，e=｜y0-yi｜；

36、设置训练偏差值阈值e0，当e>e0时，对新增监测场景的参数配置进行预警响应，提醒管理人员进行参数调整；当e≤e0时，保存当前算法参数配置为新增监测场景的最优算法配置并继续监测。

37、一种基于大数据的液体废物泄漏智能监测系统，包括监测系统构建模块、监测场景分类模块、最优参数配置分析模块、新增场景匹配模块和参数预警模块；

38、监测系统构建模块用于构建以泄漏监测、设备配置、算法管理和历史查询为功能主体的液体废物泄漏监测系统；液体废物泄漏监测系统以泄漏监测和设备配置为数据来源，将数据来源中每一监测告警事件记录的监测告警数据为子区块存储至中心数据库；

39、监测场景分类模块用于对监测场景进行分类；

40、最优参数配置分析模块用于对每一监测场景记录的监测告警数据对应的算法参数配置进行分析，输出每一监测场景下的最优参数配置；

41、新增场景匹配模块用于遍历历史监测场景匹配相似度最高的历史监测场景，并设置相似度最高的历史监测场景对应的最优参数配置于新增监测场景；

42、参数预警模块用于基于训练偏差值进行新增监测场景对应算法参数配置的预警响应。

43、进一步的，监测场景分类模块包括告警内容获取单元、监测对象信息获取单元和数据比较单元；

44、告警内容获取单元用于获取设备配置功能中记录的监测设备捕捉到监测场景的图像数据；

45、监测对象信息获取单元用于获取监测场景内存放液体废物的泄漏危险等级；

46、数据比较单元用于遍历液体废物泄漏监测系统记录的各监测场景，比较各监测场景对应的初始图像数据，将初始图像数据相似度大于等于相似度阈值且存放液体废物的泄漏危险等级相同的监测场景分为一类。

47、进一步的，最优参数配置分析模块包括参数配置分类单元、间隔时长分析单元、无效告警指数分析单元、评估指数计算单元和最优参数配置输出单元；

48、参数配置分类单元用于将同一类监测场景下记录的监测告警事件以算法参数配置的不同进行分类；

49、间隔时长分析单元用于计算监测告警事件在所有告警原因对应监测告警事件下的有效间隔告警时间；

50、无效告警指数分析单元用于基于目标训练时长内的无效告警事件个数计算无效告警指数；

51、评估指数计算单元用于利用间隔时长分析单元和无效告警指数分析单元的输出值计算评估指数；

52、最优参数配置输出单元用于将监测告警事件按照对应评估指数的数值进行由小到大的排序，输出序列第一的监测告警事件为目标告警事件，提取目标告警事件对应的算法参数配置为对应监测场景下的最优参数配置。

53、进一步的，参数预警模块包括新增监测数据计算单元、无效告警指数更新单元、评估指数对比单元和预警输出单元；

54、新增监测数据计算单元用于计算新增监测场景下的有效间隔时长以及无效告警指数；

55、无效告警指数更新单元用于在监测周期≠目标训练时长时，更新无效告警指数；

56、评估指数对比单元用于基于更新后的无效告警指数和有效间隔时长，计算新增监测场景的评估指数；

57、预警输出单元用于将新增监测场景的评估指数和核准监测场景对应的评估指数进行比较，输出训练偏差值，基于训练偏差值进行预警响应传输。

58、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过对系统应用的监测场景进行分类分析，在每一类型监测场景下分析历史数据记录的参数差异，控制变量且从参数配置影响的响应间隔时长和无效告警事件的比例，来衡量参数配置对应监测场景下的监测精确性和监测高效性；使得不同监测场景可以匹配到适合的算法参数配置；除此之外，在新增监测场景时，基于场景特征可以做出快速有效的参数定位，并予以实施和监测，提高智能化液体废物泄漏的监测有效性和精确性，降低了人为改动参数造成的误差以及人力物力成本的消耗。