本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理。更具體地，本發(fā)明涉及一種水文地質(zhì)參數(shù)的智能監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著社會的發(fā)展和科技的進步，水文環(huán)境監(jiān)測的需求日益增長，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法通常依賴于人工定期采樣和實驗室分析，這種方法不僅耗時費力，而且數(shù)據(jù)更新緩慢，難以及時反映水文環(huán)境的動態(tài)變化，因此，傳統(tǒng)的監(jiān)測手段已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代水文環(huán)境監(jiān)測的高精度、實時性和廣泛覆蓋的要求。

2、為了克服這些局限性，現(xiàn)代水文環(huán)境監(jiān)測逐漸引入了先進的信息技術(shù)和自動化設(shè)備，構(gòu)建了“云-邊-端”架構(gòu)；這種架構(gòu)通過將傳感器（端）、邊緣計算（邊）和云計算（云）相結(jié)合，實現(xiàn)了對水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的高效采集、實時處理、穩(wěn)定傳輸和智能管理，為水資源保護、環(huán)境治理和災(zāi)害預(yù)防提供有力支持。

3、針對“云-邊-端”架構(gòu)中的邊緣計算層，其主要負責收集、處理和分析來自傳感器的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，另外，如果想要通過對每個邊緣計算設(shè)備收集的多個監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析，判斷是否存在故障傳感器，這就需要每個邊緣計算設(shè)備負責收集水文地質(zhì)數(shù)據(jù)具有較高的可比性。

4、因此，通過監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，對所有監(jiān)測位置進行分類，進而在每個類簇中所有監(jiān)測位置的中心位置安裝邊緣計算設(shè)備；由于水文地質(zhì)數(shù)據(jù)是動態(tài)變化的，受多種因素影響，直接使用各監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)進行分類，無法捕捉到水文地質(zhì)數(shù)據(jù)在長時間的相關(guān)性和趨勢信息，導(dǎo)致分類結(jié)果中各類簇中所有監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的可比性不高，進而影響故障傳感器的識別準確性，嚴重影響水文環(huán)境監(jiān)測任務(wù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、解決上述直接使用各監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)進行分類，無法捕捉到水文地質(zhì)數(shù)據(jù)在長時間的相關(guān)性和趨勢信息，導(dǎo)致分類結(jié)果中各類簇中所有監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的可比性不高，進而影響故障傳感器的識別準確性的技術(shù)問題，本發(fā)明在如下的多個方面中提供方案。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種水文地質(zhì)參數(shù)的智能監(jiān)測方法，包括：執(zhí)行水文環(huán)境監(jiān)測任務(wù)時，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個監(jiān)測位置并安裝傳感器，用于采集各監(jiān)測位置在各監(jiān)測時刻的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)；將安裝初期所有監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，作為樣本數(shù)據(jù)對所有監(jiān)測位置進行分類；對于分類結(jié)果中的每個類簇，在類簇中所有監(jiān)測位置的中心位置設(shè)置邊緣計算設(shè)備，用于后續(xù)根據(jù)類簇中所有監(jiān)測位置的實時水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，實時判斷是否存在故障傳感器，進而通過云端平臺發(fā)布檢修工單；其中，對所有監(jiān)測位置進行分類的過程為：將樣本數(shù)據(jù)中各監(jiān)測時刻采集的所有監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，作為各監(jiān)測時刻的聚類樣本；通過對監(jiān)測時刻的聚類樣本進行聚類，獲得監(jiān)測時刻的聚類結(jié)果；根據(jù)各監(jiān)測位置與監(jiān)測時刻的聚類結(jié)果中各子類的數(shù)據(jù)距離，獲得各監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的隸屬子類以及與各隸屬子類的隸屬度；根據(jù)各監(jiān)測位置在各監(jiān)測時刻的隸屬子類以及與各隸屬子類的隸屬度，計算每兩個監(jiān)測位置的隸屬距離；將每兩個監(jiān)測位置的隸屬距離和地理距離之和，作為每兩個監(jiān)測位置的聚類距離；根據(jù)每兩個監(jiān)測位置的聚類距離，對所有監(jiān)測位置進行分類。

3、優(yōu)選地，在所述聚類樣本中，每個樣本點由每個監(jiān)測位置的所有水文地質(zhì)數(shù)據(jù)組成，因此，每個樣本點是維空間中的一個點，表示監(jiān)測位置的所有水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的種類數(shù)量。

4、優(yōu)選地，所述獲得各監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的隸屬子類，包括：將任意一個監(jiān)測位置作為目標位置；針對監(jiān)測時刻的聚類結(jié)果，獲得目標位置與所有子類的數(shù)據(jù)距離；將所有子類按照目標位置與各子類的數(shù)據(jù)距離從大到小的順序進行排序；針對目標位置與排序后的各子類的數(shù)據(jù)距離，計算將前個子類作為目標位置的隸屬子類的優(yōu)選度；其中，的取值范圍為，為監(jiān)測時刻的聚類結(jié)果中包含的所有子類的數(shù)量；遍歷的取值范圍，直到將前個子類作為目標位置的隸屬子類的優(yōu)選度，停止遍歷，將前個子類作為目標位置在監(jiān)測時刻的隸屬子類，為預(yù)設(shè)的第一閾值。

5、優(yōu)選地，所述將前個子類作為目標位置的隸屬子類的優(yōu)選度的計算公式為：；式中，為將前個子類作為目標位置的隸屬子類的優(yōu)選度，為目標位置與排序后的前個子類的數(shù)據(jù)距離的方差，為目標位置與排序后的前個子類的數(shù)據(jù)距離的方差。

6、優(yōu)選地，所述監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻與各隸屬子類的隸屬度，包括：將目標位置在監(jiān)測時刻與各隸屬子類的數(shù)據(jù)距離的歸一化結(jié)果，作為目標位置在監(jiān)測時刻與各隸屬子類的隸屬度。

7、優(yōu)選地，所述每兩個監(jiān)測位置的隸屬距離的計算方法為：對于任意兩個監(jiān)測位置，將在監(jiān)測時刻的隸屬子類的數(shù)量最少的監(jiān)測位置，記為監(jiān)測位置，將另一個監(jiān)測位置記為監(jiān)測位置；則監(jiān)測位置和監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的隸屬距離，為監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的所有隸屬子類的數(shù)量，為監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的第個隸屬子類，為隸屬子類與監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的隸屬子類的最優(yōu)距離；將監(jiān)測位置和監(jiān)測位置在所有監(jiān)測時刻的隸屬距離之和，作為監(jiān)測位置和監(jiān)測位置的隸屬距離。

8、優(yōu)選地，所述最優(yōu)距離的計算方法為：計算監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的每個隸屬子類與隸屬子類的數(shù)據(jù)距離，兩個隸屬子類的數(shù)據(jù)距離是指兩個隸屬子類的中心點的數(shù)據(jù)距離；如果監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的所有隸屬子類中，存在與隸屬子類的數(shù)據(jù)距離小于的隸屬子類，則將與隸屬子類的數(shù)據(jù)距離小于的隸屬子類，作為隸屬子類的同屬子類，且，為監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻與隸屬子類的隸屬度，為監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻與隸屬子類的所有同屬子類的隸屬度之和；否則，隸屬子類不存在同屬子類，且；；表示隸屬子類的所有樣本點中與中心點的數(shù)據(jù)距離的最大值，為預(yù)設(shè)的第二閾值。

9、優(yōu)選地，所述根據(jù)類簇中所有監(jiān)測位置的實時水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，實時判斷是否存在故障傳感器，包括：對于任意一個邊緣計算設(shè)備，針對該邊緣計算設(shè)備對應(yīng)的類簇中所有監(jiān)測位置的實時水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建箱線圖，獲得的箱線圖中包括上四分位數(shù)和下四分位數(shù)；根據(jù)上四分位數(shù)和下四分位數(shù)，設(shè)置上限以及下限，將實時水文地質(zhì)數(shù)據(jù)超過上限或者下限的監(jiān)測位置的傳感器，記為故障傳感器；另外，邊緣計算設(shè)備將其對應(yīng)的類簇中所有監(jiān)測位置的實時水文地質(zhì)數(shù)據(jù)以及所有故障傳感器的地理位置傳輸給云端平臺。

10、優(yōu)選地，所述通過云端平臺發(fā)布檢修工單，包括：在云端平臺，針對任意一個傳感器，如果該傳感器在連續(xù)個時刻都被判定為故障傳感器，為預(yù)設(shè)數(shù)量，將連續(xù)個時刻中的第一個時刻，作為該故障傳感器開始發(fā)生故障的時間，并給該傳感器下發(fā)檢修工單，所述檢修工單中包含故障傳感器的地理位置以及開始發(fā)生故障的時間，并將該檢修工單分配給地理位置最近的檢修人員。

11、第二方面，本發(fā)明提供一種水文地質(zhì)參數(shù)的智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序指令，當所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述一種水文地質(zhì)參數(shù)的智能監(jiān)測方法。

12、通過采用上述技術(shù)方案，將上述的一種水文地質(zhì)參數(shù)的智能監(jiān)測方法生成計算機程序，并存儲于存儲器中，以被處理器加載并執(zhí)行，從而根據(jù)存儲器及處理器制作終端設(shè)備，方便使用。

13、本發(fā)明的有益效果在于：

14、本發(fā)明將安裝初期的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，為后續(xù)對所有監(jiān)測位置進行分類提供更穩(wěn)定、準確的參考；進一步，通過獲得各監(jiān)測位置在監(jiān)測時刻的隸屬子類以及與各隸屬子類的隸屬度，捕捉水文地質(zhì)數(shù)據(jù)在時間上的相關(guān)性，進而根據(jù)各監(jiān)測位置在各監(jiān)測時刻的隸屬子類以及與各隸屬子類的隸屬度，計算每兩個監(jiān)測位置的隸屬距離，捕捉水文地質(zhì)數(shù)據(jù)在長時間的相關(guān)性和趨勢信息，將隸屬距離和地理距離結(jié)合，綜合考慮了監(jiān)測位置在長時間上的數(shù)據(jù)相似性和空間分布特性，不僅提高了監(jiān)測位置的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的可比性，還為邊緣計算設(shè)備的合理部署提供了科學(xué)依據(jù)，從而提高了故障傳感器的識別準確性，確保了水文環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的高效運行和可靠性。