本發(fā)明涉及面向水利數(shù)據(jù)中心的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析模型及其實現(xiàn)方法。本發(fā)明依托水利數(shù)據(jù)中心資源，構(gòu)造因果分析與關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的應(yīng)用新模式。本發(fā)明屬于計算機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及水利物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著信息采集技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，特別是空天高分遙感和物聯(lián)網(wǎng)帶來的“廣泛感知”，使得水利信息無論是數(shù)量還是類型都在不斷地極大豐富，水利大數(shù)據(jù)時代正在到來。智慧水利的建設(shè)，也對水利信息的分析應(yīng)用提出了更高的要求。在線分析、數(shù)字模擬等類型的應(yīng)用，主要是因果關(guān)系的分析，而基于所謂科學(xué)研究第四范式的大規(guī)模關(guān)聯(lián)分析，正在成為大數(shù)據(jù)條件下信息應(yīng)用的主流。對于水利信息而言，依托水利數(shù)據(jù)中心資源，構(gòu)造因果分析與關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的應(yīng)用新模式，已經(jīng)成為水利數(shù)據(jù)中心發(fā)揮應(yīng)有作用的重要趨勢之一。

傳統(tǒng)水利數(shù)據(jù)分析主要針對某一特定水利對象，基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的挖掘分析，諸如水文時間序列相似性查找、洪峰量級預(yù)測等，并沒有結(jié)合周圍所有水利對象綜合分析，即水利場景分析，更沒有考慮視頻、圖像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的綜合分析處理，這些使得水利對象分析和處理的要素不足，預(yù)測準(zhǔn)確性不高，影響了高層水利決策的選擇。因此，如何發(fā)明一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析模型及其實現(xiàn)方法，正是發(fā)明人需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析模型及其實現(xiàn)方法，以基于物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識和大數(shù)據(jù)支持下的數(shù)字場景生成與應(yīng)用為重點，因果分析與關(guān)聯(lián)推演相結(jié)合的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用新模式，便于快速實時地處理和精細動態(tài)地分析水利大數(shù)據(jù)，解決宏觀水利情勢研判等問題，滿足各類水利決策的需要。

技術(shù)方案：一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析模型，包括水利場景構(gòu)造模塊、水利對象編碼模塊和水利場景分析模塊；

水利場景構(gòu)造模塊，按指定區(qū)域和時刻，依據(jù)場景中全部或部分對象按標(biāo)識將數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息一次抽取集成，形成特定時空維度下的場景模式；水利對象編碼模塊，以全球通用的epc通用標(biāo)識符gid-96編碼結(jié)構(gòu)對每個水利對象編碼，使其具有全球唯一的身份標(biāo)識即wid，以用于水利對象編碼和后續(xù)的場景分析；水利場景分析模塊，選擇相應(yīng)的區(qū)域（領(lǐng)域）、時刻，尋找區(qū)域內(nèi)的對象，確定各對象的粒度（基本對象或復(fù)合對象），根據(jù)對象元數(shù)據(jù)，綜合查詢組織所有對象的屬性，形成水利場景信息（數(shù)據(jù)集合）的過程。

所述水利場景構(gòu)造模塊，包括區(qū)域選擇單元、區(qū)域?qū)ο蟛檎覇卧?、對象賦碼單元和場景生成單元。其中，區(qū)域選擇單元通過地圖操作或人工確定對象范圍；區(qū)域?qū)ο蟛檎覇卧檎覅^(qū)域內(nèi)包含的水利對象，也可將所選區(qū)域定義為一類復(fù)合型水利對象；對象賦碼單元是對區(qū)域內(nèi)的所有水利對象編碼，也可對整個區(qū)域編碼，形成基于wid編碼的水利場景對象關(guān)系；場景生成單元是基于wid編碼定義一個或多個給定時刻的水利場景，供水利場景分析使用。

所述水利對象編碼模塊，包括編碼生成單元、編碼解析單元和編碼維護單元；其中，編碼生成單元按編碼規(guī)則為相應(yīng)的對象（設(shè)備、設(shè)施等）生成相應(yīng)wid編碼，及時鎖定分配的wid編碼，并將被編碼對象的基本信息存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；編碼解析單元接受用戶按wid編碼查詢對象基本特性或通過基本特性查詢wid編碼；編碼維護單元接受管理者對編碼進行增加、刪除和修改操作。

所述水利場景分析模塊，包括場景特征提取單元、場景推演單元、場景相似性分析單元、關(guān)聯(lián)分析單元、場景變換單元、場景再現(xiàn)單元和場景可視化單元。其中，場景特征提取單元選擇場景中某些或全部對象的屬性作為場景的特征，用于表征場景的狀態(tài)及其變化；場景推演單元根據(jù)sw(d,t)的狀態(tài)推斷sw(d,t+δt)的狀態(tài)或其反演；場景相似性分析單元通過場景特征，定義相似性，查找相似的場景；關(guān)聯(lián)分析單元是在場景中的對象間進行關(guān)聯(lián)研判，尋找推動場景狀態(tài)變化或保持穩(wěn)定的對象關(guān)系；場景變換單元是縮小或放大場景的指定區(qū)域，或者增加或減小場景中對象的粒度，或者增加或減少場景中的對象；場景再現(xiàn)單元是向前或向后順序改變同一指定區(qū)域場景的指定時刻；場景可視化單元是應(yīng)用各類信息可視化技術(shù)，展示場景的狀態(tài)。

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析方法，包括如下步驟：

s-1水利場景構(gòu)造，具體包括如下步驟：

s-1-1通過地圖操作或人工確定特定區(qū)域；

s-1-2查找給定區(qū)域內(nèi)包含的水利對象，所選區(qū)域也可定義為一類復(fù)合型水利對象；

s-1-3判斷步驟s-1-2所有水利對象和區(qū)域是否已編碼，若全部已經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)向s-1-4，否則轉(zhuǎn)向步驟s-2；

s-1-4形成基于wid編碼的水利場景對象關(guān)系；

s-1-5基于wid編碼定義一個或多個給定時刻的水利場景，且定義如下：水利場景是一個信息集合，用于描述給定區(qū)域（范圍）內(nèi)、給定時刻各類水利對象的狀態(tài)。即：

sw(d,t)={d×t×o}^o⊂d^o(t)&element;[t-δt,t]]]>

上式中：sw：水利場景；d：給定區(qū)域，可以是地理范圍，也可以是關(guān)注的水利業(yè)務(wù)領(lǐng)域，或者是兩者的結(jié)合；t：給定的時刻；o：給定區(qū)域內(nèi)的水利對象，可以用水利物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識編碼唯一標(biāo)識；o(t)：給定時刻水利對象的狀態(tài)；δt:時間增量。

s-2水利對象編碼，具體包括如下步驟：

s-2-1用戶向水利管理部門，提出水利對象編碼申請；

s-2-2若接受用戶申請，轉(zhuǎn)向s-2-3，否則結(jié)束；

s-2-3水利管理部門按編碼規(guī)則為水利對象生成相應(yīng)wid編碼，并及時鎖定分配的wid編碼；

s-2-4將被編碼對象的基本信息存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；

s-3水利場景分析，具體包括如下步驟：

s-3-1選擇場景中某些或全部對象的屬性作為場景的特征；

s-3-2選擇場景分析類型，若為場景推演轉(zhuǎn)向步驟s-3-3，若為場景相似性分析轉(zhuǎn)向步驟s-3-4，若為關(guān)聯(lián)分析轉(zhuǎn)向步驟s-3-5，若為場景變換轉(zhuǎn)向步驟s-3-6，若為場景再現(xiàn)轉(zhuǎn)向步驟s-3-7；

s-3-3根據(jù)sw(d,t)的狀態(tài)推斷sw(d,t+δt)的狀態(tài)或其反演，先定義當(dāng)前時刻的場景狀態(tài)sw(d,t)；根據(jù)sw(d,t)，推斷下一個時刻sw(d,t+δt)或反演前一個時刻的場景sw(d,t-δt)。

s-3-4通過場景特征，定義并查找相似的場景，先根據(jù)s-3-1確定場景特征；然后定義一組包含幾個相同特征的場景即為相似場景；最后再查找歷史上具有上述幾個相同特征的場景即相似場景。

s-3-5在場景中的對象間進行關(guān)聯(lián)研判，先查找場景中的對象；然后尋找推動場景狀態(tài)變化或保持穩(wěn)定的對象；再獲取推動場景狀態(tài)變化或保持穩(wěn)定的關(guān)鍵對象；最后獲取關(guān)鍵對象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

s-3-6縮小或放大場景的指定區(qū)域，或者增加或減小場景中對象的粒度，或者增加或減少場景中的對象；

s-3-7向前或向后順序改變同一指定區(qū)域場景的指定時刻；

s-3-8展示場景的狀態(tài)；

s-4結(jié)束。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：以全球通用的epc通用標(biāo)識符gid-96編碼結(jié)構(gòu)對每個水利對象編碼，使其具有全球唯一的身份標(biāo)識即wid，以用于水利物聯(lián)網(wǎng)；在指定區(qū)域內(nèi)，依據(jù)場景中全部或部分對象按標(biāo)識將數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息一次抽取集成，形成特定時空維度下的場景模式；選擇相應(yīng)的區(qū)域（領(lǐng)域）、時刻，尋找區(qū)域內(nèi)的對象，確定各對象的粒度（基本對象或復(fù)合對象），根據(jù)對象元數(shù)據(jù)，綜合查詢組織所有對象的屬性，形成水利場景信息（數(shù)據(jù)集合）的過程，便于快速實時地處理和精細動態(tài)地分析水利大數(shù)據(jù)，解決宏觀水利情勢研判等問題，滿足各類水利決策的需要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例的基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析模型的架構(gòu)圖；

圖3wid編碼生成流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例的基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析模型的實施圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

如圖1所示，基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析方法，包含如下步驟：

s-1水利場景構(gòu)造，具體包括如下步驟：

s-1-1通過地圖操作或人工確定特定區(qū)域；

s-1-2查找特定區(qū)域內(nèi)包含的水利對象，所選區(qū)域也可定義為一類復(fù)合型水利對象；

s-1-3判斷步驟s-1-2所有水利對象和區(qū)域是否已編碼，若全部已經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)向s-1-4，否則轉(zhuǎn)向步驟s-2；

s-1-4形成基于wid編碼的水利場景對象關(guān)系；

s-1-5基于wid編碼定義一個或多個給定時刻的水利場景，且定義如下：水利場景是一個信息集合，用于描述給定區(qū)域（范圍）內(nèi)、給定時刻各類水利對象的狀態(tài)。即：

sw(d,t)={d×t×o}^o⊂d^o(t)&element;[t-δt,t]]]>

上式中：sw：水利場景；d：給定區(qū)域，可以是地理范圍，也可以是關(guān)注的水利業(yè)務(wù)領(lǐng)域，或者是兩者的結(jié)合；t：給定的時刻；o：給定區(qū)域內(nèi)的水利對象，可以用水利物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識編碼唯一標(biāo)識；o(t)：給定時刻水利對象的狀態(tài)；δt:時間增量。

s-2水利對象編碼，具體包括如下步驟：

s-2-1用戶向水利管理部門，提出水利對象編碼申請；

s-2-2若接受用戶申請，轉(zhuǎn)向s-2-3，否則結(jié)束；

s-2-3水利管理部門按編碼規(guī)則為水利對象生成相應(yīng)wid編碼，并及時鎖定分配的wid編碼；

s-2-4將被編碼對象的基本信息存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；

s-3水利場景分析，具體包括如下步驟：

s-3-1選擇場景中某些或全部對象的屬性作為場景的特征；

s-3-2選擇場景分析類型，若為場景推演轉(zhuǎn)向步驟s-3-3，若為場景相似性分析轉(zhuǎn)向步驟s-3-4，若為關(guān)聯(lián)分析轉(zhuǎn)向步驟s-3-5，若為場景變換轉(zhuǎn)向步驟s-3-6，若為場景再現(xiàn)轉(zhuǎn)向步驟s-3-7；

s-3-3根據(jù)sw(d,t)的狀態(tài)推斷sw(d,t+δt)的狀態(tài)或其反演；

s-3-4查找相似的場景；

s-3-5在場景中的對象間進行關(guān)聯(lián)研判；

s-3-6縮小或放大場景的指定區(qū)域，或者增加或減小場景中對象的粒度，或者增加或減少場景中的對象；

s-3-7向前或向后順序改變同一指定區(qū)域場景的指定時刻；

s-3-8展示場景的狀態(tài)；

s-4結(jié)束。

如圖2所示，為本發(fā)明實施例的基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析模型的架構(gòu)圖。

（1）水利場景構(gòu)造模塊

通過區(qū)域選擇單元，采用地圖操作或人工確定特定區(qū)域；通過區(qū)域?qū)ο蟛檎覇卧谒x擇的特定區(qū)域內(nèi)查找水利對象；通過水利對象編碼模塊，對特定區(qū)域選定的所有水利對象編碼，形成基于wid編碼的水利場景對象關(guān)系；按指定區(qū)域和時刻，依場景中全部或部分對象按標(biāo)識將數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息一次抽取集成，形成特定時空維度下的場景模式，最終用于水利場景分析模塊。

（2）水利對象編碼模塊

如圖3所示，編碼生成單元，為特定區(qū)域未編碼的水利對象編碼，生成相應(yīng)wid編碼，及時鎖定分配的wid編碼，并將被編碼對象的基本信息存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；編碼解析單元接受用戶按wid編碼查詢對象基本特性或通過基本特性查詢wid編碼；編碼維護單元接受管理者對編碼進行增加、刪除和修改操作。

（3）水利場景分析模塊

場景特征提取單元選擇已構(gòu)建場景中某些或全部對象的屬性作為場景的特征，用于表征場景的狀態(tài)及其變化；場景推演單元可以根據(jù)sw(d,t)的狀態(tài)推斷sw(d,t+δt)的狀態(tài)或其反演；場景相似性分析單元可以根據(jù)場景特征，查找相似的場景；關(guān)聯(lián)分析單元可以在場景中的對象間進行關(guān)聯(lián)研判，尋找推動場景狀態(tài)變化或保持穩(wěn)定的對象關(guān)系；場景變換單元可以縮小或放大場景的指定區(qū)域，或者增加或減小場景中對象的粒度，或者增加或減少場景中的對象；場景再現(xiàn)單元可以向前或向后順序改變同一指定區(qū)域場景的指定時刻；最終，場景可視化單元應(yīng)用各類信息可視化技術(shù)，展示場景的狀態(tài)。

如圖4所示，為本發(fā)明實施例的基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場景分析模型的實施圖。

水利場景構(gòu)造模塊，某水庫周圍的自然場景，包括水庫、水文站、水電站、氣象站、水閘、監(jiān)控視頻點、土壤、地貌等；區(qū)域選擇單元通過地圖操作(一幅地圖上圈定一塊區(qū)域作為區(qū)域選擇單元)或人工確定特定區(qū)域；區(qū)域?qū)ο蟛檎覇卧?，在特定區(qū)域內(nèi)選擇水庫、水文站、水電站、氣象站、水閘、監(jiān)控視頻點作為查找的未編碼水利對象；對象賦碼單元對特定區(qū)域選定的未編碼水利對象編碼，形成基于wid編碼的水利場景對象關(guān)系；場景生成單元按指定區(qū)域和時刻，依場景中全部或部分對象按標(biāo)識將數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息一次抽取集成，形成特定時空維度下的場景模式。

水利對象編碼模塊，編碼生成單元按wid編碼生成流程圖為水庫、水文站、水電站、氣象站、水閘、監(jiān)控視頻點編碼，并生成相應(yīng)wid編碼，及時鎖定分配的wid編碼，并將被編碼對象的基本信息存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；編碼解析單元接受用戶按wid編碼查詢對象基本特性或通過基本特性查詢wid編碼；編碼維護單元對編碼進行增加、刪除、修改操作，建立并維護基于wid編碼的對象基本元數(shù)據(jù)。

水利場景分析模塊，選擇已構(gòu)建場景中某些或全部對象的屬性作為場景的特征，用于表征場景的狀態(tài)及其變化；可以根據(jù)sw(d,t)的狀態(tài)推斷sw(d,t+δt)的狀態(tài)或其反演；可以根據(jù)場景特征，查找相似的場景；可以在場景中的對象間進行關(guān)聯(lián)研判，尋找推動場景狀態(tài)變化或保持穩(wěn)定的對象關(guān)系；可以縮小或放大場景的指定區(qū)域，或者增加或減小場景中對象的粒度，或者增加或減少場景中的對象；可以向前或向后順序改變同一指定區(qū)域場景的指定時刻；最終，應(yīng)用各類信息可視化技術(shù)，展示場景的狀態(tài)。