基于物联网技术的生态园林环境信息智能化联动监测系统的制作方法

本发明涉及数据传输，具体涉及基于物联网技术的生态园林环境信息智能化联动监测系统。

背景技术：

1、在物联网技术中，为了实现全方位的智能化监测，往往需要大量的终端设备进行联动配合，例如需要多个监控设备、vocs监测设备以及温度风力风速等环境监测传感器来监测空气质量，再例如需要使用麦克风设备、监控设备、巡检机器人或无人机等监测生态环境；然而大量的终端设备在和服务器进行通信时，由于通信资源（例如通信的频段数量、通信带宽等）有限，在进行联动监测时，部分数据无法及时获取到或者获取过程有延时，导致服务器会进入线程阻塞状态以等待数据传输，或者退出相关进程，提前结束与其它的数据的联动分析与监测过程，最终导致服务器端的联动监测结果存在异常或者存在延时。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供基于物联网技术的生态园林环境信息智能化联动监测系统。

2、本发明的基于物联网技术的生态园林环境信息智能化联动监测系统采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了基于物联网技术的生态园林环境信息智能化联动监测系统，该系统包含以下模块：

4、数据采集模块，用于采集终端设备输出的监测数据；

5、边缘计算模块，包括多个边缘设备，每个边缘设备读取若干终端设备的监测数据，将每个监测数据进行分块，每个分块具有一个传输优先级；所有监测数据的任意一个分块构成一个待传输数据集；根据待传输数据集中任意两个分块的可压缩系数以及每个分块的传输优先级，将待传输数据集中所有分块聚类为若干类别；根据每个类别中所有分块的可压缩系数和传输优先级获得每个类别的传输概率；根据所有类别的传输概率随机选择一个类别记为传输类别，传输类别之外的其它类别记为待传输类别；

6、数据传输模块：用于将每个边缘设备中传输类别的分块传输到服务器；

7、传输优先级分配模块，运行在服务器上，用于将具有联动监测作用的监测数据作为一个联动数据集；服务器接收到所有边缘设备的分块后，根据每个联动数据集内的每个分块所属的监测数据的有效性，对每个边缘设备中待传输类别内的分块的传输优先级进行调整，根据待传输类别内所有分块中任意两个分块的可压缩系数以及每个分块的调整后的传输优先级，将待传输类别内所有分块重新聚类为若干新类别；

8、在所有边缘设备的所有新类别的分块中，任意两个不同的分块记为a、b，a、b所属的新类别的传输概率记为fa、fb，a、b所属监测数据的有效性记为ka、kb，调整之后的传输优先级使得fb、fb之间的差异与ka、kb之间的差异呈正相关。

9、优选的，所述任意两个分块的可压缩系数的具体获取步骤如下：

10、将任意两个分块拼接在一起得到拼接结果，获取拼接结果的数据量k0，对拼接结果进行编码压缩，得到压缩结果，压缩结果的数据量记为k1，(k0-k1)与k0的比值作为任意两个分块的可压缩系数。

11、优选的，所述根据待传输数据集中任意两个分块的可压缩系数以及每个分块的传输优先级，将待传输数据集中所有分块聚类为若干类别，包括的具体步骤如下：

12、任意两个分块的传输优先级的均值记为综合传输优先级，综合传输优先级与任意两个分块的可压缩系数的乘积记为任意两个分块的度量距离；根据待传输数据集中任意两个分块的度量距离，使用k-means算法对待传输数据集中的所有分块进行聚类，得到若干类别。

13、优选的，所述每个联动数据集内的每个分块所属的监测数据的有效性的具体获取步骤如下：

14、在服务器端的传输优先级分配模块中，对于每个联动数据集内的所有监测数据，获取属于同一个监测数据的所有分块，所述属于同一个监测数据的所有分块的数据量与监测数据的数据量的比值记为每个监测数据的完整度；

15、获取每个联动数据集内监测数据所包含的、且未被服务器所接收到的分块的数据总量，所述数据总量与数据传输速度的比值记为每个联动数据集的数据补全压力a1；

16、获取联动数据集内所有监测数据的完整度的均值，记为a2，a2与a1+1的比值记为每个联动数据集的有效性；获取每个监测数据所属的所有联动数据集，在所述所属的所有联动数据集的有效性中，最大的有效性作为每个监测数据的有效性。

17、优选的，所述根据每个类别中所有分块的可压缩系数和传输优先级获得每个类别的传输概率，包括的具体步骤如下：

18、在每个类别的所有分块中，获取度量距离最大的两个分块，记为一个压缩组；将度量距离最大的两个分块拼接在一起后进行压缩，得到压缩结果；在剩余的所有分块中，再次获取度量距离最大的两个分块，再次记为一个压缩组；再次将距离最大的两个分块拼接在一起后进行压缩，得到压缩结果；依次类推，直至没有剩余的分块或者只剩一个分块时停止；按照压缩结果的获取顺序，将得到的所有压缩组记为每个类别的压缩组序列；压缩组序列中所有分块的传输优先级的均值记为每个类别的初始传输概率；对所有类别的初始传输概率进行归一化处理得到每个类别的传输概率。

19、优选的，所述调整之后的传输优先级使得fa、fb之间的差异与ka、kb之间的差异呈正相关，包括的具体步骤如下：

20、所有边缘设备的所有新类别中的分块构成的集合记为s；，；

21、令；ma表示a所属的新类别的压缩指数，mb表示b所属的新类别的压缩指数；所述新类别的压缩指数根据新类别的压缩组序列获得；

22、当f最小时所对应的传输优先级作为s中每个分块的调整之后的传输优先级。

23、优选的，所述a所属的新类别的压缩指数，以及所述b所属的新类别的压缩指数的具体获取步骤如下：

24、对于a、b中任意一个分块所属的新类别，获得新类别的压缩组序列，对于压缩组序列中的每个压缩组，每个压缩组中两个分块的可压缩系数简记为每个压缩组的可压缩系数；获取压缩组的中两个分块分别所属的监测数据的有效性的均值，每个压缩组对应的有效性的均值进行归一化，得到每个压缩组的压缩关注度，将每个压缩组的压缩关注度作为权重，对压缩组序列中的所有压缩组的可压缩系数进行加权求和，得到a、b中任意一个分块所属的新类别的压缩指数。

25、优选的，所述将每个边缘设备中传输类别的分块传输到服务器，包括的具体步骤如下：

26、按照压缩结果的获取顺序，将获得的所有压缩结果首尾拼接在一起后进行压缩，得到每个类别的最终压缩结果，将最终压缩结果传输到服务器。

27、优选的，所述将每个监测数据进行分块，包括的具体步骤如下：

28、将每个边缘设备中的监测数据展平为一维的序列；将一维的序列等分为若干个子序列，每个子序列的数据量为n；每个子序列视为一个分块，n为预设数值。

29、优选的，传输优先级分配模块对每个边缘设备中待传输类别内的分块的传输优先级进行调整之后，包括的具体步骤如下：

30、每个边缘设备中的所有待传输类别中的分块再次构成待传输数据集，根据待传输数据集中任意两个分块的可压缩系数以及每个分块的调整后的传输优先级，将待传输数据集中所有分块再次聚类为若干类别，并重新获得传输类别和待传输类别，数据传输模块再次将每个边缘设备的传输类别传输到服务器；服务器在接收到分块后，再次利用传输优先级分配模块重新给边缘设备的待传输类别中的分块分配传输优先级；依次类推，持续的将边缘设备的所有监测数据的分块传输到服务器；当监测数据的所有分块全部传输到服务器后，边缘设备再次从终端设备读取新的监测数据并进行分块，并将分块加入待传输数据集。

31、本发明的技术方案的有益效果是：

32、根据待传输数据集中任意两个分块的可压缩系数以及每个分块的传输优先级，将待传输数据集中所有分块聚类为若干类别；根据每个类别中所有分块的可压缩系数和传输优先级获得每个类别的传输概率；根据所有类别的传输概率随机选择一个类别记为传输类别，然后每次传输时只将传输类别中的分块传输。本发明保证所有边缘设备在向服务器传输数据时，不会存在太严重的网络拥堵情况，避免同一个边缘设备占用太多网络资源的情况。

33、进一步的根据每个联动数据集内的每个分块所属的监测数据的有效性，对每个边缘设备中待传输类别内的分块的传输优先级进行调整，调整之后的传输优先级使得fa、fb之间的差异与ka、kb之间的差异呈正相关。本发明可以确保边缘设备中剩余的没有传输的监测数据（也即待传输类别中的分块），在确定传输顺序或者分配网络资源时，能够按照服务器端联动数据集内监测数据的需求情况进行传输或者分配网络资源（也即按照监测数据的有效性的差异进行传输或者分配网络资源），使得在网络资源有限的情况下，尽可能的保证联动监测可以顺畅进行，减少联动监测的明显延时现象和监测结果获取不到的问题。