一种集控器选址方法及传感器监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集控器选址方法及传感器监控系统，包括获取所有预定安装集控器的第一对象的第一位置数据形成第一数据集，获取所有安装传感器的第二对象的第二位置数据形成第二数据集，第一对象为可以架设集控器的装置，通常为路灯灯杆，第二对象为城市建设中不同种类的基础部件；将第一数据集中的无效的第一位置数据去除得到第三数据集，其中，无效的第一位置数据与第二数据集的所有第二位置数据之间的距离均超出集控器的有效控制范围；利用集合覆盖模型在第三数据集中确定设置集控器的第一位置数据，形成集控器的初始选址布局,调整与传感器的关联关系后获得最终布局。通过本发明专利技术，能够实现集控器的快速和准确选址，对传感器进行有效监控。

A controller location method and sensor monitoring system

The invention discloses a set control method and sensor location monitoring system, including the first data set control of all scheduled installation of the first object to form a first set of data, second data all the sensors installed second objects form second data set, the first object for the device can set up centralized control device, usually for the lamp, second objects for different types of basic components of city construction; the first position data of the first data set invalid removal is third data set, between all second position data invalid first position data and the second data sets are the distances beyond the effective control range set control; using the set covering in the third model data set to determine the first position data set controller, a set of initial control of the site layout, adjustment and transfer The final layout is obtained after the relationship of the sensilla. Through the invention, the fast and accurate location of the controller can be realized, and the sensor can be monitored effectively.

【技术实现步骤摘要】
一种集控器选址方法及传感器监控系统
本申请涉及智慧城市建设
，具体地说，涉及一种集控器选址方法及传感器监控系统。
技术介绍
在智慧城市的建设过程中，对城市基础部件(如井盖、路灯、消防栓等)的管理是重要的一环。城市基础部件的特点是数量众多、种类多样、分布广泛。以井盖为例，类别可划分为雨水井盖、污水井盖、燃气井盖、热力井盖等，它们广泛分布在城市的各个位置。据统计大型城市中各种井盖的数量在80万个以上，中型城市的井盖数量也在50万个以上。城市中大量井盖无规则分布，一旦出现井盖位移或丢失就容易形成“城市陷阱”，对过往行人及车辆构成安全威胁。因此有必要利用信息化技术对城市基础部件进行管理，主动发现并解决存在的问题。利用物联网(Internetofthings，IoT)、地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)和Web技术，可以构建城市基础部件的自动监管系统。通过安装在部件上的物联网传感器实时采集部件的状态信息，并将其传输到监管平台进行信息展示、处理与分析，可以第一时间发现并快速响应出现的问题，全面提升城市的精细化管理水平。以井盖监管为例，针对井盖监管过程中集控器的选址布局问题，涉及到井盖传感器和集控器两部分，井盖传感器采集井盖的状态信息，集控器监管附近的井盖传感器。传感器和集控器都安装有无线信号发射、接收功能模块，信号具有一定的覆盖范围，它们构成了井盖监管的无线传感网。集控器可将井盖状态信息上传到监管平台，同时监管平台也可以发送指令，由集控器下发到传感器以控制传感器状态。井盖传感器一般安装在井盖的背面，而集控器通常架设在路灯上。因此，集控器的架设位置既需要考虑路灯分布以方便安装，又需要顾及传感器和集控器的信号传输半径。在实际操作中，集控器布局方案更多依靠人工经验，无法合理规划传感器与集控器的关联关系，以尽可能少的集控器数量满足传感器监管需求，从而节省资源和运行费用。因此，提供一种集控器选址方法及传感器监控系统，能够快速而准确的确定集控器的安装位置及负责监管的传感器集合，是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是如何针对地理信息数据特点，提供一种集控器选址方法及传感器监控系统，能够快速而准确的集控器选址布局方案，用最小数量的集控器在规定的信号传输半径范围内合理覆盖所有的传感器。为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：本申请提供了一种集控器选址方法，包括：获取所有预定安装集控器的第一对象的第一位置数据形成第一数据集，获取所有安装传感器的第二对象的第二位置数据形成第二数据集，其中，所述第一对象为架设所述集控器的装置，所述第二对象为安装所述传感器的装置；将所述第一数据集中的无效的第一位置数据去除得到第三数据集，其中，所述无效的第一位置数据与所述第二数据集的所有第二位置数据之间的距离均超出所述集控器的有效控制范围；采用以下模型在所述第三数据集中确定设置所述集控器的第一位置数据：约束条件：Nj＝{i|dij≤D}，其中，J表示所述第三数据集，j表示所述第三数据集中第一位置数据的索引编号；xj表示是否在所述第三数据集中第j个第一位置数据对应的第一对象上安装集控器，xj＝1时表示安装，xj＝0时表示不安装，i表示所述第二数据集合中第二位置数据的索引编号，dij表示所述第二数据集合中第i个第二位置数据对应的所述第二对象与所述第j个第一位置数据对应的所述第一对象之间的最短距离，D表示所述集控器的有效控制范围，Nj表示在所述第j个第一位置数据对应的所述第一对象上安装的所述集控器的有效控制范围内的所述第二对象的第二位置数据的集合。进一步，获取所有预定安装集控器的第一对象的第一位置数据形成第一数据集的步骤包括：将基础部件普查与测绘获得的所述第一对象的原始第一位置数据转化为shapefile格式的矢量点要素的第一位置数据；获取所述集控器控制的所有第二对象的第二位置数据形成第二数据集的步骤包括：将基础部件普查与测绘获得的所述第二对象的原始第二位置数据转化为shapefile格式的矢量点要素的第二位置数据。进一步，将所述第一数据集中的无效的第一位置数据去除得到第三数据集的步骤包括：获取所述集控器的有效控制范围；确定初始聚类中心集合S和初始K，其中，所述初始K为所述初始聚类中心集合S中聚类中心的数目；对所述第二数据集中的第二位置数据进行K-Means均值聚类；以及根据聚类结果将所述第一数据集中的无效的第一位置数据去除。进一步，确定初始聚类中心集合S和初始K的步骤包括：步骤S221：生成空的聚类中心集合S；步骤S222：取所述第二数据集中的第一个第二位置数据作为一个聚类中心加入到所述空的聚类中心集合S；步骤S223：在所述第二数据集中取出下一个第二位置数据作为待聚类数据；步骤S224：判断所述待聚类数据在所述有效控制范围内是否能够在所述聚类中心集合S中找到可归属的聚类中心，其中，若所述待聚类数据在所述有效控制范围内能够在所述聚类中心集合S中找到可归属的聚类中心，则执行步骤S226，若所述待聚类数据在所述有效控制范围内不能在所述聚类中心集合S中找到可归属的聚类中心，则执行步骤S225；步骤S225，将所述待聚类数据作为新的聚类中心加入到聚类中心集合S中，然后执行步骤S226；步骤S226，判断所述第二数据集是否遍历完成，其中，如果未完成，则返回步骤S223，如果完成，得到的聚类中心集合S和K即为所述初始聚类中心集合S和初始K。进一步，对所述第二数据集中的第二位置数据进行K-Means均值聚类的步骤包括：步骤S231，把所述第二数据集中的每个第二位置数据归属调整到所述聚类中心集合S中最近的聚类中心，形成聚类类别；步骤S232，对于每个所述聚类类别，计算归属于该聚类类别的聚类中心的所有第二位置数据的算术平均数，并将所述算术平均数代表的位置作为新的聚类中心；其中，准确来说一个聚类中心的位置包括x、y坐标，这里计算第二位置数据的算术平均数并将其代表的位置作为聚类中心是指：计算出归属于该聚类类别的聚类中心的所有第二位置数据的x坐标的算数平均值“x平均”，y坐标的算数平均值“y平均”，然后用(x平均，y平均)作为新的聚类中心。步骤S233，判断所述聚类中心集合S是否发生变化，如果发生变化，则返回步骤S231，如果没有发生变化，则完成所述K-Means均值聚类。进一步，根据聚类结果将所述第一数据集中的无效的第一位置数据去除的步骤，包括：步骤S241，对每个所述聚类类别创建MultiPoint点集对象；步骤S242，获取每个所述聚类类别别对应的点集对象的凸壳；步骤S243，对每个所述凸壳进行缓冲区操作生成K个多边形；步骤S244，将所述K个多边形中相交的多边形合并成为一个多边形；步骤S245，将所述第一数据集中处于合并后的所述多边形和所述K个多边形中不相交的多边形之外的第一位置数据去除，得到所述第三数据集。进一步，在所述第三数据集中确定设置所述集控器的第一位置数据的步骤包括：步骤S31，将所述第三数据集中的第一位置数据和所述第二数据集中的第二位置数据初始化为状态A；步骤S32，获取所述集控器的有效控制范围；步骤S33，判断所述第二数据集中是否存在所述状态A的第二位置数据，如果不存在，则执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集控器选址方法，其特征在于，包括：获取所有预定安装集控器的第一对象的第一位置数据形成第一数据集，获取所有安装传感器的第二对象的第二位置数据形成第二数据集，其中，所述第一对象为架设所述集控器的装置，所述第二对象为安装所述传感器的装置；将所述第一数据集中的无效的第一位置数据去除得到第三数据集，其中，所述无效的第一位置数据与所述第二数据集的所有第二位置数据之间的距离均超出所述集控器的有效控制范围；采用以下模型在所述第三数据集中确定设置所述集控器的第一位置数据：

【技术特征摘要】
1.一种集控器选址方法，其特征在于，包括：获取所有预定安装集控器的第一对象的第一位置数据形成第一数据集，获取所有安装传感器的第二对象的第二位置数据形成第二数据集，其中，所述第一对象为架设所述集控器的装置，所述第二对象为安装所述传感器的装置；将所述第一数据集中的无效的第一位置数据去除得到第三数据集，其中，所述无效的第一位置数据与所述第二数据集的所有第二位置数据之间的距离均超出所述集控器的有效控制范围；采用以下模型在所述第三数据集中确定设置所述集控器的第一位置数据：约束条件：Nj＝{i|dij≤D}，其中，J表示所述第三数据集，j表示所述第三数据集中第一位置数据的索引编号；xj表示是否在所述第三数据集中第j个第一位置数据对应的第一对象上安装集控器，xj＝1时表示安装，xj＝0时表示不安装，i表示所述第二数据集合中第二位置数据的索引编号，dij表示所述第二数据集合中第i个第二位置数据对应的所述第二对象与所述第j个第一位置数据对应的所述第一对象之间的最短距离，D表示所述集控器的有效控制范围，Nj表示在所述第j个第一位置数据对应的所述第一对象上安装的所述集控器的有效控制范围内的所述第二对象的第二位置数据的集合。2.根据权利要求1所述的集控器选址方法，其特征在于，获取所有预定安装集控器的第一对象的第一位置数据形成第一数据集的步骤包括：将基础部件普查与测绘获得的所述第一对象的原始第一位置数据转化为shapefile格式的矢量点要素的第一位置数据；获取所述集控器控制的所有第二对象的第二位置数据形成第二数据集的步骤包括：将基础部件普查与测绘获得的所述第二对象的原始第二位置数据转化为shapefile格式的矢量点要素的第二位置数据。3.根据权利要求1所述的集控器选址方法，其特征在于，将所述第一数据集中的无效的第一位置数据去除得到第三数据集的步骤包括：获取所述集控器的有效控制范围；确定初始聚类中心集合S和初始K，其中，所述初始K为所述初始聚类中心集合S中聚类中心的数目；对所述第二数据集中的第二位置数据进行K-Means均值聚类；以及根据聚类结果将所述第一数据集中的无效的第一位置数据去除。4.根据权利要求3所述的集控器选址方法，其特征在于，确定初始聚类中心集合S和初始K的步骤包括：步骤S221：生成空的聚类中心集合S；步骤S222：取所述第二数据集中的第一个第二位置数据作为一个聚类中心加入到所述空的聚类中心集合S；步骤S223：在所述第二数据集中取出下一个第二位置数据作为待聚类数据；步骤S224：判断所述待聚类数据在所述有效控制范围内是否能够在所述聚类中心集合S中找到可归属的聚类中心，其中，若所述待聚类数据在所述有效控制范围内能够在所述聚类中心集合S中找到可归属的聚类中心，则执行步骤S226，若所述待聚类数据在所述有效控制范围内不能在所述聚类中心集合S中找到可归属的聚类中心，则执行步骤S225；步骤S225，将所述待聚类数据作为新的聚类中心加入到聚类中心集合S中，然后执行步骤S226；步骤S226，判断所述第二数据集是否遍历完成，其中，如果未完成，则返回步骤S223，如果完成，得到的聚类中心集合S和K即为所述初始聚类中心集合S和初...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢中凯，赵一恒，柳宇刚，丁振川，宋晓强，马述杰，
申请(专利权)人：泰华智慧产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37