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(chǎng)景分析模型及其實(shí)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(jì)算機(jī)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(lái)的“廣泛感知”，使得水利信息無(wú)論是數(shù)量還是類(lèi)型都在不斷地極大豐富，水利大數(shù)據(jù)時(shí)代正在到來(lái)。智慧水利的建設(shè)，也對(duì)水利信息的分析應(yīng)用提出了更高的要求。在線(xiàn)分析、數(shù)字模擬等類(lèi)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(duì)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(shì)之一。

傳統(tǒng)水利數(shù)據(jù)分析主要針對(duì)某一特定水利對(duì)象，基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的挖掘分析，諸如水文時(shí)間序列相似性查找、洪峰量級(jí)預(yù)測(cè)等，并沒(méi)有結(jié)合周?chē)兴麑?duì)象綜合分析，即水利場(chǎng)景分析，更沒(méi)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(duì)象分析和處理的要素不足，預(yù)測(cè)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(chǎng)景分析模型及其實(shí)現(xiàn)方法，正是發(fā)明人需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場(chǎng)景分析模型及其實(shí)現(xiàn)方法，以基于物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)和大數(shù)據(jù)支持下的數(shù)字場(chǎng)景生成與應(yīng)用為重點(diǎn)，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(shí)時(shí)地處理和精細(xì)動(dòng)態(tài)地分析水利大數(shù)據(jù)，解決宏觀(guān)水利情勢(shì)研判等問(wèn)題，滿(mǎn)足各類(lèi)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(chǎng)景分析模型，包括水利場(chǎng)景構(gòu)造模塊、水利對(duì)象編碼模塊和水利場(chǎng)景分析模塊；

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

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

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

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

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場(chǎng)景分析方法，包括如下步驟：

s-1水利場(chǎng)景構(gòu)造，具體包括如下步驟：

s-1-1通過(guò)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(duì)象，所選區(qū)域也可定義為一類(lèi)復(fù)合型水利對(duì)象；

s-1-3判斷步驟s-1-2所有水利對(duì)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(chǎng)景對(duì)象關(guān)系；

s-1-5基于wid編碼定義一個(gè)或多個(gè)給定時(shí)刻的水利場(chǎng)景，且定義如下：水利場(chǎng)景是一個(gè)信息集合，用于描述給定區(qū)域（范圍）內(nèi)、給定時(shí)刻各類(lèi)水利對(duì)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(chǎng)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(shí)刻；o：給定區(qū)域內(nèi)的水利對(duì)象，可以用水利物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)編碼唯一標(biāo)識(shí)；o(t)：給定時(shí)刻水利對(duì)象的狀態(tài)；δt:時(shí)間增量。

s-2水利對(duì)象編碼，具體包括如下步驟：

s-2-1用戶(hù)向水利管理部門(mén)，提出水利對(duì)象編碼申請(qǐng)；

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

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

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

s-3水利場(chǎng)景分析，具體包括如下步驟：

s-3-1選擇場(chǎng)景中某些或全部對(duì)象的屬性作為場(chǎng)景的特征；

s-3-2選擇場(chǎng)景分析類(lèi)型，若為場(chǎng)景推演轉(zhuǎn)向步驟s-3-3，若為場(chǎng)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(chǎng)景變換轉(zhuǎn)向步驟s-3-6，若為場(chǎng)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(shí)刻的場(chǎng)景狀態(tài)sw(d,t)；根據(jù)sw(d,t)，推斷下一個(gè)時(shí)刻sw(d,t+δt)或反演前一個(gè)時(shí)刻的場(chǎng)景sw(d,t-δt)。

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

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

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

s-3-7向前或向后順序改變同一指定區(qū)域場(chǎng)景的指定時(shí)刻；

s-3-8展示場(chǎng)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(shí)符gid-96編碼結(jié)構(gòu)對(duì)每個(gè)水利對(duì)象編碼，使其具有全球唯一的身份標(biāo)識(shí)即wid，以用于水利物聯(lián)網(wǎng)；在指定區(qū)域內(nèi)，依據(jù)場(chǎng)景中全部或部分對(duì)象按標(biāo)識(shí)將數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息一次抽取集成，形成特定時(shí)空維度下的場(chǎng)景模式；選擇相應(yīng)的區(qū)域（領(lǐng)域）、時(shí)刻，尋找區(qū)域內(nèi)的對(duì)象，確定各對(duì)象的粒度（基本對(duì)象或復(fù)合對(duì)象），根據(jù)對(duì)象元數(shù)據(jù)，綜合查詢(xún)組織所有對(duì)象的屬性，形成水利場(chǎng)景信息（數(shù)據(jù)集合）的過(guò)程，便于快速實(shí)時(shí)地處理和精細(xì)動(dòng)態(tài)地分析水利大數(shù)據(jù)，解決宏觀(guān)水利情勢(shì)研判等問(wèn)題，滿(mǎn)足各類(lèi)水利決策的需要。

附圖說(shuō)明

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

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場(chǎng)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(shí)施例的基于物聯(lián)網(wǎng)的水利場(chǎng)景分析模型的實(shí)施圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)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(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)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(chǎng)景分析方法，包含如下步驟：

s-1水利場(chǎng)景構(gòu)造，具體包括如下步驟：

s-1-1通過(guò)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(duì)象，所選區(qū)域也可定義為一類(lèi)復(fù)合型水利對(duì)象；

s-1-3判斷步驟s-1-2所有水利對(duì)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(chǎng)景對(duì)象關(guān)系；

s-1-5基于wid編碼定義一個(gè)或多個(gè)給定時(shí)刻的水利場(chǎng)景，且定義如下：水利場(chǎng)景是一個(gè)信息集合，用于描述給定區(qū)域（范圍）內(nèi)、給定時(shí)刻各類(lèi)水利對(duì)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(chǎng)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(shí)刻；o：給定區(qū)域內(nèi)的水利對(duì)象，可以用水利物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)編碼唯一標(biāo)識(shí)；o(t)：給定時(shí)刻水利對(duì)象的狀態(tài)；δt:時(shí)間增量。

s-2水利對(duì)象編碼，具體包括如下步驟：

s-2-1用戶(hù)向水利管理部門(mén)，提出水利對(duì)象編碼申請(qǐng)；

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

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

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

s-3水利場(chǎng)景分析，具體包括如下步驟：

s-3-1選擇場(chǎng)景中某些或全部對(duì)象的屬性作為場(chǎng)景的特征；

s-3-2選擇場(chǎng)景分析類(lèi)型，若為場(chǎng)景推演轉(zhuǎn)向步驟s-3-3，若為場(chǎng)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(chǎng)景變換轉(zhuǎn)向步驟s-3-6，若為場(chǎng)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(chǎng)景；

s-3-5在場(chǎng)景中的對(duì)象間進(jìn)行關(guān)聯(lián)研判；

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

s-3-7向前或向后順序改變同一指定區(qū)域場(chǎng)景的指定時(shí)刻；

s-3-8展示場(chǎng)景的狀態(tài)；

s-4結(jié)束。

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

（1）水利場(chǎng)景構(gòu)造模塊

通過(guò)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(guò)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(duì)象；通過(guò)水利對(duì)象編碼模塊，對(duì)特定區(qū)域選定的所有水利對(duì)象編碼，形成基于wid編碼的水利場(chǎng)景對(duì)象關(guān)系；按指定區(qū)域和時(shí)刻，依場(chǎng)景中全部或部分對(duì)象按標(biāo)識(shí)將數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息一次抽取集成，形成特定時(shí)空維度下的場(chǎng)景模式，最終用于水利場(chǎng)景分析模塊。

（2）水利對(duì)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(duì)象編碼，生成相應(yīng)wid編碼，及時(shí)鎖定分配的wid編碼，并將被編碼對(duì)象的基本信息存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)；編碼解析單元接受用戶(hù)按wid編碼查詢(xún)對(duì)象基本特性或通過(guò)基本特性查詢(xún)wid編碼；編碼維護(hù)單元接受管理者對(duì)編碼進(jìn)行增加、刪除和修改操作。

（3）水利場(chǎng)景分析模塊

場(chǎng)景特征提取單元選擇已構(gòu)建場(chǎng)景中某些或全部對(duì)象的屬性作為場(chǎng)景的特征，用于表征場(chǎng)景的狀態(tài)及其變化；場(chǎng)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(chǎng)景相似性分析單元可以根據(jù)場(chǎng)景特征，查找相似的場(chǎng)景；關(guān)聯(lián)分析單元可以在場(chǎng)景中的對(duì)象間進(jìn)行關(guān)聯(lián)研判，尋找推動(dòng)場(chǎng)景狀態(tài)變化或保持穩(wěn)定的對(duì)象關(guān)系；場(chǎng)景變換單元可以縮小或放大場(chǎng)景的指定區(qū)域，或者增加或減小場(chǎng)景中對(duì)象的粒度，或者增加或減少場(chǎng)景中的對(duì)象；場(chǎng)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(chǎng)景的指定時(shí)刻；最終，場(chǎng)景可視化單元應(yīng)用各類(lèi)信息可視化技術(shù)，展示場(chǎng)景的狀態(tài)。

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

水利場(chǎng)景構(gòu)造模塊，某水庫(kù)周?chē)淖匀粓?chǎng)景，包括水庫(kù)、水文站、水電站、氣象站、水閘、監(jiān)控視頻點(diǎn)、土壤、地貌等；區(qū)域選擇單元通過(guò)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(kù)、水文站、水電站、氣象站、水閘、監(jiān)控視頻點(diǎn)作為查找的未編碼水利對(duì)象；對(duì)象賦碼單元對(duì)特定區(qū)域選定的未編碼水利對(duì)象編碼，形成基于wid編碼的水利場(chǎng)景對(duì)象關(guān)系；場(chǎng)景生成單元按指定區(qū)域和時(shí)刻，依場(chǎng)景中全部或部分對(duì)象按標(biāo)識(shí)將數(shù)據(jù)中心相關(guān)信息一次抽取集成，形成特定時(shí)空維度下的場(chǎng)景模式。

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

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