本發(fā)明屬于智能化管控，尤其是涉及一種化工園區(qū)安全風(fēng)險智能化管控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今的工業(yè)自動化和智能化控制系統(tǒng)中，尤其是在化工園區(qū)等高風(fēng)險領(lǐng)域，傳感器網(wǎng)絡(luò)扮演著至關(guān)重要的角色。這些傳感器用于實時監(jiān)測環(huán)境條件、設(shè)備狀態(tài)、物料流動等關(guān)鍵信息。隨著科技的不斷發(fā)展，傳感器和通信模組的數(shù)量和類型呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，然而，這些傳感器網(wǎng)絡(luò)在實際應(yīng)用中往往面臨著一系列挑戰(zhàn)，尤其是在數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)質(zhì)量和誤差控制方面。首先，數(shù)據(jù)空間傳輸?shù)目煽啃圆钍且粋€普遍存在的問題。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，尤其是那些分布廣泛、涉及多個模塊和設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，信號的傳輸過程可能受到多種因素的干擾。例如，物理障礙、信號衰減、網(wǎng)絡(luò)帶寬限制、環(huán)境因素以及通信協(xié)議的不穩(wěn)定等，都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲，甚至出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。這不僅影響了實時數(shù)據(jù)的獲取和處理，也使得傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性大打折扣。傳輸信號的延遲和丟失嚴重影響了系統(tǒng)對傳感器數(shù)據(jù)的依賴性，進而影響整個安全監(jiān)控系統(tǒng)的有效性。在一些高風(fēng)險領(lǐng)域，如化工園區(qū)，如果沒有可靠的信號傳輸和穩(wěn)定的監(jiān)測機制，系統(tǒng)可能無法及時響應(yīng)潛在的安全隱患，從而增加了事故的發(fā)生概率。其次，數(shù)據(jù)質(zhì)量低且誤差高也是傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的另一大難題。傳感器由于受到環(huán)境變化、硬件老化、使用不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，其采集的?shù)據(jù)可能存在較大的偏差和噪聲。這些噪聲和誤差往往無法直接從原始數(shù)據(jù)中識別，導(dǎo)致傳感器的實際測量值與真實值之間存在較大的差異。在許多情況下，傳感器的數(shù)據(jù)處理沒有有效的誤差校正機制，進一步增加了系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)質(zhì)量的依賴。在這種情況下，即使系統(tǒng)獲取了大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身的準確性和可信度卻無法得到保證，這對于需要高精度、高可靠性的應(yīng)用場景來說，帶來了極大的隱患。在一些化工園區(qū)的安全監(jiān)控系統(tǒng)中，傳感器往往需要實時監(jiān)控諸如氣體泄漏、溫度波動、壓力異常等關(guān)鍵指標。任何數(shù)據(jù)的失真或延遲都可能引發(fā)災(zāi)難性后果。如果數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，系統(tǒng)可能無法準確判斷潛在風(fēng)險，導(dǎo)致誤報或漏報，甚至錯過及時的預(yù)警機會，增加了風(fēng)險發(fā)生的概率。最后，數(shù)據(jù)誤差的高發(fā)和系統(tǒng)穩(wěn)定性的缺失也是導(dǎo)致這些問題的根本原因。在大多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，存在一定程度的數(shù)據(jù)誤差或噪聲，這些誤差的來源通常較為復(fù)雜，包括傳感器的自身精度限制、環(huán)境變化的影響以及信號傳輸中的不穩(wěn)定性等。如果沒有有效的誤差優(yōu)化機制和穩(wěn)定性判斷模型，這些誤差將會直接影響到系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理和對潛在風(fēng)險的判斷。因此，提出了一種化工園區(qū)安全風(fēng)險智能化管控系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的是數(shù)據(jù)空間傳輸可靠性差、數(shù)據(jù)質(zhì)量低且誤差高的技術(shù)問題，提供一種化工園區(qū)安全風(fēng)險智能化管控系統(tǒng)。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種化工園區(qū)安全風(fēng)險智能化管控系統(tǒng)，包括時延測距模塊、誤差優(yōu)化模塊、預(yù)警模塊，

3、時延測距模塊與n個傳感器模組網(wǎng)絡(luò)連接，用于供用戶綁定n個傳感器模組，然后發(fā)送探測信號，再檢測是否接收n個傳感器模組發(fā)送的響應(yīng)信號。用于在檢測未接收響應(yīng)信號后，丟棄此次發(fā)送的探測信號并重新發(fā)送。用于在檢測接收響應(yīng)信號后，記錄探測信號發(fā)送時間、響應(yīng)信號接收時間，然后將發(fā)送時間與接收時間傳輸給測距模塊?；诎l(fā)送時間與接收時間計算得到rtt，然后基于rtt計算得到距離，然后基于距離、預(yù)設(shè)標準差計算距離權(quán)重系數(shù)，然后將距離權(quán)重系數(shù)、距離傳輸給誤差優(yōu)化模塊、預(yù)警模塊。

4、誤差優(yōu)化模塊與n個傳感器模組網(wǎng)絡(luò)連接，用于在接收數(shù)據(jù)后，基于數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)均值，然后基于數(shù)據(jù)均值、數(shù)據(jù)計算誤差方差，基于數(shù)據(jù)、距離權(quán)重系數(shù)、誤差方差計算真實數(shù)據(jù)值，然后將真實數(shù)據(jù)值顯示。

5、預(yù)警模塊與誤差計算單元、n個傳感器模組、測距模塊網(wǎng)絡(luò)連接，用于在接收誤差方差、距離權(quán)重系數(shù)、距離后，基于誤差方差、距離權(quán)重系數(shù)、距離計算得到狀態(tài)穩(wěn)定性指標,然后對其進行判斷。并且用于在判斷狀態(tài)穩(wěn)定性指標超過狀態(tài)穩(wěn)定性閾值后，觸發(fā)預(yù)警。

6、進一步的，時延測距模塊包括通信時延模塊、測距模塊，

7、通信時延模塊與n個傳感器模組網(wǎng)絡(luò)連接，用于供用戶綁定n個傳感器模組，然后基于tcp協(xié)議向n個傳感器模組中的m個傳感器分別發(fā)送探測信號，然后檢測是否接收n個傳感器模組中m個傳感器發(fā)送的響應(yīng)信號。并且用于在檢測未接收響應(yīng)信號后，丟棄此次發(fā)送的探測信號并啟動tcp協(xié)議棧中的超時重傳機制重新發(fā)送探測信號。并且用于在檢測接收響應(yīng)信號后，記錄探測信號發(fā)送時間和記錄響應(yīng)信號接收時間，然后將發(fā)送時間與接收時間傳輸給測距模塊。

8、測距模塊與通信時延模塊、誤差優(yōu)化模塊、預(yù)警模塊連接，用于在接收發(fā)送時間與接收時間后，基于發(fā)送時間與接收時間計算得到n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的rtt，然后基于n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的rtt計算得到n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離，然后基于n個傳感器模組的m個距離、預(yù)設(shè)標準差計算得到n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離權(quán)重系數(shù)，然后將其傳輸給誤差優(yōu)化模塊、預(yù)警模塊。并且用于在得到n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離后，將其傳輸給預(yù)警模塊。

9、進一步的，測距模塊基于發(fā)送時間與接收時間計算得到n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的rtt的公式為：rtti,j＝treponsei.j-tsendi.j，

10、其中tresponsei.j為第i個傳感器模組的第j個發(fā)送時間，單位為ms，tsendi.j為第i個傳感器模組的第j個接收時間，單位為ms，rtti,j為第i個傳感器模組的第j個傳感器對應(yīng)的rtt，單位為ms，

11、并且基于n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的rtt計算得到n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離的公式為：

12、其中，c為信號傳播速度，單位為km/h，distancei，j為第i個傳感器模組的第j個傳感器對應(yīng)的距離,單位為m。

13、進一步的，測距模塊基于n個傳感器模組的m個距離、預(yù)設(shè)標準差計算得到n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離權(quán)重系數(shù)的公式為：

14、其中，τ為預(yù)設(shè)標準差，ωi,j為第i個傳感器模組中第j個傳感器對應(yīng)的距離權(quán)重系數(shù)。

15、進一步的，誤差優(yōu)化模塊包括方差計算模塊、誤差計算單元、顯示交互單元，

16、方差計算模塊與n個傳感器模組網(wǎng)絡(luò)連接，用于在接收n個傳感器模組傳輸?shù)膍個數(shù)據(jù)后，基于n個傳感器模組傳輸?shù)膍個數(shù)據(jù)計算得到n個傳感器模組傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均值，然后基于數(shù)據(jù)均值、m個數(shù)據(jù)計算得到n個傳感器模組的誤差方差，再將其傳輸給誤差計算單元。

17、誤差計算單元與方差計算模塊、測距模塊網(wǎng)絡(luò)連接，用于在接收n個傳感器模組傳輸?shù)膍個數(shù)據(jù)、n個傳感器模組的誤差方差、n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離權(quán)重系數(shù)后，基于m個數(shù)據(jù)、n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離權(quán)重系數(shù)、n個傳感器模組的誤差方差計算得到n個傳感器模組的真實數(shù)據(jù)值，然后將其傳輸給顯示交互單元。

18、顯示交互單元與誤差計算單元連接，用于在接收真實數(shù)據(jù)值后，將其顯示。

19、進一步的，方差計算模塊基于n個傳感器模組傳輸?shù)膍個數(shù)據(jù)計算得到n個傳感器模組傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均值的公式為：

20、其中，xi,j為第i個傳感器模組中第j個傳感器對應(yīng)的數(shù)據(jù)，為第i個傳感器模組的數(shù)據(jù)均值，

21、并基于數(shù)據(jù)均值、m個數(shù)據(jù)計算得到n個傳感器模組的誤差方差的公式為：

22、其中，為第i個傳感器模組的誤差方差。

23、進一步的，誤差計算單元基于m個數(shù)據(jù)、n個傳感器模組的m個距離權(quán)重系數(shù)、n個傳感器模組的誤差方差計算得到n個傳感器模組的真實數(shù)據(jù)值的公式為：

24、其中，xfinal,i為第i個傳感器模組的真實數(shù)據(jù)值。

25、進一步的，預(yù)警模塊包括邊緣處理單元、預(yù)警裝置，

26、邊緣處理單元與誤差計算單元、n個傳感器模組、測距模塊網(wǎng)絡(luò)連接，用于在接收n個傳感器模組的誤差方差、n個傳感器模組的m個距離權(quán)重系數(shù)、n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離后，基于誤差方差、n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離權(quán)重系數(shù)、n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離計算得到狀態(tài)穩(wěn)定性指標,

27、預(yù)警裝置與邊緣處理單元電連接，用于在接收狀態(tài)穩(wěn)定性指標后，對其進行判斷。并且用于在判斷狀態(tài)穩(wěn)定性指標超過狀態(tài)穩(wěn)定性閾值后，觸發(fā)預(yù)警。

28、進一步的，邊緣處理單元基于誤差方差、n個傳感器模組的m個距離權(quán)重系數(shù)、n個傳感器模組中m個傳感器對應(yīng)的距離計算得到狀態(tài)穩(wěn)定性指標的公式為:

29、其中，si為狀態(tài)穩(wěn)定性指標。

30、進一步的，預(yù)警裝置用于判斷狀態(tài)穩(wěn)定性指標超過狀態(tài)穩(wěn)定性閾值的公式為：

31、其中，δs為狀態(tài)穩(wěn)定性閾值。

32、本發(fā)明的有益效果：

33、1.通過時延測距模塊，能夠有效解決傳感器通信延遲的問題，精準計算傳感器與系統(tǒng)間的距離。通過實時監(jiān)測響應(yīng)信號狀態(tài)，在信號丟失或未接收時，觸發(fā)自動重發(fā)機制，保證信號傳輸?shù)目煽啃?。模塊結(jié)合rtt和預(yù)設(shè)標準差計算距離權(quán)重系數(shù)，為后續(xù)誤差優(yōu)化和狀態(tài)穩(wěn)定性評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，確保測距結(jié)果的高精度和穩(wěn)定性。

34、2.誤差優(yōu)化模塊通過接收傳感器采集的原始數(shù)據(jù)，利用均值和方差計算，能夠有效消除數(shù)據(jù)中的噪聲干擾?；诰嚯x權(quán)重系數(shù)、方差的多因素融合，優(yōu)化傳感器的真實數(shù)據(jù)值計算，提高了數(shù)據(jù)的準確性和可信度。其數(shù)據(jù)處理結(jié)果直接為預(yù)警模塊提供了更精準的輸入，減少誤報和漏報的可能性，增強系統(tǒng)的可靠性。

35、3.預(yù)警模塊基于誤差方差、距離權(quán)重系數(shù)和傳感器距離的綜合分析，計算狀態(tài)穩(wěn)定性指標，能夠?qū)崟r動態(tài)評估傳感器數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性狀態(tài)。通過對狀態(tài)穩(wěn)定性指標與閾值的智能化判斷，預(yù)警模塊能夠精準識別異常狀態(tài)并觸發(fā)報警信號，從而提前預(yù)知潛在風(fēng)險，確?；@區(qū)的安全監(jiān)控具有更高的及時性、準確性和智能化水平。