本发明涉及航标的数据监测处理，具体一种基于多功能航标的数据监测处理系统及方法。
背景技术：
1、随着通讯技术及智能设备的快速发展应用，传统的航标向着功能多样性及智能性的方向发展，现有的多功能航标很集成气象采集终端、水文采集终端、智能信息处理终端及保证其运行的电池组、太阳能板等结构，能够实现气象水文、浅滩、桥梁、沉船预警等助航信息的采集和播发功能，为航经船舶提供全天候、高精度、智能化的导助航服务，实时监测发布周边水域气象水文环境，有助于实时监测周边水域海洋生态环境变化。
2、现有的航标在信息传递过程中，由于航标设置的位置在海上，因此其通讯方式可通过逐级传递的方式，将航标的信息逐级向靠近数据接收站的航标逐级传递，进而获取所有航标采集的数据。
3、现有的逐级信息传递方案中，虽然其能够完成偏远区域航标的信息收集，但当部分航标出现故障时，会使得其自身信息以及中继传递的航标信息丢失数据，且在多航标出现故障时，难以确定具体故障的航标及其故障类型，进而不利于相关人员进行监测管理过程。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于多功能航标的数据监测处理系统及方法，解决以下技术问题：
2、如何在避免航标数据丢失的前提下实现对故障航标及其异常类型的准确溯源过程。
3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种基于多功能航标的数据监测处理系统，所述系统包括数据接收站及：
5、航标分级单元，用于根据航标位置点与接收站的距离对每个编号的航标进行分级，且航标位置点与数据接收站的距离越近，级别越高；
6、数据传输单元，设置在每个航标上，用于周期性的将低级别的航标信息分别发送至预设传输范围区间内的高一级别航标，高一级别航标将接收到的所有航标信息与该航标自身采集数据及运行数据作为该航标信息；
7、数据接收异常监测模块，用于根据数据接收站所有编号航标信息数据量对航标进行异常监测；
8、数据接收异常溯源模块，用于根据航标的异常监测结果及对应航标历史运行数据进行分析，根据分析结果对异常原因进行溯源。
9、于一实施例中，所述数据接收异常监测模块对航标进行异常监测的过程包括：
10、将数据接收站获取的所有编号航标信息数据量与标准数据量进行比对：
11、当判断一致时，判断航标状态正常；
12、当判断不一致时，获取标准数据量与数据接收站获取的所有编号航标信息数据量的差值数据，将差值数据分别与每个航标对应的故障典型数据进行比对：
13、若差值数据与某个航标对应的故障典型数据重合，则判断该航标通讯异常；
14、否则，进行迭代分析过程，根据迭代的结果确定通讯异常航标。
15、于一实施例中，所述迭代分析过程包括：
16、确定迭代公式：
17、
18、将所有航标中任意两个航标a、b的标准数据量代入至公式(1)中进行迭代：
19、当公式(1)成立时，则判断此时的航标a、b存在通讯异常；
20、当遍历所有航标后公式(1)均不成立时，则将公式(1)中迭代航标的数量加一并重复上述过程，并依此循环直至公式(1)成立，确定对应的航标存在通讯异常；
21、其中，l为航标分级单元划分的总级别数，i∈[1，l]；ni(a)为第a个航标标准数据量中第i级的数据组数，ni(b)为第b个航标标准数据量中第i级的数据组数，nti为差值数据中第i级的数据组数。
22、于一实施例中，所述数据接收异常溯源模块进行溯源的过程包括：
23、提取航标历史运行数据中的环境信息及电量信息，根据环境信息及电量信息对异常航标的电力运行风险进行判断：
24、当判断航标高电力运行风险时，则判断航标电力系统故障；
25、当判断航标低电力运行风险时，则判断航标出现碰撞风险；
26、根据判断结果采取对应的处理措施。
27、于一实施例中，所述电力运行风险判断的过程包括：
28、获取当前时间点之前历史时段的环境信息，根据环境信息中的光照强度采集数据、温度监测数据及航标摆动数据对航标太阳能板电力转化量进行预测；
29、将预测的电力转化率与电量信息中的电池实时存储量进行比对分析，根据比对分析结果确定电力运行风险。
30、于一实施例中，对航标太阳能板电力转化量进行预测的过程包括：
31、通过公式：
32、epre(t)＝fe(l(t)，t(t))*fs(sh(t))
33、
34、计算获得实时预测电力转化量epre(t)；
35、其中，l(t)为历史时段内光照强度变化曲线，t(t)为历史时段内环境温度变化曲线，fe为太阳能板转化效率函数，fs为波动影响函数，sh(t)为历史时段内的实时波动系数，其通过将历史时段按照预设时间间隔划分若干时段，对划分的每个时段采集m个时间点，j∈[1，m]，hj为t时间点所在时段的第j的时间点航标高度值，为t时间点所在时段m个时间点的均值，δh为航标高度波动值参考量。
36、于一实施例中，将预测的电力转化率与电量信息中的电池实时存储量进行比对分析的过程包括：
37、通过公式：
38、
39、计算获得电池存储量偏差值δex(t)；
40、将δex(t)与预设阈值δext进行比对：
41、若δex(t)≥δext，则判断航标高电力运行风险；
42、否则，判断航标低电力运行风险；
43、其中，t0为每个周期航标太阳能板启动运行时间点，e(t)为电池实时存储量，e(t0)为t0时间点电池存储量，μ为电能转化效率系数，p0为航标自然耗电功率。
44、一种基于多功能航标的数据监测处理方法，所述方法采用一种基于多功能航标的数据监测处理系统，包括:
45、s1、通过航标分级单元根据航标位置点与接收站的距离对每个编号的航标进行分级，且保证航标位置点与数据接收站的距离越近，级别越高；
46、s2、通过设置在每个航标上的数据传输单元周期性的将低级别的航标信息分别发送至预设传输范围区间内的高一级别航标，高一级别航标将接收到的所有航标信息与该航标自身采集数据及运行数据作为该航标信息；
47、s3、通过数据接收异常监测模块根据数据接收站所有编号航标信息数据量对航标进行异常监测；通过数据接收异常溯源模块根据航标的异常监测结果及对应航标历史运行数据进行分析，根据分析结果对异常原因进行溯源。
48、本发明的有益效果：
49、(1)本发明能够在保证接收到较远区域的航标信息的同时，减少了因作为中继的航标出现故障时造成的低级别航标信息丢失的风险，同时在部分航标出现异常时，通过每个编号航标接收的数据量，能够对异常航标标号进行判断，进而通过数据接收异常监测模块根据数据接收站所有编号航标信息数据量对航标进行异常监测，根据分析结果对异常原因进行溯源，进而能够较为准确的判断出异常航标及其异常问题的原因，进而便于管理人员对其进行及时的维修调整。
1.一种基于多功能航标的数据监测处理系统，其特征在于，所述系统包括数据接收站及：
2.根据权利要求1所述的一种基于多功能航标的数据监测处理系统，其特征在于，所述数据接收异常监测模块对航标进行异常监测的过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于多功能航标的数据监测处理系统，其特征在于，所述迭代分析过程包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于多功能航标的数据监测处理系统，其特征在于，所述数据接收异常溯源模块进行溯源的过程包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于多功能航标的数据监测处理系统，其特征在于，所述电力运行风险判断的过程包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于多功能航标的数据监测处理系统，其特征在于，对航标太阳能板电力转化量进行预测的过程包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于多功能航标的数据监测处理系统，其特征在于，将预测的电力转化率与电量信息中的电池实时存储量进行比对分析的过程包括：
8.一种基于多功能航标的数据监测处理方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1所述的一种基于多功能航标的数据监测处理系统，包括:
