一种识别并降低外部数据干扰的方法、系统、设备及介质与流程

1.本发明提供了一种识别并降低外部数据干扰的方法，涉及到气象传感器领域，具体而言通过识别外部环境条件及雨量板振动特性来识别有效降雨并通过用设备主体振动数据降低外部干扰对降雨传感器数据的影响。


背景技术：

2.降雨监测是气象、环境、地质灾害、农业及水利行业的气象参数监测中的一个重要的气象参数，测量降雨量的传感器类型有人工量筒、翻斗式雨量计、虹吸式雨量计、称重式雨量计以及压电式雨量计等，其中压电式雨量计是一种测量雨滴击打到雨量板的振动来测量雨量的装置，此种装置的测量雨量的方法具有测量灵敏度高、测量范围大的有点，同时具有其他类型雨量传感器没有的不用定期现场维护的优点，是一种比较先进的测量降雨量的传感器方法。
3.现有的压电式雨量计受本身测量振动原理的影响，现场风沙击打雨量板、大风引起设备晃动以及安装地点局部地面振动等外界干扰引起的振动容易造成雨量数据的误报、多报的现象。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种识别有效降雨并降低外界数据干扰的方法，以解决外界干扰引起传感器振动时，因未对有效降雨进行识别而出现将干扰误报为降雨的问题，另外通过对传感器自身振动的测量来修正降雨引起的振动来解决外界干扰引起的雨量多报的问题。为解决上述技术问题，本发明识别并降低外部数据干扰的具体技术方案如下：
5.根据本发明实施例的第一方面，提供一种识别并降低外部数据干扰的方法，用于压电式雨量计，所述压电式雨量计的主体结构上安装有一组振动传感器，用于测量所述主体结构的第一振动数据，所述压电式雨量计的雨量板上面的振动传感器，用于测量所述雨量板的第二振动数据，该方法包括：
6.根据所述雨量板的第二振动数据判断振动特征是否符合降雨特征；
7.若所述振动特征符合降雨特征，则将所述雨量板的第二振动数据减去所述主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据；以及，根据所述第三振动数据计算降雨量。
8.进一步，所述振动特征包括振动频率、振动幅度和振动持续时间，所述根据所述雨量板的第二振动数据判断振动特征是否符合降雨特征，具体包括：
9.判断所述第二振动数据的振动频率、振动幅度和振动持续时间是否在预设范围内，若是则所述第二振动数据的振动特征符合降雨振动特征。
10.进一步，该方法还包括：
11.判断采集的环境数据是否符合降雨特征；
12.若所述振动特征及所述环境数据均符合降雨特征，则执行所述将所述雨量板的第二振动数据减去所述主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据的步骤。
13.进一步，所述环境数据具体包括空气温度、相对湿度和大气压力中的至少一种环境参数。
14.根据本发明实施例的第二方面，提供一种识别并降低外部数据干扰的系统，用于压电式雨量计，所述压电式雨量计的主体结构上安装有一组振动传感器，用于测量所述主体结构的第一振动数据，所述压电式雨量计的雨量板上面的振动传感器，用于测量所述雨量板的第二振动数据，该系统包括：
15.第一特征判断模块，用于根据所述雨量板的第二振动数据判断振动特征是否符合降雨特征；
16.降雨量计算模块，用于若所述特征判断模块判断所述振动特征符合降雨特征，则将所述雨量板的第二振动数据减去所述主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据；以及，根据所述第三振动数据计算降雨量。
17.进一步，所述振动特征包括振动频率、振动幅度和振动持续时间，所述特征判断模块，具体用于：
18.判断所述第二振动数据的振动频率、振动幅度和振动持续时间是否在预设范围内，若是则所述第二振动数据的振动特征符合降雨振动特征。
19.进一步，所述特征判断模块，还用于判断采集的环境数据是否符合降雨特征；
20.所述降雨量计算模块，用于若所述特征判断模块判断所述振动特征及所述环境数据均符合降雨特征，则将所述雨量板的第二振动数据减去所述主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据。
21.进一步，所述环境数据具体包括空气温度、相对湿度和大气压力中的至少一种环境参数。
22.根据本发明实施例的第三方面，提供一种终端设备，包括：
23.处理器；以及
24.存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
25.根据本发明实施例的第四方面，提供一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
26.本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
27.本发明通过对压电式雨量计的主体结构的振动测量及数据处理，降低了外界干扰对压电式雨量计的测量结果的影响，提高了压电式雨量计的环境适应性和有外界干扰时的测量准确性。
28.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
29.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
30.图1是压电式雨量计的结构示意图；
31.图2是通过主体结构的振动数据降低外界干扰的流程图；
32.图3是通过振动频率、振动幅度和持续时间识别外界干扰的流程图；
33.图4是通过空气温度、相对湿度和大气压力识别外界数据干扰的流程图；
34.图5是识别并降低外界数据干扰的流程图；
35.图6是根据本发明一示例性实施例示出的一种计算设备的结构示意图。
具体实施方式
36.下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
37.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
38.应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.以下结合附图详细描述本发明实施例的技术方案。
40.本发明实施例提供的一种识别并降低外部数据干扰的方法，用于压电式雨量计，具体来说，是用于压电式雨量计的数据采集及处理单元，图1是压电式雨量计的结构示意图，如图1所示，压电式雨量计的主体结构1上安装有一组主体振动传感器2，用于测量主体结构1的第一振动数据，压电式雨量计的雨量板3上面的雨量板振动传感器4，用于测量雨量板3的第二振动数据，第一振动数据及第二振动数据输入数据采集及处理单元进行处理，最终计算得到降雨量。另外，压电式雨量计上还布置有数据采集及处理单元5、温湿度传感器6和大气压力传感器7，主体振动传感器2、雨量板振动传感器4、温湿度传感器6和大气压力传感器7均与数据采集及处理单元5连接。
41.本发明实施例提供的一种识别并降低外部数据干扰的方法包括：
42.110、根据雨量板的第二振动数据判断振动特征是否符合降雨特征；
43.具体的，雨滴击打到雨量板引起雨量板振动的振动特征，如振动频率、振动幅度、持续时间和风沙等外部干扰引起的振动频率、振动幅度、持续时间时不一样的，通过对振动频率、振动幅度、持续时间等振动特征的判断来识别采集到的雨量数据是否有效，避免外界干扰引起的雨量板振动造成雨量数据误报和多报。
44.120、若振动特征符合降雨特征，则将雨量板的第二振动数据减去主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据；以及，根据第三振动数据计算降雨量。
45.具体的，当压电式雨量计安装在路边或火车轨道附近等容易产生地面振动的地方时，或者安装后运行时有大风造成压电式雨量计晃动时，外部干扰产生的振动会通过设备主体传递到雨量板上面，以致造成雨量数据误报或多报。
46.本实施例中，通过在压电式雨量计的主体结构上安装一组测量振动的传感器和雨量板上面的振动传感器同时测量，计算降雨量数据时，用雨量板上的振动数据减去主体结构上的振动数据，来降低外界干扰引起的降雨量误报和多报。
47.当步骤110中，根据振动特征识别到有效降雨时，通过步骤120将雨量板的第二振动数据减去主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据，进而根据第三振动数据即可得到准确的降雨量，具体流程如图2所示。
48.本发明实施例提供的一种识别并降低外部数据干扰的方法，通过对压电式雨量计的主体结构的振动测量及数据处理，降低了外界干扰对压电式雨量计的测量结果的影响，提高了压电式雨量计的环境适应性和有外界干扰时的测量准确性。
49.可选地，在该实施例中，振动特征包括振动频率、振动幅度和振动持续时间，步骤110具体包括：
50.判断第二振动数据的振动频率、振动幅度和振动持续时间是否在预设范围内，若是则第二振动数据的振动特征符合降雨振动特征。
51.具体的，如图3所示，步骤110的实施步骤具体包括：
52.判断振动频率，小于振动频率下限或大于振动频率上限则振动频率不符合降雨振动特征，结束后续计算，否则振动频率符合降雨振动特征；
53.判断振动幅度，小于振动幅度下限或大于振动幅度上限则振动幅度不符合降雨振动特征，结束后续计算，否则振动幅度符合降雨振动特征；
54.判断振动持续时间是否小于最小振动时间，小于最小振动时间则振动持续时间不符合降雨振动特征，结束后续计算，否则振动持续时间符合降雨振动特征。
55.可选地，作为本发明的一个实施例中，该方法包括：
56.210、根据雨量板的第二振动数据判断振动特征是否符合降雨特征；
57.220、判断采集的环境数据是否符合降雨特征；
58.230、若振动特征及环境数据均符合降雨特征，则将雨量板的第二振动数据减去主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据，以及，根据第三振动数据计算降雨量。
59.具体的，降雨开始前，空气温度、相对湿度、大气压力等环境数据会有一个明显的上升过程，达到一定的环境条时开始降雨，降雨过程中环境条件变化不大，当降雨结束后，空气温度、相对湿度、大气压力会有一个恢复过程，因此，该实施例中，为了进一步提高降雨量判断的准确性，引入了上述环境数据作为识别降雨数据是否有效的判断依据，避免外界干扰引起的雨量板振动造成雨量数据误报。其中，空气温度和相对湿度可由压电式传感器主体结构上安装的温湿度传感器采集得到，大气压力可由大气压力传感器采集得到。
60.如图4所示，步骤220的实施步骤具体包括：
61.判断当前相对湿度及变化情况是否符合降雨特征，不符合则判定此次振动为外界数据干扰，结束后续计算；
62.符合降雨特征则，判断当前空气温度及变化是否符合降雨特征，不符合则判定此次振动为外界数据干扰，结束后续计算；
63.符合降雨特征则，判断当前大气压力及变化是否符合降雨特征，不符合则判定此次振动为外界数据干扰，结束后续计算。
64.本实施例中，如何判断当前相对湿度、空气温度及大气压力及相应变化是否符合降雨特征可采用如下判断方法实现，例如，相对湿度大于最小降雨湿度值或湿度变化大于降雨最小湿度变化量，则符合降雨特征；空气温度大于最小降雨温度值且温度变化大于降雨最小温度变化量，则符合降雨特征；大气压力值大于最小降雨大气压力值且大气压力变化大于降雨最小大气压力变化量，则符合降雨特征。
65.综合利用振动特征和环境数据来进行识别并降低外界数据干扰，最终计算得到有效降雨量数据的流程如图5所示。
66.本实施例中，利用空气温度、相对湿度、大气压力的当前数据和变化数据来识别有效降雨，通过对振动频率、振动幅度、持续时间的检测判断来识别有效降雨，避免了压电式雨量计的误报，提高了压电式雨量计的抗干扰能力。
67.本发明示例性实施例示出的识别并降低外部数据干扰的系统，包括：
68.第一特征判断模块，用于根据雨量板的第二振动数据判断振动特征是否符合降雨特征；
69.降雨量计算模块，用于若特征判断模块判断振动特征符合降雨特征，则将雨量板的第二振动数据减去主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据；以及，根据第三振动数据计算降雨量。
70.可选地，在该实施例中，特征判断模块，具体用于：
71.判断第二振动数据的振动频率、振动幅度和振动持续时间是否在预设范围内，若是则第二振动数据的振动特征符合降雨振动特征。
72.可选地，在该实施例中，特征判断模块，还用于判断采集的环境数据是否符合降雨特征；
73.降雨量计算模块，用于若特征判断模块判断振动特征及环境数据均符合降雨特征，则将雨量板的第二振动数据减去主体结构的第一振动数据，得到第三振动数据。
74.关于上述实施例中的系统，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。
75.图6是根据本发明一示例性实施例示出的一种计算设备的结构示意图。
76.参见图6，计算设备600包括存储器610和处理器620。
77.处理器620可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
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programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
78.存储器610可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器(rom)，和永久存储装置。其中，rom可以存储处理器620或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用
大容量存储装置(例如磁或光盘、闪存)作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备(例如软盘、光驱)。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器610可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片(dram，sram，sdram，闪存，可编程只读存储器)，磁盘和/或光盘也可以采用。在一些实施方式中，存储器610可以包括可读和/或写的可移除的存储设备，例如激光唱片(cd)、只读数字多功能光盘(例如dvd
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rom，双层dvd
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rom)、只读蓝光光盘、超密度光盘、闪存卡(例如sd卡、min sd卡、micro
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sd卡等等)、磁性软盘等等。计算机可读存储媒介不包含载波和通过无线或有线传输的瞬间电子信号。
79.存储器610上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器620处理时，可以使处理器620执行上文述及的方法中的部分或全部。
80.上文中已经参考附图详细描述了本发明的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。另外，可以理解，本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本发明实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
81.此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本发明的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
82.或者，本发明还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或计算设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本发明的上述方法的各个步骤的部分或全部。
83.本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。
84.附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
85.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。