基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统的制作方法

1.基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集和预处理单元、数据优化传输单元和边缘计算管理单元；所述数据采集和预处理单元，用于通过在目标高层建筑施工区域均匀选择多个监测节点，在每个监测节点布设一个数据采集和预处理子单元，每个数据采集和预处理子单元实时采集自身所处位置的环境数据，将采集到的环境数据进行预处理，得到每个监测节点对应的预处理环境数据；所述数据优化传输单元，用于对每个监测节点的预处理环境数据进行稀疏编码，得到预处理环境数据的稀疏表示后传输到云端的边缘计算管理单元；所述边缘计算管理单元，包括多个云端的边缘计算节点和一个云端控制子单元，每个云端的边缘计算节点对应一个监测节点的预处理环境数据的稀疏表示，接收传输过来的该监测节点对应的预处理环境数据的稀疏表示；所述云端控制子单元，用于对每个边缘计算节点中的预处理环境数据的稀疏表示进行变化趋势同步分析，将变化趋势的差异在设定范围内的边缘计算节点进行连接；根据边缘计算节点的位置关系和各个边缘计算节点的连接关系，构建边缘计算节点的图模型，计算图模型的拉普拉斯矩阵，基于拉普拉斯矩阵，计算各个监测节点的风险概率，当某个检测节点的风险概率超过设定的阈值时，发出环境风险预警。

2.如权利要求1所述的基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，所述环境数据至少包括：温度、湿度、光照强度、紫外线强度、风速、噪声强度和空气质量。

3.如权利要求2所述的基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，数据采集和预处理单元在目标高层建筑施工区域均匀选择多个监测节点的方法包括：将目标高层建筑施工区在竖直方向划分为多个层区域；在每个层区域，使用如下公式，计算该层区域的监测节点的数量：

4.如权利要求3所述的基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，设数据采集和预处理单元在时间t采集到的环境数据为s(t)，使用如下公式，将采集到的环境数据s(t)进行预处理，得到预处理环境数据

5.如权利要求4所述的基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，父小波基函数使用如下公式进行表示：

6.如权利要求5所述的基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，所述数据优化传输单元，对每个监测节点的预处理环境数据进行稀疏编码时，稀疏编码的目标函数使用如下公式进行表示：

7.如权利要求6所述的基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，所述云端控制子单元，使用动态时间规整算法进行时间序列分析，对每个边缘计算节点中的预处理环境数据的稀疏表示进行变化趋势同步分析，得到不同边缘计算节点中的预处理环境数据的稀疏表示的趋势相似度dtw(xi,xj)；其中，xj表示第j个监测节点的预处理环境数据的稀疏表示；定义相似度阈值τ，当dtw(xi,xj)<τ时，将监测节点i对应的边缘检测节点和监测节点j对应的边缘检测节点进行连接。

8.如权利要求7所述的基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，所述云端控制子单元，根据边缘计算节点的位置关系和各个边缘计算节点的连接关系，构建边缘计算节点的图模型g＝(v,e,w)；其中，v是边缘检测节点集合；e是边集合，w是预设的权重矩阵；权重矩阵中的每个元素wij使用如下公式进行计算：

9.如权利要求8所述的基于分布式边缘计算的高层建筑施工环境监测系统，其特征在于，所述云端控制子单元，计算图模型的拉普拉斯矩阵l＝d-w；其中，d是度矩阵，dii＝∑jwij；基于拉普拉斯矩阵，定义一个多层图卷积网络，使用如下公式，计算各个监测节点的风险概率prisk：