本发明涉及数据采集，具体为基于平均筛点算法的高频数字采集方法及系统。
背景技术：
1、机械设备的运行数据采集是指通过传感器、监测设备等技术手段，实时、准确地收集机械设备在运行过程中的各种参数和状态信息，如温度、压力、振动、转速、电流、电压等，以便进行后续的数据分析、故障诊断、性能评估及优化维护等工作。这一过程对于确保机械设备的安全运行、提高生产效率、降低维护成本具有重要意义。
2、在授权公告号为cn111031050b的中国发明专利中，本发明实施方式提供一种用于用电信息采集系统的监测方法，包括：基于网络探针技术从所述用电信息采集系统的服务器和设备采集数据，采集的数据包括至少性能数据和安全性数据；将采集的数据与采集业务流程、服务器软硬件信息进行对比，以分析造成性能瓶颈的原因；以及将采集的数据与安全漏洞数据进行对比，以分析安全风险问题。通过上述技术方案，通过至少融合探针技术、网络流量镜像采集技术等，对采集系统软硬件性能状态和采集业务开展状态进行数据实时采集、监测、综合分析，解决了采集系统在线性能分析不全面、性能瓶颈难以识别以及业务运行健康度无法判断的问题，提高采集系统无故障运行时间，提升采集系统运行稳定性和业务承载能力。
3、结合以上申请及现有技术中的内容：
4、在设备处于运行状态下时，为对设备的运行状态进行监测，通常会为设备安装传感器网络，使用传感器网络不间断地采集设备的各项运行数据，进而依据获取的运行数据是否存在异常，来判断设备的运行是否存在故障。
5、现有的数据采集方法中，使用与设备匹配的传感器网络进行数据采集时，传感器网络通常是一直保持运行状态，这种情况下，由于一直保持高强度运行状态的传感器的数据采集能力会受到影响，导致实际采集到的设备相关数据质量会存在一定的不足，同时，由于缺乏数据备份机制，采集到的设备相关数据产生丢失的风险也较高。
6、为此，本发明提供了基于平均筛点算法的高频数字采集方法及系统。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了基于平均筛点算法的高频数字采集方法及系统，通过记录目标设备的运行环境数据并生成运行环境系数，若运行环境系数高于运行阈值，进行数据采集并做预处理，由预处理后数据的质量指标生成数据质量系数，若数据质量系数低于预期，为预处理数据进行优化，对优化后数据进行定期备份，并对数据备份频率进行约束，由目标设备相关数据的变化趋势构建运行状态系数，并评估目标设备运行的异常程度，若异常程度超过预期，为目标设备给出优化维护方案。通过对数据备份的频率进行约束，使数据备份过程合理，从而解决了背景技术中提出的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
5、基于平均筛点算法的高频数字采集方法，包括，分析获取目标设备不同使用场景间的相似性后，生成使用场景的复杂度mst，为目标设备配置传感器网络，并依据复杂度mst对所选择传感器的响应时间进行约束；
6、为传感器网络设定采样率后，记录目标设备的运行环境数据并生成运行环境系数hot，若运行环境系数hot高于运行阈值，向外部发出数据采集指令；
7、在预先设定的采样率下进行数据采集并做预处理，由预处理后数据的质量指标生成数据质量系数vts，若数据质量系数vts低于预期，向外部发出数据优化指令；其中，由数据质量指标集合生成数据质量系数vts，其中，对准确度qt及完整度zt做线性归一化处理，再依照如下方式：
8、
9、权重系数，0≤α≤1，0≤β≤1；
10、依据数据优化方案库匹配出的优化方案为预处理数据进行优化，对优化后数据进行定期备份，并对数据备份频率进行约束；
11、由目标设备相关数据的变化趋势构建运行状态系数cmj，若运行状态系数cmj低于预期，评估目标设备运行的异常程度，若异常程度超过预期，由设备运行优化知识图谱为目标设备给出优化维护方案。
12、进一步的，确定设备的使用场景后为其添加场景描述，对不同场景描述进行相似度分析并获取相似度数据，将获取的若干个相似度数据汇总后生成场景数据集合，由获取的场景数据集合生成使用场景的复杂度mst。
13、进一步的，将待数据采集的设备作为目标设备，对传感器的响应时间进行约束的方式如下：
14、
15、其中，n为传感器个数；ri为传感器第i次响应的响应时间，ra为响应时间的均值，rb为响应时间的可接受值；若选择的传感器的响应时间不符合约束条件，对其进行替换。
16、进一步的，记录目标设备的运行环境数据，将获取的运行环境数据汇总后生成运行环境数据集合；由运行环境数据集合生成目标设备的运行环境系数hot，若运行环境系数hot高于运行阈值，将该条件作为数据采集的触发条件，向外部发出数据采集指令。
17、进一步的，接收到数据采集指令后，设置采样周期并在预先设定的采样率下进行实时数据采集，获取采集到的数据做预处理，获取预处理后数据集合；对预处理后的各项数据进行数据质量分析，采集相应的数据质量指标，汇总后生成数据质量指标集合。
18、进一步的，接收到数据优化指令后，对预处理数据进行特征提取，并获取相应的优化特征；将获取的若干个数据优化方案汇总后构建数据优化方案库；由数据优化方案库为预处理数据匹配相应的优化方案。
19、进一步的，执行优化方案对预处理后数据进行优化，对优化后数据进行定期备份，在符合约束条件下的备份节点上对优化后数据进行备份对数据备份频率进行约束，约束条件如下：
20、
21、其中，n为数据备份周期内的数据备份次数，tij是第i次数据备份到第j次数据备份的时间间隔，ta为时间间隔的平均值。
22、进一步的，使用可视化工具分析优化后数据并生成趋势图表，计算趋势图表和标准图表间的相似度，获取图表相似度数据；由获取的若干个图表相似度数据构建目标设备运行的运行状态系数cmj，其中，对图表相似度td做线性归一化处理，将对应数据值映射至区间[0，1]内，依照如下方式：
23、
24、其中，n为图表相似度的个数，tdi是第i个图表相似度，tda为图表相似度的平均值；tdb为图表相似度的可接受值，权重系数：0≤f1≤1，0≤f2≤1，且f1+f2＝1；
25、若运行状态系数cmj低于状态阈值，对目标设备的当前运行状态进行记录，并将其作为异常运行，向外部发出报警指令。
26、进一步的，由神经卷积网络获取异常数据识别模型，以优化后数据作为输入，由训练后的异常识别模型异常识别，输出采样周期内的异常数据及相应的异常节点，由获取的异常节点生成异常密集度com，将接收到报警指令的时间节点作为报警节点，生成报警密集度bom；
27、若异常密集度com及报警密集度bom中的一个超过预期，获取采样周期内的异常数据并经过特征提取获取相应的异常特征；并以设备维护优化作为目标词，预先构建设备运行优化知识图谱。
28、基于平均筛点算法的高频数字采集系统，包括，场景分析单元，分析获取目标设备不同使用场景间的相似性后生成使用场景的复杂度mst，为目标设备配置传感器网络，并依据复杂度mst对所选择传感器的响应时间进行约束；
29、环境分析单元，为传感器网络设定采样率后，记录目标设备的运行环境数据并生成运行环境系数hot，若运行环境系数hot高于运行阈值，向外部发出数据采集指令；
30、质量分析单元，在预先设定的采样率下进行数据采集并做预处理，由预处理后数据的质量指标生成数据质量系数vts，若数据质量系数vts低于预期，向外部发出数据优化指令；
31、数据备份单元，依据数据优化方案库匹配出的优化方案为预处理数据进行优化，对优化后数据进行定期备份，并对数据备份频率进行约束；
32、优化单元，由目标设备相关数据的变化趋势构建运行状态系数cmj，若运行状态系数cmj低于预期，评估目标设备运行的异常程度，若异常程度超过预期，由设备运行优化知识图谱为目标设备给出优化维护方案。
33、(三)有益效果
34、本发明提供了基于平均筛点算法的高频数字采集方法，具备以下有益效果：
35、1、通过使用场景数据计算目标使用场景的复杂度mst，以获取的复杂度mst对使用场景的复杂性进行评估，可以确定数据采集种类的覆盖面，实现对待采集数据种类的选择，通过对传感器的响应时间进行约束实现对传感器进行筛选，确保传感器网络的可用性。
36、2、通过采集目标设备的使用环境数据后，在使用环境产生异常时，可以及时对环境条件进行调整；依据运行环境系数hot对目标设备当前的使用环境的异常性进行评估，使环境条件与目标设备相适应，确保目标设备能够正常运行；通过选择数据采集的触发条件，在满足触发条件时再进行数据采集，降低相应传感器的数据采集频率和工作时长，可以对传感器网络的运行状态实现保障，也能对后续的数据采集质量实现保障。
37、3、依据获取的数据质量系数vts对当前阶段内采集的数据质量进行评估，对采集数据的可用性进行判断，通过对质量较低的数据组进行针对性的优化，可以实现对设备相关数据的可用性形成保障。
38、3、通过数据优化方案库为预处理数据匹配相应的优化方案，实现对低质量数据的针对性处理，提高设备相关数据的数据质量；在完成数据预处理及优化后进行备份，避免所采集到各项数据丢失，确保数据的安全性，通过对数据备份的频率进行约束，使数据备份过程合理，避免在数据采集过程中过多的数据备份造成数据占用。
39、4、通过可视化分析工具进行趋势分析，确认目标设备当前的运行状态和运行趋势，通过相似度分析确定当前趋势图像和目标图像间的相似性和差别性，可以实现对目标设备当前的运行状态进行评估，确认当前的运行状态是否存在异常，并通过向外部发出报警指令，及时对当前可能存在的异常进行处理，确保目标设备的安全运行。
40、5、通过接收的报警指令和接收到的异常数据，分析获取异常密集度com及报警密集度bom，可以对目标设备运行的异常程度进行评估和判断，验证目标设备能否继续维持运行，在可能难以继续维持运行状态时进行针对性地优化维护。
41、6、在所采集的相关数据的基础上识别出其中的异常数据，以异常数据作为出发点，由设备运行优化知识图谱为目标设备给出优化维护方案，可以实现对目标设备的针对性维护，使目标设备能够维持正常的运行状态。
1.基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：包括，
2.根据权利要求1所述的基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的基于平均筛点算法的高频数字采集方法，其特征在于：
10.基于平均筛点算法的高频数字采集系统，其特征在于：包括，
