CN104111106A - 一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法及系统，其中，基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法包括：根据预定时间间隔获取并保存单个物品或多个物品的若干个测量点的测量数据，将当前时间的测量数据与之前的测量数据进行比较，存储当前时间和变化值；根据单个物品的重量的变化值或容量的变化值，判断物品消耗量是否达到预定触发条件；根据单个物品的密度的变化值或光谱的变化值判断物品成分是否发生变化；根据多个物品的重量的变化值或各个物品的遮挡情况，计算物品数量的变化，判断物品数量的变化是否达到预定触发条件。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法及系统。
背景技术
物联网(The Internet of things)是新一代信息技术的重要组成部分，简单地说，物联网就是物物相连的互联网，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
从技术层面讲，物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网的架构分为感知层、网络层和应用层。感知技术是物联网的基础，它提供的是对物理世界无所不在、全面的感知服务。
目前，物联网的感知方法主要有两种方法：
第一种是自动识别技术，自动识别技术的要素是标识和识读，在物联网中用标识代表连接对象，具有唯一数字编码或可变特征，识别主要涉及到数据采集技术和特征提取技术，简单的说，自动识别技术感知的是对象的身份。常用的自动识别技术包括条码识别、RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别)、语音识别、生物特征识别、图像识别、OCR(Optical Character Recognition，光学字符识别)、磁识别技术。
第二种是定位技术，定位技术是确定对象的物理绝对位置(比如经纬度)、相对位置、速度或加速度等，定位技术感知的是对象的位置及运动状态。常用的定位技术包括卫星定位、无线电波定位、传感定位、蓝牙室内定位、加速度计和陀螺仪等。
采用现有的基于识别和定位的感知技术，只能感知对象的身份、对象的位置和运动状态，而无法解决针对单个或多个被感知对象本身发生的变化；现有技术需要在被感知对象的内部或外表增加相应的发射接收器件、标签及传感器件，可能会改变甚至破坏原有被感知对象的结构或者组成，针对原有被感知对象的改造难度较大；现有感知技术需要扫描、贴近或运动来实现相应情况的感知，需要人或操作设备的主动参与，无法做到完全被动监测和完全自动化；现有识别技术存在识别率和识别精度的问题，识别率及识别精度对感知结果存在较大程度的影响；现有感知技术由于识别或者侦测的物理量及物理原理比较复杂，标识或定位的传感系统也相应非常复杂，因此成本高、持续使用功效相对较高。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法及系统，能够实现对物联网中被感知对象的消耗量及成分变化的感知。
依据本发明的一个方面，提供了一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法，包括：
单个物品的物联网感知方法和多个物品的物联网感知方法；
所述单个物品的物联网感知方法包括：
根据预定时间间隔获取若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，所述测量数据包括重量数据、容量数据、密度数据和光谱数据；
将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值；
判断重量数据的变化值或容量数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品消耗量是否达到预定触发条件；判断密度数据的变化值或光谱数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品成分是否发生变化；
所述多个物品的物联网感知方法包括：
根据预定时间间隔获取多个物品的若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，所述测量数据包括多个物品的总重量、各个物品的重量及各个物品的遮挡情况；
将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值；
根据各个物品的重量变化值或各个物品的遮挡情况，计算物品数量的变化值；
判断物品数量的变化值或多个物品总重量的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定物品的数量是否达到预定触发条件。
依据本发明的另一个方面，提供了一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知系统，包括：
单个物品的物联网感知系统和多个物品的物联网感知系统；
所述单个物品的物联网感知系统包括：
第一数据获取模块，用于根据预定时间间隔获取若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，所述测量数据包括重量数据、容量数据、密度数据和光谱数据；
第一数据比较模块，用于将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值；
第一判断模块，用于判断重量数据的变化值或容量数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品消耗量是否达到预定触发条件；判断密度数据的变化值或光谱数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品成分是否发生变化；
所述多个物品的物联网感知系统包括：
第二数据获取模块，用于根据预定时间间隔获取多个物品的若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，所述测量数据包括多个物品的总重量、各个物品的重量及各个物品的遮挡情况；
第二数据比较模块，用于将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值；
数据计算模块，用于根据各个物品的重量的变化值或各个物品的遮挡情况，计算物品数量的变化值；
第二判断模块，用于判断物品数量的变化值或多个物品总重量的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定物品的数量是否达到预定触发条件。
本发明提供的一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法及系统，针对单个物品，获取物品上当前时间若干个测量点的测量数据，包括物品的重量、容量、密度和光谱，将当前时间的测量数据与之前的测量数据进行比较，存储当前时间和变化值，根据物品重量的变化值或容量的变化值，确定物品的消耗量是否达到预定触发条件，根据物品密度或光谱的变化值，确定物品的成分是否发生变化；同样对于多个物品，获取多个物品当前时间若干个测量点的测量数据，此时的测量数据包括各个物品的重量、多个物品的重量及各个物品的遮挡情况，根据检测点的重量和遮挡情况计算物品数量的变化值，然后根据物品重量的变化值或多个物品总重量的变化值，确定物品的数量是否达到预定触发条件。通过本发明提供的方法，能够对物联网中被感知对象的消耗量和化学成分的变化进行感知，补充了现有技术对这一部分感知的空白；另外，本发明的感知方法不需要改变被感知对象的内部结构，无需对原有被感知对象进行改造，具有较强的适用性；感知技术的物理量及物理原理相比现有技术简单，感知依赖的传感系统也相对简单，具有很强的实用性；采用自动监测，不需要操作者主动操作设备，实现了完全自动化。
附图说明
图1为本发明实施例一的一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法流程图；
图2为本发明实施例一的一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法中对单个物品的物联网感知方法流程图；
图3为本发明实施例一的一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法中对多个物品的物联网感知方法流程图；
图4为本发明实施例一中使用到的各模块的结构框图；
图5为本发明实施例二的一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一、一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法。下面结合图1-图4对本发明提供的方法进行详细说明。
参见图1和图2，本发明提供的方法包括对单个物品的物联网感知方法和对多个物品的物联网感知方法，其中，对单个物品的物联网感知方法包括：
S101、根据预定时间间隔获取若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存测量点的测量数据，其中，测量数据包括重量数据、容量数据、密度数据和光谱数据。
具体的，可以参见图2，对于单个物品，按照预定的时间间隔，分别获取物品上若干个测量点的测量数据，该测量数据包括当前时间物品的重量数据、容量数据、密度数据和光谱数据。
具体实现时，在测量物品的重量数据时，可以按照一定的规则在物品上布置若干个重量传感器，将若干个重量传感器测量的重量取平均值得到物品的重量。通常可以采用力敏传感技术，例如弹性敏感元件、电阻应变片、扩散型压阻元件、压电式元件、电感式力敏元件或电容式力敏元件，当然也可以采用其它的元件来测量物品的重量。一个具体的例子，可以采用类似电子秤的承重装置来测量物品的重量，重量传感器一般放置在物品的下方(比如物品放在托盘中)或通过弹簧敏感元件悬挂在被感知物品的上方(比如物品通过绳索等吊挂)。一个被感知物品的下方或上方可以布置若干个传感器，例如1-5个，这若干个传感器得到若干个重量，对测得的这若干个重量取平均值，得到物品当前时间的重量。通过取平均值的方式来获得物品的重量，提高了重量测量的精确度。
在测量物品的容量(也可以称为体积)数据时，可以按照一定的规则在物品的高度方向上布置一个或多个传感器阵列，每个传感器阵列位于同一水平面但高度不同，每个阵列中包括一对或多对水平布置的传感器发送和接收终端，通过传感器发送终端向传感器接收终端发送一定的声、光或电磁等信号，检测传感器接收端的信号变化量，来确定发射路径中是否有物品遮挡、穿过什么物品。对于单个物品来说，通过物品的遮挡情况，可以确定物品放置在容器中的高度，进而能够知道物品在容器中的容量。本实施例中检测物品的容量(体积)的实质是检测物品在容器中的高度(当物品为液体时，也可称为液位)，考虑到被感知物品是物理上连续的液体或固体，物品消耗后容器是没有变化的，也即横截面是不变的，因此当物品的容量(体积)减少时，物品在容器中的高度会变化，因此本实施例中对物品容量的测量方法实质上是对物品在容器中的高度的粗略或精确测量。对于粗略测量物品在容器中的高度，一个具体的例子，测量桶装水的容量，可在桶装水一半的位置，水平放置1-3对红外收发单元，每对单元放置在桶的圆周上且过圆心，呈180°对角的一条直径上，如果桶中在这个高度上没有液体只有空气，那么红外发射单元发射的红外线就会沿直线直接传送到红外接收单元；若桶中有液体，由于光线在液体中会发生折射，那么红外线就不能全部传递到红外接收单元中，因此可以通过检测红外接收单元中红外线的接收量就可以得知在此传递路径上是否有液体。如果没有液体，表示液体的液位高度在此传感器高度以下；如果有液体，表示液体的液位高度在此传感器之上。因此，就可以检测出桶装水中的容量是否少于一半，若沿高度方向布置5-10个传感器阵列，这样就可以感知5-10个液位高度，从而提高感知精度。
对于精确测量物品在容器中的高度，可以沿垂直方向上布置1对或者多对检测单元，每一检测单元传输的信号要保证能够穿透物品，比如，超声波，那么，显然，该路径上的超声波一部分是途经空气，另一部分是途经被感知物品，而且随着物品的消耗，途径空气的部分会越来越多，途经物品的部分会越来越少。这样，通过测算超声波在不同介质中的传播速率不同，通过测量发射点和接收点之间的时间差，可以计算出传播速率，而通过超声波在空气和被测物品中的传播速率的差值，就可以求出两者之间的比例，即可求出被感知物品剩余量在整体容量的比例。
对于物品密度的测量，可以根据超声波在不同的介质中传播速度的不同来间接的计算物品的密度。具体的，可以在物品的水平或者垂直直线上布置超声波收发装置，超声波发射装置向超声波接收装置发射超声波，通过超声波接收装置接收到超声波的时延，计算出超声波穿透物品是的传播速度，从而间接地计算出物品的密度。
对于物品光谱的测量，可以在物品上布置激光发送装置和光谱接收分析装置，通过被测透物品对激光的反射光谱，通过分析光谱，可以确定物品的化学成分的是否发生变化。
当对单个物品的重量、容量、密度和光谱进行了测量，按照测量时间将测量数据保存在本地设备中。
S102、将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值。
具体的，上述步骤S101将测量数据按照测量时间保存在本地设备中，本步骤将当前时刻的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间以及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值。例如，在上午10:00测量了一组数据，在10:30又测量了一组数据，此时可以将10:30测量的数据与在10:00测量的数据进行比较，并记录下10:30这个时间，以及记录下两个时间测量的数据的变化值，其中，变化值可以为正值、零或者负值，分别表示物品增多、没有变化或物品减少。需要说明的是，本实施例在测量的过程中，物品要么是一直减少或一直增多，不存在时而减少时而增多的情况。
另外，在本地设备中存储的当前时间和变化值后，将存储的时间和变化值发送给后台服务器，方便远程查看。
S103、判断重量数据的变化值或容量数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品消耗量是否达到预定触发条件；判断密度数据的变化值或光谱数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品化学成分是否发生变化。
具体的，在进行判断物品消耗量及成分变化前，可以根据存储的时间及变化值，检测是否存在物品错放的情况，若存在物品错放的情况，通知用户异常出错。其中，若是在较长的一段时间，物品的重量变化值或容量变化值一直为负值，而某一时刻的变化值突然为正值，此时很可能物品错放了。也即，物品一直在消耗，重量或容量一直在减少，而变化值突然为正值，表示物品的重量或容量在增加，此时很有可能使因此物品错放的原因。若存在物品错放的情况，本地设备通知用户异常出错。
另外，还可以根据本地设备存储的时间和变化值，分析用户的使用习惯，比如，通过对历史记录数据的分析，可以得出用户平均间隔多长时间消耗物品，平均每次消耗多少量，以及月均消耗量。
根据本地设备存储的当前时间和变化值，可以判断重量的变化值或容量的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品消耗量是否达到预定触发条件；也可以判断物品密度的变化值或光谱的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应检测点的物品的成分是否发生变化。若物品重量的变化值或容量的变化值达到预定阈值，则本地设备通知远程系统相应检测点的物品快消耗完了或者相应检测点的物品达到了最高极限(例如垃圾桶)；若物品密度的变化幅度或光谱的变化幅度达到预定阈值，本地设备会通知远程系统相应检测点的物品成分已经发生变化。
需要说明的是，本地设备与远程系统之间的通信可以采用WIFI通信、蓝牙通信、315M/433M或者Zigbee等多种通信方式。本地设备将智能感知结果及时通知给远程系统，从而促发远程系统执行相关操作，例如，向用户报警、购买或补货等。
当相应测量点的物品的重量、容量、密度或光谱的变化值达到预定阈值时，或者检测到物品错放的情况，本地设备会触发报警信号，比如发出声、光或力学报警等，例如灯光闪烁、声音报警或物理振动等。
同时，本地设备也会将测量点测量的物品重量、容量、密度或光谱等数据显示在显示屏幕上，例如可以采用LED阵列、LCD屏幕等多种方式显示。
参见图1和图3，本发明提供的方法还包括对多个物品的物联网感知方法。
S201、根据预定时间间隔获取多个物品的若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存测量点的测量数据，该测量数据包括多个物品的总重量、各个物品的重量及各个物品的遮挡情况。
具体的，本实施例可以配置若干个测量多个物品的总重量的重量传感器，也可以在每个物品上布置多个重量传感器，通过布置的重量传感器得到多个物品的总重量和各个物品的重量。另外，可以在多个物品的外表布置成对的光线收发传感器，例如，可以在多个物品的外表布置成对的红外收发传感器。红外发送传感器向红外接收传感器发送红外线，检测红外光线从发送端到接收端的通达情况，也即光线被遮挡的情况，来判断该发射路径上是否存在物品。通过前述方法，可以获得相应检测点的多个物品的总重量、每个物品的重量及物品的遮挡情况，并按照测量时间在本地设备中存储相应测量点的测量数据。
S202、将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值。
上述步骤S201将测量数据按照测量时间保存在本地设备中，本步骤将当前时刻的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间以及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值。具体的实现方法可以参见上述步骤S102，在此不再重复说明，只是步骤S102中存储的是单个物品重量、容量、密度和光谱的变化值，而本步骤中存储的是多个物品的总重量、每个物品的重量及每个物品的遮挡情况。
另外，在本地设备中存储的当前时间测量的时间和变化值后，将存储的时间和变化值发送给后台服务器，方便远程查看。
S203、根据各个物品的重量的变化值或各个物品的遮挡情况，计算物品数量的变化值。
具体的，在进行判断物品数量前，可以根据存储的时间及变化值，检测是否存在物品错放的情况，若存在物品错放的情况，通知用户异常出错。其中，若是在较长的一段时间，物品的重量变化值或容量变化值一直为负值，而某一时刻的变化值突然为正值，此时很可能物品错放了。也即，物品一直在消耗，重量或容量一直在减少，而变化值突然为正值，表示物品的重量或容量在增加，此时很有可能使因此物品错放的原因。若存在物品错放的情况，本地设备通知用户异常出错。
通过检测单个物品的重量是否接近于零或者单个物品是否无遮挡，来计算物品数量的变化。具体实现时，可以根据具体的应用场景采用不同的方法来计算物品的数量变化。比如，对于多个相同的物品，每个物品的重量相同，此时可以根据多个物品的总重量的变化值和每个物品的重量就可以计算物品数量的变化值；而对于不同的多个物品来说，可以通过物品的遮挡情况来计算物品数量的变化值，如果某个物品无遮挡，物品数量就会减少。总之，在计算物品数量的变化值时，可以灵活处理，可以采用一种方式，也可以采用多种方式结合，不作局限。
根据各个物品的重量或各个物品的遮挡情况，计算物品数量的变化值，本地设备通知远程系统哪些检测点新增或移除了物品，以便远程查看。
S204、判断物品数量的变化值或多个物品总重量的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定物品的数量是否达到预定触发条件。
上述步骤S203计算了物品数量的变化值，本步骤通过判断物品数量的变化值或者物品总重量的变化值是否达到了预定阈值，根据判断结果确定物品的数量是否达到预定触发条件。若物品的数量小于最低设定值或大于最高设定值，则本地设备向远程系统通知物品数量已经达到最低/最高限，从而促发远程系统执行相应的操作，比如向用户报警、购买，补货等。
当然，当物品的数量小于最低设定值或大于最高设定值时，本地设备也会发出报警。另外，本地设备会将测量的数据在显示屏幕上显示出来。
参见图4，为本发明提供的方法中使用到的模块框图，其中，主控模块控制其它的所有模块，它负责从各个测量模块读取测量数据，并将读取的测量数据写入存储模块，或者通过通信模块将测量数据传输给外界，也可以通过操作控制模块执行相关操作，该主控模块可以基于单片机MCU、ARM芯片或集成通信协议的SoC等技术；重量测量模块、容量/数量测量模块、密度测量模块、光谱测量模块分别用来测量被感知物品的重量、容量、密度和光谱；电源模块用来给各个模块提供电力，可采用直流电源、电池或蓄电池等多种方式供电；存储模块主要存储测量数据；通信模块用于本地设备与远程系统的通信；报警模块和显示模块分别用来报警和显示测量数据。
本发明中被感知的对象可以是单个物品，这类物品可由连续或离散的液体、固体或气体组成，可以由具有一定形态的容器来容纳，比如一桶液体(水、油、奶、饮料/食品、日用品、药品或化学品等)，一盒固体(奶粉、洗衣粉/食品、调料、日用品或药品等)，一瓶流体(化妆品、洗漱沐浴用品或日用品等)，一罐气体(杀虫剂、喷雾剂/日用品或药品等)；被感知的对象也可以为相同或者相似的若干件物品，它们存放在相同的地方，每件物品可以由独立的容器包装，也可以没有独立的容器包装，比如，一箱具有独立包装的物品(禽蛋类、瓶装饮料、听装食品、瓶装药品、化妆品或化学品等)，一盒保存有不具独立包装的物品(肉类、鱼类、蔬菜瓜果或食品等)、一架货物(商品或书籍等)。
对于单个物品，本发明感知的是因消耗或变质而导致物品重量、容量(体积)、密度和化学成分的变化，即本发明既可感知因为用户使用而产生的物品重量或者容量消耗；也可因为时间、环境及内部条件的变化，而导致物品密度及化学成分的变化；对于多个物品，本发明感知的不仅是以上单个物品的指标，还包括了物品因为用户拿走或加入导致的物品数量的变化。
另外，本发明感知是物品是否消耗、物品是否变质、物品数量是否变化，可以是其中一种或者多种的组合；本发明测量的物理量可以是重量、容量、密度、化学成分或数量中的任意一种，也可以是其中多种的任意组合。另外，需要强调的是，这种变化既可以是物理量的减少(物品使用消耗)，也可以是物理量的增加(垃圾等废弃物的投放)。
本发明中的感知传感器与被感知物品可以以多种位置关系呈现，比如，托举式，即传感器位于一个或多个被感知物品之下，传感器在承受物品重量的同时感知该物品；再比如，吊挂式，即通过绳索、弹簧或金属等介质将一个或多个被感知物品吊挂在传感器之下，传感器在承受物品重量的同时感知物品；又比如容纳式，即传感器完全容纳了一个或多个被感知物品，可作为被感知物品的容器，在存放物品的同时感知物品；又比如，捆绑式，传感器在结构上为可调整长度和捆绑位置的带状物、类似皮带、腕带或手表等，捆绑在物品外表的同时感知物品。
本发明提供的方法可以应用于多种智能化产品上，例如，智能存储盒，可存放啤酒或鸡蛋等物品，传感器自动检测啤酒或鸡蛋的数量，并且当啤酒或鸡蛋的数量低于预置阈值时，会自动通知用户并实现自动购买；再比如智能化妆盒，可存放各类化妆品，传感器可自动检测每种化妆品的剩余量，当某一种或者多种化妆品的剩余量低于阀值时，会自动通知用户并实现自动购买；又比如，智能捆物带，可捆在桶装水、桶装油、饼干桶上，当水、油或者饼干少于阀值时，会自动通知用户并实现自动购买，当物品发生变质时，也会及时通知用户；又比如智能垃圾筒，可放置垃圾，当垃圾容量接近筒口或者重量高于阀值时，自动通知用户及时清理垃圾。
实施例二、一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知系统。下面结合图5对本发明提供的系统进行详细介绍。
图5中，本发明提供的系统包括单个物品的物联网感知系统和多个物品的物联网感知系统。单个物品的物联网感知系统包括第一数据获取模块501、第一数据比较模块502、异常出错通知模块503、第一判断模块504和报警信号触发模块505，其中，第一数据获取模块501包括重量获取模块5011、容量获取模块5012、密度获取模块5013和光谱获取模块5014。多个物品的物联网感知系统包括第二数据获取模块511、第二数据比较模块512、数量计算模块513和第二判断模块514。
对于单个物品，第一数据获取模块501用于根据预定时间间隔获取若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，测量数据包括重量数据、容量数据、密度数据和光谱数据。
具体的，第一数据获取模块501包括重量获取模块5011，用于在物品的外侧布置多个重量传感器，将多个重量传感器测量获得的物品的多个重量取平均值获得物品的重量数据。
第一数据获取模块501还包括容量获取模块5012，用于通过测量物品在容器中的高度获取物品的容量数据。
第一数据获取模块501还包括密度获取模块5013，用于利用超声波在不同介质中的传播速度不同的特点获取物品的密度数据。
第一数据获取模块501还包括光谱获取模块5014，用于利用光谱接收装置获取被测透物体对激光的反射光谱。
第一数据比较模块502用于将第一数据获取模块501获取的当前时间测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值。
异常出错通知模块503用于根据存储的时间和变化值，检测是否存在物品错放的情况，若存在物品错放的情况，通知用户异常出错。
第一判断模块504用于判断重量数据的变化值或容量数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品消耗量是否达到预定触发条件；判断密度数据的变化值或光谱数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品成分是否发生变化。
报警信号触发模块505用于当第一判断模块504确定出相应测量点的物品的消耗量达到预定触发条件或相应测量点的物品成分发生变化或者物品的数量达到预定触发条件，触发报警信号。
多个物品的物联网感知系统包括第二数据获取模块511、第二数据比较模块512、数量计算模块513和第二判断模块514。
其中，第二数据获取模块511用于根据预定时间间隔获取多个物品的若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存各测量点的测量数据，该测量数据包括多个物品的总重量、各个物品的重量及各个物品的遮挡情况。
具体的，第二数据获取模块511包括遮挡情况确定模块，用于在多个物品的外表面布置多个信号发送终端和信号接收终端，信号发送终端向信号接收终端发送信号，根据信号接收终端接收的信号量，确定物品的遮挡情况。
第二数据比较模块512用于将第二数据获取模块511获取的当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值。
数量计算模块513用于根据各个物品的重量的变化值或各个物品的遮挡情况，计算物品数量的变化值。
第二判断模块514用于判断物品数量的变化值或多个物品总重量的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定物品的数量是否达到预定触发条件。
具体的，在第二数据比较模块512比较了当前时间测量数据与前一时间间隔的测量数据，并存储当前时间和变化值后，会根据变化值，检测是否存在物品错放的情况，若存在物品错放的情况，本地设备会向用户通知异常出错。该通知过程可以由异常出错通知模块503来完成。
当第二判断模块514确定物品的数量达到预定条件，触发报警信号，该报警过程可以由报警信号触发模块505来完成。
需要说明的是，第一数据获取模块501与第二数据获取模块511可以为同一个模块，用来同时获取单个物品的测量数据和多个物品的测量数据；第一数据比较模块502和第二数据比较模块512也可以为同一模块，用来比较单个物品的测量数据和多个物品的测量数据；第一判断模块505和第二判断模块514也可以为同一模块，用来判断单个物品的数据变化值和多个物品的变化值是否达到了预定阈值。
本发明提供的一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法及系统，对于单个物品，测量并计算物品的重量变化、容量变化、密度变化和光谱变化，来分析物品的消耗量是否达到了触发条件或者物品的化学成分是否发生了变化；对于多个物品，测量并计算物品数量的变化，分析物品数量的变化是否达到了最低/最高限。本发明可以感知物品的消耗量、化学成分的变化以及数量的变化，补充了现有技术中仅仅关注被感知对象的身份(即标识)和物理位置，而是关注被感知对象的数量、质量及内部变化。
本发明能够感知对象的数量、质量及内部变化，是物联网的一个重大突破，例如，现在物联网技术能够识别一罐啤酒或者远程控制空调开关，只能提升用户使用体验，而本发明如果应用于智能储物设备，将能够感知一箱啤酒还剩多少瓶，每瓶还剩多少量，是不是有啤酒过期变质了，能够跟后续的商品购买和补货完美结合的，“感知＝>报警＝>自动购买＝>电子商务＝>物流＝>完成物品补充”这一套完成的物联网产业链条，本发明作为智能感知的关键环节，对于物联网的实用化具有非同寻常的意义。
本发明测量的重量、容量、体积、密度、光谱这些物理量简单而有效，物理原理和装置结构并不复杂，同时可根据具体应用和产品的不同多种方法搭配使用，因此设备成本低、产品多样。
本发明的结构形式(例如，托举式、吊挂式、容纳式或捆绑式等)多样，同时通过力学、光、声、电磁接触即可达到监测目的，因此是外置式无创的感知方法，无需对原有物品进行改造或者处理，应用范围广、适用性强；采用自动监测，不需要操作者主动操作设备，实现了完全自动化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知方法，其特征在于，包括：
单个物品的物联网感知方法和多个物品的物联网感知方法；
所述单个物品的物联网感知方法包括：
步骤S101、根据预定时间间隔获取若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，所述测量数据包括重量数据、容量数据、密度数据和光谱数据；
步骤S102、将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值；
步骤S103、判断重量数据的变化值或容量数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品消耗量是否达到预定触发条件；判断密度数据的变化值或光谱数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品成分是否发生变化；
所述多个物品的物联网感知方法包括：
步骤S201、根据预定时间间隔获取多个物品的若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，所述测量数据包括多个物品的总重量、各个物品的重量及各个物品的遮挡情况；
步骤S202、将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值；
步骤S203、根据各个物品的重量变化值或各个物品的遮挡情况，计算物品数量的变化值；
步骤S204、判断物品数量的变化值或多个物品总重量的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定物品的数量是否达到预定触发条件。
2.如权利要求1所述的物联网感知方法，其特征在于，所述步骤S101包括：
在物品的外侧布置多个重量传感器，将多个重量传感器测量获得的物品的多个重量取平均值，获取物品的重量数据；
通过测量物品在容器中的高度获取物品的容量数据；
利用超声波在不同介质中的传播速度不同的特点获取物品的密度数据；
利用光谱接收装置获取被测透物体对激光的反射光谱。
3.如权利要求1所述的物联网感知方法，其特征在于，所述步骤S201测量各个物品的遮挡情况包括：
在多个物品的外表面布置多个信号发送终端和信号接收终端，信号发送终端向信号接收终端发送信号，根据信号接收终端接收的信号量，确定各个物品的遮挡情况。
4.如权利要求1所述的物联网感知方法，其特征在于，在步骤S102和步骤S202之后还包括：
根据所述存储的时间和变化值，检测是否存在物品错放的情况，若存在物品错放的情况，通知用户异常出错。
5.如权利要求1所述的物联网感知方法，其特征在于，在步骤S103和步骤S204之后还包括：
当相应测量点的物品的消耗量达到预定条件或相应测量点的物品成分发生变化或者物品的数量达到预定触发条件时，触发报警信号。
6.一种基于物品消耗量和成分变化的物联网感知系统，其特征在于，包括：
单个物品的物联网感知系统和多个物品的物联网感知系统；
所述单个物品的物联网感知系统包括：
第一数据获取模块，用于根据预定时间间隔获取若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，所述测量数据包括重量数据、容量数据、密度数据和光谱数据；
第一数据比较模块，用于将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值；
第一判断模块，用于判断重量数据的变化值或容量数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品消耗量是否达到预定触发条件；判断密度数据的变化值或光谱数据的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定相应测量点的物品成分是否发生变化；
所述多个物品的物联网感知系统包括：
第二数据获取模块，用于根据预定时间间隔获取多个物品的若干个测量点的测量数据，并按照测量时间保存所述测量点的测量数据，所述测量数据包括多个物品的总重量、各个物品的重量及各个物品的遮挡情况；
第二数据比较模块，用于将当前时间的测量数据与前一时间间隔的测量数据进行比较，并存储当前时间及当前时间的测量数据相对前一时间间隔的测量数据的变化值；
数据计算模块，用于根据各个物品的重量的变化值或各个物品的遮挡情况，计算物品数量的变化值；
第二判断模块，用于判断物品数量的变化值或多个物品总重量的变化值是否达到预定阈值，根据判断结果确定物品的数量是否达到预定触发条件。
7.如权利要求6所述的物联网感知系统，其特征在于，所述第一数据获取模块包括：
重量获取模块，用于在物品的外侧布置多个重量传感器，将多个重量传感器测量获得的物品的多个重量取平均值获得物品的重量数据；
容量获取模块，用于通过测量物品在容器中的高度获取物品的容量数据；
密度获取模块，用于利用超声波在不同介质中的传播速度不同的特点获取物品的密度数据；
光谱获取模块，用于利用光谱接收装置获取被测透物体对激光的反射光谱。
8.如权利要求6所述的物联网感知系统，其特征在于，所述第二数据获取模块还包括：
遮挡情况确定模块，用于在多个物品的外表面布置多个信号发送终端和信号接收终端，信号发送终端向信号接收终端发送信号，根据信号接收终端接收的信号量，确定物品的遮挡情况。
9.如权利要求6所述的物联网感知系统，其特征在于，还包括：
异常出错通知模块，用于根据所述存储的时间和变化值，检测是否存在物品错放的情况，若存在物品错放的情况，通知用户异常出错。
10.如权利要求6所述的物联网感知系统，其特征在于，还包括：
报警信号触发模块，用于当相应测量点的物品的消耗量达到预定条件或相应测量点的物品成分发生变化或者物品的数量达到预定触发条件，触发报警信号。
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Effective date of registration: 20190627 Address after: 100000 Unit 103, Building 2, No. 50 Wangjing West Road, Xicheng District, Beijing Patentee after: Dong Yongfang Address before: 430072 Room 1005, Room 1, Unit 1, Hongfu Home, Xiaqian Village, Xiongchu Avenue, Donghu High-tech Zone, Hongshan District, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: WUHAN LINGAO TECHNOLOGY CO., LTD. |
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Granted publication date: 20160316 Termination date: 20190701 |