CN105118255A - 球状传感器及应用该传感器的数据采集方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种球状传感器，包括：中央控制模块，用于接收控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器移动至目标区域；可分离采集模块，用于在所述球状传感器移动至所述目标区域时，与所述球状传感器分离，并被投放至所述目标区域；所述可分离采集模块，还用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；数据收发模块，用于接收所述可分离采集模块发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。另，本发明还提供一种应用所述球状传感器的数据采集方法及系统。所述球状传感器通过设置多个可分离采集模块，可提升所述球状传感器的重复利用率。

Description

球状传感器及应用该传感器的数据采集方法及系统

技术领域

本发明涉及环境监测领域，尤其涉及一种球状传感器、一种应该球状传感器的数据采集方法及系统。

背景技术

在军事、安防、应急救援、自然灾害、环境监控和反恐救援等复杂环境中，为实现特定场景如狭小空间、有毒环境、危险环境等的实时监测和灾害救援，可以快速应急部署的数据采集系统显得尤为重要。针对这一需求，目前的主流解决方案是小型机器人。但是研究表明，机器人技术造价较高，且存在移动方式受限和使用场景受限等诸多不足，不能满足大部分应急场景处置需求，特别是在狭小空间、密闭环境等区域，迫切需要小型化、智能化的数据采集装置及系统。近年来，基于球状传感器的数据采集系统以其良好的便携性和机动性，在应急救援、环境监控等特定场景中得到了广泛的应用。

然而，在地震发生后或者矿场发生崩塌后的废墟里展开应急救援时，可能存在许多不可控的危险因素，在基于球状传感器的数据采集系统投入工作后，当球状传感器移动到指定的目标区域进行环境参数采集时，可能会出现再次崩塌或者爆炸等二次事故，造成球状传感器的损坏或是丢失。目前用于环境参数采集的球状传感器大都集成了不同类型的环境传感器、无线收发模块及行走驱动模块等，整体构造比较复杂，因而导致生产成本较高，若因二次事故而遭到损坏或丢失，无疑会造成较大的浪费。

发明内容

为解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种球状传感器，通过设置多个可分离采集模块，用于在所述球状传感器移动至目标区域时，与所述球状传感器分离，并被投放至所述目标区域进行环境参数采集，以避免所述球状传感器遭到损坏或丢失，提升所述球状传感器的重复利用率。

另，本发明还提供一种应用所述球状传感器的数据采集方法。

另，本发明还提供一种应用所述球状传感器的数据采集系统。

一种球状传感器，包括：

中央控制模块，用于接收控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器移动至目标区域；

可分离采集模块，用于在所述球状传感器移动至所述目标区域时，与所述球状传感器分离，并被投放至所述目标区域；

所述可分离采集模块，还用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；

数据收发模块，用于接收所述可分离采集模块发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

其中，所述球状传感器还包括投放模块，所述投放模块与所述中央控制模块电性连接，所述中央控制模块还用于在所述球状传感器移动至目标区域时，接收所述控制终端发送的投放指令，以控制所述投放模块将所述可分离采集模块投放至所述目标区域。

其中，所述球状传感器包括多个所述可分离采集模块，所述可分离采集模块包括环境传感模块和无线通信模块，所述环境传感模块与所述无线通信模块电性连接，用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数通过所述无线通信模块发送至所述球状传感器。

其中，所述球状传感器还包括驱动模块，所述驱动模块与所述中央控制模块电性连接，用于在所述中央控制模块的控制下，根据所述控制终端发送的移动指令，驱动所述球状传感器移动至所述目标区域；并在将所述可分离采集模块投放至所述目标区域后，驱动所述球状传感器移动至安全区域。

一种数据采集方法，包括步骤：

接收控制终端发送的移动指令，控制球状传感器移动至目标区域；

当所述球状传感器移动至所述目标区域时，从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域；

所述可分离采集模块采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；

所述球状传感器接收所述可分离采集模块发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

其中，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块之前，所述方法还包括：

所述控制终端根据预设环境参数采集类型确定需投放的可分离采集模块的类型；

根据所述需投放的可分离采集模块的类型生成投放指令，并将所述投放指令发送至所述球状传感器。

其中，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域，包括：

所述球状传感器接收所述控制终端发送的投放指令；

根据所述投放指令控制投放模块将所述需投放的可分离采集模块从所述球状传感器中分离，并投放至所述目标区域。

其中，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域之后，所述方法还包括：

接收所述控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器移动至安全区域。

一种数据采集系统，包括控制终端及至少一球状传感器，所述控制终端与所述至少一球状传感器之间通过无线通信连接，所述球状传感器包括：

中央控制模块，用于接收控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器移动至目标区域；

可分离采集模块，用于在所述球状传感器移动至所述目标区域时，与所述球状传感器分离，并被投放至所述目标区域；

所述可分离采集模块，还用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；

数据收发模块，用于接收所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

其中，所述球状传感器还包括投放模块，所述投放模块与所述中央控制模块电性连接，所述中央控制模块还用于在所述球状传感器移动至目标区域时，接收所述控制终端发送的投放指令，以控制所述投放模块将所述可分离采集模块投放至所述目标区域。

其中，所述球状传感器包括多个所述可分离采集模块，所述可分离采集模块包括环境传感模块和无线通信模块，所述环境传感模块与所述无线通信模块电性连接，用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数通过所述无线通信模块发送至所述球状传感器。

其中，所述球状传感器还包括驱动模块，所述驱动模块与所述中央控制模块电性连接，用于在所述中央控制模块的控制下，根据所述控制终端发送的移动指令，驱动所述球状传感器移动至所述目标区域；并在将所述可分离采集模块投放至所述目标区域后，驱动所述球状传感器移动至安全区域。

通过设置多个可分离采集模块，用于在所述球状传感器移动至目标区域时，与所述球状传感器分离，并被投放至所述目标区域进行环境参数采集，进而将采集到的环境参数发送至所述球状传感器，从而使得在存在危险的目标区域进行环境参数采集时，仅保留所述可分离采集模块在所述危险的目标区域，而将所述球状传感器移动至安全区域，以避免所述球状传感器遭到损坏或丢失，提升所述球状传感器的重复利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的球状传感器的结构示意图。

图2是图1所示球状传感器的可分离采集模块的结构示意图。

图3是本发明第二实施例提供的数据采集方法的流程示意图。

图4是本发明第三实施例提供的数据采集方法的流程示意图。

图5是本发明第四实施例提供的数据采集系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明第一实施例提供一种球状传感器100，包括：

中央控制模块110，用于接收控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器100移动至目标区域；

可分离采集模块130，用于在所述球状传感器100移动至所述目标区域时，与所述球状传感器100分离，并被投放至所述目标区域；

所述可分离采集模块130，还用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器100；

数据收发模块150，用于接收所述可分离采集模块130发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

其中，所述目标区域可以为突发事件的应急救援、自然灾害的应急救援或危险环境的监控等特定场景中的一部分空间区域，所述球状传感器100用于在所述控制终端的控制下，移动至所述目标区域，以采集所述目标区域的环境信息并传送回所述控制终端，以便根据所述环境信息制定较为完善的行动计划。可以理解，在如地震救援，矿难救援等场景中，所述目标区域可能存在发生二次事故的危险，为防止所述球状传感器100因二次事故的发生而遭到损坏或丢失，在所述球状传感器100内设置可分离采集模块130，用于在所述球状传感器100移动至所述目标区域时，与所述球状传感器100分离，投放至所述目标区域进行环境参数采集，并将采集到的环境参数通过无线通信发送给所述球状传感器100，以提升所述球状传感器100的重复利用率。

具体地，所述球状传感器100还包括球状壳体，所述中央控制模块110、可分离采集模块130及数据收发模块150均设置于所述球状壳体内。其中，所述可分离采集模块130可与所述球状传感器100分离，并被投放至所述目标区域中进行环境参数采集，并在完成采集后回收回所述球状传感器100内，以实现重复利用。当所述球状传感器100移动至所述目标区域时，所述球状传感器100将所述可分离采集模块130投放至所述目标区域，以通过所述可分离采集模块130进行环境参数采集。可以理解，所述可分离采集模块130通过无线通信与所述球状传感器100之间建立通信连接，以将采集到的所述环境参数传送至所述球状传感器100。

在可选实施例中，所述球状传感器100还包括投放模块120，所述投放模块120与所述中央控制模块110电性连接，所述中央控制模块110还用于在所述球状传感器100移动至目标区域时，接收所述控制终端发送的投放指令，以控制所述投放模块120将所述可分离采集模块130投放至所述目标区域。

具体地，所述球状传感器100还可包括状态监测模块140，用于监测所述球状传感器100是否移动至所述目标区域，并在监测到所述球状传感器100移动至所述目标区域时，通过所述数据收发模块150反馈一状态确认信号给所述控制终端，所述控制终端根据所述状态确认信号发送投放指令，所述中央控制模块110接收所述控制终端发送的投放指令，以控制所述投放模块120将所述可分离采集模块130投放至所述目标区域。

可以理解，所述状态监测模块140可以为定位模块，用于获取所述球状传感器100的当前位置信息，并通过所述数据收发模块150将所述当前位置信息反馈给所述控制终端，进而所述控制终端根据所述当前位置信息判断所述球状传感器100是否移动至所述目标区域，并在判断所述球状传感器100移动至所述目标区域时，发送投放指令，以控制所述球状传感器100将所述可分离采集模块130投放至所述目标区域。可以理解，所述状态检测模块140还可以为摄像模块，通过实时采集所述球状传感器100移动过程中的视频影像，并通过所述数据收发模块150将所述视频影像传送至所述控制终端，进而使得所述控制终端可以根据所述视频影像判断所述球状传感器100是否移动至所述目标区域。

请参阅图2，在可选实施例中，所述球状传感器100包括多个所述可分离采集模块130，所述可分离采集模块130包括环境传感模块131和无线通信模块133，所述环境传感模块131与所述无线通信模块133电性连接，用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数通过所述无线通信模块133发送至所述球状传感器100。

在本实施例中，每一所述环境传感模块131包括一种类型的环境传感器，如图像传感器、生命体征传感器、温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器、气体浓度传感器或气压传感器等，用于采集所述目标区域的环境参数。可以理解，当所述控制终端确认所述球状传感器100移动至所述目标区域时，根据预设环境参数采集类型生成投放指令，以控制所述球状传感器100将对应于所述预设环境参数采集类型的可分离采集模块130投放至所述目标区域。其中，所述预设环境参数采集类型为根据环境参数的采集需求预先设置，例如，当所述预设环境参数采集类型为粉尘浓度时，所述控制终端则生成用于控制所述球状传感器100投放包括粉尘传感器的可分离采集模块130的投放指令。

在可选实施例中，所述球状传感器100还包括驱动模块160，所述驱动模块160与所述中央控制模块110电性连接，用于在所述中央控制模块110的控制下，根据所述控制终端发送的移动指令，驱动所述球状传感器100移动至所述目标区域；并在将所述可分离采集模块130投放至所述目标区域后，驱动所述球状传感器100移动至安全区域。

具体地，所述驱动模块160设置于所述球状壳体内，其可包括驱动电机和运动臂等组件，通过所述驱动电机驱动所述运动臂旋转，进而驱动所述球状传感器100移动。所述控制终端通过发送控制指令以控制所述驱动模块160驱动所述球状传感器100移动至所述目标区域，并在将所述可分离采集模块130投放至所述目标区域后，驱动所述球状传感器100移动至安全区域。其中，所述安全区域为距离所述目标区域特定距离的区域，在所述目标区域与所述安全区域之间，所述可分离采集模块130可通过所述无线通信模块133与所述球状传感器100进行数据通信，以将所述环境传感模块131采集到的环境数据通过无线通信传送给所述球状传感器100。

请参阅图3，本发明第二实施例提供一种数据采集方法，所述方法至少包括如下步骤：

步骤S201：接收控制终端发送的移动指令，控制球状传感器移动至目标区域；

步骤S202：当所述球状传感器移动至所述目标区域时，从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域；

步骤S203：所述可分离采集模块采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；

步骤S204：所述球状传感器接收所述可分离采集模块发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

其中，所述目标区域可以为突发事件的应急救援、自然灾害的应急救援或危险环境的监控等特定场景中的一部分空间区域，所述球状传感器用于在所述控制终端的控制下，移动至所述目标区域，以采集所述目标区域的环境信息并传送回所述控制终端，以便根据所述环境信息制定较为完善的行动计划。可以理解，在如地震救援，矿难救援等场景中，所述目标区域可能存在发生二次事故的危险，为防止所述球状传感器因二次事故的发生而遭到损坏或丢失，在所述球状传感器内设置可分离采集模块，以在所述球状传感器移动至所述目标区域时，与所述球状传感器分离，投放至所述目标区域进行环境参数采集，并将采集到的环境参数通过无线通信发送给所述球状传感器，以提升所述球状传感器的重复利用率。可以理解，所述可分离采集模块通过无线通信与所述球状传感器之间建立通信连接，以将采集到的所述环境参数传送至所述球状传感器。

在可选实施例中，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块之前，所述方法还包括：

所述控制终端根据预设环境参数采集类型确定需投放的可分离采集模块的类型；

根据所述需投放的可分离采集模块的类型生成投放指令，并将所述投放指令发送至所述球状传感器。

在可选实施例中，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域，包括：

所述球状传感器接收所述控制终端发送的投放指令；

根据所述投放指令控制投放模块将所述需投放的可分离采集模块从所述球状传感器中分离，并投放至所述目标区域。

在可选实施例中，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域之后，所述方法还包括：

接收所述控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器移动至安全区域。

可以理解，本实施例所述数据采集方法中各步骤的具体执行还可以参照图1所示球状传感器实施例的描述，此处不再赘述。

请参阅图4，本发明第三实施例提供一种数据采集方法，所述方法至少包括如下步骤：

步骤S301：接收控制终端发送的移动指令，控制球状传感器进行移动；

步骤S302：监测所述球状传感器是否移动至所述目标区域；

步骤S303：若是，则反馈状态确认信号给所述控制终端；

步骤S304：接收所述控制终端发送的投放指令，从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域；

步骤S305：所述可分离采集模块采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；

步骤S306：所述球状传感器接收所述可分离采集模块发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

其中，所述球状传感器包括多个所述可分离采集模块，所述可分离采集模块包括环境传感模块和无线通信模块，所述环境传感模块与所述无线通信模块电性连接，用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数通过所述无线通信模块发送至所述球状传感器。在本实施例中，每一所述环境传感模块包括一种类型的环境传感器，如图像传感器、生命体征传感器、温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器、气体浓度传感器或气压传感器等，用于采集所述目标区域的环境参数。

可以理解，当所述控制终端接收到所述状态确认信号后，根据预设环境参数采集类型生成投放指令，以控制所述球状传感器将对应于所述预设环境参数采集类型的可分离采集模块投放至所述目标区域。

可以理解，本发明实施例中所述数据采集方法的各步骤的具体执行及所述目标区域和延伸区域的应用场景还可参照图1所示球状传感器实施例及图2所示方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

请参阅图5，本发明第四实施例提供一种数据采集系统400，包括控制终端410及至少一球状传感器100，所述控制终端410与所述至少一球状传感器100之间通过无线通信连接，所述球状传感器100包括：

中央控制模块110，用于接收控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器100移动至目标区域；

可分离采集模块130，用于在所述球状传感器100移动至所述目标区域时，与所述球状传感器100分离，并被投放至所述目标区域；

所述可分离采集模块130，还用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器100；

数据收发模块150，用于接收所述可分离采集模块130发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

其中，所述至少一球状传感器100为图1所示实施例提供的球状传感器100，具体可参考本发明第一实施例中的描述，此处不再赘述。

所述球状传感器通过设置多个可分离采集模块，用于在所述球状传感器移动至目标区域时，与所述球状传感器分离，并被投放至所述目标区域进行环境参数采集，进而将采集到的环境参数发送至所述球状传感器，从而使得在存在危险的目标区域进行环境参数采集时，仅保留所述可分离采集模块在所述危险的目标区域，而将所述球状传感器移动至安全区域，以避免所述球状传感器遭到损坏或丢失，提升所述球状传感器的重复利用率。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种球状传感器，其特征在于，所述球状传感器包括：

中央控制模块，用于接收控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器移动至目标区域；

可分离采集模块，用于在所述球状传感器移动至所述目标区域时，与所述球状传感器分离，并被投放至所述目标区域；

所述可分离采集模块，还用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；

数据收发模块，用于接收所述可分离采集模块发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

2.如权利要求1所述的球状传感器，其特征在于，所述球状传感器还包括投放模块，所述投放模块与所述中央控制模块电性连接，所述中央控制模块还用于在所述球状传感器移动至目标区域时，接收所述控制终端发送的投放指令，以控制所述投放模块将所述可分离采集模块投放至所述目标区域。

3.如权利要求2所述的球状传感器，其特征在于，所述球状传感器包括多个所述可分离采集模块，所述可分离采集模块包括环境传感模块和无线通信模块，所述环境传感模块与所述无线通信模块电性连接，用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数通过所述无线通信模块发送至所述球状传感器。

4.如权利要求3所述的球状传感器，其特征在于，所述球状传感器还包括驱动模块，所述驱动模块与所述中央控制模块电性连接，用于在所述中央控制模块的控制下，根据所述控制终端发送的移动指令，驱动所述球状传感器移动至所述目标区域；并在将所述可分离采集模块投放至所述目标区域后，驱动所述球状传感器移动至安全区域。

5.一种数据采集方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

接收控制终端发送的移动指令，控制球状传感器移动至目标区域；

当所述球状传感器移动至所述目标区域时，从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域；

所述可分离采集模块采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；

所述球状传感器接收所述可分离采集模块发送的所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

6.如权利要求5所述的数据采集方法，其特征在于，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块之前，所述方法还包括：

所述控制终端根据预设环境参数采集类型确定需投放的可分离采集模块的类型；

根据所述需投放的可分离采集模块的类型生成投放指令，并将所述投放指令发送至所述球状传感器。

7.如权利要求6所述的数据采集方法，其特征在于，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域，包括：

所述球状传感器接收所述控制终端发送的投放指令；

根据所述投放指令控制投放模块将所述需投放的可分离采集模块从所述球状传感器中分离，并投放至所述目标区域。

8.如权利要求7所述的数据采集方法，其特征在于，所述从所述球状传感器中分离出可分离采集模块，并投放至所述目标区域之后，所述方法还包括：

接收所述控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器移动至安全区域。

9.一种数据采集系统，其特征在于，所述系统包括控制终端及至少一球状传感器，所述控制终端与所述至少一球状传感器之间通过无线通信连接，所述球状传感器包括：

中央控制模块，用于接收控制终端发送的移动指令，控制所述球状传感器移动至目标区域；

可分离采集模块，用于在所述球状传感器移动至所述目标区域时，与所述球状传感器分离，并被投放至所述目标区域；

所述可分离采集模块，还用于采集所述目标区域的环境参数，并将所述环境参数发送至所述球状传感器；

数据收发模块，用于接收所述环境参数，并将所述环境参数发送至所述控制终端。

10.如权利要求9所述的数据采集系统，其特征在于，所述至少一球状传感器为如权利要求2-4任一项所述的球状传感器。