CN105157750B - 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进行移动；状态监测模块，用于监测所述球状传感器的移动状态；多个可伸缩探头，用于在所述状态监测模块监测到所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，伸入延伸区域并采集环境参数；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；数据传送模块，用于将所述环境参数传送至所述控制终端。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伸缩的探头，具有较好的机动性。

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，可能遇到许多复杂的不同形状的碎石，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某些不能再进一步移动的环境时，通常无法进一步对其数据采集范围做进一步的拓展。

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，通过设置多个可伸缩的探头，伸入所述球状传感器无法进入的区域进行环境参数采集，以对所述球状传感器的数据采集范围进行拓展，提升所述球状传感器的机动性。

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进行移动；

状态监测模块，用于监测所述球状传感器的移动状态；

多个可伸缩探头，用于在所述状态监测模块监测到所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，伸入延伸区域并采集环境参数；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

数据传送模块，用于将所述环境参数传送至所述控制终端。

其中，所述多个可伸缩探头中的至少一个包括：

图像采集模块，用于获取所述目标区域的空间分布数据；

所述数据传送模块，还用于将所述空间分布数据传送至所述控制终端；

所述控制终端根据所述空间分布数据，确定具有所述图像采集模块的可伸缩探头的所述延伸区域的方位，根据该可伸缩探头的所述延伸区域的方位确定其余可伸缩探头的所述延伸区域的方位，并根据与预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头的所述延伸区域的方位及所述预设环境参数采集类型生成调整指令。

其中，所述中央控制模块还用于接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头正对所述延伸区域，并控制该可伸缩探头伸入延伸区域并采集所述环境参数。

其中，所述中央控制模块还用于根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域。

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，并根据所述移动指令驱动球状传感器进行移动；

监测所述球状传感器的移动状态，当监测到所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，控制具有图像采集模块的可伸缩探头获取所述目标区域的空间分布数据，并将所述空间分布数据传送至所述控制终端，以使所述控制终端根据所述空间分布数据确定具有所述图像采集模块的可伸缩探头的延伸区域的方位，并使所述控制终端根据该可伸缩探头的所述延伸区域的方位确定其余可伸缩探头的所述延伸区域的方位，且使所述控制终端根据与预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头的所述延伸区域的方位及所述预设环境参数采集类型生成调整指令；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头正对所述延伸区域，并控制可伸缩探头伸入延伸区域；

采集所述延伸区域的环境参数，并通过数据传送模块将所述环境参数传送至所述控制终端。

其中，所述控制可伸缩探头伸入所述延伸区域，包括：

所述球状传感器根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域。

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进行移动；

状态监测模块，用于监测所述球状传感器的移动状态；

多个可伸缩探头，用于在所述状态监测模块监测到所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，伸入延伸区域并采集环境参数；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

数据传送模块，用于将所述环境参数传送至所述控制终端。

其中，所述多个可伸缩探头中的至少一个包括：

图像采集模块，用于获取所述目标区域的空间分布数据；

所述数据传送模块，还用于将所述空间分布数据传送至所述控制终端；

所述控制终端根据所述空间分布数据，确定具有所述图像采集模块的可伸缩探头的所述延伸区域的方位，根据该可伸缩探头的所述延伸区域的方位确定其余可伸缩探头的所述延伸区域的方位，并根据与预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头的所述延伸区域的方位及所述预设环境参数采集类型生成调整指令。

其中，所述中央控制模块还用于接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头正对所述延伸区域，并控制该可伸缩探头伸入延伸区域并采集所述环境参数。

其中，所述中央控制模块还用于根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域。

所述球状传感器通过设置多个可伸缩的探头，当移动至目标区域后，将所述多个可伸缩探头伸入所述球状传感器无法进入的延伸区域进行环境参数采集，从而拓展了所述球状传感器的数据采集范围，提升了所述球状传感器的机动性。

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是本发明第二实施例提供的数据采集方法的流程示意图。

图3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4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进行移动；

状态监测模块130，用于监测所述球状传感器100的移动状态；

多个可伸缩探头150，用于在所述状态监测模130块监测到所述球状传感器100移动到目标区域并停止移动时，伸入延伸区域并采集环境参数；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

数据传送模块170，用于将所述环境参数传送至所述控制终端。

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，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多个所述球状传感器100无法进入的延伸区域，而为更精确地探测所述目标区中可能存在的生命体征，需要对所述目标区进行全面探测。在本实施例中，所述球状传感器100包括球状壳体，所述中央控制模块110、状态监测模块130、多个可伸缩探头150及数据传送模块170均设置于所述球状壳体内。其中，所述多个可伸缩探头150可相对于所述球状壳体伸出或缩回。当所述状态监测模块130在监测到所述球状传感器100进入所述目标区域并且停止继续移动时，所述球状传感器100触发所述多个可伸缩探头150伸出所述球状传感器100，并伸入所述延伸区域，以实现更全面的环境参数采集。其中，所述每一可伸缩探头150包括一个或多个环境传感器，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及延伸区域的环境参数。

在可选实施例中，所述多个可伸缩探头150中的至少一个包括：

图像采集模块151，用于获取所述目标区域的空间分布数据；

所述数据传送模块170，还用于将所述空间分布数据传送至所述控制终端；

所述控制终端根据所述空间分布数据确定所述延伸区域的方位，并根据所述延伸区域的方位及预设环境参数采集类型生成调整指令。

具体地，当所述状态监测模块130监测到所述球状传感器100移动到所述目标区域并停止移动时，所述包括图像采集模块151的可伸缩探头150伸出所述球状壳体外，以采集所述目标区域的图像数据，并根据所述图像数据获取所述目标区域的空间分布数据；进一步地，所述数据传送模块170将所述空间分布数据传送至所述控制终端；所述控制终端根据所述空间分布数据确定所述延伸区域的方位，并根据所述延伸区域的方位及预设环境参数采集类型生成调整指令，并传送至所述球状传感器100，以触发所述球状传感器100调整其旋转角度。

可以理解，当所述图像采集模块151获取所述目标区域的空间分布数据之后，也可通过所述中央控制模块110来根据所述空间分布数据确定所述延伸区域的方位，并根据所述延伸区域的方位及预设环境参数采集类型生成调整指令，进而控制所述球状传感器100调整其旋转角度。

在可选实施例中，所述中央控制模块110还用于接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器100调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头150正对所述延伸区域。

具体地，所述多个可伸缩探头150按照预设规则可伸缩地设置于所述球状壳体内，当所述图像采集模块151获取到所述目标区域的空间分布数据，并确定所述延伸区域的方位后，所述图像采集模块151以外的其他可伸缩探头150相对于所述延伸区域的方位即可根据包括所述图像采集模块151的可伸缩探头150相对于所述延伸区域的方位来确定，从而使得所述控制终端在根据所述空间分布数据确定所述延伸区域的方位后，可根据所述延伸区域的方位及预设环境参数采集类型生成调整指令，并传送至所述球状传感器100。所述中央控制模块110接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器100调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头150正对所述延伸区域。例如，当所述预设环境参数采集类型为气体浓度时，所述控制终端根据所述延伸区域的方位及预设环境参数采集类型生成调整指令，并传送至所述球状传感器100，中央控制模块110接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器100调整其旋转角度，以使包括气体浓度传感器的可伸缩探头150正对所述延伸区域。

在可选实施例中，所述中央控制模块110还用于根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头150以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域。

具体地，当所述中央控制模块110接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器100调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头150正对所述延伸区域之后，所述中央控制模块110还根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头150以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域。可以理解，所述伸缩探头150具有一最大伸出长度，当所述延伸区域的深度小于所述最大伸出长度时，所述中央控制模块110控制所述伸缩探头150伸出与所述延伸区域深度相当的长度；当所述延伸区域的深度大于所述最大伸出长度时，所述中央控制模块110控制所述可伸缩探头150伸长至所述最大伸出长度，以尽可能准确地采集所述延伸区域中对应的环境参数。

可以理解，所述球状传感器100还包括但不限于驱动模块(图未示)，用于在所述中央控制模块110的控制下驱动所述球状传感器100移动；数据存储模块(图未示)，用于存储所述多个可伸缩探头150采集到的环境参数；通信模块(图未示)，用于与所述控制终端建立通信连接。

请参阅图2，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，并根据所述移动指令驱动球状传感器进行移动；

步骤S202：监测所述球状传感器的移动状态，当监测到所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，控制可伸缩探头伸入延伸区域；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

步骤S203：采集所述延伸区域的环境参数，并通过数据传送模块将所述环境参数传送至所述控制终端。

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，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多个所述球状传感器无法进入的延伸区域，而为更精确地探测所述目标区中可能存在的生命体征，需要对所述目标区进行全面探测。在本实施例中，所述球状传感器包括多个可伸缩探头，所述多个可伸缩探头可相对于所述球状壳体伸出或缩回。当监测到所述球状传感器进入所述目标区域并且停止继续移动时，所述球状传感器触发所述多个可伸缩探头伸出所述球状传感器，并伸入所述延伸区域，以实现更全面的环境参数采集。其中，所述每一可伸缩探头包括一个或多个环境传感器，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及延伸区域的环境参数。

在可选实施例中，所述当监测到所述球状传感器停止移动之后，所述方法还包括：

所述球状传感器获取所述目标区域的空间分布数据，并将所述空间分布数据传送至所述控制终端；

所述控制终端根据所述空间分布数据确定所述延伸区域的方位。

在可选实施例中，所述确定所述延伸区域的方位之后，所述方法还包括：

所述控制终端根据所述延伸区域的方位及预设环境参数采集类型生成对应的调整指令，并将所述调整指令发送至所述球状传感器；

所述球状传感器接收所述调整指令，并根据所述调整指令调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头正对所述延伸区域。

在可选实施例中，所述控制可伸缩探头伸入所述延伸区域，包括：

所述球状传感器根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域。

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3，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，并根据所述移动指令驱动球状传感器进行移动；

步骤S302：监测所述球状传感器的移动状态，判断所述球状传感器是否移动到目标区域并停止移动；

步骤S303：当所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，获取所述目标区域的空间分布数据；

步骤S304：根据所述空间分布数据确定所述目标区域的延伸区域方位；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

步骤S305：根据所述延伸区域的方位及预设环境参数采集类型，控制所述球状传感器调整旋转角度，使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头正对所述延伸区域；

步骤S306：控制所述可伸缩探头伸入所述延伸区域采集环境参数，并通过数据传送模块将所述环境参数传送至所述控制终端。

在可选实施例中，所述控制可伸缩探头伸入所述延伸区域采集环境参数，包括：

所述球状传感器根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域采集环境参数。

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4，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进行移动；

状态监测模块130，用于监测所述球状传感器100的移动状态；

多个可伸缩探头150，用于在所述状态监测模130块监测到所述球状传感器100移动到目标区域并停止移动时，伸入延伸区域并采集环境参数；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

数据传送模块170，用于将所述环境参数传送至所述控制终端。

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伸缩的探头，当移动至目标区域后，将所述多个可伸缩探头伸入所述球状传感器无法进入的延伸区域进行环境参数采集，从而拓展了所述球状传感器的数据采集范围，提升了所述球状传感器的机动性。

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 (6)

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、状态监测模块、多个可伸缩探头及数据传送模块；

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进行移动；

状态监测模块，用于监测所述球状传感器的移动状态；

多个可伸缩探头，用于在所述状态监测模块监测到所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，伸入延伸区域并采集环境参数；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

所述多个可伸缩探头中的至少一个包括图像采集模块，所述图像采集模块用于获取所述目标区域的空间分布数据；

数据传送模块，用于将该空间分布数据传送至所述控制终端；

所述控制终端根据所述空间分布数据，确定具有所述图像采集模块的可伸缩探头的所述延伸区域的方位，根据该可伸缩探头的所述延伸区域的方位确定其余可伸缩探头的所述延伸区域的方位，并根据与预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头的所述延伸区域的方位及所述预设环境参数采集类型生成调整指令；

中央控制模块，还用于接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头正对所述延伸区域，并控制该可伸缩探头伸入延伸区域并采集所述环境参数；

数据传送模块，还用于将所述环境参数传送至所述控制终端。

2.如权利要求1所述的球状传感器，其特征在于，所述中央控制模块还用于根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域。

3.一种数据采集方法，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，并根据所述移动指令驱动球状传感器进行移动；

监测所述球状传感器的移动状态，当监测到所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，控制具有图像采集模块的可伸缩探头获取所述目标区域的空间分布数据，并将所述空间分布数据传送至所述控制终端，以使所述控制终端根据所述空间分布数据确定具有所述图像采集模块的可伸缩探头的延伸区域的方位，并使所述控制终端根据该可伸缩探头的所述延伸区域的方位确定其余可伸缩探头的所述延伸区域的方位，且使所述控制终端根据与预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头的所述延伸区域的方位及所述预设环境参数采集类型生成调整指令；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头正对所述延伸区域，并控制可伸缩探头伸入延伸区域；

采集所述延伸区域的环境参数，并通过数据传送模块将所述环境参数传送至所述控制终端。

4.如权利要求3所述的数据采集方法，其特征在于，所述控制可伸缩探头伸入所述延伸区域，包括：

所述球状传感器根据所述空间分布数据，计算所述延伸区域的深度信息，并根据所述深度信息，控制所述可伸缩探头以对应于所述深度信息的长度伸入所述延伸区域。

5.一种数据采集系统，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、状态监测模块、多个可伸缩探头及数据传送模块；

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进行移动；

状态监测模块，用于监测所述球状传感器的移动状态；

多个可伸缩探头，用于在所述状态监测模块监测到所述球状传感器移动到目标区域并停止移动时，伸入延伸区域并采集环境参数；其中所述延伸区域为所述球状传感器移动到所述目标区域后无法进入的区域；

所述多个可伸缩探头中的至少一个包括图像采集模块，所述图像采集模块用于获取所述目标区域的空间分布数据；

数据传送模块，用于将该空间分布数据传送至所述控制终端；

所述控制终端根据所述空间分布数据，确定具有所述图像采集模块的可伸缩探头的所述延伸区域的方位，根据该可伸缩探头的所述延伸区域的方位确定其余可伸缩探头的所述延伸区域的方位，并根据与预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头的所述延伸区域的方位及所述预设环境参数采集类型生成调整指令；

中央控制模块，还用于接收所述调整指令，并根据所述调整指令控制所述球状传感器调整旋转角度，以使所述预设环境参数采集类型对应的可伸缩探头正对所述延伸区域，并控制该可伸缩探头伸入延伸区域并采集所述环境参数；

数据传送模块，还用于将所述环境参数传送至所述控制终端。

6.如权利要求5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所述的球状传感器。