CN105893878A - 密闭空间内的环境数据黑匣子 - Google Patents

密闭空间内的环境数据黑匣子 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种密闭空间内的环境数据黑匣子，包括壳体，设置在壳体内的环境传感器数据采集模块、视频数据采集模块、第一数据集中管理模块、环境传感器数据存储器、视频数据存储器、第一数据集中存储器、第一物理保护结构和第二物理保护结构；环境传感器数据采集模块与第一数据集中管理模块连接；视频数据采集模块与第一数据集中管理模块连接；第二物理保护结构的保护等级高于第一物理保护结构；环境传感器数据采集模块与环境传感器数据存储器设置在第一物理保护结构中；第一数据集中管理模块与第一数据集中存储器设置在第二物理保护结构中。本发明可以广泛应用于密闭空间内的环境数据监测。

Description

密闭空间内的环境数据黑匣子
技术领域
本发明涉及一种对密闭环境中例如温度数据、湿度数据的环境数据进行监控的装置。
背景技术
在很多领域，需要对密闭空间内的环境数据(例如温度、湿度等)进行监测及记录。典型的应用领域如展示重要物品的展柜等。
目前，对展柜等密闭空间内的环境数据监测通常通过网络进行集中监测。即在展柜中设置环境数据传感器，这些传感器通过网络与进行中央控制的服务器连接，通过服务器获取环境数据。
上述现有技术手段存在一定的问题：
1、建设网络的成本较高。如果是对传统的无环境数据监控的展柜进行改造，需要进行复杂的施工以便建成网络。甚至在有些情况下，现场环境还不具备网络改造条件。
2、不适应于移动的情况下。例如，如果采用包装箱运送文物，则在这种移动环境下上述现有技术手段难以实现对包装箱内的环境数据进行监控。
发明内容
为了解决现有技术中存在的所述问题，本发明提供了一种密闭空间内的环境数据黑匣子。
本发明的技术方案如下：
密闭空间内的环境数据黑匣子，包括壳体，还包括设置在所述壳体内的环境传感器数据采集模块、视频数据采集模块、第一数据集中管理模块、环境传感器数据存储器、视频数据存储器、第一数据集中存储器、第一物理保护结构和第二物理保护结构；所述环境传感器数据存储器与所述环境传感器数据采集模块连接；所述视频数据存储器与所述视频数据采集模块连接；所述第一数据集中存储器与所述第一数据集中管理模块连接；所述环境传感器数据采集模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述视频数据采集模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述第二物理保护结构的保护等级高于所述第一物理保护结构；所述环境传感器数据采集模块与所述环境传感器数据存储器设置在所述第一物理保护结构中；所述视频数据采集模块与所述视频数据存储器设置在所述第一物理保护结构中；所述第一数据集中管理模块与所述第一数据集中存储器设置在所述第二物理保护结构中。
所述密闭空间内的环境数据黑匣子包括第二数据集中管理模块、第二数据集中存储器和第三物理保护结构；所述第二数据集中存储器与所述第二数据集中管理模块连接；所述第一数据集中管理模块与所述第二数据集中管理模块连接；所述第三物理保护结构的保护等级高于所述第二物理保护结构；所述第二数据集中管理模块与所述第二数据集中存储器设置在所述第三物理保护结构中。
所述密闭空间内的环境数据黑匣子还包括第二数据集中冗余备份存储器；所述第二数据集中冗余备份存储器与所述第二数据集中管理模块连接。
所述第二数据集中管理模块设置有数据输出接口。
所述环境传感器数据采集模块、所述视频数据采集模块、所述第一数据集中管理模块分别设置有数据输出接口。
所述环境传感器数据采集模块包括：温度传感器数据采集模块、湿度传感器数据采集模块、振动传感器数据采集模块、粉尘传感器采集模块、生物传感器数据采集模块。
所述密闭空间内的环境数据黑匣子还包括卫星定位数据采集模块、卫星定位数据存储器；所述卫星定位数据采集模块与所述卫星定位数据存储器连接；所述卫星定位数据采集模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述卫星定位数据采集模块与所述卫星定位数据存储器设置在所述第一物理保护结构中。
所述密闭空间内的环境数据黑匣子还包括移动通讯模块和移动数据存储器；所述移动通讯模块与所述移动数据存储器连接；所述移动通讯模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述移动通讯模块与所述移动数据存储器设置在所述第一物理保护结构中。
所述密闭空间内的环境数据黑匣子还包括移动通讯模块和移动数据存储器；所述移动通讯模块与所述移动数据存储器连接；所述移动通讯模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述移动通讯模块与所述第二数据集中管理模块连接；所述移动通讯模块与所述移动数据存储器设置在所述第一物理保护结构中。
所述第一数据集中管理模块的数量大于1；所述环境传感器数据采集模块的数量大于1；1个所述第一数据集中管理模块与部分所述环境传感器数据采集模块连接。
本发明的技术效果：
本发明的密闭空间内的环境数据黑匣子，将视频数据采集模块、第一数据集中管理模块、环境传感器数据存储器、视频数据存储器、第一数据集中存储器及可以与所述密闭空间内各种环境数据传感器连接的环境传感器数据采集模块封装在壳体内，形成一个一体式的环境数据采集及存储装置。这种一体式的环境数据采集及存储装置具有非常好的移动性，放置于展柜等密闭空间内，与该密闭空间内的环境数据传感器连接后就可以自行采集、存储环境数据。存储的环境数据可以在本发明的密闭空间内的环境数据黑匣子内保存，由工作人员定期提取；也可以将本发明的密闭空间内的环境数据黑匣子连接到网络中，远程实时调取所述环境数据。
由此可见，本发明的环境数据黑匣子无须依赖建设网络，即可适用于传统的展柜，进行环境数据采集与存储；同时，本发明的环境数据黑匣子也可以应用于移动的情况，例如放置在运送文物的包装箱内，获取运送过程中的包装箱内环境数据。因此，本发明的技术方案，实现了本发明的技术目的。
附图说明
图1为本发明密闭空间内的环境数据黑匣子第一个实施例的结构原理图。
图2为本发明密闭空间内的环境数据黑匣子第二个实施例的结构原理图。
图中标识说明如下：
10、壳体；11、第二物理保护结构；12、第一物理保护结构；
20、壳体；21、第三物理保护结构；22、第二物理保护结构；23、第一物理保护结构。
具体实施方式
在对本发明的技术方案进行详细说明之前，对本发明中所使用的一些措辞进行统一说明。
1、密闭空间内的环境数据黑匣子
密闭空间是指一个相对封闭，与外界没有或很少有空气流动发生的一个空间。在实践中，常见的场景是门窗紧闭的房间、展柜、运送物品用的包装箱等。
环境数据是指需要获取的用于表现环境状态的测量数据，例如温度、湿度等。
黑匣子，这一名词借用了飞机黑匣子对记录的数据具有保护功能这一概念，表明获取的环境数据在这里可以得到很好的保护。同时，也表明密闭空间内的环境数据黑匣子是一个一体式的装置，可以方便地进行设置，特别适于设置在移动的密闭空间内。
综上所述，密闭空间内的环境数据黑匣子就是对该密闭空间内的环境数据进行存储与保护的一体式的装置。
2、环境传感器数据采集模块
测量环境数据的传感器有多种，对应所述传感器设置的环境传感器数据采集模块用于获取传感器监测到的环境数据。一个环境传感器数据采集模块的技术实现的例子：由串口服务器、RTC和多个ARM处理器组成，一般来说串口服务器的端子数量决定ARM处理器的数量，当端口数大于等于2个以上就属于多线程采集，它们的主要作用是完成符合RS-232/485/422串口协议传感器数据的提取工作。
3、视频数据采集模块
在密闭空间内可以设置摄像装置以获取密闭空间内的视频图像数据，从而实现监控功能。视频数据采集模块用于获取这些视频图像数据。视频数据采集模块的一个技术实现例子：由Cortex框架处理器、RTC和DSP组成，采用H.264或H.265视频编码标准完成两路以上高于720P以上高清数字图像的采集工作。
4、第一数据集中管理模块
用于收集环境传感器数据采集模块获取的环境数据、视频数据采集模块获取的视频图像数据，并可以对数据进行分类管理。
5、环境传感器数据存储器
用于存储环境传感器数据采集模块获取的环境数据。
6、视频数据存储器
用于存储视频数据采集模块获取的视频图像数据。
7、第一数据集中存储器
用于存储第一数据集中管理模块收集的数据。
8、物理保护结构
是指能够实现诸如防水、防火、防震、防尘等物理防护功能的结构，用于保护设置其中的模块、存储器。根据能实现的物理防护功能的能力(例如防火温度、有效防护的时间等)，对物理保护结构进行了分级，防护能力越高，保护等级越高。
9、第二数据集中管理模块
用于收集第一数据集中管理模块收集的数据。
10、第二数据集中存储器
用于存储第二数据集中管理模块获取的数据。
11、数据输出接口
用于将对应模块获取并存储的数据传输出去的数据传输接口，例如USB接口。
12、温度传感器数据采集模块
环境传感器数据采集模块的一种，用于与温度传感器连接，采集温度数据。
13、湿度传感器数据采集模块
环境传感器数据采集模块的一种，用于与湿度传感器连接，采集湿度数据。
14、振动传感器数据采集模块
环境传感器数据采集模块的一种，用于与振动传感器连接，采集密闭空间内的振动数据。振动传感器是用于检测冲击力或者加速度的传感器，通常使用的是加上应力就会产生电荷的压电器件，也有采用别的材料和方法可以进行检测的传感器。
15、粉尘传感器数据采集模块
环境传感器数据采集模块的一种，用于与粉尘传感器连接，采集密闭空间内的粉尘浓度等数据。粉尘传感器也叫粉尘浓度传感器，主要用于被测环境内粉尘浓度的连续监测。
16、生物传感器数据采集模块
环境传感器数据采集模块的一种，用于与生物传感器连接，获取微生物生长情况数据、虫类侵入数据等与生物活动相关的数据。生物传感器(biosensor)，是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。
17、卫星定位数据采集模块
用于与导航卫星连接并获取当前位置信息。
18、卫星定位数据存储器
用于存储卫星定位数据采集模块获取的数据。
19、移动通讯模块
用于与公共移动通讯网络(由通讯运营商运营的移动通讯网络，例如中国移动运营的移动通讯网络)连接并进行数据交互。能够利用公共移动通讯网络传输本发明密闭空间内的环境数据黑匣子获取的数据；也能够利用公共移动通讯网络获取定位信息数据。
20、移动数据存储器
用于存储移动通讯模块获取的定位信息数据。
21、连接
在本发明中，如无特别指出，模块、存储器之间的“连接”是指能够实现数据传输的电连接。
以下结合附图的实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
图1显示了本发明的第一个实施例。图1所示的密闭空间内的环境数据黑匣子包括：壳体10、环境传感器数据采集模块(包括温度传感器数据采集模块、湿度传感器数据采集模块、生物传感器数据采集模块、振动传感器数据采集模块和粉尘传感器数据采集模块)、视频数据采集模块、第一数据集中管理模块、环境传感器数据存储器、视频数据存储器、第一数据集中存储器、第一物理保护结构12和第二物理保护结构11。
环境传感器数据采集模块与第一数据集中管理模块连接。视频数据采集模块与所述第一数据集中管理模块连接。从层级角度来看，第一数据集中管理模块相对于环境传感器数据采集模块与视频数据采集模块来说处于上一层级，对下一层级模块采集的数据进行集中收取与存储。
温度传感器数据采集模块与环境传感器数据存储器连接，湿度传感器数据采集模块与环境传感器数据存储器连接，生物传感器数据采集模块与环境传感器数据存储器连接。
图1中没有示出振动传感器数据采集模块和粉尘传感器数据采集模块，这两个模块也连接对应的存储器，也同时与第一数据集中管理模块连接。需要指出的是，在其他实施例中，还可以根据实际情况，包括其他种类的环境传感器数据采集模块。
视频数据存储器与视频数据采集模块连接。
在本实施例中，各模块均一一对应连接于一个存储器，在其他实施例中，也可以是几个模块共享一个存储器。
环境传感器数据采集模块与所述环境传感器数据存储器设置在第一物理保护结构12中。视频数据采集模块与视频数据存储器设置在第一物理保护结构12中。第一数据集中管理模块与第一数据集中存储器设置在第二物理保护结构11中。第二物理保护结构11的保护等级高于第一物理保护结构12。设置物理保护结构的目的是防止因为外界环境的水火等因素导致对模块和存储器造成损害，从而丢失宝贵的数据。从前面的说明可以看到，第一数据集中管理模块作为更高一级的、集中了更多数据的模块，其收集、存储的数据价值更大，根据这一价值差异设置了第二物理保护结构11的保护等级高于第一物理保护结构12，可以更合理地分配制造成本。当密闭空间内的环境数据黑匣子受到外界不利因素侵袭，即使环境传感器数据采集模块和视频数据采集模块被损坏，但第一数据集中管理模块和第一数据集中存储器有更大几率不会被破坏，而第一数据集中管理模块和第一数据集中存储器存储了全部环境传感器数据采集模块和视频数据采集模块采集的数据，因此数据不会有损失。这样，就在黑匣子这样一个一体的小环境内实现了对数据分布、分级保护，提高了数据安全性。在其他实施例中，也可以对某一个或某几个模块及其对应的存储器单独设置物理保护结构。
从图1中还可以看到，环境传感器数据采集模块、视频数据采集模块、第一数据集中管理模块分别设置有数据输出接口。数据输出接口便于从对应模块中提取相应存储的数据。操作者可以提取某个模块存储的部分数据，也可以从第一数据集中管理模块中提取全部数据。
图1中还可以看到，环境传感器数据采集模块和环境传感器数据存储器及其对应的第一物理保护结构12、视频数据采集模块和视频数据存储器及其对应的第一物理保护结构12、第一数据集中管理模块和第一数据集中存储器及其对应的第二物理保护结构11、各模块之间的连接线路均设置在壳体10内。壳体10一方面提供了一定程度的保护功能，另一方面构成了一体式装置的机体空间，使得本发明具备条件成为一个“黑匣子”。
图2显示了本发明第二个实施例的结构。与图1所示的实施例中同样的名词，其含义是相同的，连接方式也相同，不同之处在于：增加了第二数据集中管理模块、第二数据集中存储器、第二数据集中冗余备份存储器、第三物理保护结构、卫星定位数据采集模块、卫星定位数据存储器、移动通讯模块和移动数据存储器；另外，还增加了第一数据集中管理模块的数量。
第二数据集中存储器与所述第二数据集中管理模块连接，同时，为了增加数据安全性，还设置了与第二数据集中管理模块连接的第二数据集中冗余备份存储器，用于复制、存储第二数据集中存储器所存储的数据，使得全部数据不必因第二数据集中存储器的损毁而灭失。第一数据集中管理模块与第二数据集中管理模块连接。第二数据集中管理模块作为比第一数据集中管理模块更高一级的数据集中管理模块，收集了所有下级模块(所有第一数据集中管理模块)收集的数据，存储了密闭空间内的环境数据黑匣子采集到的所有数据。将第二数据集中管理模块及其所连接的第二数据集中存储器、第二数据集中冗余备份存储器设置在第三物理保护结构21中。根据图1所示实施例中所说明的道理，第二数据集中管理模块存储的数据比第一数据集中管理模块存储的数据更全面，价值更大，因此，第三物理保护结构21的保护等级高于第二物理保护结构22。当然，第二物理保护结构22的保护等级高于第一物理保护结构23。在其他变形的实施例中，可以设置比第二数据集中管理模块更高层级的一层或多层管理模块，以进一步提高数据安全性，以及满足其他特定需求。
同样，第二数据集中管理模块设置有数据输出接口用于输出数据。
卫星定位数据采集模块与卫星定位数据存储器连接，卫星定位数据采集模块与第一数据集中管理模块连接。卫星定位数据采集模块与卫星定位数据存储器设置在所述第一物理保护结构23中。卫星定位数据采集模块通过与定位卫星(例如GPS系统卫星、伽利略系统卫星和北斗系统卫星)的通讯获取当前位置信息数据，并对应上当前时间，对这些数据进行存储。这一模块在移动过程中非常有必要，可以通过位置信息数据，结合其他数据对移动过程中的状态进行准确判断。
移动通讯模块与移动数据存储器连接。移动通讯模块与第一数据集中管理模块连接。移动通讯模块还与第二数据集中管理模块连接。移动通讯模块具有两个功能：一是将第二数据集中管理模块存储的全部数据传输给外界(当然，移动通讯模块也可以与其他任何模块连接，将该模块对应存储的数据传输给外界)；二是利用移动通讯网络的定位功能提供定位信息数据。在卫星定位数据采集模块获取的定位数据失真时，利用移动通讯网络的定位功能提供定位信息数据可以进行校正、纠偏。
移动通讯模块与移动数据存储器设置在所述第一物理保护结构23中。
移动通讯模块也设置有数据输出接口用于输出存储的定位数据。
在图2所示实例中，第一数据集中管理模块的数量大于1，使得第一数据集中管理模块收集数据的对象(例如环境传感器数据采集模块)数量是合理的。避免由于第一数据集中管理模块收集数据的对象数量过多导致其工作效率降低。
与图1所示实施例相类似，图2所示实施例中的所有模块、存储器及相互的连接线路均设置在壳体20内。
值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。

Claims (10)

1.密闭空间内的环境数据黑匣子，包括壳体，其特征在于：还包括设置在所述壳体内的环境传感器数据采集模块、视频数据采集模块、第一数据集中管理模块、环境传感器数据存储器、视频数据存储器、第一数据集中存储器、第一物理保护结构和第二物理保护结构；
所述环境传感器数据存储器与所述环境传感器数据采集模块连接；所述视频数据存储器与所述视频数据采集模块连接；所述第一数据集中存储器与所述第一数据集中管理模块连接；
所述环境传感器数据采集模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述视频数据采集模块与所述第一数据集中管理模块连接；
所述第二物理保护结构的保护等级高于所述第一物理保护结构；所述环境传感器数据采集模块与所述环境传感器数据存储器设置在所述第一物理保护结构中；所述视频数据采集模块与所述视频数据存储器设置在所述第一物理保护结构中；所述第一数据集中管理模块与所述第一数据集中存储器设置在所述第二物理保护结构中。
2.根据权利要求1所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：包括第二数据集中管理模块、第二数据集中存储器和第三物理保护结构；
所述第二数据集中存储器与所述第二数据集中管理模块连接；所述第一数据集中管理模块与所述第二数据集中管理模块连接；
所述第三物理保护结构的保护等级高于所述第二物理保护结构；所述第二数据集中管理模块与所述第二数据集中存储器设置在所述第三物理保护结构中。
3.根据权利要求2所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：还包括第二数据集中冗余备份存储器；所述第二数据集中冗余备份存储器与所述第二数据集中管理模块连接。
4.根据权利要求2所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：所述第二数据集中管理模块设置有数据输出接口。
5.根据权利要求1所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：所述环境传感器数据采集模块、所述视频数据采集模块、所述第一数据集中管理模块分别设置有数据输出接口。
6.根据权利要求1所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：所述环境传感器数据采集模块包括：温度传感器数据采集模块、湿度传感器数据采集模块、振动传感器数据采集模块、粉尘传感器数据采集模块、生物传感器数据采集模块。
7.根据权利要求1所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：还包括卫星定位数据采集模块、卫星定位数据存储器；所述卫星定位数据采集模块与所述卫星定位数据存储器连接；所述卫星定位数据采集模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述卫星定位数据采集模块与所述卫星定位数据存储器设置在所述第一物理保护结构中。
8.根据权利要求1所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：还包括移动通讯模块和移动数据存储器；所述移动通讯模块与所述移动数据存储器连接；所述移动通讯模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述移动通讯模块与所述移动数据存储器设置在所述第一物理保护结构中。
9.根据权利要求2所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：还包括移动通讯模块和移动数据存储器；所述移动通讯模块与所述移动数据存储器连接；所述移动通讯模块与所述第一数据集中管理模块连接；所述移动通讯模块与所述第二数据集中管理模块连接；所述移动通讯模块与所述移动数据存储器设置在所述第一物理保护结构中。
10.根据权利要求1所述密闭空间内的环境数据黑匣子，其特征在于：所述第一数据集中管理模块的数量大于1；所述环境传感器数据采集模块的数量大于1；1个所述第一数据集中管理模块与部分所述环境传感器数据采集模块连接。
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