CN109600727A - 信息采集和处理方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了信息采集和处理方法、装置及系统，其中方法包括：信息处理模块与信息采集模块建立通讯连接；所述信息处理模块从所述信息采集模块接收采集的信息；所述信息处理模块将接收的信息发送给预先确定的智能终端。本发明基于无线传感器网络技术，设计了信息采集和处理方法、装置及系统，实现了信息的智能高效获取，以及通过信息处理模块与智能终端的交互，实现了对获取信息的处理，以及更有效地将各种信息呈现给用户。

Description

信息采集和处理方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及信息采集和处理技术领域，具体涉及信息采集和处理方法、装置及系统。
背景技术
相关技术中，在设定的监测区域对某一个目标进行监测时，通常通过人为地手持检测设备进行检测，进而将检测信息录入系统，这种信息获取的方式十分麻烦，效率低下。此外，如何将获得的各种信息进行处理，以便更有效地将各种信息呈现给用户，也是一个问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供信息采集和处理方法、装置及系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供了信息采集和处理方法，该方法包括以下步骤：
信息处理模块与信息采集模块建立通讯连接；
所述信息处理模块从所述信息采集模块接收采集的信息；
所述信息处理模块将接收的信息发送给预先确定的智能终端；
其中，所述信息采集模块包括汇聚节点和多个负责采集信息的传感器节点，所述汇聚节点与所述信息处理模块通信，所述汇聚节点汇聚各传感器节点采集的信息并发送至所述信息处理模块；传感器节点与汇聚节点之间的距离不超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息直接发送至汇聚节点；传感器节点与汇聚节点之间的距离超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息发送至其选定的下一跳节点，以由该下一跳节点转发该采集的信息，直至该采集的信息发送至汇聚节点。
在本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述信息处理模块从信息采集模块接收采集的信息的步骤之后，该方法包括：
信息处理模块保存接收的信息；
信息处理模块响应智能终端的访问请求，提供保存的信息的操作界面给所述智能终端；
信息处理模块响应所述智能终端基于所述操作界面的操作。
在本发明第一方面的一种能够实现的方式中，所述信息处理模块从信息采集模块接收采集的信息的步骤之后，该方法还包括：
所述信息处理模块将接收的信息与预存的标准信息进行比对，以确定接收的信息是否发生异常；
在接收到的信息发生异常时，所述信息处理模块将异常的信息发送至预先确定的智能终端。
在本发明第一方面的一种能够实现的方式中，传感器节点在其邻居表中选择下一跳节点，包括：
(1)传感器节点在网络初始化时确定自己的邻居表，所述邻居表包括传感器节点的所有邻居节点，所述邻居节点为位于传感器节点的通信范围内的其他传感器节点；
(2)传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的邻居节点作为候选节点，并计算各候选节点的通信故障概率：
式中，Gia表示传感器节点i的候选节点a的通信故障概率，ni为传感器节点i的候选节点数量，Ni为传感器节点i的邻居节点数量，Nia为所述候选节点a的邻居节点数量，Ni∩Nia表示传感器节点i与所述候选节点a共有的邻居节点数量，为所述候选节点a的初始能量，为传感器节点i的第b个候选节点的初始能量，D(a,i)为所述候选节点a与传感器节点i的距离，D(b,i)为所述第b个候选节点与传感器节点i的距离，λ1、λ2为权重系数，且满足λ1+λ2＝1；
(3)传感器节点将通信故障概率最小的候选节点选定为下一跳节点。
本发明第二方面提供了信息采集和处理装置，包括控制模块以及分别与控制模块连接的获取模块和通信模块；其中：
所述通信模块用于建立与信息采集模块之间的通讯连接；
所述获取模块用于从信息采集模块接收采集的信息；
所述控制模块用于控制所述通信模块将接收的信息，发送给预先确定的智能终端；
其中，所述信息采集模块包括汇聚节点和多个负责采集信息的传感器节点，所述汇聚节点与所述信息处理模块通信，所述汇聚节点汇聚各传感器节点采集的信息并发送至所述信息处理模块；传感器节点与汇聚节点之间的距离不超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息直接发送至汇聚节点；传感器节点与汇聚节点之间的距离超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息发送至其选定的下一跳节点，以由该下一跳节点转发该采集的信息，直至该采集的信息发送至汇聚节点。
在本发明第二方面的一种能够实现的方式中，还包括存储模块用于保存接收的信息；所述控制模块还用于响应智能终端的访问请求，并控制通信模块发送保存的信息的操作界面给所述智能终端，以及响应所述智能终端基于所述操作界面的操作。
在本发明第二方面的一种能够实现的方式中，所述控制模块还用于若检测得到的信息异常，则控制所述通信模块将异常的信息发送至预先确定的智能终端。
本发明第三方面还提供了信息采集和处理系统，该系统包括信息处理模块、信息采集模块，所述信息处理模块、信息采集模块用于执行如上所述的信息采集和处理方法。
本发明的有益效果为：基于无线传感器网络技术，设计了信息采集和处理方法、装置及系统，实现了信息的智能高效获取，以及通过信息处理模块与智能终端的交互，实现了对获取信息的处理，以及更有效地将各种信息呈现给用户。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的信息采集和处理方法的流程示意图；
图2是本发明一个示例性实施例的信息处理装置的结构示意框图；
图3是本发明一个示例性实施例的信息获取系统的结构示意框图。
附图标记：
控制模块1、获取模块2、通信模块3、信息处理模块10、信息采集模块20、智能终端30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明第一方面实施例提供了信息采集和处理方法，该方法包括以下步骤：
S1信息处理模块与信息采集模块建立通讯连接。
S2所述信息处理模块从所述信息采集模块接收采集的信息。其中，所述信息采集模块包括汇聚节点和多个负责采集信息的传感器节点，所述汇聚节点与所述信息处理模块通信，所述汇聚节点汇聚各传感器节点采集的信息并发送至所述信息处理模块；传感器节点与汇聚节点之间的距离不超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息直接发送至汇聚节点；传感器节点与汇聚节点之间的距离超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息发送至其选定的下一跳节点，以由该下一跳节点转发该采集的信息，直至该采集的信息发送至汇聚节点。
S3所述信息处理模块将接收的信息发送给预先确定的智能终端。
在一种能够实现的方式中，所述信息处理模块从信息采集模块接收采集的信息的步骤之后，该方法包括：
信息处理模块保存接收的信息；
信息处理模块响应智能终端的访问请求，提供保存的信息的操作界面给所述智能终端；
信息处理模块响应所述智能终端基于所述操作界面的操作。
在一种能够实现的方式中，所述信息处理模块从信息采集模块接收采集的信息的步骤之后，该方法还包括：
所述信息处理模块将接收的信息与预存的标准信息进行比对，以确定接收的信息是否发生异常；
在接收到的信息发生异常时，所述信息处理模块将异常的信息发送至预先确定的智能终端。
在一种能够实现的方式中，传感器节点在其邻居表中选择下一跳节点，包括：
(1)传感器节点在网络初始化时确定自己的邻居表，所述邻居表包括传感器节点的所有邻居节点，所述邻居节点为位于传感器节点的通信范围内的其他传感器节点；
(2)传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的邻居节点作为候选节点，并计算各候选节点的通信故障概率：
式中，Gia表示传感器节点i的候选节点a的通信故障概率，ni为传感器节点i的候选节点数量，Ni为传感器节点i的邻居节点数量，Nia为所述候选节点a的邻居节点数量，Ni∩Nia表示传感器节点i与所述候选节点a共有的邻居节点数量，为所述候选节点a的初始能量，为传感器节点i的第b个候选节点的初始能量，D(a,i)为所述候选节点a与传感器节点i的距离，D(b,i)为所述第b个候选节点与传感器节点i的距离，λ1、λ2为权重系数，且满足λ1+λ2＝1；
(3)传感器节点将通信故障概率最小的候选节点选定为下一跳节点。
由于传感器节点对部署的环境比较敏感，同时工作环境也是复杂多变的，这些都将导致传感器节点出现各种故障状态，这些故障状态将导致传感器节点不能很好地承担转发信息的任务。本实施例考虑了传感器节点自身资源和部署的实际情况，创新性地定义了候选节点的故障通信概率的计算公式，本实施例根据该计算公式的结果选定通信故障概率最小的候选节点作为下一跳节点，能够有效保障信息向汇聚节点的方向传输，同时提高信息传输的可靠性，为后续的信息处理提供稳定的信息来源。
在一个实施例中，下一跳节点j每经过一个周期ΔT1，计算自身的可通信距离Yj(t)，并判断是否符合，若不符合，则不再接收上一跳的传感器节点发送的信息，并向其上一跳的传感器节点发送反馈消息，以促使该传感器节点重新选择下一跳节点，其中D(c,j)为下一跳节点j与其第c个邻居节点的距离，Nj为所述下一跳节点j的邻居节点数量，Yj(t)的计算公式为：
式中，Yj(t)表示下一跳节点j在第t个周期计算的可通信距离，Yj(t-1)表示下一跳节点j在第t-1个周期计算的可通信距离，设置所述下一跳节点j的初始可通信距离为Rm；x，Rm；x为传感器节点按照最大功率调节的通信距离，Ej为所述下一跳节点j的当前剩余能量，Ej0为所述下一跳节点j的初始能量，E0为预设的转发一个信息包消耗的能量，Kj为所述下一跳节点j的当前缓存列表中具有的信息包数量，V为预设的基于能量的衰减系数，V的取值范围为[0.4,0.6]。
本实施例中下一跳节点每经过一个周期计算自身的可通信距离，并判断自身的可通信距离是否超过其与最近邻居节点的距离，若不超过，则不再承担信息转发的任务，并向其上一跳的传感器节点发送反馈消息。本实施例设计了可通信距离的计算公式，为下一跳节点衡量自身是否符合中继条件提供了指标，并进一步设计了反馈机制。通过该反馈机制，下一跳节点在能量不足以负责信息传输时向其上一跳的传感器节点发送反馈消息，有利于提高信息传输至汇聚节点的可靠性，提高了节点间路由的鲁棒性，为后续的信息处理奠定良好的基础；通过上述反馈机制，实现了下一跳节点的更新，均衡了各候选节点的负载，同时避免充当下一跳节点的传感器节点的能量过度损耗。
在一个实施例中，设与汇聚节点直接进行信息传输的传感器节点集合为Ω，集合Ω中各传感器节点按照设定的周期ΔT2计算自身的能量势力，若集合Ω中传感器节点u的自身的能量势力小于0，则传感器节点u向其邻居节点广播信息，以避免邻居节点选择其作为下一跳节点，所述能量势力的计算公式为：
式中，Fu表示传感器节点u的能量势力，Eu为传感器节点u的当前剩余能量，Euz为传感器节点u的第z个邻居节点的当前剩余能量，mu为传感器节点u的邻居节点数量，Ru为传感器节点u的当前通信距离，El为集合Ω中的第l个传感器节点的当前剩余能量，RO为汇聚节点的通信距离。
与汇聚节点直接进行信息传输的传感器节点，由于靠近汇聚节点，不仅需要向汇聚节点发送其采集的信息，而且需要作为多个传感器节点的下一跳节点，因此相对于其他距离汇聚节点较远的传感器节点，需要消耗更多的能量，所以无线传感器网络在汇聚节点附近容易产生能量空洞。基于此问题，本实施例中由此类传感器节点自行计算自身的能量势力，当自身的能量势力小于0时拒绝承担中继转发信息的任务。本实施例能够有益于平衡各传感器节点的能量，减少能量空洞现象，进而有效延长网络生存时间，提高信息收集的稳定性。
本发明第二方面实施例提供了信息采集和处理装置。如图2所示，该装置包括控制模块1以及分别与控制模块1连接的获取模块2和通信模块3；其中：
所述通信模块3用于建立与信息采集模块20之间的通讯连接；
所述获取模块2用于从信息采集模块20接收采集的信息；
所述控制模块1用于控制所述通信模块3将接收的信息，发送给预先确定的智能终端30；
其中，所述信息采集模块20包括汇聚节点和多个负责采集信息的传感器节点，所述汇聚节点与所述信息处理模块10通信，所述汇聚节点汇聚各传感器节点采集的信息并发送至所述信息处理模块10；传感器节点与汇聚节点之间的距离不超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息直接发送至汇聚节点；传感器节点与汇聚节点之间的距离超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息发送至其选定的下一跳节点，以由该下一跳节点转发该采集的信息，直至该采集的信息发送至汇聚节点。
在一种能够实现的方式中，还包括存储模块用于保存接收的信息；所述控制模块1还用于响应智能终端30的访问请求，并控制通信模块3发送保存的信息的操作界面给所述智能终端30，以及响应所述智能终端30基于所述操作界面的操作。
在一种能够实现的方式中，所述控制模块1还用于若检测得到的信息异常，则控制所述通信模块3将异常的信息发送至预先确定的智能终端30。
本发明第三方面还提供了信息采集和处理系统，如图3所示，该系统包括信息处理模块10、信息采集模块20，所述信息处理模块10、信息采集模块20用于执行如上所述的信息采集和处理方法。
本发明上述实施例基于无线传感器网络技术，设计了信息采集和处理方法、装置及系统，实现了信息的智能高效获取，以及通过信息处理模块10与智能终端30的交互，实现了对获取信息的处理，以及更有效地将各种信息呈现给用户。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统和终端的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理系统、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储系统、或者能够用于携带或存储具有指令或信息结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.信息采集和处理方法，其特征是，包括以下步骤：
信息处理模块与信息采集模块建立通讯连接；
所述信息处理模块从所述信息采集模块接收采集的信息；
所述信息处理模块将接收的信息发送给预先确定的智能终端；
其中，所述信息采集模块包括汇聚节点和多个负责采集信息的传感器节点，所述汇聚节点与所述信息处理模块通信，所述汇聚节点汇聚各传感器节点采集的信息并发送至所述信息处理模块；传感器节点与汇聚节点之间的距离不超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息直接发送至汇聚节点；传感器节点与汇聚节点之间的距离超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息发送至其选定的下一跳节点，以由该下一跳节点转发该采集的信息，直至该采集的信息发送至汇聚节点。
2.根据权利要求1所述的信息采集和处理方法，其特征是，所述信息处理模块从信息采集模块接收采集的信息的步骤之后，该方法包括：
信息处理模块保存接收的信息；
信息处理模块响应智能终端的访问请求，提供保存的信息的操作界面给所述智能终端；
信息处理模块响应所述智能终端基于所述操作界面的操作。
3.根据权利要求2所述的信息采集和处理方法，其特征是，所述信息处理模块从信息采集模块接收采集的信息的步骤之后，该方法还包括：
所述信息处理模块将接收的信息与预存的标准信息进行比对，以确定接收的信息是否发生异常；
在接收到的信息发生异常时，所述信息处理模块将异常的信息发送至预先确定的智能终端。
4.根据权利要求1所述的信息采集和处理方法，其特征是，传感器节点在其邻居表中选择下一跳节点，包括：
(1)传感器节点在网络初始化时确定自己的邻居表，所述邻居表包括传感器节点的所有邻居节点，所述邻居节点为位于传感器节点的通信范围内的其他传感器节点；
(2)传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的邻居节点作为候选节点，并计算各候选节点的通信故障概率：
式中，Gia表示传感器节点i的候选节点a的通信故障概率，ni为传感器节点i的候选节点数量，Ni为传感器节点i的邻居节点数量，Nia为所述候选节点a的邻居节点数量，Ni∩Nia表示传感器节点i与所述候选节点a共有的邻居节点数量，为所述候选节点a的初始能量，为传感器节点i的第b个候选节点的初始能量，D(a，i)为所述候选节点a与传感器节点i的距离，D(b，i)为所述第b个候选节点与传感器节点i的距离，λ1、λ2为权重系数，且满足λ1+λ2＝1；
(3)传感器节点将通信故障概率最小的候选节点选定为下一跳节点。
5.信息处理装置，其特征是，包括控制模块以及分别与控制模块连接的获取模块和通信模块；其中：
所述通信模块用于建立与信息采集模块之间的通讯连接；
所述获取模块用于从信息采集模块接收采集的信息；
所述控制模块用于控制所述通信模块将接收的信息，发送给预先确定的智能终端；
其中，所述信息采集模块包括汇聚节点和多个负责采集信息的传感器节点，所述汇聚节点与所述信息处理模块通信，所述汇聚节点汇聚各传感器节点采集的信息并发送至所述信息处理模块；传感器节点与汇聚节点之间的距离不超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息直接发送至汇聚节点；传感器节点与汇聚节点之间的距离超过预设的距离阈值时，传感器节点将采集的信息发送至其选定的下一跳节点，以由该下一跳节点转发该采集的信息，直至该采集的信息发送至汇聚节点。
6.根据权利要求5所述的信息处理装置，其特征是，还包括存储模块用于保存接收的信息；所述控制模块还用于响应智能终端的访问请求，并控制通信模块发送保存的信息的操作界面给所述智能终端，以及响应所述智能终端基于所述操作界面的操作。
7.根据权利要求6所述的信息处理装置，其特征是，所述控制模块还用于若检测得到的信息异常，则控制所述通信模块将异常的信息发送至预先确定的智能终端。
8.信息采集和处理系统，其特征是，包括信息处理模块、信息采集模块，所述信息处理模块、信息采集模块用于执行如权利要求1-4任一项所述的信息采集和处理方法。
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CN111689330A (zh) * 2020-07-27 2020-09-22 广州红象科技有限公司 一种基于物联网的电梯维保系统

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