CN110850768B - 一种基于5g的大数据物联网系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于5G的大数据物联网系统，包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块、数据库模块以及安全处理模块；所述数据采集模块包括感知数据采集模块、搜索引擎数据采集模块和地理空间数据采集模块，所述感知数据采集模块包括识读器、二维码标签、传感器、摄像头以及终端，所述搜索引擎数据采集模块的搜索方式包括语音交互以及键盘输入，所述地理空间数据采集模块包括GPS定位模块和三维模型采集模块；所述数据传输模块包括5G网络模块，所述5G网络模块封装在各个数据采集模块内。本发明通过扫描二维码来启动设备，实现了设备与网络的连接，设备能被完全监控起来，安全性得到大大提高。

Description

一种基于5G的大数据物联网系统

技术领域

本发明涉及一种基于5G的大数据物联网系统。

背景技术

随着我国现代信息技术的蓬勃发展，信息化建设模式发生根本性转变，一场以云计算、大数据、物联网、移动应用等技术为核心的“新IT”浪潮风起云涌，信息化应用进入一个“新常态”，大数据平台打造集数据采集、数据处理、监测管理、预测预警、应急指挥、可视化平台于一体的大数据平台，以信息化提升数据化管理与服务能力，及时准确掌握各种情况，物联网、大数据和云计算作为当前第三次信息化浪潮的代表技术，将在未来形成广泛的影响，物联网专注于物物相连，大数据专注于数据的价值化，而云计算则为大数据和物联网提供计算资源等服务支持，但是现有的大数据物联网系统安全性较低，设备难以完全被监控，因此有必要对现有技术进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于5G的大数据物联网系统，以解决现有技术中提出的现有的大数据物联网系统安全性较低，设备难以完全被监控的问题。

本发明具体提供了一种基于5G的大数据物联网系统，包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块、数据库模块以及安全处理模块；

所述数据采集模块包括感知数据采集模块、搜索引擎数据采集模块和地理空间数据采集模块；

所述感知数据采集模块包括识读器、二维码标签、传感器、摄像头以及终端，通过手机扫描二维码或通过识读器扫描手机上的二维码来启动设备，传感器探测设备周围的使用环境，如温湿度、烟雾等，摄像头对车间进行监控，终端即设备的控制箱，能够在终端上观看、查找设备的具体信息；

所述搜索引擎数据采集模块采用语音交互以及键盘输入的搜索方式采集数据；

所述地理空间数据采集模块包括GPS定位模块和三维模型采集模块，当设备出现问题时，通过GPS定位模块和三维模型采集模块能对设备进行定位，从而解决问题，避免安全事故的发生；

所述数据传输模块包括5G网络模块，所述5G网络模块封装在感知数据采集模块、搜索引擎数据采集模块和地理空间数据采集模块内；

所述数据处理模块包括控制单元和数据转换单元，所述控制单元即CPU，所述数据转换单元将采集到的数据指令转换成控制单元能够识别的指令；

所述数据库模块设置为多维度数据库，多维度数据即技术人员或操作人员能够通过多维视图来观察、理解、运用数据

所述安全处理模块包括安装在设备现场的声光报警器、安装在远程监控中心的声光报警器、短信发送功能模块、机器人电话拨打模块以及APP推送信息模块。当系统运行出现异常时，可以通过多种提醒方式(即声光报警器、短信、机器人电话拨打或者APP推送信息的提醒方式)进行通知。

优选的，所述感知数据采集模块用于采集音视频数据文件、文字图片数据文件、环境参数数据文件以及各类设备的运行参数数据文件。

优选的，所述感知数据采集模块内的传感器包括烟雾传感器、环境监测传感器以及设备监测传感器。

优选的，所述感知数据采集模块内的终端包括智能手机、平板电脑以及PC。

优选的，所述感知数据采集模块内的传感器的采集方式设置为：间隔一定时间(需根据设备实际运行精度要求设置，一般可设置初始采样间隔为100ms-500ms)对同一点数据进行重复采集，采集点的数据由设备旁的PC制得折线图进行显示，若某一时间点采集的数据较前一时间点采集的数据有较大变动时，即大于△X(△X取值可根据系统参数要求，一般幅度或频次波动超过20％)，则数据处理模块控制单元控制采集周期缩短为原来的1/4，进行快速连续测量，确保监测的准确性，直至数据正常，恢复原采样周期。

优选的，所述数据处理模块的处理方式包括基于统计学的处理分析方式和基于机器学习的处理分析方式。基于统计学的处理分析通常需要对设备正常工作时系统参数、环境参数进行数值化的特征提取和分析。特征比如，系统和环境参数的均值、方差等。接着，通过对大量样本进行特征分布统计，建立数学模型，进而通过统计学方法进行异常检测。通过已有成熟的机器学习相关算法，比如回归算法对接下来设备能否正常工作进行预判，这里不做详细阐述。

优选的，所述数据库模块为历史大数据模块，整合设备的历史使用信息，以及工作人员(一般是富有经验的专家)编写录入的该设备的使用情况信息，以及其他地方同类设备的历史使用信息，以及其他地方的富有经验的专家编写录入的该同类设备的使用情况信息。

优选的，所述系统的具体使用步骤如下：

S1：将5G网络模块封装在数据采集模块内，将数据采集模块如识读器、二维码标签以及传感器安装在现场设备上，将摄像头以及录音机安装在现场设备的墙壁上，工作人员的智能手机、平板电脑以及设备旁的PC终端上均下载安装好大数据APP，大数据APP用于记录设备运行状况信息记录及推送设备运行异常告警信息；

S2：当用户需要使用设备时，通过智能手机扫描设备上贴着的二维码或识读器，进而接通设备的电源，此时远程的控制单元接收到用户开始使用该设备的命令，控制单元开始进行存储设备工作系统状态信息，通过5G网络模块启动数据采集模块；

S3：在设备使用过程中，烟雾传感器、环境监测传感器、设备监测传感器、摄像头以及录音机开始工作，实时采集各类数据，并将其发送至控制单元中存储在数据库模块内；

S4：使用过程中可通过搜索引擎调取数据库模块中设备的历史使用情况，进而提升操作准确性，提高使用安全性；

S5：数据处理模块中的控制单元分析处理采集的数据并与数据库模块中的数据进行比对，若差值大于A但小于B时(根据设备安全技术参数要求，一般可设定偏离设备正常工作状态指标大于20％但小于30％)，控制单元通过5G网络模块发送警告指令，此时设备现场和控制现场内的声光报警器均工作，并直接对现场设备进行控制，提醒工作人员注意，若采集的数据与数据库模块内的数据差异大于B时，控制单元控制短信发送功能模块、机器人电话拨打模块以及APP推送信息模块工作，短信发送功能模块发送短信至工作人员的智能手机上，机器人电话拨打模块拨打电话给工作人员，APP推送信息模块将信息推送至工作人员的智能手机APP中，从而全方位提醒工作人员注意；

S6：当设备使用完毕后，通过智能手机或PC关闭设备，控制单元亦能及时了解到设备处于关闭状态，该设备的使用时间、使用时长、设备的使用环境以及使用过程中的各个参数，均通过5G网络模块传输至控制单元并储存在数据库模块内，以备调用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过扫描二维码来启动设备，实现了设备与网络的连接，设备能被完全监控起来，安全性得到大大提高，且当设备出现问题时，通过GPS定位模块和三维模型采集模块能第一时间对设备进行定位，从而解决问题，避免安全事故的发生。

(2)本发明通过数据采集模块采集数据，通过5G数据传输模块传输给数据处理模块，数据处理模块将数据与大数据进行比较，得出更加准确的操作，且运行数据被收集进大数据中，进一步对大数据进行补充完善，同类设备的运行参数被集中储存起来，便于调控管理，资源共享，通过大数据分析判断，使得设备的使用能够更加准确。

(3)本发明通过设置感知数据采集模块、搜索引擎数据采集模块以及地理空间数据采集模块，多种采集方式交叉使用，使得数据的采集更加全面。

(4)本发明通过建立历史大数据模块，整合设备的历史使用信息，使用该设备时将该设备的使用情况信息储存起来，且该数据库亦存储有该设备的富有经验的专家编写录入的该设备的使用情况信息，以及其他地方同类设备的历史使用信息，以及其他地方的富有经验的专家编写录入的该同类设备的使用情况信息，从而达到准确的使用情况的信息。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

图1中附图标记为：1、数据采集模块；2、数据传输模块；3、数据处理模块；4、安全处理模块；5、数据库模块。

请参阅图1，本发明提供的以下实施例：一种基于5G的大数据物联网系统，包括数据采集模块1、数据传输模块2、数据处理模块3、数据库模块5以及安全处理模块4，数据采集模块1包括感知数据采集模块、搜索引擎数据采集模块以及地理空间数据采集模块，感知数据采集模块包括识读器、二维码标签、传感器、摄像头以及终端，搜索引擎数据采集模块的搜索方式包括语音交互以及键盘输入，地理空间数据采集模块包括GPS定位模块和三维模型采集模块，数据传输模块2包括5G网络模块，5G网络模块封装在各个数据采集模块内，数据处理模块3包括控制单元和数据转换单元，数据库模块5设置为多维度数据库，安全处理模块4包括安装在设备现场的声光报警器、安装在远程监控中心的声光报警器、短信发送功能模块、机器人电话拨打模块以及APP推送信息模块。

进一步，感知数据采集模块采集音视频数据文件、文字图片数据文件、环境参数数据文件以及各类设备的运行参数数据文件。

进一步，感知数据采集模块内的传感器包括烟雾传感器、环境监测传感器以及设备监测传感器，烟雾传感器测量设备环境烟雾信息，避免发生火灾，环境监测传感器测量环境的温湿度和空气质量参数，设备监测传感器测量设备的电压、电流、压力等物理信号。

进一步，感知数据采集模块内的终端包括智能手机、平板电脑以及PC，可通过智能手机、平板电脑以及PC发送接收信息，搜索设备的大数据情况。

进一步，感知数据采集模块内的传感器的采集方式设置为：间隔一定时间对同一点数据进行重复采集，采集点的数据由设备旁的PC制得折线图进行显示，若某一时间点采集的数据较前一时间点采集的数据有较大变动时，如大于△X，则数据处理模块3控制单元控制采集周期缩短为原来的1/4，进行快速连续测量，确保监测的准确性，直至数据正常，恢复原采样周期。

进一步，数据处理模块3的处理方式包括基于统计学的处理分析方式和基于机器学习的处理分析方式。

进一步，数据库模块5为历史大数据模块，整合设备的历史使用信息，以及富有经验的专家编写录入的该设备的使用情况信息，以及其他地方同类设备的历史使用信息，以及其他地方的富有经验的专家编写录入的该同类设备的使用情况信息。

实施例1

将本发明的大数据物联网系统应用在工业上的具体使用步骤如下：

S1：将5G网络模块封装在数据采集模块1内，将数据采集模块1如识读器、二维码标签以及传感器安装在工厂内的现场设备上，如数控车床上，将摄像头以及录音机安装在厂房的墙壁上，使得数控车床能完全在摄像头内，工作人员的智能手机、平板电脑以及设备旁的PC终端上均下载安装好大数据APP；

S2：当用户需要使用数控车床时，通过智能手机扫描数控车床上贴着的二维码或识读器，进而接通数控车床的电源，此时远程的控制单元接收到用户开始使用该数控车床的命令，控制单元开始进行存储，通过5G网络模块启动数据采集模块1；

S3：在数控车床使用过程中，烟雾传感器、环境监测传感器、设备监测传感器、摄像头以及录音机开始工作，实时采集各类数据，并将其发送至控制单元中存储在数据库模块5内；

S4：使用过程中可通过搜索引擎调取数据库模块5中数控车床的历史使用情况，进而提升操作准确性，提高使用安全性；

S5：数据处理模块3中的控制单元分析处理采集的数据并与数据库模块5中的数据进行比对，若差值大于A但小于B时，控制单元通过5G网络模块发送警告指令，此时设备现场和控制现场内的声光报警器均工作，并直接对数控车床进行控制，提醒工作人员注意，若采集的数据与数据库模块5内的数据差异大于B时，控制单元控制短信发送功能模块、机器人电话拨打模块以及APP推送信息模块工作，短信发送功能模块发送短信至工作人员的智能手机上，机器人电话拨打模块拨打电话给工作人员，APP推送信息模块将信息推送至工作人员的智能手机APP中，从而全方位提醒工作人员注意；

S6：当数控车床使用完毕后，通过智能手机或PC关闭设备，控制单元亦能及时了解到设备处于关闭状态，该设备的使用时间、使用时长、设备的使用环境以及使用过程中的各个参数，均通过5G网络模块传输至控制单元并储存在数据库模块5内，以备调用。

实施例2

将本发明的大数据物联网系统应用在医疗设备上的具体使用步骤如下：

S1：将5G网络模块封装在数据采集模块1内，将数据采集模块1如识读器、二维码标签以及传感器安装在医院内的医疗设备上，如CT扫描仪上，将摄像头以及录音机安装在扫描室的墙壁上，使得CT扫描仪能完全在摄像头内，工作人员的智能手机、平板电脑以及设备旁的PC终端上均下载安装好大数据APP；

S2：当用户需要使用CT扫描仪时，通过智能手机扫描CT扫描仪上贴着的二维码或识读器，进而接通CT扫描仪的电源，此时远程的控制单元接收到用户开始使用该CT扫描仪的命令，控制单元开始进行存储，通过5G网络模块启动数据采集模块1；

S3：在CT扫描仪使用过程中，烟雾传感器、环境监测传感器、设备监测传感器、摄像头以及录音机开始工作，实时采集各类数据，并将其发送至控制单元中存储在数据库模块5内；

S4：数据处理模块3中的控制单元分析处理采集的数据并与数据库模块5中的数据进行比对，若差值大于A但小于B时，控制单元通过5G网络模块发送警告指令，此时设备现场和控制现场内的声光报警器均工作，并直接对CT扫描仪进行控制，提醒工作人员注意，若采集的数据与数据库模块5内的数据差异大于B时，控制单元控制短信发送功能模块、机器人电话拨打模块以及APP推送信息模块工作，短信发送功能模块发送短信至工作人员的智能手机上，机器人电话拨打模块拨打电话给工作人员，APP推送信息模块将信息推送至工作人员的智能手机APP中，从而全方位提醒工作人员注意；

S5：当CT扫描仪使用完毕后，通过智能手机或PC关闭设备，控制单元亦能及时了解到设备处于关闭状态，该设备的使用时间、使用时长、设备的使用环境以及使用过程中的各个参数，均通过5G网络模块传输至控制单元并储存在数据库模块5内，以备调用。

工作原理：本发明通过数据采集模块1采集数据，通过5G数据传输模块2传输给数据处理模块3，数据处理模块3将数据与大数据进行比较，得出更加准确的操作，且运行数据被收集进大数据中，进一步对大数据进行补充完善，当出现问题时，通过GPS定位模块和三维模型采集模块能第一时间对设备进行定位，从而解决问题，避免安全事故的发生，同类设备的运行参数被集中储存起来，便于调控管理，资源共享，通过大数据分析判断，使得设备的使用能够更加准确，且通过扫描二维码来启动设备，实现了设备与网络的连接，设备能被完全监控起来，安全性得到大大提高。

本发明提供了一种基于5G的大数据物联网系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种基于5G的大数据物联网系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块、数据库模块以及安全处理模块；

所述数据采集模块包括感知数据采集模块、搜索引擎数据采集模块和地理空间数据采集模块；

所述感知数据采集模块包括识读器、二维码标签、传感器、摄像头以及终端，通过手机扫描二维码或通过识读器扫描手机上的二维码来启动设备，传感器探测设备周围的使用环境，摄像头对车间进行监控，终端即设备的控制箱，能够在终端上观看、查找设备的具体信息；

所述搜索引擎数据采集模块采用语音交互以及键盘输入的搜索方式采集数据；

所述地理空间数据采集模块包括GPS定位模块和三维模型采集模块，当设备出现问题时，通过GPS定位模块和三维模型采集模块能对设备进行定位；

所述数据传输模块包括5G网络模块，所述5G网络模块封装在感知数据采集模块、搜索引擎数据采集模块和地理空间数据采集模块内；

所述数据处理模块包括控制单元和数据转换单元；所述控制单元即CPU，所述数据转换单元将采集到的数据指令转换成控制单元能够识别的指令；

所述数据库模块设置为多维度数据库；

所述安全处理模块包括安装在设备现场的声光报警器、安装在远程监控中心的声光报警器、短信发送功能模块、机器人电话拨打模块以及APP推送信息模块；

所述感知数据采集模块用于采集音视频数据文件、文字图片数据文件、环境参数数据文件以及各类设备的运行参数数据文件；

所述感知数据采集模块内的传感器包括烟雾传感器、环境监测传感器以及设备监测传感器；

所述感知数据采集模块内的终端包括智能手机、平板电脑以及PC；

所述感知数据采集模块内的传感器的采集方式设置为：间隔一定时间对同一点数据进行重复采集，采集点的数据由设备旁的PC制得折线图进行显示，若一时间点采集的数据较前一时间点采集的数据有较大变动时，即大于△X，则数据处理模块的控制单元控制采集周期缩短为原来的1/4，进行快速连续测量，直至数据正常，恢复原采样周期；

所述数据处理模块采用基于统计学的处理分析方式和基于机器学习的处理分析方式进行数据处理；

所述数据库模块为历史大数据模块，历史大数据模块中整合有设备的历史使用信息，以及工作人员编写录入的该设备的使用情况信息，以及其他地方同类设备的历史使用信息，以及其他地方的富有经验的专家编写录入的该同类设备的使用情况信息；

所述系统的具体使用步骤为：

S1：将数据采集模块安装在现场设备上，将摄像头以及录音机安装在现场设备的墙壁上，工作人员的智能手机、平板电脑以及设备旁的PC终端上均下载安装好大数据APP，大数据APP用于记录设备运行状况信息记录及推送设备运行异常告警信息；

S2：当用户需要使用设备时，通过智能手机扫描设备上贴着的二维码或识读器，进而接通设备的电源，此时远程的控制单元接收到用户开始使用该设备的命令，控制单元开始进行存储设备工作系统状态信息，通过5G网络模块启动数据采集模块；

S3：在设备使用过程中，烟雾传感器、环境监测传感器、设备监测传感器、摄像头以及录音机开始工作，实时采集各类数据，并将其发送至控制单元，并存储在数据库模块内；

S4：使用过程中能够通过搜索引擎调取数据库模块中设备的历史使用情况，进而提升操作准确性，提高使用安全性；

S5：数据处理模块中的控制单元分析处理采集的数据并与数据库模块中的数据进行比对，若差值大于A但小于B时，控制单元通过5G网络模块发送警告指令，此时设备现场和控制现场内的声光报警器均工作，并直接对现场设备进行控制，提醒工作人员注意，若采集的数据与数据库模块内的数据差异大于B时，控制单元控制短信发送功能模块、机器人电话拨打模块以及APP推送信息模块工作，短信发送功能模块发送短信至工作人员的智能手机上，机器人电话拨打模块拨打电话给工作人员，APP推送信息模块将信息推送至工作人员的智能手机APP中，从而全方位提醒工作人员注意；

S6：当设备使用完毕后，通过智能手机或PC关闭设备，控制单元发现设备处于关闭状态后，将该设备的使用时间、使用时长、设备的使用环境以及使用过程中的各个参数，均通过5G网络模块传输至控制单元，并储存在数据库模块内，以备调用。

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