CN112414392A - 基于多元传感器融合的智慧界桩系统和方法 - Google Patents

基于多元传感器融合的智慧界桩系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网技术领域，提供一种基于多元传感器融合的智慧界桩系统，包括，界桩组件、云平台服务器、显示单元，其中，界桩组件包括分布在不同区域的N台界桩，所述界桩包括M个传感器，通过加速度传感器、视频采集装置分别采集界桩姿态数据和采集界桩的视频数据；再通过信号A/D转换装置将M个传感器采集的数据进行A/D转换后的数据发送至云平台服务器；云平台服务器接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，不仅能够实时监测分布在不同区域的界桩出现位置偏移或姿态改变，能够实时获取界桩位移、姿态、环境状态数据出现异常状态，能够可靠地监测不同区域的每一个界桩动态信息。

Description

基于多元传感器融合的智慧界桩系统和方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种基于多元传感器融合的智慧界桩系统和方法。
背景技术
界桩主要用于水利、交通等领域的周界标定，例如水利领域中，河道岸线需明确，不能被非法占用；测绘领域中，测绘点或测绘区域需利用标志物标定；交通领域中，道路两侧需用公路界桩标定，防止公路被侵占；智能界桩即为借助物联网技术，实现界桩的智能管理，是目前水利、交通、自然保护、生态保护、土地权属保护等领域重点关注的领域之一。
CN111188292A公开了一种生态保护红线勘界定标用智能界桩，公开了一种生态保护红线勘界定标用智能界桩，包括地基桩和界桩本体，地基桩位于界桩本体下方，所述界桩本体与地基桩滑动连接；所述地基桩包括安装台，安装台底部设有两个对称设置的折板，在安装台上开设有两条互相平行的滑槽，在界桩本体底部设有滑块，界桩本体底部的滑块与滑槽内部形状相匹配。
由于现有技术中采用水泥或金属的界桩来对关键位置点或周界的标定，界桩本身不具备智能特点，单纯依靠人工巡检判定，难以对分布在不同区域的界桩进行实时监控，工作效率低，从而导致信息获取滞后，无法获取确切的标识和目标区域周界数据。
发明内容
经过长期实践发现传统的界桩无法及时监测其是否被非法移动或周界是否被人为损坏，从而导致无法实时监测界桩标识和保护目标区域周界数据，由于传统的方法难以在分布在不同区域的界桩出现位置偏移或姿态改变快速实时监测，导致效率低等问题。
有鉴于此，本发明旨在提出基于多元传感器融合的智慧界桩系统，本发明的技术方案是这样实现的：所述基于多元传感器融合的智慧界桩系统包括：
界桩组件，包括分布在不同区域的N台界桩，所述界桩包括M个传感器，M、N为大于1的自然数，所述传感器至少包括加速度传感器、视频采集装置；所述加速度传感器用于采集界桩姿态数据；所述视频采集装置用于采集界桩的视频数据；
所述界桩还包括信号A/D转换装置、信号发射装置，所述信号A/D转换装置用于将M个传感器采集的数据进行A/D转换；所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器；
云平台服务器，用于接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；
显示单元，用于显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理。
优选地，所述传感器还包括GPS模块和/或北斗导航模块，用于界桩的经纬度数据的采集。
优选地，所述传感器还包括环境参数采集模块，用于环境温度、湿度数据的采集。
优选地，所述界桩还包括电源系统，所述电源系统用于提供电能给所述界桩中的传感器。
优选地，所述电源系统包括光伏发电组件、电能存储系统，所述光伏发电组件用于太阳能发电，并将电能转换为所需的电能形式对所述电能存储系统进行充电；所述电能存储系统用于接收所述光伏发电组件传输的电能。
优选地，所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器通信方式包括4G通信。
优选地，所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器通信方式包括4G和Lora双模通信。
本发明还提供了一种用于执行上述基于多元传感器融合的智慧界桩系统的方法，所述方法包括：
步骤S1，通过分布在不同区域的N台界桩中的传感器采集数据，其中传感器包括加速度传感器、视频采集装置，分别获取界桩的姿态数据和视频数据，并对采集的数据进行A/D转换后发送至云平台系统服务器；
步骤S2，云平台系统服务器接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；
步骤S3，显示单元显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理。
优选地，通过分布在不同区域的N台界桩中的传感器采集数据还包括界桩的经纬度数据和/或环境参数数据，其中环境参数数据包括环境温度、湿度数据。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的方法。
相对于现有技术，本发明提供的基于多元传感器融合的智慧界桩系统，包括，界桩组件、云平台服务器、显示单元，其中，界桩组件包括分布在不同区域的N台界桩，所述界桩包括M个传感器，通过加速度传感器、视频采集装置分别采集界桩姿态数据和采集界桩的视频数据；再通过信号A/D转换装置将M个传感器采集的数据进行A/D转换后的数据发送至云平台服务器；云平台服务器接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；显示单元显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理，整个系统可以获取在区域内不同地点的界桩数据，本发明还提供了一种用于执行上述基于多元传感器融合的智慧界桩系统的方法，不仅能够实时监测分布在不同区域的界桩出现位置偏移或姿态改变，能够实时获取界桩位移、姿态、环境状态数据出现异常状态，且能够实时响应给监测系统，输出云平台服务器并显示、传输至不同执行人员的客户端，能够可靠地监测不同区域的每一个界桩动态信息。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的一种实施方式的用于执行基于多元传感器融合的智慧界桩系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了解决背景技术部分所指出的现有技术采用水泥或金属的界桩来对关键位置点或周界的标定，界桩本身不具备智能特点，单纯依靠人工巡检判定，难以对分布在不同区域的界桩进行实时监控，工作效率低，从而导致信息获取滞后，无法获取确切的标识和目标区域周界数据的问题。本发明提供一种基于多元传感器融合的智慧界桩系统，如图1所示，所述基于多元传感器融合的智慧界桩系统包括：
界桩组件，包括分布在不同区域的N台界桩，所述界桩包括M个传感器，M、N为大于1的自然数，所述传感器至少包括加速度传感器、视频采集装置；所述加速度传感器用于采集界桩姿态数据；所述视频采集装置用于采集界桩的视频数据；
所述界桩还包括信号A/D转换装置、信号发射装置，所述信号A/D转换装置用于将M个传感器采集的数据进行A/D转换；所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器；
云平台服务器，用于接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；
显示单元，用于显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理。
本发明提供的基于多元传感器融合的智慧界桩系统，包括，界桩组件、云平台服务器、显示单元，其中，界桩组件包括分布在不同区域的N台界桩，所述界桩包括M个传感器，通过加速度传感器、视频采集装置分别采集界桩姿态数据和采集界桩的视频数据；再通过信号A/D转换装置将M个传感器采集的数据进行A/D转换后的数据发送至云平台服务器；云平台服务器接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；显示单元显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理，整个系统可以获取在区域内不同地点的界桩数据，不仅能够实时监测分布在不同区域的界桩出现位置偏移或姿态改变，能够实时获取界桩位移、姿态、环境状态数据出现异常状态，且能够实时响应给监测系统，输出云平台服务器并显示、传输至不同执行人员的客户端，能够可靠地监测不同区域的每一个界桩动态信息。
为了更好地监测界桩出现位置移动，在本发明优选的情况下，所述传感器还包括GPS模块和/或北斗导航模块，用于界桩的经纬度数据的采集。在本发明更为优选的情况下，所述界桩内部固定设置有GPS模块和/或北斗导航模块，当所述界桩内部出现位置移动后，则GPS模块和/或北斗导航模块获取的数据即出现偏差。
例如，当界桩初始静止状态下，界桩内的GPS模块获取界桩所在位置的初始经纬度数据，当界桩出现人为破坏或其它形式导致的位置移动，界桩内的GPS模块获取界桩所在位置的经纬度数据与初始经纬度数据进行匹配，当出现偏差值大于所设置的阈值时，则判定为界桩出现移动，需要进行维护操作。
为了更好地获取界桩所在位置环境参数对界桩的影响，在本发明优选的情况下，所述传感器还包括环境参数采集模块，用于环境温度、湿度数据的采集。
为了向各类传感器提供电能使之能够正常工作，在本发明优选的情况下，所述界桩还包括电源系统，所述电源系统用于提供电能给所述界桩中的传感器。为了提供更为稳定的电源，在本发明更为优选的前提下，本发明提供的电源系统包括5V电源或9V电源，电源系统包括可充电的锂电池作为电能储能系统，所述电源系统能够稳定地输出直流5V或9V电能。
为了能够给露天的界桩进行必要的充电，使得其能够在更长的时间进行工作，在本发明优选的情况下，所述电源系统包括光伏发电组件、电能存储系统，所述光伏发电组件用于太阳能发电，并将电能转换为所需的电能形式对所述电能存储系统进行充电；所述电能存储系统用于接收所述光伏发电组件传输的电能。更为优选的情况下，所述光伏发电组件固定设置在界桩壳体外表面，使其能够充分与太阳光线接触。
为了更稳定地将界桩中传感器获得的信号进行转换后传输至云平台服务器，由于有些界桩所处的位置偏远，基站的覆盖信号弱，在本发明优选的情况下，所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器通信方式包括4G通信。
为了更稳定地将界桩中的信号传输至云平台服务器，在本发明优选的情况下，所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器通信方式包括4G和Lora(Lora，Long Range Radio)双模通信。更为优选的情况下，当信号传输采用4G传输，出现异常或信号弱则切换至Lora无线方式进行传输；当Lora无线方式进行传输时出现异常或信号弱则切换至4G无线方式，更为优选的方式，所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器通信方式还包括5G通讯方式。
为了更好地执行基于多元传感器融合的智慧界桩系统，本发明还提供了一种用于执行基于多元传感器融合的智慧界桩系统的方法，所述方法包括：
步骤S1，通过分布在不同区域的N台界桩中的传感器采集数据，其中传感器包括加速度传感器、视频采集装置，分别获取界桩的姿态数据和视频数据，并对采集的数据进行A/D转换后发送至云平台系统服务器；
步骤S2，云平台系统服务器接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；
步骤S3，显示单元显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理。
该方法为了更好地执行基于多元传感器融合的智慧界桩系统，本发明还提供了一种用于执行基于多元传感器融合的智慧界桩系统的方法，所述方法包括：通过分布在不同区域的N台界桩中的传感器采集数据，其中传感器包括加速度传感器、视频采集装置，分别获取界桩的姿态数据和视频数据，并对采集的数据进行A/D转换后发送至云平台系统服务器；云平台系统服务器接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；显示单元显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理。执行整个系统的方法可以获取在区域内不同地点的界桩数据，不仅能够实时监测分布在不同区域的界桩出现位置偏移或姿态改变，能够实时获取界桩位移、姿态、环境状态数据出现异常状态，且能够实时响应给监测系统，输出云平台服务器并显示、传输至不同执行人员的客户端，能够可靠地监测不同区域的每一个界桩动态信息。
为了更多地获得界桩环境参数的变化，在本发明优选的情况下，通过分布在不同区域的N台界桩中的传感器采集数据还包括界桩的经纬度数据和/或环境参数数据，其中环境参数数据包括环境温度、湿度数据。
为了更好地监测界桩出现位置移动，在本发明优选的情况下，所述传感器还包括GPS模块和/或北斗导航模块，分布在不同区域的N台界桩中的传感器采集数据还包括界桩的经纬度数据，GPS模块和/或北斗导航模块用于界桩的经纬度数据的采集。在本发明更为优选的情况下，所述界桩内部固定设置有GPS模块和/或北斗导航模块，当所述界桩内部出现位置移动后，则GPS模块和/或北斗导航模块获取的数据即出现偏差。
例如，当界桩初始静止状态下，界桩内的GPS模块获取界桩所在位置的初始经纬度数据，当界桩出现人为破坏或其它形式导致的位置移动，界桩内的GPS模块获取界桩所在位置的经纬度数据与初始经纬度数据进行匹配，当出现偏差值大于所设置的阈值时，则判定为界桩出现移动，需要进行维护操作。
本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述方法。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多元传感器融合的智慧界桩系统，其特征在于，所述基于多元传感器融合的智慧界桩系统包括：
界桩组件，包括分布在不同区域的N台界桩，所述界桩包括M个传感器，M、N为大于1的自然数，所述传感器至少包括加速度传感器、视频采集装置；所述加速度传感器用于采集界桩姿态数据；所述视频采集装置用于采集界桩的视频数据；
所述界桩还包括信号A/D转换装置、信号发射装置，所述信号A/D转换装置用于将M个传感器采集的数据进行A/D转换；所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器；
云平台服务器，用于接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；
显示单元，用于显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理。
2.根据权利要求1所述的基于多元传感器融合的智慧界桩系统，其特征在于，所述传感器还包括GPS模块和/或北斗导航模块，用于界桩的经纬度数据的采集。
3.根据权利要求1所述的基于多元传感器融合的智慧界桩系统，其特征在于，所述传感器还包括环境参数采集模块，用于环境温度、湿度数据的采集。
4.根据权利要求1所述的基于多元传感器融合的智慧界桩系统，其特征在于，所述界桩还包括电源系统，所述电源系统用于提供电能给所述界桩中的传感器。
5.根据权利要求4所述的基于多元传感器融合的智慧界桩系统，其特征在于，所述电源系统包括光伏发电组件、电能存储系统，所述光伏发电组件用于太阳能发电，并将电能转换为所需的电能形式对所述电能存储系统进行充电；所述电能存储系统用于接收所述光伏发电组件传输的电能。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于多元传感器融合的智慧界桩系统，其特征在于，所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器通信方式包括4G通信。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的基于多元传感器融合的智慧界桩系统，其特征在于，所述信号发射装置用于将A/D转换后的数据发送至云平台服务器通信方式包括4G和Lora双模通信。
8.一种用于执行权利要求1-7任意一项所述的基于多元传感器融合的智慧界桩系统的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，通过分布在不同区域的N台界桩中的传感器采集数据，其中传感器包括加速度传感器、视频采集装置，分别获取界桩的姿态数据和视频数据，并对采集的数据进行A/D转换后发送至云平台系统服务器；
步骤S2，云平台系统服务器接收所述界桩中的所述信号发射装置传输的数据，对数据进行处理和存储，并将处理后的数据发送至不同的客户端和显示单元；
步骤S3，显示单元显示云平台处理后的数据，并对数据进行可视化处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过分布在不同区域的N台界桩中的传感器采集数据还包括界桩的经纬度数据和/或环境参数数据，其中环境参数数据包括环境温度、湿度数据。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求8-9任意一项所述的方法。
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