CN203119974U - 一种用于实时监测的可移动终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于实时监测的可移动终端设备，包括电路板，微控制单元，至少一个传感器，全球定位模块和广域无线通信模块，所述微控制单元通过电路板与传感器、全球定位模块和广域无线通信模块连接，并对其进行控制管理。本实用新型所提供的可移动终端设备可对物件、人员或者自然环境进行监测，并进行参数的实时信息收集及状态监控。

Description

一种用于实时监测的可移动终端设备

技术领域

本实用新型涉及用可移动终端设备，具体涉及一种用于实时监测的可移动终端设备。

背景技术

日常生产生活中，常常要用到各种监测设备。比如对温度、湿度的监测，对环境污染情况的监测，对物体运动速度的监测等，需要采用专门的监测仪器，这些监测设备大都是静态地对某一点进行监测，即使是移动监测，所移动的空间范围也十分有限，并且往往是非实时性的监测。

现有的监测设备本身不具备数据传输功能，需要外接传输装置进行数据传输。同时监测设备一般只能执行一种监测功能，具有多重监测功能的监测设备大都较为庞大，不便于移动，且需要有固定电源。

而且，现有监测设备本身也不具有定位和身份识别确认功能。

随着智能化和精准化的要求，人们不再满足于现有的监测状况，而希望采用小巧灵活、可实时监测、可无线快速传输监测数据、可确定监测位置，并且可以同时具备多种监测功能的便于携带的监测设备。然而目前并没有能够同时满足上述这些特点的监测设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种实时监测的可移动终端设备，其方便携带，可实现实时监测，并且可以通过内部微控制单元或者网络远程控制动态配置工作模式或者参数，实现对所监测目标的智能化和远程实时监测管理。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的:

一种用于实时监测的可移动终端设备，包括电路板，微控制单元，至少一个传感器，还包括全球定位模块和广域无线通信模块，所述微控制单元通过电路板与所述传感器、所述全球定位模块和所述广域无线通信模块连接，并对所述传感器、所述全球定位模块和所述广域无线通信模块进行控制管理。

优选地，所述可移动终端设备为不规则长方体，其横截面的四角为圆弧状，其中一对透明对角为透明状，另一对凸起对角分别向外凸起。

优选地，所述传感器设置在可移动终端设备的对角处或边缘处。

优选地，所述可移动终端设备包括至少两个光强传感器分别设置在所述一个透明对角的内部两侧。

优选地，所述可移动终端设备包括至少一个温/湿度传感器设置在所述一个凸起对角处，该凸起对角具有若干透气孔。

优选地，所述可移动终端设备具有唯一的身份标识码，该身份标识码设置在所述可移动终端设备的壳体上或壳体内侧。

优选地，所述可移动终端设备还包括可充电电池设置在可移动终端设备内部。

优选地，所述可移动终端设备还包括一存储模块设置在所述电路板上。

优选地，所述可移动终端设备还包括一局域无线通信模块设置在所述电路板上。

优选地，所述可移动终端设备还包括报警装置、指示器件和多媒体采集器件。

本实用新型同现有的监测设备相比较，具有如下突出的技术效果：

1.本实用新型采用可充电电池供电，无需外接电源，体型设计小巧轻便，以便于移动携带、安置、挂载等；

2.本实用新型采用低功耗微控制单元进行系统管理，可根据监测任务要求自适应配置周边模块工作模式，具备长时间待机工作能力；

3.本实用新型可以通过远程连接对其工作模式及系统固件进行配置更新，方便大规模系统部署及终端维护管理；

4.本实用新型采用适配多种目标参数监测设计，只需要通过配置传感器模块工作模式就可以实现相应参数监测应用，也可以通过多种传感器组合实现多目标参数监测；

5.本实用新型在不同层面多个部位放置光线或者对应的传感器，由主要控制单元对多路监测数据进行合并处理，实现对光线等参数的全方位或者高精度监测；

6.本实用新型支持无线局域通信及无线广域通信多种通信模式，可根据当前的无线信号质量优选通信模式,选择最佳的无线数据传输模式；

7.本实用新型基于数据缓存的技术设计，将处于无线信号盲区环境下采集的监测数据缓存，待信号恢复正常后将缓存数据发出，实现无中断的移动监测；

8.本实用新型配置全球定位模块以提供基于地址位置信息的增值服务；

9.本实用新型配置本地可执行单元蜂鸣器及警示LED，以对非正常状态进行现场示警。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本实用新型上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本实用新型外部结构示意图；

图2为本实用新型底部结构示意图；

图3为本实用新型内部器件的示意图；

图4为本实用新型各功能模块的示意图；

图5为本实用新型在物流应用中的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。请参阅图1－图5所示。

一种用于实时监测的可移动终端设备,其外形设计为一种便于移动携带的封闭盒状体。根据优选实施例，如图1所示，所述可移动终端设备的外形为扁形不规则长方体，该长方体四个角采用圆弧设计，以减少磨损。为使得无线信号低损耗穿透，所述可移动终端设备的壳体采用非金属塑料材质，如PC或者ABS等。

如图4所示，所述可移动终端设备包括电路板301、微控制单元（MCU）407、局域无线通信模块402、全球定位模块408、广域无线通信模块403、存储模块404、若干传感器。

为了实现对环境参数多目标监测，如图3所示，所述可移动终端设备包括多种类型的传感器设置在可移动终端设备的对角处或边缘处，以便于数据收集并可减少与其他内部元器件间相互干扰。较佳地，所述可移动终端设备包括光强传感器300，303，304，309，温/湿度传感器306以及加速度传感器302，用于实现对所处环境光线变化、温/湿度、移动参数的实时监测。

所述可移动终端设备的一对透明对角100，101为透明状，采用透明窗体设计，另一对凸起对角103，104分别向外凸起，以保护其相邻角的透明窗体，避免因磕碰、磨损降低窗体透明度，影响光强传感器的正常工作。

为了便于可移动终端设备对光强的有效检测，所述光强传感器300，303，304，309分别设置在可移动终端设备的透明对角100，101处。进一步地，为了便于可移动终端设备对光线强度的全方位检测，所述透明对角100，101的内部两侧均设置有光强传感器。所述光强传感器300，303，304，309通过电路板301与微控制单元403建立输入输出连接，以接收数据采集指令，收集光强数据。较佳地，所述光强传感器300，303，304，309采用光敏二极管采集光强数据。

所述温/湿度传感器306设置在可移动终端设备的一个凸起对角104处，所述凸起对角104具有若干透气孔。凸起对角104的凸起设计除了减少其相邻角透明窗体的磨损外，同时便于将外界潮湿空气与可移动终端设备内部电子元器件进行防潮隔离。所述温/湿度传感器306通过电路板301与微控制单元403建立输入输出连接，以接收数据采集指令，收集温/湿度数据。此外，考虑到凸起对角104的透气孔结构，需要将其凸起部位与其他电路板部位做防潮隔离处理，如采用一防潮层310进行隔离。

根据对温度/湿度检测精度的要求不同，可以选择增减温/湿度传感器的个数。如可以在可移动终端设备的另一个凸起对角103采用类似于凸起对角104透气孔结构的温/湿度检测窗，并在相应位置设置另一温/湿度传感器。

在较佳实施例中，所述加速度传感器302设置在另一凸起对角103处，并通过电路板301与微控制单元403建立输入输出连接，以接收数据采集指令，收集终端移动数据。

进一步地，利用所述透明对角100，101的透明窗体，可以在可移动终端设备内部电路板上设置系统状态指示LED等状态指示器件307，以指示可移动终端设备工作状态，如运行、报警、弱电等，便于可移动终端设备的管理及非正常情况的现场光信号告警。此外，也可以在可移动终端设备壳体的其他位置开设状态指示窗口或者安装LCD状态指示面板以实现状态指示类似功能。

所述可移动终端设备内部设有可充电电池305进行供电，如锂聚合物电池。较佳地，电路板301将可充电电池305与其他电子元器件分隔离开，如图3所示，其他电子元器件与可充电电池305分布于电路板301的两侧，可充电电池305通过一内部接口308与电路板301连接。在具体实施中，可以根据可充电电池305的大小，调整其他电子元器件在电路板301两侧的布局。

在较佳实施例中，可移动终端设备底端设有充电接口，充电接口采用如图2所示的金属触片102设计。金属触片102与可充电电池相连，以对可移动终端设备进行充电。为了确保可移动终端设备与充电座的正确接口，可移动终端设备底部设有导向槽200防止两者之间不规范的充电操作。可移动终端设备也可采用其他的有线接口，如USB等，或者无线充电接口对可移动终端设备进行充电。若采用无线充电接口，金属触片102以及导向槽200被一内置的感应线圈线路所代替，感应线圈通过内部接口308连接可充电电池，如图3所示。

每件可移动终端设备具有唯一的身份标识码。可移动终端设备可采用条码，二维码，有/无源电子标签（RFID）等方式实现身份标识。条码或者二维码印制可于可移动终端设备机的外壳上的标签201处，便于可移动终端设备识别。若采用电子标签，则将其装帖于条码或二维码对应位置的壳体内侧。

所述可移动终端设备采用微控制单元（MCU）407对外围其它工作模块进行集中控制管理。微控制单元407通过输入输出接口与局域无线通信模块402、全球定位模块408、广域无线通信模块403、存储模块404、各类传感器等可执行器件进行连接，并根据可移动终端设备状态确定通信模式、调整工作频率、配置传感器参数收集数据，激活可执行单元等。为了增加续航时间，可移动终端设备的微控制单元407选用低功耗设计芯片。

为了实现对采集数据的实时传输，所述广域无线通信模块403，可以采用2G GPRS、CDMA1x，3G WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及LTE-A等通信模块，以保证广域范围内无间断通信。进一步地，为了获得网络接入授权，广域无线通信模块403配备有相应的用户身份识别模块（SIM）以接入选定的蜂窝网络。

除了可以实现远距离通信外，可移动终端设备的局域无线通信模块402可实现短距离无线通信，借助WiFi，ZigBee等通信协议实现本地无线局域网信令或者数据交换，便于本地可移动终端设备管理和数据存储等应用。

可移动终端设备可以通过局域无线通信模块402或者广域无线通信模块403接收远程控制指令或者对可移动终端设备的配置进行更改、系统软件进行升级。这些远程控制的功能包括启动或者结束可移动终端设备的休眠模式、更改传感器数据采集频率、调整无线通信模块数据收发频率、启动现场告警等。

为了应对无法与蜂窝基站和无线局域网接入点（AP）建立通信的情况，可移动终端设备的存储模块404，可以将各类传感器收集到的信息进行缓存，待可移动终端设备同蜂窝基站或局域网接入点建立连接后再将缓存的数据发出。可移动终端设备的微控制单元407根据当前所处环境的无线信号质量确定是否将数据实时发出还是需要进行数据缓存操作。常用的存储模块404为外部随机存储器（RAM）。

可移动终端设备的全球定位模块408，借助GPS或者“北斗”系统等通过射频天线409获取可移动终端设备当前地理位置经纬度数据。根据应用需求，微控制单元407控制全球定位模块408以特定的时间间隔获取定位数据，提供针对地理位置的增值服务。

可移动终端设备的工作过程描述如下：可移动终端设备在电源开启后，微控制单元407根据具体的监测需求配置光强传感器300、303、304，温/湿度传感器306及加速度传感器302的工作频率及工作模式，启动各个传感器的数据采集以及全球定位模块408的地理位置信息获取进程。微控制单元407将采集到的数据根据预先设定的格式组合成信息包，并与当前的时间及地理位置信息一起，缓存在微控制单元407内。若可移动终端设备当前处于无线局域网覆盖范围内，微控制单元407则将缓存的信息包通过局域无线通信模块402发出；若可移动终端设备只有蜂窝网络覆盖，则微控制单元407通过广域无线通信模块403将信息包发出；若可移动终端设备当前无可用无线覆盖，微控制单元407则将缓存的信息包存储在存储模块404内，待可移动终端设备进入无线覆盖区域后，再将存储模块404内的信息一并发出。

可移动终端设备还包括报警装置401，用于在异常情况下发出报警。所述报警装置401可以是蜂鸣器或扬声器。较佳地，可移动终端设备的微控制单元407可以对传感器采集到的数据进行本地过滤分析，通过与预设的正常状态参数对比，来进行判断。当检测到异常时，微控制单元407激活报警装置401及指示器件307等可执行部件示警当前状态异常，以便于现场提醒及非常状态识别。进一步的，可移动终端设备的还包括多媒体采集器件，比如安置麦克风或者摄像头以获取音频或者影像信息，在出现环境异常情况时触发录音/录像等，以便于更全面的目标状态监测。

较佳地，可移动终端设备可以根据所处的不同环境状态自适应的调整工作参数，如当可移动终端设备处于长时间的静止状态时，可以通过降低全球定位模块408、各类传感器等的工作频率以延长续航时间。

较佳地，可移动终端设备可以通过远程控制中心，根据监测任务要求远程配置工作模式、触发可执行单元等，以获得更具有针对性的数据收集和监测，提高可移动终端设备工作效率，减少电池的消耗和传输数据量等。

下面是本实用新型的具体应用举例。

可移动终端设备应用于物流系统中可以对运输物件是否被非授权打开、超高低温、包裹摔落、投递超时等状态进行实时监控。在该应用中，可移动终端设备1－n通过通信网络与物件的控制中心及客户端1－n建立连接，一起组成物流实时监控系统，如图5所示。

在该系统中，可移动终端设备上传监测数据、接收控制中心发出的操作控制指令或完成系统升级。控制中心实时收取可移动终端设备收集的物件状态信息，根据预设条件判断物件当前状态；在异常情况下向可移动终端设备发出应对措施指令或者工作模式调整。客户端设备可以是智能手机、移动电脑以及固定电脑等用户设备，这些客户端设备通过无线/有线通信网络同控制中心建立连接，实现对可移动终端设备的状态监控和参数配置。

可移动终端设备在该应用中的工作过程描述如下：当可移动终端设备开启后，需要向控制中心发送自身状态信息，如工作模式、电量等，进行自检。完成自检后，需要对物件监测传感器参数进行设定，如正常光照、温/湿度及加速度参考值，确定数据收集的时间间隔等。在完成初始配置后，需要将可移动终端设备ID编号同物件单号相关联，该步骤可以通过客户端设备录入终端ID号及物件单号、物件类型及运输安全级别等，通过控制中心完成两者关联操作。当启动关联后，可移动终端设备获得所监测物件相应的传感器工作参数、全球定位模块408及广域无线网模块403工作模式，与物件一起封装，启动实时跟踪进程。物件的光强、温/湿度、加速度数据被实时采集，与全球定位模块408获得的当前地理位置信息一起组建信息包，在运输过程中通过广域无线网模块403以设定的时间间隔发送至控制中心。可移动终端设备的微控制单元407根据移动过程的无线信号质量判断是否需要采用数据缓存。

在数据收集发送过程中，微控制单元407还将实时处理采集到的数据，并将其与预设的正常值相比较，当出现参数异常时，立即向控制中心发出警示信息，对存在安全隐患物件进行精确的时间和地点定位。与此同时，可移动终端设备触发本身的报警装置401及指示器件307声光告警，便于告警物件识别和应急处理。在运输过程中，可移动终端设备通过微控制单元407，根据当前无线网络信号质量自适应调整各个模块的工作状态：如在弱信号环境下减少数据发送的频度和长度，在低电量或者静止环境下增大数据采集间隔以减少功率损耗延长终端续航时间等。

在移动监测中，控制中心会根据收到的数据对可移动终端设备的工作参数进行动态配置，如增加特定传感器数据采集频率、根据剩余电量及监测时间长度调整无线通信频度及数据量等。同时，客户端设备也可能根据需要通过接入控制中心，对可移动终端设备的工作模式或者参数进行配置，以实现灵活的监测控制。

当物件运抵目的地后，授权用户借助客户端设备录入物件单号，通过登入控制中心数据库找到关联的移动终端，并进行物件和移动终端的去关联操作结束当前物件的跟踪进程。此后，可移动终端设备进入空闲节能状态，直至下次通过关联操作启动新的物件移动监测进程。

所述可移动终端设备还可用于农作物大棚种植环境检测。在该应用中，可将可移动终端设备挂载于需要监测的大棚内。可移动终端设备开启后，通过无线网络建立与大棚种植的控制中心连接，获取光线及温湿度监测要求及正常范围参考值。随后，可移动终端设备所配备的光强传感器300，303，304，及温/湿度传感器306开始对大棚中的光照及温湿度进行实时监测。所监测到的数据通过全球定位模块408与大棚位置信息一起被实时发送到大棚的监控中心。当大棚光照或者温湿度不能达到培植环境要求时，可移动终端设备将向控制中心发出告警信息，便于监控中心启动相应的设备对大棚的光照或者温湿度做出调整。同时可移动终端设备也会触发本身的报警装置401及指示器件307等示警信号，便于现场工作人员准确定位出现问题的大棚区域及原因。

本实用新型所提供的可移动终端设备适用于实时、全天候、环境恶劣、移动及大规模要求的目标监测需求，可以应用于物流运输中物件跟踪、交通安全、医疗看护、工矿安检、农业培植、环境检测等领域。通过实时的信息收集及告警，系统监控中心可以及时的获知目标状态变化，根据这些变化采取相应的应对措施，以改善生产，提高品质，加强安全，规避损失等。

终端设备的监测目标可以是物件、人员或者自然环境。通过配置终端相应的传感器，可实现对目标光强、温度/湿度、加速度、位置等参数的实时信息收集及状态监控。

本实用新型可以对移动目标进行监测，将监测结果实时发送至监控中心，对非正常状态进行远程和本地告警。该移动终端设备可以通过内部微控制单元或者网络远程控制动态配置工作模式或者参数，实现对所监测目标的智能化和远程实时监测管理。

本实用新型所属领域的一般技术人员可以理解，本实用新型以上实施例仅为本实用新型的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本实用新型权利要求技术方案的实施，都在本实用新型的保护范围内。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，在本实用新型的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于实时监测的可移动终端设备，包括电路板，微控制单元，至少一个传感器，其特征在于，还包括全球定位模块和广域无线通信模块，所述微控制单元通过电路板与所述传感器、所述全球定位模块和所述广域无线通信模块连接，并对所述传感器、所述全球定位模块和所述广域无线通信模块进行控制管理。

2.根据权利要求1所述的可移动终端设备，其特征在于，所述可移动终端设备为不规则长方体，其横截面的四角为圆弧状，其中一对透明对角为透明状，另一对凸起对角分别向外凸起。

3.根据权利要求2所述的可移动终端设备，其特征在于，所述传感器设置在可移动终端设备的对角处或边缘处。

4.根据权利要求3所述的可移动终端设备，其特征在于，包括至少两个光强传感器分别设置在所述一个透明对角的内部两侧。

5.根据权利要求4所述的可移动终端设备，其特征在于，包括至少一个温/湿度传感器设置在所述一个凸起对角处，该凸起对角具有若干透气孔。

6.根据权利要求5所述的可移动终端设备，其特征在于，所述可移动终端设备具有唯一的身份标识码，该身份标识码设置在所述可移动终端设备的壳体上或壳体内侧。

7.根据权利要求6所述的可移动终端设备，其特征在于，还包括可充电电池设置在可移动终端设备内部。

8.根据权利要求1－7任一所述的可移动终端设备，其特征在于，还包括一存储模块设置在所述电路板上。

9.根据权利要求8所述的可移动终端设备，其特征在于，还包括一局域无线通信模块设置在所述电路板上。

10.根据权利要求9所述的可移动终端设备，其特征在于，还包括报警装置、指示器件和多媒体采集器件。

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