CN207799676U - 一种具备环境感知功能的边缘计算设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备环境感知功能的边缘计算设备，包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体固定连接后形成腔室；腔室中设置有印刷电路板，印刷电路板上设置有微型电脑主板、摄像头和至少一个环境感知传感器，微型电脑主板包括处理器和至少一个扩展接口，上述摄像头和至少一个环境感知传感器通过扩展接口与微型电脑主板连接；第一壳体或第二壳体的靠近微型电脑主板的第一面板上开设有排风孔，腔室中还设置有风扇，风扇位于排风孔和微型电脑主板之间。本实用新型技术方案将边缘计算设备与环境感知设备合二为一，便于安装部署以及灵活配置，节省了硬件成本、安装成本以及运营管理成本。

Description

一种具备环境感知功能的边缘计算设备

技术领域

本实用新型涉及边缘计算及环境感知技术领域，尤其涉及一种具备环境感知功能的边缘计算设备。

背景技术

边缘计算是指在地理上靠近数据生成的位置处理数据的方法。由于边缘计算在数据源的边缘侧提供计算服务，其可以更快地提供服务响应，保证数据处理的实时性、安全性与隐私性。边缘计算的计算结果可以上传至云端。

环境感知即对周围环境参数的采集，例如，拍摄当前环境的图像，探测当前环境中的热源，采集当前环境的温湿度、PM2.5颗粒物浓度、光线强度、噪声情况等。

边缘计算技术与环境感知技术相结合，可以向用户提供更加智能以及定制化的服务。例如，针对实体店铺商家，环境感知设备采集店铺图像、环境参数；边缘计算设备采用人像识别算法识别店铺图像中的人像，并统计总人数，这样，就可以将店内人数与环境参数一一对应，获知环境状况与店铺人流量的关系，从而便于商家根据环境来调整经营策略，提高商家的服务效率，降低经营成本。但是，在现有的技术方案中，边缘计算设备与环境感知设备通常是相互独立且高度定制化的，不利于根据具体的应用场景对二者进行灵活地组合配置。此外，两个平台分别开发和部署，硬件成本、安装成本以及运营管理成本都比较高。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种具备环境感知功能的边缘计算设备，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种具备环境感知功能的边缘计算设备，包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体固定连接后形成腔室；所述腔室中设置有印刷电路板，所述印刷电路板上设置有微型电脑主板、摄像头和至少一个环境感知传感器，所述微型电脑主板包括处理器和至少一个扩展接口，所述摄像头和至少一个环境感知传感器通过所述扩展接口与所述微型电脑主板连接；所述第一壳体或第二壳体的靠近所述微型电脑主板的第一面板上开设有排风孔，所述腔室中还设置有风扇，所述风扇位于所述排风孔和所述微型电脑主板之间。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，环境感知传感器包括：红外传感器、加速度传感器、陀螺仪、挥发性有机物浓度传感器、温湿度传感器、PM2.5颗粒物传感器、二氧化碳浓度传感器、噪声传感器、光线传感器中的一种或多种。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，第一壳体或第二壳体的与所述第一面板相对的第二面板上开设有进风孔。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，第一壳体或第二壳体上开设有适于使所述摄像头露出的通孔，所述第一壳体或第二壳体上开设有适于使所述红外传感器露出的通孔。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，微型电脑主板还包括电源接口，所述第一壳体或第二壳体上开设有适于使所述电源接口露出的通孔。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，电源接口为Micro USB接口。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，印刷电路板上还设置有NB-IoT模块。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，微型电脑主板还包括外部通信接口，所述外部通信接口包括以太网接口和USB接口；所述第一壳体或第二壳体上开设有适于使所述外部通信接口露出的通孔。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，第一壳体和第二壳体通过螺钉固定连接，所述印刷电路板通过螺钉固定在所述腔室中，所述微型电脑主板、摄像头和至少一个环境感知传感器焊接、或通过螺钉固定在所述印刷电路板上。

可选地，在根据本实用新型的边缘计算设备中，第一壳体或第二壳体的外部设置有安装板。

本实用新型的技术方案将边缘计算设备与环境感知设备合二为一，便于安装部署以及灵活配置，节省了硬件成本、安装成本以及运营管理成本。此外，本实用新型的设备通过摄像头、环境感知传感器采集数据，通过微型电脑主板在本地处理数据，实现了数据的集中采集和集中处理，并保证了数据处理的实时性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的具备环境感知功能的边缘计算设备100的轴测图；

图2示出了边缘计算设备100在另一个方向上的轴测图；

图3示出了边缘计算设备100的正视图、左视图、右视图、俯视图以及底视图；

图4示出了边缘计算设备100中的印刷电路板200的模块结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1、图2分别示出了本实用新型一个实施例的具备环境感知功能的边缘计算设备100在两个不同方向上的轴测图；图3示出了边缘计算设备100的正视图、左视图、右视图、俯视图以及底视图；图4示出了边缘计算设备100中的印刷电路板200的模块结构图。

如图1、图2所示，边缘计算设备100包括第一壳体110和第二壳体120，第一壳体110和第二壳体120固定连接后形成中空的腔室130，应当指出，由于腔室130为第一壳体110与第二壳体120围裹形成的内部空间，其在外部难以标注，因此，图1、图2中未对腔室130进行标注。根据一种实施例，第一壳体110上设置有多个通孔112，第二壳体上设置有可与通孔112相配合的螺纹孔(螺纹孔在图1-图4中未示出)，相应地，第一壳体110和第二壳体120通过螺钉固定连接。当然，除了螺钉连接之外，还可以采用卡扣连接等其他连接方式来将第一壳体110和第二壳体120固定在一起，本实用新型对第一壳体110与第二壳体120的固定连接方式不做限制。

腔室130中设置有印刷电路板200，印刷电路板200上设置有微型电脑主板210、摄像头220和至少一个环境感知传感器230。印刷电路板200例如可以通过螺钉(例如自攻螺钉)固定在腔室130中，也可以采用粘接的方式固定于腔室130中，本实用新型对印刷电路板200在腔室130中的固定方式不做限制。微型电脑主板210、摄像头220和至少一个环境感知传感器230例如可以通过焊接、螺钉(例如尼龙螺钉)或其他方式固定在印刷电路板200上。

应当指出，微型电脑主板210可以是任意型号、任意尺寸，本实用新型对微型电脑主板210的型号及尺寸均不做限制，例如，微型电脑主板210可以是树莓派单板微型电脑(Raspberry Pi 3Model B)。此外，本实用新型对摄像头220的型号亦不做限制，例如，摄像头220可以是树莓派摄像头V2(Raspberry Pi Camera V2)。应当指出，摄像头220用于采集周围环境的图像，相应地，摄像头220必须暴露于外部环境中。根据一种实施例，第一壳体110或第二壳体120上开设有适于使摄像头220露出的通孔，例如，如图1、图2所示，第一壳体110上开设有通孔123，从而便于摄像头220露出。

微型电脑主板210进一步包括处理器211和至少一个扩展接口212。摄像头220、至少一个环境感知传感器230通过扩展接口212与微型电脑主板210连接。处理器211例如可以是ARM Cortex-A53处理器，但不限于此。扩展接口212例如可以包括I2C总线接口、GPIO接口、摄像头接口等，但不限于此。

如图1所示，第二壳体120的靠近微型电脑主板210的第一面板128上开设有排风孔121。当然，在其他的实施例中，也可以将排风孔121设置于第一壳体110上。参考图1、图4，腔室130中还设置有风扇240，风扇240位于排风孔121和微型电脑主板210之间，通过微型电脑主板210的扩展接口212与微型电脑主板210相连，并有微型电脑主板210供电。风扇240例如可以通过螺钉固定在第一面板128上。根据一种实施例，如图2所示，第二壳体120的与第一面板128相对的第二面板129上开设有进风孔122。基于进风孔122和排风孔121，空气可以在腔室130中流通，从而有利于腔室130中各器件(尤其是微型电脑主板210的处理器211)的散热。

根据一种实施例，环境感知传感器230包括：红外传感器、加速度传感器、陀螺仪、挥发性有机物(VOC)浓度传感器、温湿度传感器、PM2.5颗粒物传感器、二氧化碳(CO₂)浓度传感器、噪声传感器、光线传感器中的一种或多种。本领域技术人员可以根据实际需要布置合适的环境感知传感器230，本实用新型对印刷电路板200上布置的环境感知传感器230的类别、数量以及型号均不做限制。例如，如图4所示，环境感知传感器230包括：红外传感器230-1，其型号例如可以是人体红外传感器HC-SR501；温湿度传感器230-2，其型号例如可以是SHT30；挥发性有机物(VOC)浓度传感器，其型号例如可以是iAQ-Core C，加速度传感器和陀螺仪230-4，其型号例如可以是MPU-6050；噪声传感器230-5，其例如可以实现为声敏电阻和模数转换模块的组合；光线传感器230-6，其例如可以实现为光敏电阻和模数转换模块的组合；PM2.5颗粒物传感器230-7，其型号例如可以是Plantower PMS 7003；二氧化碳(CO₂)浓度传感器230-8，其型号例如可以是Plantower DS-CO2-20。应当指出，由于红外传感器230-1需要被动探测人体发射的红外线信号，因而红外传感器230-1需要暴露于外部环境中，相应地，根据一种实施例，第一壳体110或第二壳体120上开设有适于使红外传感器230-1露出的通孔，例如，如图1～图3所示，第一壳体110上开设有通孔124，从而便于红外传感器230-1露出。此外，应当指出，当印刷电路板200上设置有多个环境感知传感器230时，本领域技术人员可以按照实际情况设计多个环境感知传感器230的排布方式，本实用新型对此不做限制。根据一种优选的实施例，如图1～图4所示，将温湿度传感器230-2设置于靠近进风孔122的位置，从而远离印刷电路板200上的主要热源——微型电脑主板210，使温湿度传感器230-2测得的温湿度值更接近于周围环境，测量更加准确。此外，其他传感器也优选地布置于进风孔122附近的位置，以使采集到的信息更接近于周围环境，测量值更加准确。

根据一种实施例，如图4所示，微型电脑主板210还包括电源接口213，相应地，如图1、图3所示，第二壳体120上开设有适于使电源接口213露出的通孔125。应当指出，虽然在图1、图3的实施例中，通孔125设置于第二壳体120上，但是，在其他的实施例中，也可以将通孔125设置于第一壳体110上，本实用新型对电源通孔125的具体位置不做限制。根据一种实施例，电源接口213为Micro USB接口，微型电脑主板210经由电源接口213接收5V电压供电。

根据一种实施例，如图4所示，微型电脑主板210还包括外部通信接口214，外部通信接口214包括以太网接口和USB接口。应当指出，本实用新型对外部通信接口214所包括的以太网接口以及USB接口的数量不做限制。当然，除了以太网接口、USB接口之外，外部通信接口214还可以包括其他接口，例如HDMI接口、VGA接口等，但不限于此。应当指出，外部通信接口214用于与外部设备连接，相应地，第一壳体110或第二壳体120上应当开设有适于使外部通信接口214露出的通孔。例如，如图2、图3所示，第二壳体120上开设有通孔126，通孔126的位置与外部通信接口214的位置相对应。

根据一种实施例，微型电脑主板210上设置有WiFi模块，印刷电路板200上还设置有NB-IoT模块250，使得微型电脑主板210可以通过WiFi模块或NB-IoT模块250将数据上传至服务器。NB-IoT模块例如可以是LierdαNB05-01型号，但不限于此。

根据一种实施例，如图1～图3所示，第二壳体120的外部设置有安装板127。安装板127上设置有适于使螺钉穿过的固定孔，从而使得边缘计算设备100可以通过螺钉固定于墙壁等位置上。应当指出，虽然图1～图3中的安装板127设置在第二壳体120上，但是在其他的实施例中，也可以将安装板127设置于第一壳体110上，本实用新型对安装板127设置于设备100上的具体位置不做限制，只要其能实现设备100的固定即可。当然，除了设置安装板127采用螺钉来固定设备100之外，还可以采用其他方式例如粘接、挂接等将设备100固定于周遭环境中，本实用新型对设备100的具体固定方式不做限制。

根据本实用新型的技术方案，环境感知传感器230按照预定的频率采集环境数据(例如每秒采集1次)，微型电脑主板210的处理器211接收传感器230采集到的环境数据，并对其进行处理(包括去除异常值、计算平均值、滤波等处理)，随后将处理后的数据打包上传至服务器。此外，摄像头220开启录像功能并将录像进行存储。处理器211按照预设的频率(例如每5秒采集1次)采集摄像头220拍摄的图像，采用深度学习算法识别图像中的人像，并统计总人数，将统计结果上传至服务器。

本实用新型的技术方案将边缘计算设备与环境感知设备合二为一，便于安装部署以及灵活配置，节省了硬件成本、安装成本以及运营管理成本。此外，本实用新型的设备通过摄像头、环境感知传感器采集数据，通过微型电脑主板在本地处理数据，实现了数据的集中采集和集中处理，并保证了数据处理的实时性。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本实用新型，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本实用新型的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本实用新型的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本实用新型的范围，对本实用新型所做的公开是说明性的，而非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种具备环境感知功能的边缘计算设备，其特征在于，包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体固定连接后形成腔室；

所述腔室中设置有印刷电路板，所述印刷电路板上设置有微型电脑主板、摄像头和至少一个环境感知传感器，所述微型电脑主板包括处理器和至少一个扩展接口，所述摄像头和至少一个环境感知传感器通过所述扩展接口与所述微型电脑主板连接；

所述第一壳体或第二壳体的靠近所述微型电脑主板的第一面板上开设有排风孔，所述腔室中还设置有风扇，所述风扇位于所述排风孔和所述微型电脑主板之间。

2.如权利要求1所述的边缘计算设备，其特征在于，所述环境感知传感器包括：红外传感器、加速度传感器、陀螺仪、挥发性有机物浓度传感器、温湿度传感器、PM2.5颗粒物传感器、二氧化碳浓度传感器、噪声传感器、光线传感器中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的边缘计算设备，其特征在于，所述第一壳体或第二壳体的与所述第一面板相对的第二面板上开设有进风孔。

4.如权利要求2所述的边缘计算设备，其特征在于，所述第一壳体或第二壳体上开设有适于使所述摄像头露出的通孔，所述第一壳体或第二壳体上开设有适于使所述红外传感器露出的通孔。

5.如权利要求1所述的边缘计算设备，其特征在于，所述微型电脑主板还包括电源接口，所述第一壳体或第二壳体上开设有适于使所述电源接口露出的通孔。

6.如权利要求5所述的边缘计算设备，其特征在于，所述电源接口为Micro USB接口。

7.如权利要求1所述的边缘计算设备，其特征在于，所述印刷电路板上还设置有NB-IoT模块。

8.如权利要求1所述的边缘计算设备，其特征在于，所述微型电脑主板还包括外部通信接口，所述外部通信接口包括以太网接口和USB接口；所述第一壳体或第二壳体上开设有适于使所述外部通信接口露出的通孔。

9.如权利要求1所述的边缘计算设备，其特征在于，所述第一壳体和第二壳体通过螺钉固定连接，所述印刷电路板通过螺钉固定在所述腔室中，所述微型电脑主板、摄像头和至少一个环境感知传感器焊接、或通过螺钉固定在所述印刷电路板上。

10.如权利要求1所述的边缘计算设备，其特征在于，所述第一壳体或第二壳体的外部设置有安装板。