CN216752480U - 一种战场复杂环境信息采集器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种战场复杂环境信息采集器，包括密封安装在外壳体内的电路板，所述电路板包括作为中央处理器的处理单元，以及分别与所述处理单元电连接的采集单元、通信单元和供电单元，所述供电单元连接有安装在外壳体内部的锂电池；所述采集单元包括内置于外壳体内并安装在电路板上的GPS模块、湿度传感器、麦克风、温度传感器和气压传感器，以及摄像模块。本实用新型通过整合低功耗传感器，配备大容量锂电池和高强度密闭外壳体，使得采集器具有采集信息全面、续航时间长、抗震、抗摔、抗高寒，以及密封性能好，能够满足实时采集、便携式通信和定点通讯的要求。

Description

一种战场复杂环境信息采集器

技术领域

本实用新型涉及自然界信息采集装置技术领域，尤其涉及便携式针对环境温湿度、音视频采集技术领域，具体涉及一种战场复杂环境信息采集器。

背景技术

随着模数转换器的不断发展，现有市售传感器和模数转换器、处理芯片的电路几乎可以覆盖各个领域的信号采集且精度极高。随着科技的发展，社会应用的智能化提高，各个领域的应用设备、装置及系统都趋向进一步的自动化和智能化，多采用前端采集、后端执行和闭环控制的方式设计各种满足人们需求的应用。

战场环境是指战场及其相关空间地域对作战活动有影响的各种客观情况和条件的统称。在进行战术演练过程中，战场环境中环境因素是变化且人为不可控的主要因素，譬如天气、温度、湿度，甚至出现突然的雨雪等，将极大的改变战场环境，尽管现有的气象预测系统能够针对诸如积雨云的走势进行精准预判，但亦不能完全进行实时掌握，因此需要一种能够实现单兵携带的采集器，能够实现对特定位置的实时环境信息进行采集，以客观反应某时段某地域最精准的环境信息，以便于指挥部进行精确统筹。

实用新型内容

为了解决背景技术中所述的战场环境实时精准检测的问题，本申请通过整合现有传感器，利用现有的芯片和通讯模块进行数据处理和发送，以完成本实用新型，最终达到远程掌握战场复杂环境实时信息的目的。除了信息的常规采集外，采集器由于其工作环境要能够抵抗外界不可控的恶劣天气且能够保持稳定的采集和通信状态，则采集器本身的结构需要具备良好的抗雨雪和温差变化的能力，为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种战场复杂环境信息采集器，包括密封安装在外壳体内的电路板，所述电路板包括作为中央处理器的处理单元，以及分别与所述处理单元电连接的采集单元、通信单元、存储单元和供电单元，所述供电单元连接有安装在外壳体内部的锂电池；所述采集单元包括内置于外壳体内并安装在电路板上的GPS模块、湿度传感器和麦克风，以及密闭嵌入在所述外壳体上用于采集外界气温的温度传感器和气压传感器，以及摄像模块，所述电路板上还设置有密封管，所述电路板、密封管和外壳体之间围成用于容纳所述湿度传感器和麦克风的密闭空间，所述外壳体对应密闭空间的位置上设置有多个用于空气流通的通孔。

工作原理：

上述采集器的工作原理是通过采集单元中的多个传感器分别对所处环境的温度、湿度、声音和视频图像信息进行采集，然后经过模数转换发送至中央处理器进行处理后连同GPS模块标定的位置信息通过通信单元发送至云端服务器或者上位机或者后台服务器，具体的通讯方式可依据作战指挥部的后台通讯服务器决定，但无论采用何种通讯方式，均属于现有技术，因为本采集器是根据后台指挥部所增设配备在单兵身上用于随身携带的，针对不同的指挥部的硬件可以选择与之匹配的通讯模块来充当该通讯单元，本申请主要改进点在于整个采集器的整合和超强的抗环境变化能力，并不针对某一具体模块进行改进，故而在此不做详述。

当部队投放至指定作战区域后，指挥部可以通过采集器反馈的信息变化定位每一位携带采集器的士兵所在位置，以及该位置的当前天气、温度、湿度等情况。作为本实用新型的多用途可以由士兵随身携带，亦可置于战场某地进行定点观测。由于采集器外壳体采用全封闭结构，能够适应各种天气，不受潮湿、雨水影响，采集器内部结构除电路板外主要是锂电池，用于实现长时间的续航，使得采集器具有长时间的工作时长。

所述电池管理模块用于管理锂电池的供电情况，当锂电池实际电量达到预设报警阈值时，则中央处理器将锂电池低电量的信息，以及此时GPS模块读取的位置信息和环境信息一并通过通信模块发送至后台服务器或者云服务器，以使得指挥部服务器能够获知到某一采集器在低电量报警时该采集器的设备编号、经纬度、海拔高度、温度、湿度和气压信息，同时，将每一次与后台服务器通讯时发送的数据储存到存储单元中，以备后续调用。存储单元通过将采集的所有数据按照时间序列进行存储，能够有效的避免采集器因为突发掉电导致的数据丢失问题。

为了保证密封性，所述摄像模块包括密闭嵌入在所述外壳体上的摄像头和分布在摄像头一侧或周围的至少一个补光灯。上述方案的关键点在于将摄像头与外壳体之间形成密闭嵌套结构，既可以满足摄像采集信息，又可以避免雨水进入到采集器内部；同理，所述补光灯亦采用相同的结构设置。为了降低安装工艺难度，可以采用将密封材料置于外壳体与摄像头或者补光灯之间，用于填充安装缝隙，实现良好的密封性能。密封材料可以选择诸如玻璃胶等可固化粘接材料。

为了在单位体积内，尽可能的提高采集器的有效工作时间，优选地，所述电路板由第一电路板和第二电路板组成，所述锂电池安装在外壳体的中部，锂电池两端头与外壳体之间分别固定安装所述第一电路板和第二电路板。

为了兼顾安装的便捷性和密封性，优选地，所述外壳体由可拆卸密闭连接的第一壳体和第二壳体组成，所述第一壳体和第二壳体之间还设置有用于实现贴合密封的第一立体密封圈。所述第一立体密封圈的作用在于实现第一壳体和第二壳体之间的密封，其形状与第一壳体和第二壳体的对接结构相适应，以使得满足全方位密封的技术效果。

为了保证采集器外部结构的整体性，同时，满足湿度传感器和麦克风与外界的交互，优选地，所述密封管与第一壳体之间还设置有第二立体密封圈，所述密封管的另一端与所述电路板固定粘接。采用上述结构，使得湿度传感器和麦克风安装在外壳体内部，既满足了湿度和声音信息的采集，又能够降低雨水、灰尘影响的程度。由于密封管与电路板固定连接，并通过第二立体密封圈与第一壳体抵靠接触密封，从而密封管内形成密闭的环境，空气、声音只能通过通孔进行交换。

为了方便采集器的固定，优选地，所述第二壳体的外表面固定设置有支架，所述支架包含横向和/或纵向的通槽，所述通槽内设置有绑扎带。

为了进一步的提升采集器野外固定的能力，提高兼容性，所述支架的表面设置有泡沫胶层，所述泡沫胶层表面覆盖有离型纸。

为了实现多次循环利用，对锂电池进行反复充电使用，优选地，所述供电单元包括与所述中央处理器连接用于管理所述锂电池的电池管理模块，所述电池管理模块还连接有设置在外壳体侧边的充电接口。所述充电接口13优选采用现有的防水微型USB接口，当然，亦可采用其他防水的接口。

为了实现节能，在非使用状态实现零能耗，优选地，所述电池管理模块还包括设置在外壳体侧边的开关。通过开关可以关闭锂电池的供电，避免电力的耗损，减小设备开销。

为了实现低成本无线通信，所述通信单元包括与云端服务器通信的通信模块。例如，可采用现有的集成4G通讯模块或者LPWAN模块，当然，通讯方式如前文所述，需要根据作战指挥部的后台服务器的接收端决定，使之建立通讯连接。在匹配采集器通讯模块时，应兼顾体积占用、能耗、通信效率和抗干扰多方面。

有益效果：

本实用新型通过整合低功耗传感器，配备大容量锂电池和高强度密闭外壳体，使得采集器具有采集信息全面、续航时间长、抗震、抗摔、抗高寒，以及密封性能好，能够满足实时采集、便携式通信和定点通讯的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构爆炸图。

图2是图1中A区结构放大图。

图3是本实用新型的主视图。

图4是本图3的轴测图。

图5是图4反向视觉的轴测图（泡沫胶层分离状态）。

图6是图5中B区结构放大图。

图7是离型纸半剥离状态视图。

图8是本实用新型的结构框图。

图中：1-外壳体；11-第一壳体；12-第二壳体；2-摄像模块；21-摄像头；22-补光灯；3-电路板；4-气压传感器；5-温度传感器；6-通孔；7-开关；8-支架；81-通槽；9-泡沫胶层；10-离型纸；13-充电接口；14-第一立体密封圈；15-GPS模块；16-密封管；17-第二立体密封圈。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

结合说明书附图1-图8所示的一种战场复杂环境信息采集器，包括密封安装在外壳体1内的电路板3，所述电路板3包括作为中央处理器的处理单元，以及分别与所述处理单元电连接的采集单元、通信单元、存储单元和供电单元，所述供电单元连接有安装在外壳体1内部的锂电池；所述采集单元包括内置于外壳体1内并安装在电路板3上的GPS模块15、湿度传感器和麦克风，以及密闭嵌入在所述外壳体1上用于采集外界气温的温度传感器5和气压传感器4，以及摄像模块2，所述电路板3上还设置有密封管16，所述电路板3、密封管16和外壳体1之间围成用于容纳所述湿度传感器和麦克风的密闭空间，所述外壳体1对应密闭空间的位置上设置有多个用于空气流通的通孔6。

工作原理：

上述采集器的工作原理是通过采集单元中的多个传感器分别对所处环境的温度、湿度、声音和视频图像信息进行采集，然后经过模数转换发送至中央处理器进行处理后连同GPS模块15标定的位置信息通过通信单元发送至云端服务器或者上位机或者后台服务器，具体的通讯方式可依据作战指挥部的后台通讯服务器决定，但无论采用何种通讯方式，均属于现有技术，因为本采集器是根据后台指挥部所增设配备在单兵身上用于随身携带的，针对不同的指挥部的硬件可以选择与之匹配的通讯模块来充当该通讯单元，本申请主要改进点在于整个采集器的整合和超强的抗环境变化能力，并不针对某一具体模块进行改进，故而在此不做详述。本实施例中的传感器、通信模块和中央处理器虽然在市售产品中可以有多种实现方式，但基于本申请的实际用途而言，应当以低功耗性能作为重要的匹配参数，以满足较长时间的待机续航；同时，通信单元与云端服务器或者上位机或者后台服务器的通讯方式可以采用定时通讯，相邻两次通讯间隔可以根据实际应用场景灵活设定，以进一步的降低能耗。

当部队投放至指定作战区域后，指挥部可以通过采集器反馈的信息变化定位每一位携带采集器的士兵所在位置，以及该位置的当前天气、温度、湿度等情况。作为本实用新型的多用途可以由士兵随身携带，亦可置于战场某地进行定点观测。由于采集器外壳体采用全封闭结构，能够适应各种天气，不受潮湿、雨水影响，采集器内部结构除电路板外主要是锂电池，用于实现长时间的续航，使得采集器具有长时间的工作时长。

下面以单兵携带采集器为例进行说明：所述电池管理模块用于管理锂电池的供电情况，当锂电池实际电量达到预设报警阈值时，则中央处理器将锂电池低电量的信息，以及此时GPS模块读取的位置信息和环境信息一并通过通信模块发送至后台服务器或者云服务器，以使得指挥部服务器能够获知到某一采集器在低电量报警时该采集器的设备编号、经纬度、海拔高度、温度、湿度和气压信息，同时，将每一次与后台服务器通讯时发送的数据储存到存储单元中，以备后续调用。存储单元通过将采集的所有数据按照时间序列进行存储，能够有效的避免采集器因为突发掉电导致的数据丢失问题。

由于采集器的设备编号与携带人员一一对应，当在恶劣环境下发生诸如失联事件时，可以通过采集器发送的位置信息快速定位并有效的缩小搜索范围，快速找寻失联人员。通过读取存储单元内的历史数据，可以分析该士兵的所有行径轨迹以及期间的地理环境和天气情况。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上对结构进行进一步的细化，为了保证密封性，所述摄像模块2包括密闭嵌入在所述外壳体1上的摄像头21和分布在摄像头21一侧或周围的至少一个补光灯22。上述方案的关键点在于将摄像头21与外壳体1之间形成密闭嵌套结构，既可以满足摄像采集信息，又可以避免雨水进入到采集器内部；同理，所述补光灯22亦采用相同的结构设置。为了降低安装工艺难度，可以采用将密封材料置于外壳体1与摄像头21或者补光灯22之间，用于填充安装缝隙，实现良好的密封性能。密封材料可以选择诸如玻璃胶等可固化粘接材料。

为了在单位体积内，尽可能的提高采集器的有效工作时间，所述电路板3由第一电路板和第二电路板组成，所述锂电池安装在外壳体1的中部，锂电池两端头与外壳体1之间分别固定安装所述第一电路板和第二电路板，如图1所示。采用上述结构布局能够尽可能的充分利用外壳体1内部的空间，由于电路板3采用常规的简单集成电路，除通讯模块外和GPS模块稍大一点外，包括传感器和中央处理器在内的电器元件体积都较小，通过将电路板3采用两侧布置，锂电池作为最大体积元件放置在采集器中间，使得重心能够更加的平稳，便于携带。

为了兼顾安装的便捷性和密封性，本实施例中，所述外壳体1由可拆卸密闭连接的第一壳体11和第二壳体12组成，所述第一壳体11和第二壳体12之间还设置有用于实现贴合密封的第一立体密封圈14。所述第一立体密封圈14的作用在于实现第一壳体11和第二壳体12之间的密封，其形状与第一壳体11和第二壳体12的对接结构相适应，以使得满足全方位密封的技术效果。

为了保证采集器外部结构的整体性，同时，满足湿度传感器和麦克风与外界的交互，优选地，所述密封管16与第一壳体11之间还设置有第二立体密封圈17，所述密封管16的另一端与所述电路板3固定粘接。采用上述结构，使得湿度传感器和麦克风安装在外壳体1内部，既满足了湿度和声音信息的采集，又能够降低雨水、灰尘影响的程度。由于密封管16与电路板3固定连接，并通过第二立体密封圈17与第一壳体11抵靠接触密封，从而密封管16内形成密闭的环境，空气、声音只能通过通孔6进行交换。

为了方便采集器的固定，本实施例中，所述第二壳体12的外表面固定设置有支架8，所述支架8包含横向和纵向的通槽81，所述通槽81内设置有绑扎带。如图5和图6所示，所述支架8成十字型，能够从横向和纵向将采集器通过贯穿通槽81的绑扎带进行绑扎。譬如，可以根据实际需要采集的地域情况，将采集器绑扎在周围的任何可固定的物体上，譬如树木等。所述绑扎带优选采用具有弹性的带状物，使得更能够适应野外环境。

为了进一步的提升采集器野外固定的能力，提高兼容性，所述支架8的表面设置有泡沫胶层9，所述泡沫胶层9表面覆盖有离型纸。当需要采集信息的区域具有建筑物或者其他可粘接的对象，可以通过泡沫胶层9将采集器进行牢固粘接，实现快速的采集器固定。

为了实现多次循环利用，对锂电池进行反复充电使用，所述供电单元包括与所述中央处理器连接用于管理所述锂电池的电池管理模块，所述电池管理模块还连接有设置在外壳体1侧边的充电接口13。所述充电接口13优选采用现有的防水微型USB接口，当然，亦可采用其他防水的接口。

为了实现节能，在非使用状态实现零能耗，优选地，所述电池管理模块还包括设置在外壳体1侧边的开关7。通过开关7可以关闭锂电池的供电，避免电力的耗损，减小设备开销。

为了实现低成本无线通信，所述通信单元包括与云端服务器通信的通信模块。例如，可采用现有的集成4G通讯模块或者LPWAN模块，当然，通讯方式如前文所述，需要根据作战指挥部的后台服务器的接收端决定，使之建立通讯连接。在匹配采集器通讯模块时，应兼顾体积占用、能耗、通信效率和抗干扰多方面。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种战场复杂环境信息采集器，包括密封安装在外壳体（1）内的电路板（3），其特征在于：所述电路板（3）包括作为中央处理器的处理单元，以及分别与所述处理单元电连接的采集单元、通信单元、存储单元和供电单元，所述供电单元连接有安装在外壳体（1）内部的锂电池；

所述采集单元包括内置于外壳体（1）内并安装在电路板（3）上的GPS模块（15）、湿度传感器和麦克风，以及密闭嵌入在所述外壳体（1）上用于采集外界气温的温度传感器（5）和气压传感器（4），以及摄像模块（2），所述电路板（3）上还设置有密封管（16），所述电路板（3）、密封管（16）和外壳体（1）之间围成用于容纳所述湿度传感器和麦克风的密闭空间，所述外壳体（1）对应密闭空间的位置上设置有多个用于空气流通的通孔（6）。

2.根据权利要求1所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述摄像模块（2）包括密闭嵌入在所述外壳体（1）上的摄像头（21）和分布在摄像头（21）一侧或周围的至少一个补光灯（22）。

3.根据权利要求1所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述电路板（3）由第一电路板和第二电路板组成，所述锂电池安装在外壳体（1）的中部，锂电池两端头与外壳体（1）之间分别固定安装所述第一电路板和第二电路板。

4.根据权利要求1所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述外壳体（1）由可拆卸密闭连接的第一壳体（11）和第二壳体（12）组成，所述第一壳体（11）和第二壳体（12）之间还设置有用于实现贴合密封的第一立体密封圈（14）。

5.根据权利要求4所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述密封管（16）与第一壳体（11）之间还设置有第二立体密封圈（17），所述密封管（16）的另一端与所述电路板（3）固定粘接。

6.根据权利要求5所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述第二壳体（12）的外表面固定设置有支架（8），所述支架（8）包含横向和/或纵向的通槽（81），所述通槽（81）内设置有绑扎带。

7.根据权利要求6所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述支架（8）的表面设置有泡沫胶层（9），所述泡沫胶层（9）表面覆盖有离型纸。

8.根据权利要求1所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述供电单元包括与所述中央处理器连接用于管理所述锂电池的电池管理模块，所述电池管理模块还连接有设置在外壳体（1）侧边的充电接口（13）。

9.根据权利要求8所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述电池管理模块还包括设置在外壳体（1）侧边的开关（7）。

10.根据权利要求1所述的一种战场复杂环境信息采集器，其特征在于：所述通信单元包括与云端服务器通信的通信模块。

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