智能感知设备及感知系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能感知设备及感知系统，所述感知设备包括：具备多个传感器的传感器单元、与数据平台相连接的无线通信模块、存储模块、以及处理模块；所述处理模块与所述传感器单元、无线通信模块和存储模块相连接；所述处理模块根据加速度传感器的检测结果并利用预设检测算法来获知用户的运动情况；所述感知设备具有多种模式，不同模式对应不同的预设检测算法，用户通过对感知设备进行模式设定来对所述预设检测算法进行选择；本发明专利技术所述感知设备能耗极低，能够实现与数据平台的互联，且支持多种传感器的接入，稳定性和灵敏度均较高，存储能力强。

【技术实现步骤摘要】
智能感知设备及感知系统
本专利技术涉及一种智能感知设备及感知系统。
技术介绍
目前，信息化社会对通信的要求已经不仅仅限于人与人之间的通信，传感技术和网络技术的发展使人与物品、物品与物品之间的通信成为可能，智能感知设备在这样的大环境下应运而生。现有技术中的智能感知设备存在如下缺陷：碎片化严重、感知参数单一，比如市场上的只能感知温度的感知设备、只能感知光照的感知设备等，感知设备不能有效联动起来，造成数据以及事件的关联性的丧失；用户只安装一种感知设备无法满足其需求，往往需要安装几个甚至更多的感知设备才能满足全智能体验，同时这些感知设备往往需要通过几个甚至更多的数据平台进行控制，既违背了智能化的初衷给用户带来麻烦，也造成了资源的浪费。另外，现在的智能感知产品普遍存在传输距离有限、可靠性低和配置繁琐的问题，例如以433MHz无线技术、Zigbee技术等短距离通讯方式为基础的很多感知设备若想将数据直接连入到互联网(Internet)，通常需要统一将数据同步到总控制器上再通过总控制器与外部互联网通讯，当设备数量增大后通讯过程中容易出现瓶颈等问题，通讯方式带宽较窄，不适合传输高频率或较大容量的数据(例如图像，声音等)；还有，现有的感知设备耗电和功耗偏高，因此不得不普遍采用外部供电，导致安装和使用具有局限性，不灵活。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研制一种智能感知设备。本专利技术的技术手段如下：一种智能感知设备，包括：具备多个传感器的传感器单元、与数据平台相连接的无线通信模块、存储模块、以及处理模块；所述处理模块与所述传感器单元、无线通信模块和存储模块相连接；所述传感器单元包括：温度传感器、湿度传感器、环境光传感器、磁场传感器、加速度传感器和震动传感器中的至少两个；所述无线通信模块至少包括WIFI芯片；所述处理模块根据加速度传感器的检测结果并利用预设检测算法来获知用户的运动情况；所述感知设备具有多种模式，不同模式对应不同的预设检测算法，用户通过对感知设备进行模式设定来对所述预设检测算法进行选择；进一步地，所述传感器单元还包括：风速传感器、pH值传感器、光照度传感器、溶解氧传感器、二氧化碳传感器、空气质量传感器、门磁传感器、噪声传感器中的至少一个；所述感知设备还包括与处理模块相连接的USB串口转换模块、模式转换开关、电压转换模块、稳压模块和时钟模块；进一步地，所述处理模块通过存储结构体对接收到的传感器单元输出的传感器数据进行存储；每一存储结构体包括多条采用分隔符进行分隔的数据，每条数据中具有传感器数据、以及相应的传感器数据接收时间戳信息和传感器类型信息；所述处理模块将各存储结构体按照创建顺序依次排列后形成数据流，并根据预设上传周期将所述数据流上传至所述数据平台；所述处理模块还根据接收到的预设中断信息将相应的传感器数据直接上传至数据平台；进一步地，所述处理模块在对接收到的传感器单元输出的传感器数据进行存储之前，先对所述传感器数据进行CRC校验，并对通过CRC校验的传感器数据进行存储，以及对未通过CRC校验的传感器数据读取CRC校验错误值；进一步地，在所述数据流或传感器数据上传至数据平台后，所述处理模块将感知设备中存储的对应数据删除；当所述处理模块需要向数据平台上传数据流或传感器数据时，首先通过无线通信模块进行WIFI连接，当WIFI连接成功时，处理模块进行待上传的数据流或传感器数据的读取操作，若读取成功则进行所述感知设备与数据平台之间的连接，同时处理模块执行看门狗监视程序；所述数据平台能够向所述感知设备发送指令，所述感知设备通过向数据平台发送删除所有指令队列的操作信息以实现不进行新指令的接收；进一步地，所述感知设备的时钟与数据平台的时钟保持同步；所述处理模块内置实时操作系统RTOS；所述处理模块采用内部集成有AD采样电路的处理器；所述AD采样电路包括相互串联的第一分压电阻和第二分压电阻；所述第二分压电阻在所述AD采样电路进行采样时一端接地，当所述AD采样电路不进行采样时所述第二分压电阻一端不接地；进一步地，所述处理模块按照智能调度间隔式休眠算法进行运行和休眠；其中，所述智能调度间隔式休眠算法包括如下流程：①获知系统当前时间Ts和当前未运行任务1、2、…、m下次的预设运行时间T1、T2、T3、…、Tm，执行②；②依次计算出当前未运行任务1、2、…、m的执行频率F1、F2、F3、…、Fm，其中，F1＝T1-Ts、F2＝T2-Ts、F3＝T3-Ts、…、Fm＝Tm-Ts，执行③；③确定任务1、2、…、m的执行频率F1、F2、F3、…、Fm中的最小值Fs，根据T′＝Ts+Fs确定下次运行的任务并得出系统下次运行时间T′，执行④；④系统进入休眠状态，执行⑤；⑤当系统当前时间达到系统下次运行时间T′，系统进入唤醒状态并运行相应任务，返回①。进一步地，所述预设检测算法至少包括峰值检测算法和动态阈值检测算法；所述峰值检测算法包括如下流程：①获得所述加速度传感器在s时间段内依次输出的加速度数据；所述加速度数据具有x轴加速度、y轴加速度和z轴加速度，执行②；②判断加速度传感器的采样频率是否高于预设采样频率，是则执行④，否则执行③；③计算其中，f(t)表示在s时间段内第t条加速度数据的幅度值、x(t)表示第t条加速度数据对应的x轴加速度、y(t)表示第t条加速度数据对应的y轴加速度、z(t)表示第t条加速度数据对应的z轴加速度、x(t-1)表示第t-1条加速度数据对应的x轴加速度、y(t-1)表示第t-1条加速度数据对应的y轴加速度、z(t-1)表示第t-1条加速度数据对应的z轴加速度、t表示在s时间段内的加速度数据排列顺序，执行步骤⑤；④计算其中，f(t)表示在s时间段内第t条加速度数据的幅度值、x(t)表示第t条加速度数据对应的x轴加速度、y(t)表示第t条加速度数据对应的y轴加速度、z(t)表示第t条加速度数据对应的z轴加速度、x(t-2)表示第t-2条加速度数据对应的x轴加速度、y(t-2)表示第t-2条加速度数据对应的y轴加速度、z(t-2)表示第t-2条加速度数据对应的z轴加速度、t表示在s时间段内的加速度数据排列顺序，执行步骤⑤；⑤获取在s时间段内所有加速度数据幅度值的均值其中，T表示在s时间段内的加速度数据数量，执行⑥；⑥将s时间段内所有加速度数据幅度值的均值F(s)与预设值进行比较，并根据比较结果确定用户当前是否处于跌倒状态；所述动态阈值检测算法包括如下流程：Ⅰ：获得所述加速度传感器输出的加速度数据；所述加速度数据具有x轴加速度、y轴加速度和z轴加速度，执行Ⅱ；Ⅱ：当所述加速度数据达到N个后，计算N个加速度数据的均值作为动态阈值，执行Ⅲ；Ⅲ：将计算出动态阈值后每次获得的加速度数据与该动态阈值进行比较，并根据比较结果确定用户是否迈出步伐，执行Ⅳ；Ⅳ：当计算出动态阈值后获得的加速度数据再次达到N个后，重新计算N个加速度数据的均值并更新动态阈值，返回步骤Ⅲ；进一步地，所述处理模块将传感器输出的原始采样数据直接作为传感器数据进行存储，或者将通过预设处理方式对传感器输出的原始采样数据进行处理后得到的数据作为传感器数据进行存储；所述预设处理方式至少包括第一处理方式、第二处理方式和第三处理方式；不同处理方式对应感知设备的不同模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能感知设备，其特征在于所述感知设备包括：具备多个传感器的传感器单元、与数据平台相连接的无线通信模块、存储模块、以及处理模块；所述处理模块与所述传感器单元、无线通信模块和存储模块相连接；所述传感器单元包括：温度传感器、湿度传感器、环境光传感器、磁场传感器、加速度传感器和震动传感器中的至少两个；所述无线通信模块至少包括WIFI芯片；所述处理模块根据加速度传感器的检测结果并利用预设检测算法来获知用户的运动情况；所述感知设备具有多种模式，不同模式对应不同的预设检测算法，用户通过对感知设备进行模式设定来对所述预设检测算法进行选择。

【技术特征摘要】
1.一种智能感知设备，其特征在于所述感知设备包括：具备多个传感器的传感器单元、与数据平台相连接的无线通信模块、存储模块、以及处理模块；所述处理模块与所述传感器单元、无线通信模块和存储模块相连接；所述传感器单元包括：温度传感器、湿度传感器、环境光传感器、磁场传感器、加速度传感器和震动传感器中的至少两个；所述无线通信模块至少包括WIFI芯片；所述处理模块根据加速度传感器的检测结果并利用预设检测算法来获知用户的运动情况；所述感知设备具有多种模式，不同模式对应不同的预设检测算法，用户通过对感知设备进行模式设定来对所述预设检测算法进行选择。2.根据权利要求1所述的智能感知设备，其特征在于，所述传感器单元还包括：风速传感器、pH值传感器、光照度传感器、溶解氧传感器、二氧化碳传感器、空气质量传感器、门磁传感器、噪声传感器中的至少一个；所述感知设备还包括与处理模块相连接的USB串口转换模块、模式转换开关、电压转换模块、稳压模块和时钟模块。3.根据权利要求1所述的智能感知设备，其特征在于所述处理模块通过存储结构体对接收到的传感器单元输出的传感器数据进行存储；每一存储结构体包括多条采用分隔符进行分隔的数据，每条数据中具有传感器数据、以及相应的传感器数据接收时间戳信息和传感器类型信息；所述处理模块将各存储结构体按照创建顺序依次排列后形成数据流，并根据预设上传周期将所述数据流上传至所述数据平台；所述处理模块还根据接收到的预设中断信息将相应的传感器数据直接上传至数据平台。4.根据权利要求3所述的智能感知设备，其特征在于所述处理模块在对接收到的传感器单元输出的传感器数据进行存储之前，先对所述传感器数据进行CRC校验，并对通过CRC校验的传感器数据进行存储，以及对未通过CRC校验的传感器数据读取CRC校验错误值。5.根据权利要求3所述的智能感知设备，其特征在于，在所述数据流或传感器数据上传至数据平台后，所述处理模块将感知设备中存储的对应数据删除；当所述处理模块需要向数据平台上传数据流或传感器数据时，首先通过无线通信模块进行WIFI连接，当WIFI连接成功时，处理模块进行待上传的数据流或传感器数据的读取操作，若读取成功则进行所述感知设备与数据平台之间的连接，同时处理模块执行看门狗监视程序；所述数据平台能够向所述感知设备发送指令，所述感知设备通过向数据平台发送删除所有指令队列的操作信息以实现不进行新指令的接收。6.根据权利要求1所述的智能感知设备，其特征在于，所述感知设备的时钟与数据平台的时钟保持同步；所述处理模块内置实时操作系统RTOS；所述处理模块采用内部集成有AD采样电路的处理器；所述AD采样电路包括相互串联的第一分压电阻和第二分压电阻；所述第二分压电阻在所述AD采样电路进行采样时一端接地，当所述AD采样电路不进行采样时所述第二分压电阻一端不接地。7.根据权利要求1所述的智能感知设备，其特征在于所述处理模块按照智能调度间隔式休眠算法进行运行和休眠；其中，所述智能调度间隔式休眠算法包括如下流程：①获知系统当前时间Ts和当前未运行任务1、2、…、m下次的预设运行时间T1、T2、T3、…、Tm，执行②；②依次计算出当前未运行任务1、2、…、m的执行频率F1、F2、F3、…、Fm，其中，F1＝T1-Ts、F2＝T2-Ts、F3＝T3-Ts、…、Fm＝Tm-Ts，执行③；③确定任务1、2、…、m的执行频率F1、F2、F3、…、Fm中的最小值Fs，根据T′＝Ts+Fs确定下次运行的任务并得出系统下次运行时间T′，执行④；④系统进入休眠状态，执行⑤；⑤当系统当前时间达到系统下次运行时间T′，系统进入唤醒状态并运行相应任务，返回①。8.根据权利要求1所述的智能感知设备，其特征在于所述预设检测算法至少包括峰值检测算法和动态阈值检测算法；所述峰值检测算法包括如下流程：①获得所述加速度传感器在s时间段内依次输出的加速度数据；所述加速度数据具有x轴加速度、y轴加速度和z轴加速度，执行②；②判断加速度传感器的采样频率是否高于预设采样频率，是则执行④，否则执行③；③计算其中，f(t)表示在s时间段内第t条加速度数据的幅度值、x(t)表示第t条加速度数据对应的x轴加速度、y(t)表示第t条加速度数据对应的y轴加速度、z(t)表示第t条加速度数据对应的z轴加速度、x(t-1)表示第t-1条加速度数据对应的x轴加速度、y(t-1)表示第t-1条加速度数据对应的y轴加速度、z(t-1)表示第t-1条加速度数据对应的z轴加速度、t表示在s时间段内的加速度数据排列顺序，执行步骤⑤；④计算其中，f(t)表示在s时间段内第t条加速度数据的幅度值、x(t)表示第t条加速度数据对应的x轴加速度、y(t)表示第t条加速度数据对应的y轴加速度、z(t)表示第t条加速度数据对应的z轴加速度、x(t-2)表示第t-2条加速度数据对应的x轴加速度、y(t-2)表示第t-2条加速度数据对应的y轴加速度、z(t-2)表示第t-2条加速度数据对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：李漾，王茂，王畅，张婷，
申请(专利权)人：大连云动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21