一种应用窄带物联网通信的多功能智能雨伞及其应用系统的制作方法

本发明涉及生活用品技术领域，具体为一种应用窄带物联网通信的多功能智能雨伞及其应用系统。

背景技术：

伞是一种遮阳或遮蔽雨、雪的工具，一般用油纸、油布或塑料布等做成，伞的制作材料通常包括了具延展性的布料和其他可用作骨架的材料与缠线，使用时以手将之举起，虽然伞在最初发明时的主要目的，是用来阻挡阳光，但是现在最常被当作雨天挡雨的工具，雨伞的其它作用包括作为装饰物、拐杖等。智能雨伞，是在物联网技术的影响之下，以无线通信和信息处理能力为基础，将传统的雨伞升级为一种可携带的智能电子设备，并且实现将智能雨伞接入物联网和移动互联网，实现智能雨伞与网络平台和其他智能设备的信息连通。在多雨季节或是烈日暴晒的夏季，雨伞几乎是人们外出的必需品，实现雨伞的智能化，具有广阔的应用场景。

例如，公告号CN204888992U的中国专利申请涉及一种智能雨伞，在伞体上增加了定位装置，定位装置通过天线发送和接收位置信息，可连接使用者的手机、电脑或PAD，通过定位装置可以定位到雨伞的位置，方便用户寻找雨伞，也可以把雨伞使用者的位置告诉其他人，防止走丢。另外，雨伞的伞布还换成了太阳能充电板。

又例如，公告号CN205250598U的中国专利申请涉及一种智能雨伞，包括伞骨架、伞布、连杆、握持手柄、伞骨架推手；其中，伞骨架上设置了若干个灯珠，伞布是透明材料制成的，连杆为中空，连杆内设置主控制器和电源组件，主控制器连接电源组件，电源组件连接灯珠，伞骨架推手内设置位移感应器，连杆上设置光线感应器，光线感应器和位移感应器均连接主控制器；握持手柄上还设置GPS定位器。当伞骨架推手上的位移传感器感应到伞骨架推手推动伞骨架移动后，将此信息传递给主控制器，连杆上的光线感应器才进行光线感应功能；当打开伞后，天色变暗，连杆上的光线感应器会将此信息传递给主控制器，主控制器会驱动电源组件带动灯珠进行工作。

公开号CN104970500A的中国专利申请公开了一种多功能户外智能雨伞，在伞帽内装有紫外线传感器，伞柄内装有电池、蜂鸣器、控制器、传感器组(包括温度、湿度、气压传感器)、功能按钮，伞柄表面设有LED发光条，分为若干个显示段，用来显示紫外线、温度、湿度信息。

公开号CN205285314U的中国专利申请公开了一种智能雨伞，其伞杆内部设有照明灯、温度传感器、光敏传感器，其中照明灯为高亮LED灯，照明灯周围的伞杆由透明材料制成，照明灯可以根据环境中光强变化改变亮度，实现雨伞的智能化。

公告号CN205390602U的中国专利申请公开了具有获取天气信息功能的智能雨伞，多功能集成电路设置于伞杆内，该多功能集成电路包括处理器、定位单元、通信单元，通信单元连接至外界设备，处理器控制定位单元获取智能雨伞的位置，以及控制通信单元从外界设备获取智能雨伞位置对应的天气信息，显示装置设置于伞杆上，用于显示天气信息。

公告号CN205072237U的中国专利申请涉及一种智能雨伞，该智能雨伞的伞柄包括伞柄本体、供电模块、WIFI连接模块、蓝牙连接模块、感应模块、发光震动模块、控制模块；智能雨伞伞柄通过WIFI连接模块连接路由器或者通过蓝牙连接模块连接手机，进而连接互联网，对网络服务器按照一定的策略进行访问，比如每小时更新一次，根据网络定位位置获取城市信息，然后再获取实时的天气信息，根据获取的最新的天气信息，按照预先设定好的策略控制发光震动模块进行提醒，例如晴天蓝光慢闪，阴天蓝色红色光交替慢闪，小雨红色慢闪，中到大雨红色快闪，雷阵雨红绿蓝交替闪等。

综上所述，现有的智能雨伞技术可以利用雨伞手柄内置的通信模组与外部的手机或路由器实现通讯连接，进而接入网络平台，并且通过与手机的相互通信实现防丢失等功能；智能雨伞手柄或伞骨架还设置亮度、温度、湿度等各类型的传感器，以及GPS定位模组；智能雨伞可以根据传感器的感应获得环境亮度和温湿度信息，或者根据定位从网络获取天气预报信息；智能雨伞在获得以上信息的基础上，控制LED等发光装置以不同的亮度、颜色或闪烁模式进行发光，一方面对用户进行提示，另一方面也可以起到增强照明、提高能见度的效果，LED等发光装置一般设置在伞柄上。

现有智能雨伞的缺陷在于：首先，智能雨伞实现对紫外线强度、空气温湿度、风速、雨量大小、亮度等周边环境的提示，需要多种类型的环境参数作为依据；如果智能雨伞自身采集周围环境中多种类型的参数，那就需要在雨伞上集成各种类型的传感器，这样会明显增加智能雨伞的成本；而且雨伞一般在室外应用，用户持智能雨伞待在室内时就无法采集室外的环境状况，但用户仍然需要对室外环境获取一定的提示；而如果依靠联网的方式获得环境参数数据，由于网上平台的天气预报、阳光指数预报等数据针对的空间尺度都比较大，例如针对某一个城市或城区的天气预报，难以有效表示出雨伞所处具体位置的环境状况。其次，用于提示用户以及实现照明的发光装置都安设在伞柄上；在伞撑开的状态下固然能够被用户观察到，但是如果伞闭合则就不易被发现；另外如果将发光装置用于在暴雨、黑夜等环境能见度低时进行照明，或者通过发光装置来提示周围车辆注意到自己，那么将发光装置设置在伞柄上效果就很不理想，因为伞柄本身也比较细，呈线状，而且受到伞面的阻隔，发光效果不够明显。第三，智能雨伞在户外要配合手机进行通信，不具有独立联网的能力，导致其适用场景受到较大的制约。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用窄带物联网通信的多功能智能雨伞及其应用系统，该多功能智能雨伞具备低功耗的自主通信接入网络的功能，可实时接收应用系统平台发送的且反映智能雨伞所在小区域天气、紫外线指数、温度等环境参数的信息报告；多功能智能雨伞具有可拆卸更换的伞头，伞头内集成光照传感器以及根据用户需求选配的特定类型传感器，可采集部分类型的环境参数并通信上传；智能雨伞伞面的至少一部分具有柔性显示层，可根据环境参数调节显示亮度、图案等，一方面对用户进行提示，另一方面在低照度下起到照明和对周围车辆提醒的作用，相对于现有技术在伞骨架安装LED的方式显示面积大、能见度效果好。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用窄带物联网通信的多功能智能雨伞，包括手柄、支撑杆、操作部、传动座、传动柱一、传动柱二、伞架、伞布、柔性显示层、可拆卸一体化传感伞头、主控制器、NB-IoT通信模组、GPS定位器、光照传感器、可选配一体化传感器组、显示控制接口、蜂鸣器、按键板以及电源模组；其中，所述主控制器、NB-IoT通信模组、GPS定位器、蜂鸣器、按键板以及电源模组设置在操作部之内；光照传感器与可选配一体化传感器组设置所述可拆卸一体化传感伞头之内；所述可拆卸一体化传感伞头可拆卸安装在位于支撑杆顶端的基座上，可拆卸一体化传感伞头与所述基座之间具有信号接口；所述伞布外表面的至少一部分覆盖安装有柔性显示层；

所述NB-IoT通信模组、GPS定位器、光照传感器、可选配一体化传感器组、显示控制接口、蜂鸣器、按键板分别与主控制器连接；所述电源模组向主控制器、NB-IoT通信模组、GPS定位器、光照传感器、可选配一体化传感器组、显示控制接口、蜂鸣器、按键板输出供电；

所述NB-IoT通信模组，基于NB-IoT协议实现无线通信，将多功能智能雨伞直接接入NB-IoT蜂窝小区网络；所述NB-IoT通信模组将从网络接收到的数据提供给所述主控制器，以及将由所述主控制器提供的数据上传至网络；所述主控制器通过NB-IoT通信模组从网络获得多功能智能雨伞自身不能感应的类型的环境状态信息；

所述主控制器可以从GPS定位器获得智能雨伞的实时位置信息，以及从光照传感器获得智能雨伞的环境照度信息；并且，所述可选配一体化传感器组包括至少一种类型的传感器，所述主控制器从可选配一体化传感器组获得一种或者多种可选类型的环境状态信息；

所述主控制器通过显示控制接口与所述柔性显示层连接，主控制器根据自身感应的环境照度信息，以及根据自身感应和从网络获得的环境状态信息，确定显示模式、显示内容以及显示亮度，通过显示控制接口向柔性显示层输出显示数据与控制信号，以控制柔性显示层的显示。

优选的是，所述主控制器将通过GPS定位器获得的实时位置信息和通过所述可选配一体化传感器组自身感应的环境状态信息，通过所述NB-IoT通信模组上传至NB-IoT蜂窝小区网络。

优选的是，所述传动座可沿着所述支撑杆滑动、所述传动座的顶部铰接有环绕支撑杆设置的若干根传动柱一，且传动座的顶部还铰接有环绕支撑杆且位于传动柱一上方的若干根传动柱二，传动柱一与传动柱二远离传动座的一端分别铰接至环绕支撑杆设置的若干根伞架，且传动柱二与伞架的铰接部位相对于传动柱一与伞架的铰接部位更靠近支撑杆。

优选的是，所述柔性显示层包括透明柔性塑料基层、第一ITO透明导电膜、有机聚合物电致发光材料层、第二ITO透明导电膜和透明柔性塑料面层。

优选的是，所述透明柔性塑料基层和透明柔性塑料面层本身采用聚醚醚酮、聚苯二甲酸乙二醇酯或者聚醚砜(PES)制成，并且在透明柔性塑料基层和透明柔性塑料面层的外表面上分别叠加复合防水层，该复合防水层由若干层聚合物层和氮化物层彼此交错叠加形成。

优选的是，所述环境状态信息包括雨量信息、湿度信息；并且所述主控制器根据自身感应和从网络获得的所述雨量信息和湿度信息，控制所述柔性显示层的显示颜色、闪烁模式。

优选的是，当所述主控制器通过雨量信息判断当前为大雨，则控制柔性显示层发出白光，并且主控制器根据光照传感器感应的环境照度信息，在周围环境越暗时控制白光的显示亮度越大。

本发明进而提供了一种应用窄带物联网通信的多功能智能雨伞应用系统，包括：上述多功能智能雨伞、NB-IoT基站、与NB-IoT基站连接的小区服务器以及平台服务器；其中，

所述NB-IoT基站用于提供蜂窝小区网络；所述多功能智能雨伞接入由NB-IoT基站提供的蜂窝小区网络，将多功能智能雨伞的实时位置信息以及多功能智能雨伞自身感应的各类型环境状态信息通过蜂窝小区网络的无线上行信道上传至NB-IoT基站；NB-IoT基站用于将本蜂窝小区网络内的各个多功能智能雨伞上传的实时位置信息和环境状态信息存储在与该基站连接的小区服务器；NB-IoT基站还以广播、组播或者单播消息的方式，定期通过蜂窝小区网络的无线下行信道向该蜂窝小区网络内的多功能智能雨伞下发估算的环境状态信息；

所述平台服务器SP用于对多功能智能雨伞的用户进行注册、登录认证，经认证后NB-IoT基站才允许多功能智能雨伞接入所述蜂窝小区网络；并且所述平台服务器还用于通过各个NB-IoT基站向各个多功能智能雨伞推送平台消息。

优选的是，在广播的模式下，小区服务器根据本蜂窝小区网络的各个多功能智能雨伞上传的每一类型的环境状态信息，计算小区环境状态信息的平均值作为该类型环境状态信息的估算值，并且将估算值通过NB-IoT基站向小区内的所有多功能智能雨伞发送广播消息。

在组播的模式下，小区服务器将蜂窝小区划分为若干个子区，根据各个多功能智能雨伞的实时位置信息，确定位于每个子区内多功能智能雨伞，将每个子区的多功能智能雨伞作为一个组，根据每个组的多功能智能雨伞上传的每一类型的环境状态信息，计算该子区环境状态信息的平均值作为该类型环境状态信息的估算值，并且将估算值通过NB-IoT基站向该子区对应组内的多功能智能雨伞发送组播消息。

在单播的模式下，面向某一个目标多功能智能雨伞，当计算某一类型的环境状态信息估算值时，小区服务器根据实时位置信息，确定当前与该目标多功能智能雨伞距离最近的且能够提供该类型环境状态信息的感应值的若干个邻近多功能智能雨伞，根据邻近多功能智能雨伞上传的该类型的环境状态信息，计算环境状态信息的加权平均值，并且将该加权平均值单独发送消息给该目标多功能智能雨伞。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种应用窄带物联网通信的多功能智能雨伞，具备以下有益效果：智能雨伞可以选配各种不同类型的传感器来进行环境信息感应，提供了对用户期望的各种应用场景的适应性。智能雨伞可以获得应用系统通过小区基站推送的消息，从中获得自身不能直接感应的各种类型的环境信息，因此智能雨伞就不用配置全部类型的传感器，降低了成本，同时仍然可以支持各种类型的环境信息提示，例如用户的雨伞虽然只配置了紫外线传感器，但当下雨的时候仍然可以实现雨量的提示。智能雨伞采用低功耗NB-IoT的通信方式，直接接入蜂窝小区。本发明创新性地将智能雨伞的显示部件制作为柔性显示层，覆盖在伞布表面，实现了面状显示，提高了显示的醒目可见效果，在大雨黑暗环境下容易被周围车辆注意到，同时显示内容在伞内也是可见的，柔性显示层具有特殊的防水和耐折叠设计。在机械结构方面，通过设置传动柱一、传动座和传动柱二一体成型结构，能保证伞架带动着伞布完全撑开，结构更稳定，因为伞布表面覆盖了柔性显示层，厚度和硬度还是比单纯的帆布伞面要大一些，因此这种机械结构的支撑和打开效果更理想，也不会出现大风时候反伞的问题，方便了人们使用。本发明的应用系统基于NB-IoT蜂窝架构设计，可以以小区为基本单位，将智能雨伞本身作为环境信息的采集和分享源，还可以进行多种网络消息的推送。本发明解决了目前市场上现有的智能雨伞往往只具备单一功能或传感器配置成本过高，智能化不够，显示效果不佳、应用不方便的问题。

附图说明

图1为本发明所述多功能智能雨伞的外观正视示意图；

图2为本发明所述多功能智能雨伞的正视剖视示意图；

图3为本发明所述多功能智能雨伞的电路结构示意图；

图4为本发明所述多功能智能雨伞的柔性显示层结构示意图；

图5为本发明所述多功能智能雨伞的柔性显示层的复合防水层结构示意图；

图6为本发明所述多功能智能雨伞应用交互系统的示意图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，一种应用窄带物联网通信的多功能智能雨伞，包括手柄1，多功能智能雨伞手柄1为弯曲设置。手柄1的顶部固定安装有雨伞的支撑杆2，支撑杆2的下端设置有操作部3。位于操作部3上方安装有可以沿着支撑杆2活动的传动座4，传动座4上固定安装有卡扣5，当传动座4位于支撑杆2下端时，卡扣5与支撑杆2上的松紧按钮卡合，伞处于闭合状态，通过支撑杆2上的松紧按钮回缩，使卡扣5松脱，传动座4沿着支撑杆2向上滑动，使伞撑开。传动座4的顶部铰接有环绕支撑杆2设置的传动柱一6，且传动座4的顶部还铰接有环绕支撑杆2且位于传动柱一6上方的传动柱二7，传动柱一6与传动柱二7远离传动座4的一端铰接有环绕支撑杆2设置的伞架8，且传动柱二7与伞架8的铰接部位相对于传动柱一6与伞架8的铰接部位更靠近支撑杆2。传动柱一6、传动座4和传动柱二7为一体成型结构，这样能保证伞架8在撑开的时候能更好的带动着伞布9完全撑开。通过伞架8固定安装有伞布9。其中，伞布9外表面的至少一部分覆盖安装有柔性显示层10，并且，柔性显示层10至少覆盖了相邻的两支伞架8之间的一个伞布区域单元11的全部外表面，优选的是，柔性显示层10覆盖了多个伞布区域单元11的全部外表面，甚至是覆盖了整个伞布9的全部外表面。支撑杆2的顶部具有基座，通过基座安装有可拆卸更新的一体化多功能传感伞头12。

参见图3，示出了本发明的多功能智能雨伞电路结构示意图，包括：主控制器1301、NB-IoT通信模组1302、GPS定位器1303、光照传感器1304、可选配一体化传感器组1305、显示控制接口1306、蜂鸣器1307、按键板1308以及电源模组1309。NB-IoT通信模组1302、GPS定位器1303、光照传感器1304、可选配一体化传感器组1305、显示控制接口1306、蜂鸣器1307、按键板1308分别与主控制器1301连接，并且电源模组1309向主控制器1301、NB-IoT通信模组1302、GPS定位器1303、光照传感器1304、可选配一体化传感器组1305、显示控制接口1306、蜂鸣器1307、按键板1308输出供电。其中，所述主控制器1301、NB-IoT通信模组1302、GPS定位器1303、蜂鸣器1307、按键板1308以及电源模组1309设置在智能雨伞的操作部3之内。光照传感器1304与可选配一体化传感器组1305设置在可拆卸安装的一体化多功能传感伞头12之内，一体化多功能传感伞头12与支撑杆2的基座之间具有信号接口，并且基座通过在支撑杆2内部设置的导线与操作部3连接，将光照传感器1304与可选配一体化传感器组1305的信号输出端口连接至主控制器1301，且将光照传感器1304与可选配一体化传感器组1305的供电端口连接至电源模组1309。

多功能智能雨伞配置NB-IoT通信模组1302，基于NB-IoT协议实现无线通信，从而多功能智能雨伞直接接入网络，与智能雨伞应用系统的服务器实现数据交互传输。NB-IoT协议即基于蜂窝的窄带物联网协议，最初由华为公司推动，2016年已经由3GPP组织制定了主要的相关标准。NB-IoT由基站提供较大接入容量、较强信号覆盖和低功耗信息传输的小区，执行NB-IOT协议的通信模组可在小区内直接与基站执行双向数据传输，从而实现网络接入。执行NB-IoT协议的通信模组适合低传输速率要求的文本型数据包的收发，具有造价便宜、功耗极低、室内信号状态良好的优势。NB-IoT通信模组1302与主控制器1301保持数据连接，从而将从智能雨伞应用系统的服务器接收到的数据提供给主控制器1301，以及将由主控制器1301提供的数据上传至智能雨伞应用系统的服务器。

主控制器1301可以从GPS定位器1303获得智能雨伞的实时位置信息、以及从光照传感器1304获得智能雨伞的环境照度信息。并且，可选配一体化传感器组1305包括至少一种类型的传感器，因此主控制器1301还从可选配一体化传感器组1305获得一种或者多种可选类型的传感信息。作为产品可选配的附件，本发明的智能雨伞主体部分可以选配各种型号的一体化多功能传感伞头12，不同型号的一体化多功能传感伞头12内部除了都配置光照传感器1304以外，还可以内置不同的可选配一体化传感器组1305，不同的可选配一体化传感器组1305所安置的传感器类型有所不同。例如，如果智能雨伞主要是作为遮阳伞使用，则选配的一体化多功能传感伞头12内置的可选配一体化传感器组1305可具有紫外线指数传感器、温度传感器。如果用户购买智能雨伞主要是做挡风遮雨的用途，则可选配一体化传感器组1305可具有湿度传感器、雨量传感器、风力传感器。用户也可以利用可选配一体化传感器组1305实现一些个性化配置，例如，可以选配计步器芯片。可选配一体化传感器组1305将以上一个或多个类型的传感器芯片集成在一块电路板上，并且安装在一体化多功能传感伞头12的外壳以内。

主控制器1301通过显示控制接口1306与柔性显示层10连接，并且向柔性显示层10输出显示数据与控制信号。电源模组通过显示控制接口1306向柔性显示层10供电。图4示出了所述柔性显示层10的结构。该柔性显示层包括透明柔性塑料基层1001、ITO透明导电膜1002、有机聚合物电致发光材料层1003、ITO透明导电膜1004和透明柔性塑料面层1005。其中，透明柔性塑料基层1001和透明柔性塑料面层1005本身采用聚醚醚酮、聚苯二甲酸乙二醇酯或者聚醚砜(PES)制成。并且在透明柔性塑料基层1001和透明柔性塑料面层1005的外表面上分别叠加复合防水层1000和1006，该复合防水层1000和1006参见图5，复合防水层1000由若干层聚合物层1000-1和氮化物层1000-2彼此交错叠加形成，聚合物层为丙烯酸树脂，而氮化物层为Si3N4,优选由10层聚合物层与10层氮化物层彼此交错叠加而形成每个复合防水层。氮化物层具有比较强的隔湿防水能力，而聚合物层可以对氮化物层当中的细微孔隙通道进行有效堵塞，增强在雨中使用的防水作用。复合防水层1006结构与复合防水层1000相同。优选的是，透明柔性塑料基层1001和透明柔性塑料面层1005本身以及其表面的复合防水层1000、1006当中，均匀掺杂有直径为纳米级(150-500纳米)的硼纤维，掺杂的硼纤维质量分别占各基层、面层以及复合层总质量的0.2％-0.5％，纳米级硼纤维具有很高的强度和韧性，且质量很轻，纤维纳米级的直径和精确控制掺杂比不会影响透光度，而且可以显著提高弯折性能，经反复100000以上的折叠仍然使得基层和面层保持平整无褶皱，从而防水和透光性得到良好保障。在透明柔性塑料基层1001内表面覆盖ITO透明导电膜1002，作为显示层的阳极。ITO透明导电膜1002的表面设置有机聚合物电致发光材料层1003，该有机聚合物电致发光材料层1003为PPV材料层、PT材料层、PF材料层或者磷杂环戊二烯材料层。有机聚合物电致发光材料层1003的表面设置ITO透明导电膜1004作为阴极。透明柔性塑料面层1005覆盖在ITO透明导电膜1004表面。上述结构的柔性显示层10具有制作成本低、适合大面积全颜色显示、驱动电压低、适用温度范围广、防水性能好、柔性佳、耐反复折叠的特性。如前文所述，柔性显示层10覆盖于伞布9的外表面，并且覆盖了柔性显示层10的伞布9区域本身为透明，这样用户从伞内也可以看到柔性显示层10的显示内容。

主控制器1301连接蜂鸣器1307和按键板1308，从而可以控制蜂鸣器1307发出蜂鸣报警，以及响应用户对按键板1308的触摸而获得和执行用户输入指令。

本发明的多功能智能雨伞可以实现基于周边环境状态对柔性显示层的显示模式、显示内容以及显示亮度进行控制切换，从而一方面对雨伞的用户给予提示，另一方面也增强在黑暗、暴雨等环境中雨伞使用者的可见度，提示周围车辆注意，增强了安全性。本发明在多功能智能雨伞本身的硬件配置和功能基础之上，还开发了智能雨伞应用系统，以实现上述功能。图6是所述应用窄带物联网通信的多功能智能雨伞应用系统的结构示意图。该应用系统包括位于系统前端的分布式的大量多功能智能雨伞U1-Un，负责覆盖蜂窝小区的NB-IoT基站BS、与NB-IoT基站连接的小区服务器SC,以及网络侧的平台服务器SP。

如前文所述，多功能智能雨伞U1-Un可以通过GPS定位器1303获得智能雨伞的实时位置信息，从光照传感器1304获得智能雨伞的环境照度信息，以及通过可选配一体化传感器组1305获得所选配类型的传感器所感应的环境状态信息，例如，图6的多功能智能雨伞U1可以感应紫外线指数信息和温度信息，多功能智能雨伞U2可以感应湿度信息、雨量信息和风速信息。各个多功能智能雨伞通过NB-IoT通信模组1302接入由NB-IoT基站BS提供的蜂窝小区，将所述实时位置信息以及本雨伞感应的各类型环境状态信息通过蜂窝小区的无线上行信道上传至NB-IoT基站BS。NB-IoT基站BS将本小区内的各个多功能智能雨伞上传的实时位置信息和环境状态信息存储在该基站连接的小区服务器SC。并且，NB-IoT基站BS还以广播、组播或者单播消息的方式，定期(例如每五分钟一次)通过蜂窝小区的无线下行信道向本小区内的多功能智能雨伞下发估算的环境状态信息。在小区广播的模式下，小区服务器SC根据本小区内各个多功能智能雨伞U1-Un上传的每一类型的环境状态信息，计算小区环境状态信息的平均值作为该类型环境状态信息的估算值，并且将估算值通过NB-IoT基站向小区内的所有多功能智能雨伞U1-Un发送广播消息。在组播的模式下，小区服务器SC将小区划分为若干个子区，根据各个多功能智能雨伞U1-Un的实时位置信息，确定位于每个子区内多功能智能雨伞，将每个子区的多功能智能雨伞作为一个组，根据每个组的多功能智能雨伞上传的每一类型的环境状态信息，计算该子区环境状态信息的平均值作为该类型环境状态信息的估算值，并且将估算值通过NB-IoT基站向该子区对应组内的多功能智能雨伞U1发送组播消息。而在单播的模式下，面向小区当中的某一个目标多功能智能雨伞，当计算某一类型的环境状态信息估算值时，小区服务器SC根据实时位置信息，确定当前与该目标多功能智能雨伞距离最近的且能够提供该类型环境状态信息的感应值的3-5个邻近多功能智能雨伞，根据这3-5个邻近多功能智能雨伞上传的该类型的环境状态信息，计算环境状态信息的加权平均值，并且将该加权平均值单独发送消息给该目标多功能智能雨伞。举例来说，多功能智能雨伞U1不能感应雨量信息，则根据实时位置信息，确定在本小区能够感应雨量信息的智能雨伞当中，U2、U3、U4的距离与U1最近，则小区服务器SC根据U2、U3、U4上传的雨量信息的感应值，计算加权平均值：

其中为所述加权平均值，RU2、RU3、RU4为U2、U3、U4上传的雨量感应值，βU1U2、βU1U3为、βU1U4为加权系数，且加权系数与每个邻近多功能智能雨伞U2、U3、U4和目标多功能智能雨伞U1之间的距离成反比，计算得到的加权平均值作为环境状态信息估算值传送给目标多功能智能雨伞U1。

对于每个多功能智能雨伞，主控制器1301利用智能雨伞自身搭载的传感器，获得环境照度信息和所选配类型的环境状态信息。对于智能雨伞自身不能感应的类型的环境状态信息，主控制器1301通过NB-IoT通信模组1302收到NB-IoT基站广播、组播或者单播的环境状态信息，并且从广播、组播或者单播的消息中获得自身不能感应的类型的环境状态信息。例如，多功能智能雨伞U1可以利用自身的传感器获得环境照度信息、紫外线指数信息和温度信息，并且可以通过接收广播、组播或者单播的消息从中获得其自身不能感应的湿度信息、雨量信息和风速信息。而至于广播、组播消息中包含的紫外线指数信息、温度信息，由于U1本身可以直接感应自身环境的紫外线指数信息和温度信息，因此其不会从广播、组播消息当中去提取。

进而，主控制器1301根据自身感应的环境照度信息，以及根据自身感应和从广播、组播、单播消息中取得的环境状态信息，确定显示模式、显示内容以及显示亮度，从而通过显示控制接口向柔性显示层10输出显示数据与控制信号。举例来说，主控制器1301根据雨量信息、湿度信息，在晴天时使柔性显示层显示为蓝色且缓慢闪烁；如果湿度较大判断为阴天时，使柔性显示层显示为蓝色和红色交替且缓慢闪烁；如果通过雨量信息判断小雨，则控制柔性显示层显示为红色且快速闪烁；如果通过雨量信息判断当前为大雨，则控制柔性显示层发出白光，并且根据环境照度信息，周围环境越暗时白光的显示亮度越大，从而起到一定的照明和增加自身可见度的作用，为了提高可见度，还可以进行闪烁显示，以提醒周围车辆注意，增加用户自身安全性。另外，还可以利用柔性显示层10显示字符或图形，例如，可以根据紫外线强度值或者温度值，在柔性显示层10显示字符提示；根据风速信息，在柔性显示层显示当前风速和风向。

网络侧的平台服务器SP主要负责对智能雨伞的用户进行注册、登录认证，经认证后NB-IoT基站才允许智能雨伞接入小区。平台服务器SP还可以通过各个NB-IoT基站向各个智能雨伞推送平台消息，例如交通路况提示、气象预警乃至广告等。

综上所述，本发明提供了一种多功能智能雨伞及其应用系统。相比于现有的智能雨伞，本发明做出了很多创新性的改进，包括：智能雨伞可以选配各种不同类型的传感器来进行环境信息感应，提供了对用户期望的各种应用场景的适应性。智能雨伞可以获得应用系统通过小区基站推送的消息，从中获得自身不能直接感应的各种类型的环境信息，因此智能雨伞就不用配置全部类型的传感器，降低了成本，同时仍然可以支持各种类型的环境信息提示，例如用户的雨伞虽然只配置了紫外线传感器，但当下雨的时候仍然可以实现雨量的提示。智能雨伞采用低功耗NB-IoT的通信方式，直接接入蜂窝小区。本发明创新性地将智能雨伞的显示部件制作为柔性显示层，覆盖在伞布表面，实现了面状显示，提高了显示的醒目可见效果，在大雨黑暗环境下容易被周围车辆注意到，同时显示内容在伞内也是可见的，柔性显示层具有特殊的防水和耐折叠设计。在机械结构方面，通过设置传动柱一、传动座和传动柱二一体成型结构，能保证伞架带动着伞布完全撑开，结构更稳定，因为伞布表面覆盖了柔性显示层，厚度和硬度还是比单纯的帆布伞面要大一些，因此这种机械结构的支撑和打开效果更理想，也不会出现大风时候反伞的问题，方便了人们使用。本发明的应用系统基于NB-IoT蜂窝架构设计，可以以小区为基本单位，将智能雨伞本身作为环境信息的采集和分享源，还可以进行多种网络消息的推送。本发明解决了目前市场上现有的智能雨伞往往只具备单一功能或传感器配置成本过高，智能化不够，显示效果不佳、应用不方便的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。