基于群体感知技术的环境信息采集方法及系统的制作方法_3

文档序号:9814307阅读:来源:国知局
处环境的情况,并对环境状况做出调整,从而使得环境控制等更为准确、高效,并且可避免传感器失效等引起故障诊断延迟等,从而达到为学生们提供舒适的环境和降低能耗的目标。
[0059]参照图2所示,学生(3)感受校园环境(9),将对其评价通过移动客户端上的APP(6)进行表达,手机APP(6)通过位置二维码(2)或GPS定位(3)确定学生感知信息的归属,并将感知信息上传到服务器(4)。同时,传感器系统(5)持续对校园环境(9)进行检测与采集,并将采集到的信息上传服务器(4)。服务器(4)将手机APP(6)和传感器系统(5)采集的多维信息整合起来,显示到管理人员监控设备(7),供管理人员依据这些信息实现对校园环境的观测和管理。同时,这些多维信息也可以提供至相关研究部门(8)进行数据挖掘,从中寻觅合理的管理模式和管理方案。
[0060]图3为本发明实施例的信息获取结构框架示意图,参照图3所示,用户对各类信息均进行感知,而物理传感器则主要获取常规信息。
[0061]图4为本发明实施例的控制流程图,参照图4所示,管理方案作用与校园建筑与场所,学生和传感器对校园环境情况进行获取形成多维信息,通过数据挖掘调整管理方案,实现校园管理的合理和人性化。
[0062]图5为本发明实施例的系统程序结构示意图,参照图5所示,整个系统由四大部分组成:获取群体感知信息的设备(I)、获取环境信息的物理设备(2)、获取融合信息反馈的设备(3)和信息处理的平台(4)。手机客户端通过其上运行的应用程序(APP)将使用者对其所处环境的温度情况与光强情况的感受上传到服务器。传感器端负责以固定频率持续采集室内的温度和光强信息,并持续通过网络传输到服务器。网页前端负责将服务器端收集的信息整合并显示出来,让管理人员能够直观地了解。服务器端负责接受并维护收集到的数据,按需输出给网页前端。具体技术细节如下:
[0063](I)感知信息归属确定。因关注对象为室内场所,故采用已有的二维码编码定位技术,对实验场所进行编码定位。在手机APP (群体感知获取设备,即人机交互接口 HMI)上嵌入Zxing解码模块,提供通过扫描针对位置信息编码的二维码获取位置信息的功能。如对清华大学未来信息技术大楼智网中心实验室FIT3-624室进行二维码编码并将二维码张贴在室内后,通过扫描,APP会自动在位置信息栏填充“Tsinghua.edu.cn/FIT/3/624”。这一信息将在使用者上传自身感受时作为标记信息,以明确信息的描述对象。
[0064](2)人员个性化配置。为获取准确的群体感知信息,需要对感知信息的获取来源进行分辨。采取注册用户的机制,学生们需要通过登陆操作来进行身份认证,认证中也需要加入地址信息以保证对信息目标的正确归类。在APP中需要对用户名、密码等相关信息进行正则效验与加密,同扫码获取的地址信息一起打包后,仓Il建HttpClient以异步通讯方式与服务器通讯,验证操作权限。验证成功后开放环境评价界面,供学生将对当前场所的感受进行反馈。
[0065](3)感知信息的获取。APP环境评价界面提供了 “太热” “较热” “适宜” “较冷” “太冷”“较暗” “正常” “较亮” “拥挤” “合适” “稀疏”等一系列按键,让使用者可以通过按键来反馈当前的温度情况、光强情况及人员密度情况(即感知信息hAPP持续监听使用者(学生)的按键操作,当使用者按下某按钮时,APP会将此感知信息的类型、程度加上用户、位置、时间等信息戳,采用Http协议以POST方式发送给服务器端。如学生按下温度信息中的“太热”,则感知信息的类型为“温度”,程度为5(1-5分别对应由太冷到太热的5个程度),信息戳包括此学生的用户ID、登陆地点以及点击此按键的时刻。
[0066](4)传感器信息的获取。传感器是工作人员人工架设的,在搭建传感器时需在数据库中手动建立键值对来记录设备ID和设备地址,以后通过对设备ID查表即可获取设备地址信息。传感器端以单片机作为处理器,通过与温度传感器模块、光强传感器模块的协作,以给定频率持续采集温度和光强信息,并通过网络传输到服务器端,这些信息将作为室内环境情况的支撑。
[0067](5)信息管理平台配置。因为以网页前端作为显示端,故服务器采用网站服务器的模式,以PHP语言配合CodeIgniter框架编程,通过Apache服务器解析并执行。服务器为手机客户端、传感器端和网页前端设计接口函数,用以响应并处理消息事件。其中,用户注册接口和登陆效验接口用以让用户进行注册和登陆;感知信息收集接口用以接收感知设备(移动终端)上传的信息,并将内容写入数据库;传感器信息收集接口用以接收传感器系统上传的信息并写入数据库;信息显示接口用以传出指定时间段和地点获取到的多维信息(包括传感器信息和感知信息)。
[0068](6)数据库设计。数据库采用轻量级的MySQL,核心表有三类表:用户信息表、感知信息表和传感器信息表。用户信息表用于记录用户的注册信息,供以登陆验证,主要字段有“用户名”、“ID”、“学号”、“性别”、“年级”、“专业”、“登陆密码”、“手机号”等。群体感知表用于记录移动终端上传的信息,每个条目都代表着一个感知信息,主要字段有“信息类别”、“信息程度”、“反馈用户ID”、“时间”、“地点”等。传感器信息表用于记录传感器信息上传的信息,主要字段有“传感器ID”、“传感器类别”、“数据”、“时间”、“地点”等。其余数据表包括传感器设备表、用户登录情况表、场所信息表等。
[0069](7)显示端设计。为了使获取数据的显示直观方便,以网页前端作为显示端。网页前端以JavaScript/CSS/Html语言为主,配合J-query 'Bootstrap等开源包进行界面和交互功能的设计与实现。在用户提交欲查询信息范围(如某时间段内某场所)的表单后,服务器通过Ajax技术从数据库取得用户关心的该范围内的传感器信息和感知信息,将传感器信息的数据以时间为横轴数值为纵轴呈现在折线图中,而将感知信息的融合结果(如各类、各程度信息的次数统计)标记在各节点,直观地显示给管理人员。管理人员通过观察这些数据信息,能够掌握具体情况,并做出决策,如调整空调温度设定、照明设定等。除此之外,显示端还有数据导出功能,可以直接将数据库原始数据导出为csv文件,便于进行数据挖掘工作。
[0070](8)用户激励机制设计。为了提高学生们参与的积极性,在其手机APP中加入场所信息获取功能。学生选择感兴趣的场所后,便可获取该场所内其他学生感知信息的统计结果。如学生选定第一教学楼402教室,则在点击查询按钮后APP会向服务器发送查询请求。月艮务器根据查询请求内附的场所名称通过SQL语句在数据库对相关的感知信息进行查询和统计,并将结果返回手机APP。
[0071]举例而言,具体示例场景如下:
[0072]在周六下午,张同学决定去教室自习。他打开上述手机APP,查询清华大学第六教学楼A区208教室情况,结果显示过去I小时内有许多人认为此教室“拥挤”,所以他转而查询隔壁209教室,根据结果发现此教室人数较少,温度也适宜,所以他决定前往该教室自习。在到达教室后,张同学发现教室里同学较少,亮度正常,也比较凉爽,于是他打开软件扫描张贴在教室门口的二维码,软件自动在地址栏显示“Tsinghua.edu.cn/Build6/A/209”,而后填入自己的用户名和密码并登陆成功。他在软件的环境评价界面选择了温度的“适宜”,光强的“正常”和人员密度的“稀疏”并进行评价,然后找空桌开始自习。几十分钟后,张同学感觉室温较低,于是再次评价教室温度的“较冷” ο教室内有几人也感觉到了寒冷并也进行了相同的评价。此时管理人员登陆网页,发现六教209教室有好几条关于温度较冷的评价,传感器采集的温度是23.8°C。他发现学生们反映教室里人员较少,但有好几人觉得比较冷,说明有相当一部分人认为温度过低,所以他将室内空调的温度上调2°C。而后,教室温度上升,张同学感觉不再那么冷了,于是反馈了温度的“适宜”。
[0073]在此场景中,管理人员将人的感知信息与传感器数据简单融合,实现了人性化、个性化的温度控制,避免了因对室内温度情况掌握不充分而可能导致的调控不当和能耗浪费。而张同学既对管理人员的工作提供了帮助,也满足了自身的需求。进一步地,通过对场所环境数据的长期获取,研究人员可以探索其中的模式,从而设计出符合规律的控制策略,提高室温调控的智能程度。
[0074]根据本发明实施例提出的基于群体感知技术的环境信息采集方法,通过引入群里感知技术获取用户的感知信息,以将用户的参与和物理传感器作为信息获取平台的两大信息获取途径,从而根据感知信息与物理传感器检测的环境参数获取多维环境数据,除了采集室内环境参数,还可以采集室外或者非环境参数的信息,提高采集的精确度,确保用户的参与积极性,高效准确地识别和判断参与感知的用户的行为和其所处环境,从而保证数据的完整性和可靠性,以及通过图表形式显示多维环境数据,提高用户的使用体验。
[0075]其次参照附图描述根据本发明实施例踢出的基于群体感知技术的环境信息采集系统。参照
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