基于移动设备的数据采集方法、装置及设备与流程

1.本发明涉及数据采集技术领域，具体地涉及一种基于移动设备的数据采集方法，以及一种基于移动设备的数据采集设备。


背景技术：

2.随着移动终端的功能日益强大，其能够感知的外部数据越来越多。现有技术中移动设备通过其各种传感器采集的数据进行了大量的应用。当前的趋势是移动设备作为分布感知和边缘计算的重要节点，需要对不同领域的特定数据进行采集和处理。以移动终端应用于地震监测预警领域为例，现有技术中尚未提供对于移动设备终端的特定类型的震动数据的有效处理，也未见对于移动设备作为震动感知节点的选定方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种基于移动设备的数据采集方法，旨在解决在现有移动设备作为感知终端时的数据量过大及其导致的通讯成本与服务端处理压力、以及数据质量参差不齐的问题。
4.在本发明的第一方面，提供了一种基于移动设备的数据采集方法，所述方法包括：基于移动设备的硬件信息和稳定状态，对所述移动设备进行可用性度量，得到度量结果；其中，所述硬件信息与所述移动设备的数据采集能力相关；所述稳定状态与所述移动设备的运动状态和放置状态相关；基于所述度量结果确定所述移动设备所采集数据的数据上传权限。
5.优选的，所述硬件信息包括：所述移动设备的型号、使用信息、与震动与定位相关的传感器的型号以及与震动相关的传感器的检测性能。
6.优选的，所述稳定状态包括：所述移动设备进入或退出静止状态和水平放置状态的频率，以及所述移动设备保持所述静止状态和所述水平放置状态的持续时间。
7.优选的，所述移动设备为静止状态通过以下方式确定：与处于静止状态的移动设备对应的加速度数据中，短时窗内度量和长时窗内度量符合配置的静止状态度量；所述移动设备为水平放置状态通过以下方式确定：与处于水平放置状态的移动设备对应的加速度数据中，加速度相对竖直方向上加速度分量的度量符合配置的水平放置状态度量。
8.优选的，对所述移动设备进行可用性度量，得到度量结果，包括：对移动设备的硬件信息和稳定状态的每个数据维度进行评分；基于每个数据维度的评分和对应的权重值，计算加权和作为所述度量结果；所述度量结果在所述评分或权重值变动时更新。
9.优选的，当所述移动设备保持具有所述静止状态和所述水平放置状态的持续时间度量，符合配置的稳定状态时间度量时，所述移动设备被标记有稳定状态标识。
10.优选的，所述数据维度包括：数据处理性能，与所述移动设备的型号和所述移动设备的传感器的型号相关；传感器检测性能，与所述移动设备的与震动相关的传感器的自噪声水平和采样率性能相关；设备老化度，与所述移动设备的总使用时长或充放电次数相关；
稳态时间占比，所述稳态时间占比为所述移动设备在预设的统计周期内具有稳定状态标识的时间占比；以及稳态变化频率，所述稳态变化频率为所述移动设备在所述统计周期内具有稳定状态标识的变化次数。
11.优选的，所述数据维度还包括：相对高度，所述相对高度为所述移动设备相对于所在位置的地面高度。
12.优选的，所述数据维度中的稳态时间占比、稳态变化频率和相对高度的评分在所述统计周期结束时更新。
13.优选的，所述方法还包括：确定所述移动设备存在采集数据的上报历史记录；基于所述上报历史记录相对于其对应的最终确认数据的准确性评分，对所述移动设备对应的度量结果进行修正；将修正后的度量结果作为所述移动设备的度量结果。
14.优选的，所述基于所述度量结果确定所述移动设备的传感器所采集数据的数据上传权限，包括：确定所述移动设备的度量结果高于配置的度量结果阈值；确定所述移动设备是否具有数据上传权标识，若具有，则所述移动设备具有所述数据上传权限。
15.优选的，确定所述移动设备是否具有数据上传权标识，包括：基于所述移动设备的度量结果赋予与度量结果相对应的被选概率；基于所述被选概率从网格中选出备选移动设备；从所述备选移动设备中随机确定出与数据上传权标识的数量对应的移动设备，被确定的移动设备具有所述数据上传权标识。
16.优选的，确定所述移动设备是否具有数据上传权标识，包括：将网格中度量结果高于所述配置的度量结果阈值的移动设备确定为备选移动设备；基于所述网格中所述备选移动设备的数量和拟分配的数据上传权标识的数量、度量结果确定备选移动设备的被选概率；备选移动设备基于所述被选概率被确定是否具有所述数据上传权标识。
17.优选的，所述网格为预设监测区域的地理范围被划分成的多个网格之一。
18.优选的，所述被选概率在以下预设条件下更新，所述预设条件包括：所述网格内的移动设备的数量变化超出配置的数量变化阈值；所述网格内拟分配的数据上传权标识的数量被配置更新；达到预设的被选概率的更新周期。
19.在本发明的第二方面，还提供了一种基于移动设备的数据采集装置，所述装置包括：数据采集模块，用于获取移动设备的硬件信息和稳定状态；度量计算模块，用于基于所述硬件信息和所述稳定状态，对所述移动设备进行可用性度量，得到度量结果；其中，所述硬件信息与所述移动设备的数据采集能力相关；所述稳定状态与所述移动设备的运动状态和放置状态相关；以及权限确定模块，用于基于所述度量结果确定所述移动设备所采集数据的数据上传权限。
20.在本发明的第三方面，还提供了一种基于移动设备的数据采集设备，所述设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的基于移动设备的数据采集方法的步骤。
21.在本发明的第四方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现前述的方法。
22.在本发明的第五方面，还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行前述的方法。
23.本发明提供的技术方案采用了移动设备状态定义及统计等方式，能够从大量移动
设备中选择出符合特定特征的移动设备，以避免大量移动设备作为感知终端时的数据量过大及其导致的通讯成本与服务端处理压力、以及数据质量参差不齐的问题。采用本发明提供的实施方式，能够实现从大量移动设备中择优选择以及提升所选移动设备采集数据的质量。
附图说明
24.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
25.图1为本发明一实施例中的基于移动设备的数据采集方法的流程示意图；
26.图2为本发明一实施例中的确定移动设备具有数据上传权标识的步骤示意图；
27.图3为本发明另一实施例中的确定移动设备具有数据上传权标识的步骤示意图；
28.图4为本发明另一实施例中的基于移动设备的数据采集装置的模块示意图。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
30.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
31.图1为本发明一种实施例中的基于移动设备的数据采集方法的流程示意图。如图1所示，本发明的实施方式提供一种基于移动设备的数据采集方法，所述方法包括：
32.s01、基于移动设备的硬件信息和稳定状态，对所述移动设备进行可用性度量，得到度量结果；其中，所述硬件信息与所述移动设备的数据采集能力相关；所述稳定状态与所述移动设备的运动状态和放置状态相关；
33.移动设备作为整个系统的数据采集终端，会受到移动设备自身的多种因素的影响。为了衡量这些因素对于数据采集质量的影响，本实施方式对移动设备的硬件信息和稳定状态进行可用性度量。其中所选的硬件信息限定于数据采集能力，包括传感器性能评价和处理器性能评价。稳定状态限定于运动状态和放置状态，其中运动状态主要是移动设备的静止状态，放置状态主要是移动设备放置后的自身的稳定性。以上因素的选择有利于使移动设备更好地采集外部的数据，尤其是震动数据。
34.s02、基于所述度量结果确定所述移动设备所采集数据的数据上传权限。
35.由步骤s01中所选定的硬件信息和稳定状态，对其进行可用性度量之后，从中选择度量结果满足预设条件的移动设备，赋予其数据上传权限。具有该数据上传权限的移动设备将其采集的数据进行上传。
36.在以上实施方式，能够从大量移动设备中选出处于较佳状态的移动设备进行数据采集并上传，进而避免大量移动设备作为感知终端时的数据量过大及其导致的通讯成本与服务端处理压力。同时本实施方式最大可能地降低了移动设备自身对于采集数据的影响和干扰，从而解决了数据质量参差不齐的问题。
37.在本发明提供的一种实施方式中，所述硬件信息包括：所述移动设备的型号、使用
信息、与震动与定位相关的传感器的型号以及与震动相关的传感器的检测性能。其中，移动设备型号反映了移动设备的性能，使用信息反映了移动设备的老化程度，与震动与定位相关的传感器包括加速度传感器和定位模块，其型号反映了其对应的采集能力和采集精度。其中与震动相关的传感器的检测性能包括了自噪声水平、采集精度和采样率等。通过对于硬件信息的具体选择，能够提升该移动设备的震动数据的采集精度和处理能力。
38.在本发明提供的一种实施方式中，所述稳定状态包括：所述移动设备进入或退出静止状态和水平放置状态的频率，以及所述移动设备保持所述静止状态和所述水平放置状态的持续时间。当移动设备不处于静止状态时，其受到的外部影响较大，此时不适宜作为采集终端。同理，当移动设备不处于水平放置状态时，极易因为的轻微晃动产生移动，也不宜作为采集终端。因此本实施方式采用静止状态和水平放置状态进行稳定状态的确定。当移动设备频繁进入或退出静止状态和水平放置状态时，以及保持所述静止状态和所述水平放置状态的持续时间过短时，均认为该移动设备的稳定状态较差。
39.在本发明提供的一种实施方式中，所述移动设备为静止状态通过以下方式确定：与处于静止状态的移动设备对应的加速度数据中，短时窗内度量和长时窗内度量符合配置的静止状态度量；例如采用sta/lta算法等进行静止/运动状态识别；所述移动设备为水平放置状态通过以下方式确定：与处于水平放置状态的移动设备对应的加速度数据中，加速度相对竖直方向上加速度分量的度量符合配置的水平放置状态度量，例如对mems加速度传感器监测的三分向的加速度，分析计算移动设备放置状态及其倾斜程度，此为现有技术，在此不赘述。
40.在本发明提供的一种实施方式中，对所述移动设备进行可用性度量，得到度量结果，包括：对移动设备的硬件信息和稳定状态的每个数据维度进行评分；基于每个数据维度的评分和对应的权重值，计算加权和作为所述度量结果；所述度量结果在所述评分或权重值变动时更新。具体的，此处的度量结果采用多个数据维度进行评价，此处的评价优选为定量的分数评价，为计算后续的度量结果提供数据基础。当存在多个数据维度时，每个数据维度的重要性和影响均不相同，因此对每个数据维度赋予不同的权重，以体现每个数据维度对于度量结果的影响。计算该移动设备可用性评价的总分，加权平均总分＝x1*p1/(p1+p2+p3+
……
+p
n
)+x2*p2/(p1+p2+p3+
……
p
n
)+
……
x
n
*p
n
/(p1+p2+p3+
……
+p
n
)。其中x
n
为第n个数据维度的评分，p
n
为第n个数据维度对应的权重。
41.为了便于统计以及将移动设备定义为一种所要求的特定状态，当所述移动设备保持具有所述静止状态和所述水平放置状态的持续时间度量，符合配置的稳定状态时间度量时，所述移动设备被标记有稳定状态标识。为了更好地标识移动设备处于一种特定的稳定状态且便于统计，本实施方式定义了一种稳定状态标识。
42.在前述的度量结果的计算方式中，本实施方式中的所选的数据维度可以包括：数据处理性能，与所述移动设备的型号和所述移动设备的传感器的型号相关；型号性能越好，评分越高。传感器检测性能，与所述移动设备的与震动相关的传感器的自噪声水平和采样率性能相关；噪声水平越低，评分越高，采样率性能越高，评分越高，在实际场景中，这两项可以分别评价。设备老化度，与所述移动设备的总使用时长或充放电次数相关；总使用时长越久，评分越低。稳态时间占比，所述稳态时间占比为所述移动设备在所述统计周期内具有稳定状态标识的时间占比；占比时间越高，评分越高。以及稳态变化频率，所述稳态变化频
率为所述移动设备在所述统计周期内具有稳定状态标识的变化次数。稳态变化频率的频繁程度越高，评分越低。
43.由于某些震动，特别是地震引发的震动对于高层建筑的各层影响各不相同。因此在一些使用场景中，数据维度还包括相对高度，所述相对高度为所述移动设备相对于所在位置的地面高度。其通过移动设备所处海拔高度与基础地面高度相减后得出。其中基础地面高度由服务端结合地形数据，查询得出。
44.在以上实施方式所列举的数据维度中，某些数据维度在一段时间内的变化不大，甚至是不发生变化，例如数据处理性能、传感器检测性能等，设备老化度也是短时期内不会变化的。而某些数据维度却是实时变化的，例如稳态时间占比、稳态变化频率和相对高度等。这些变化频繁的数据维度的评分需要及时更新。因此以上数据维度可以分为两类，不分时段评分类和分时段评分类，其中，数据处理性能、传感器检测性能、设备老化度在一定时间内几乎是不变的，因此不需要分时段评分；而稳态时间占比、稳态变化频率和相对高度可能时刻变化，需要分时段评分，以体现移动设备的实时状态。因此需要设置数据维度中的稳态时间占比、稳态变化频率和相对高度的评分在预设的统计周期结束时更新。
45.在本发明提供的一种实施方式中，所述方法还包括：确定所述移动设备存在采集数据的上报历史记录；基于所述上报历史记录相对于其对应的最终确认数据的准确性评分，对所述移动设备对应的度量结果进行修正；将修正后的度量结果作为所述移动设备的度量结果。根据该移动设备历史上报的监测数据与最终确认数据(也可称为正式数据)的偏差值，进行评分。具体的，如果移动设备不存在采集数据的上报历史记录，则该项不参与评分。如果存在上报历史记录则可基于以下方式进行评分：每次上传地震监测数据与最终确认的地震数据偏差百分比，求最近3次上传数据的偏差百分比绝对值的平均值：该平均值若大于50％，评
‑
10分；若为30％～50％，评
‑
5分；若为20％～30％，评0分；若为10％～20％，评5分；若小于10％，评10分。此项数据维度的评分基于对应的权重计入度量结果。
46.在本发明提供的一种实施方式中，所述基于所述度量结果确定所述移动设备的传感器所采集数据的数据上传权限，包括：确定所述移动设备的度量结果高于配置的度量结果阈值；确定所述移动设备是否具有数据上传权标识，若具有，则所述移动设备具有所述数据上传权限。在本实施方式中，需要排除掉度量结果较低的移动设备，但是当高于配置的度量结果阈值的移动设备的数量过多时，需要在其中进行选择，以避免传输拥塞以及处理过载。特别是在一些需要数据实时性传输及处理的应用场景，例如地震传感场景中，传输和处理的及时性显得非常重要。
47.图2为本发明一种实施例中的确定移动设备具有数据上传权标识的步骤示意图，如图2所示。在该实施方式中，确定所述移动设备是否具有数据上传权标识，包括：基于所述移动设备的度量结果赋予与度量结果相对应的被选概率；基于所述被选概率从网格中选出备选移动设备，从所述备选移动设备中随机确定出与数据上传权标识的数量对应的移动设备，被确定的移动设备具有所述数据上传权标识。具体如下：
48.在网格中的不同度量结果的移动设备的被选中概率不同：例如，5分以下被选概率为0，5到7分的移动设备被选概率为0.3，7到9分的移动设备被选概率为0.5，9分以上概率为0.7，随机筛选出备选移动设备；为了每个网格内有权上传的移动设备的总数控制在一定数量，需要再次抽选。此次抽取数量需满足服务器分析地震的需要，且不造成数据浪费，例如
500～1000个。因此从备选移动设备再随机选500个作为最终有权上传设备，其数据上传的权限是通过具有数据上传权标识体现的。
49.图3为本发明另一种实施例中的确定移动设备具有数据上传权标识的步骤示意图，如图3所示。在该实施方式中，确定所述移动设备是否具有数据上传权标识，包括：将网格中度量结果高于所述配置的度量结果阈值的移动设备确定为备选移动设备；基于所述网格中所述备选移动设备的数量和拟分配的数据上传权标识的数量、度量结果确定备选移动设备的被选概率；备选移动设备基于所述被选概率被确定是否具有所述数据上传权标识。具体的，可以按照每个网格所需选择的移动设备数量，除以当前时段、当前网格内可用移动设备(即备选移动设备)的数量，得到平均被选概率。例如需选择的移动设备数量为500个，备选移动设备的数量为1000个，则平均被选概率为50％。再根据度量结果动态调整被选概率的高低，度量结果较高的移动设备的被选概率高于平均被选概率。将调整后的不同度量结果对应的被选概率下发至相应的移动设备，由移动设备根据被选概率判断是否上传，并告知服务器。
50.在本发明提供的一种实施方式中，所述网格为预设监测区域的地理范围被划分成的多个网格之一。将预警区域划分均匀的网格移动设备定时将自身定位上传至服务器，服务器及时更新每个网格内的设备分布情况。例如，将某个地震高发区划分为10km*10km的矩形或蜂窝网格，在每个网格之内的开启监测功能的移动设备每10分钟将自身定位上传至服务器。
51.在本发明提供的一种实施方式中，所述被选概率在以下预设条件下更新，所述预设条件包括：
52.(1)所述网格内的移动设备的数量变化超出配置的数量变化阈值；若某网格内移动设备量变化超过数量变化阈值，例如20％，服务器立刻更新对应网格的上传策略，并根据策略重新抽选有权上传的移动设备；
53.(2)所述网格内拟分配的数据上传权标识的数量被配置更新；考虑到进一步优化上传策略，处于地震断裂带等需要重点关注区域对应的网格，允许上传设备数更多。
54.(3)达到预设的被选概率的更新周期。此处的更新周期可以为1小时，并与前述的统计周期一致。采用周期更新的方案，能够使被选中的移动设备随时保持所需的状态。通过本实施方式，能够动态且及时更新网格内的移动设备的被选概率。
55.图4为本发明一种实施例中的基于移动设备的数据采集装置的模块示意图，如图4所示。在本实施方式中，提供一种基于移动设备的数据采集装置，所述装置包括：数据采集模块，用于获取移动设备的硬件信息和稳定状态；度量计算模块，用于基于所述硬件信息和所述稳定状态，对所述移动设备进行可用性度量，得到度量结果；其中，所述硬件信息与所述移动设备的数据采集能力相关；所述稳定状态与所述移动设备的运动状态和放置状态相关；以及权限确定模块，用于基于所述度量结果确定所述移动设备所采集数据的数据上传权限。
56.关于基于移动设备的数据采集装置的具体限定可以参见上文中对于基于移动设备的数据采集方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个
模块对应的操作。
57.在本发明提供的一种实施方式中，一种基于移动设备的数据采集设备，所述设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的基于移动设备的数据采集方法的步骤。
58.此处的数据采集设备可以是移动设备和/或云端服务器等计算设备。当终端设备为移动设备时，前述的基于的数据采集方法运行于移动设备端，其采集自身的硬件信息和稳定状态，并自行确定自身是否具有数据上传权限，其本身不具有的上报历史记录的准确性评分、网格内的被备选移动设备数量以及数据上传权标识的数量通过无线方式从外部进行获取。在另一种情况下，当终端设备为云端服务器时，移动设备的硬件信息和稳定状态被采集到云端服务器，云端服务器执行前述的基于移动设备的数据采集方法，并向移动设备下发被选概率，甚至直接下发数据上传权标识。除此之外，前述的基于移动设备的数据采集方法可以由移动设备或者云端服务器配合实施，方法的步骤经分解后执行于移动设备或者云端服务器。
59.所述处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
60.所述存储器可以是数据采集设备的内部存储单元，例如数据采集设备的硬盘或内存。所述存储器也可以是数据采集设备的外部存储设备，例如所述数据采集设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器还可以既包括数据采集设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述计算机程序以及数据采集设备所需的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
61.在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现前述的方法。
62.在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行前述的方法。
63.以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
64.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
65.本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存
储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
66.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。