一种数据采集终端、系统和方法与流程

本申请涉及物联网领域，尤其涉及基于物联网的数据采集技术。

背景技术：

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)蜂窝的窄带物联网的一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，是万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT具有以下特点：支持待机时间长，电池寿命至少10年；支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接；对网络连接要求较高设备的高效连接，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖；模块成本低。

中国专利申请号为CN 201010521489.9，该发明公开了一种基于物联网的充换电监控系统及方法。其中，该系统包括终端信息采集设备，用于利用信息传感方式对终端设备进行身份识别、状态信息采集以及动态定位，通过有线网络将身份识别信息传输至充换电站监控设备，通过无线网络将状态信息和定位信息传输至区域监控设备；充换电站监控设备，用于接收终端设备的身份识别信息、对充换电站的工作状态进行监控、对充换电过程进行计量计费，并将充换电站的状态信息、计量计费信息以及身份识别信息传输至区域监控设备；区域监控设备，用于对所辖区域内的终端设备和充换电站进行监控，并统计计量计费信息。本发明能够对终端设备和充换电站进行集中的监控和管理。

中国专利申请号为CN 201110025763.8，该发明公开了一种物联网智能燃气表及其控制系统，属一种智能燃气表，包括基表、CPU控制模块与数据传输模块，基表上设置有气源输出口与输入口，气源输入口附近装有机电阀，CPU控制模块与基表相连接，并向基表发送控制信号，通过CPU控制模块可调整基表的燃气用量标准，所述的CPU控制模块中包括EEPROM数据存储器；所述的数据传输模块间接连接物联网，通过物联网与远程的计算机管理系统相连接，数据传输模块接收来自于远程计算机管理系统的控制信号以及向计算机管理系统反馈CPU控制模块发出的燃气表用气信息。本发明提供的一种物联网智能燃气表及其控制系统适合在各个地区的燃气使用网络中使用，应用范围广，易于推广。

数据中心(data center)指用于安置计算机系统及相关部件的设施，例如电信和储存系统。一般它包含备用电源，数据通信连接，环境控制(例如空调、灭火器)和安全设备等。目前，随着社会信息化重要性的日益突显，各种数据中心已经成为像交通、能源一样的经济基础设施，而数据中心的能源消耗不断攀升，已经成本数据中心运营的重大开支之一，因此，数据中心节能的重要性不言而喻。NB-IoT技术支持连接点多覆盖范围广且能穿墙覆盖，如能将NB-IoT技术应用于数据中心节能数据采集系统中，将能大大提高节能数据采集的效果。

目前，终端数据采集和数据中心存在能耗大、成本高等不利影响，且由于系统复杂不能全面采集节能所需数据等问题，鉴于此，提供一种增强覆盖整个数据中心的节能数据采集系统成为目前有待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提出了一种数据采集终端的新技术方案。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种数据采集终端，用于采集数据并传送出去，所述数据采集终端包括：传感器模块、控制模块、存储器、电源模块和NB-IoT模块，

所述传感器模块，用于从环境中采集环境数据；

所述NB-IoT模块，用于通信交互；将采集环境数据、位置信息、时间信息等传送出去。

所述存储器，用于存储所述数据采集终端采集的所述环境数据；

所述控制模块，与各模块电连接，负责协调控制各个模块的正常工作；

所述电源模块，用于给所述数据采集终端的各模块提供电源。

进一步，所述的一种数据采集终端，所述传感器模块包括温度计、湿度计、伏特表、电流表、光度计、分贝仪、电磁辐射强度表、空气质量检测仪、水质检测仪、气体浓度检测仪或者液体浓度检测仪。

上述数据采集终端分为不同类型的数据采集终端，适合在各种场合尤其是各种事故现场、操作现场、施工现场、交通路口等不适合人类操作或者会对人造成健康损害的环境中采集环境数据。

进一步，所述的一种数据采集终端，所述数据采集终端还包括计时模块，所述计时模块，用于在所述控制模块的指令下，给所述传感器模块采集的数据标记上时间信息；

进一步，所述的一种数据采集终端，所述数据采集终端还包括定位模块，所述定位模块，用于定位所述数据采集终端所在地的经纬度信息；定位模块包括：GPS系统子模块、伽利略系统子模块、格洛纳斯系统子模块或者北斗系统子模块。

进一步，所述的一种数据采集终端，所述数据采集终端还包括环境提醒模块，所述环境提醒模块，用于对危险的环境发出警报，提醒人员不要靠近。所述环境提醒模块包括LED灯或者扬声器，所述LED灯或者扬声器，用于以灯光方式或者声音方式指示所述数据采集终端所在的具体位置有危险。特别适用在事故发生现场时，在满目疮痍、环境不明的环境中搜救时，需要所述数据采集终端自己“告知”所在方位是否危险，防止因为救人心切造成进一步的伤亡。

本发明还提供了一种基于数据采集终端的系统：

一种基于数据采集终端的数据采集系统，包括至少一个所述数据采集终端、NB-IoT基站和网络设备，

所述数据采集终端，用于从指定所述环境中采集所述环境数据；

所述NB-IoT基站，用于与所述数据采集终端的NB-IoT模块进行通信连接；

所述网络设备，用于通过所述NB-IoT基站访问所述数据采集终端。

进一步，所述的一种数据采集终端的数据采集系统，所述网络设备包括网络存储器，

所述网络存储器，用于存储海量的所述数据采集终端上传的所述环境数据。将所述数据采集终端发送的信息写入网络存储器中的数据采集数据库，供数据分类模块或者数据分析模块调用处理。

所述网络存储器存储的环境数据与所述数据采集终端的存储器存储的环境数据保持同步更新。

进一步，所述的一种数据采集终端的数据采集系统，所述网络设备还包括数据分类模块和数据分析模块，

所述数据分类模块，用于对海量所述环境数据进行分类；

所述数据分析模块，用于对分类后的所述环境数据进行分析和/或统计。

可以根据统计分析结果形成统计图或表，尤其是在显示屏上直观地以地图式、动态式地显示红色危险区域，提醒周边的工作人员(在危险没有排除前)不要靠近。

本发明还提供了一种基于数据采集终端的数据采集方法：

一种数据采集方法，所述方法步骤如下：

设置特定的数据采集终端于对应的环境中；比如在气体爆炸现场设置有毒有害气体的数据采集终端，获取环境中的有毒有害气体的浓度。

所述数据采集终端从所处环境中采集环境数据；

所述数据采集终端将所述环境数据上传至网络设备。

进一步，所述的数据采集方法，所述数据采集终端包括定位模块，发送的所述环境数据还包括所述定位模块提供的经纬度信息。

进一步，所述的数据采集方法，所述数据采集终端包括计时模块，发送的所述环境数据还包括所述计时模块提供的时间信息。

进一步，所述的数据采集方法，环境数据传送功能二种工作模式，所述方法还包括如下步骤：

所述数据采集终端定时、实时或者感应环境被测物的物理量发生变化时发送信息至所述网络设备；

所述网络设备远程指定获取一个或者一批所述数据采集终端进行环境数据采集，并上传至网络设备。

第一种工作模式下的数据采集方法，所述数据采集终端从所述环境中采集环境数据的步骤还包括如下步骤：

所述数据采集终端每隔一定时间从所述环境中采集所述环境数据；

当所述数据采集终端感应所述环境中的被测物发生物理量上的变化与前次采集的数据不一致时，达到一定幅度，所述数据采集终端从所述环境中采集所述环境数据；

当所述数据采集终的位置发生变化时，所述数据采集终端从所述环境中采集所述环境数据。

第二种工作模式下的数据采集方法，所述方法还包括如下步骤：

所述网络设备指定所述数据采集终端从所处环境中采集所述环境数据；

所述网络设备从指定的所述数据采集终端获取所述环境数据。

所述数据采集终端拥有唯一ID号，网络设备远程主动对一个或者一批数据采集终端进行操作，从而获取数据。

本发明至少具有以下有益效果之一：

1.本发明克服了原先只有在(无线)局域网中才能有效进行多点离散环境数据采集，在(无线)广域网中难于实施或者实施成本颇高的技术问题。

2.原始数据采集方式存在人力投入大、不能全面实时、随时进行数据采集等问题，鉴于此，本发明提供的一种数据采集系统广覆盖、低功耗、海量连接、成本低、高稳定性的数据采集系统。

3.本发明基于NB-IoT技术，待机时间长覆盖范围广，如果能将NB-IoT技术应用数据采集系统中，将能大大提高数据采集的效率和效果。

4.本发明提供的数据采集系统不仅能在网络中具体知晓特定区域环境状况，还能在动态的现场中识别有害环境，即便在远端的显示屏上可以清晰地观察特定区域的环境变化，实时且高效。

5、本发明的优点在于：应用范围广，可靠性高，效率高、耗能低、大大提高环境的监测效率，大大提高海量数据采集终端的数据采集的方便性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明第一实施例数据采集终端模块示意图；

图2为本发明第二实施例数据采集终端模块示意图；

图3为本发明第三实施例系统结构示意图；

图4为本发明第三实施例网络设备模块示意图；

图5为本发明第四实施例流程示意图；

图6为本发明第五实施例(节能化)数据采集(发送)终端模块结构示意图；

图7为本发明第五实施例数据采集终端中的传感器模块采用的传感器结构示意图；

图8为本发明第五实施例系统数据流示意图。

附图标记说明

1000-数据采集系统；100—数据采集终端；200—网络设备(远程服务器)；300—NB-IoT基站；110—传感器模块；120—控制模块(单片机)；130—存储器(数据存储模块)；140—电源模块；150—NB-IoT(无线收发)模块；160—计时模块；170—环境提醒模块；180—定位模块；210—网络存储器；220—数据分类模块；230—数据分析模块。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明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，以下说明和附图对于本发明是示例性的，并且不应被理解为限制本发明。以下说明描述了众多具体细节以方便对本发明理解。然而，在某些实例中，熟知的或常规的细节并未说明，以满足说明书简洁的要求。

在本申请一个典型的计算硬件配置中，客户端/终端、网络设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备包括处理器，含单核处理器或多核处理器。处理器也可称为一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)等等。更具体地，处理器可为复杂的指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其他指令集的处理器，或实现指令集组合的处理器。处理器还可为一个或多个专用处理器，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、图形处理器、网络处理器、通信处理器、密码处理器、协处理器、嵌入式处理器、或能够处理指令的任何其他类型的逻辑部件。处理器用于执行本发明所讨论的操作和步骤的指令。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备包括存储器，用于存储大数据，可包括一个或多个易失性存储设备，如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)或其他类型的存储设备。存储器可存储包括由处理器或任何其他设备执行的指令序列的信息。例如，多种操作系统、设备驱动程序、固件(例如，输入输出基本系统或BIOS)和/或应用程序的可执行代码和/或数据可被加载在存储器中并且由处理器执行。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备的操作系统可为任何类型的操作系统，例如微软公司的Windows、Windows Phone，苹果公司IOS，谷歌公司的Android，以及Linux、Unix操作系统或其他实时或嵌入式操作系统诸如VxWorks等。

为了更清楚地说明本发明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，以下说明和附图对于本发明是示例性的，并且不应被理解为限制本发明。以下说明描述了众多具体细节以方便对本发明理解。然而，在某些实例中，熟知的或常规的细节并未说明，以满足说明书简洁的要求。本发明的具体设备/系统及方法参见下述实施例：

第一实施例

如图1为本发明第一实施例数据采集终端模块示意图所示：

一种数据采集终端100，用于采集数据并传送出去，所述数据采集终端包括：传感器模块110、控制模块120、存储器130、电源模块140和NB-IoT模块150，

所述传感器模块110，用于从环境中采集环境数据；

所述NB-IoT模块150，用于通信交互；(将采集环境数据、位置信息、时间信息等传送出去)

所述存储器130，用于存储所述数据采集终端采集的所述环境数据；

所述控制模块120，与各模块电连接，负责协调控制各个模块的正常工作；

所述电源模块140，用于给所述数据采集终端的各模块提供电源。

第二实施例

在实施例一的基础上，如图2为本发明第二实施例数据采集终端模块示意图所示：

优选地，所述的一种数据采集终端，所述传感器模块110包括温度计、湿度计、伏特表、电流表、光度计、分贝仪、电磁辐射强度表、空气质量检测仪、水质检测仪、气体浓度检测仪或者液体浓度检测仪。

上述数据采集终端分为不同类型的数据采集终端，适合在各种场合尤其是各种事故现场、操作现场、施工现场、交通路口等不适合人类操作或者会对人造成健康损害的环境中采集环境数据。

优选地，所述的一种数据采集终端，所述数据采集终端还包括计时模块160，用于在所述控制模块的指令下，给所述传感器模块采集的数据标记上时间信息；

优选地，所述的一种数据采集终端，所述数据采集终端还包括定位模块180，用于定位所述数据采集终端所在地的经纬度信息；定位模块包括：GPS系统子模块、伽利略系统子模块、格洛纳斯系统子模块或者北斗系统子模块。

优选地，所述的一种数据采集终端，所述数据采集终端还包括环境提醒模块170，用于对危险的环境发出警报，提醒人员不要靠近。所述环境提醒模块包括LED灯或者扬声器，所述LED灯或者扬声器，用于以灯光方式或者声音方式指示所述数据采集终端所在的具体位置有危险。特别适用在事故发生现场时，在满目疮痍、环境不明的环境中搜救时，需要所述数据采集终端自己“告知”所在方位是否危险，防止因为救人心切造成优选地的伤亡。

第三实施例

本实施例还提供了一种基于数据采集终端的系统，如图3为本发明第三实施例系统结构示意图所示：

一种基于数据采集终端的数据采集系统1000，包括至少一个所述数据采集终端100、NB-IoT基站300和网络设备200，

所述数据采集终端100，用于从指定所述环境中采集所述环境数据；

所述NB-IoT基站300，用于与所述数据采集终端的NB-IoT模块进行通信连接；

所述网络设备200，用于通过所述NB-IoT基站访问所述数据采集终端。

优选地，所述的一种数据采集终端的数据采集系统，如图4为本发明第三实施例网络设备模块示意图所示，所述网络设备200包括网络存储器210，用于存储海量的所述数据采集终端上传的所述环境数据。将所述数据采集终端发送的信息写入网络存储器中的数据采集数据库，供数据分类模块或者数据分析模块调用处理。

所述网络存储器210存储的环境数据与所述数据采集终端的存储器存储的环境数据保持同步更新。

优选地，所述的一种数据采集终端的数据采集系统，所述网络设备还包括数据分类模块220和数据分析模块230，

所述数据分类模块220，用于对海量所述环境数据进行分类；

所述数据分析模块230，用于对分类后的所述环境数据进行分析和/或统计。

可以根据统计分析结果形成统计图或表，尤其是在显示屏上直观地地图式、动态式地显示“红色”危险区域，提醒周边的工作人员(在危险没有排除前)不要靠近；或者显示“绿色”安全区域，提醒周边的工作人员(暂时安全)可以靠近。

第四实施例

本实施例还提供了一种基于数据采集终端的数据采集方法，如图5为本发明第四实施例流程示意图所示：

一种数据采集方法，所述方法步骤如下：

S100：设置特定的数据采集终端于对应的环境中；比如在气体爆炸现场设置有毒有害气体的数据采集终端，获取环境中的有毒有害气体的浓度。在有害的环境中，可以由飞机高空投放，也可以通过炮轰投放等投放方式。

S200：所述数据采集终端从所处环境中采集环境数据；

S300：所述数据采集终端将所述环境数据上传至网络设备。

优选地，所述的数据采集方法，所述数据采集终端包括定位模块，发送的所述环境数据还包括所述定位模块提供的经纬度信息。

优选地，所述的数据采集方法，所述数据采集终端包括计时模块，发送的所述环境数据还包括所述计时模块提供的时间信息。

优选地，所述的数据采集方法，环境数据传送功能二种工作模式，所述方法还包括如下步骤：

S400：所述数据采集终端定时、实时或者感应环境被测物的物理量发生变化时；或者所述数据采集终端的位置发生变化时，发送信息至所述网络设备；

S500：所述网络设备远程指定获取一个或者一批所述数据采集终端进行环境数据采集，并上传至网络设备。

第一种工作模式下的数据采集方法，所述S400步骤还包括如下步骤：

S410：所述数据采集终端实时从所述环境中采集所述环境数据；

S420：所述数据采集终端每隔一定时间从所述环境中采集所述环境数据；

S430：当所述数据采集终端感应所述环境中的被测物发生物理量上的变化与前次采集的数据不一致时，达到一定幅度，所述数据采集终端从所述环境中采集所述环境数据；比如污染物被风吹离某区域，进入另一区域。

S440：当所述数据采集终端的位置发生变化时，所述数据采集终端从所述环境中采集所述环境数据；比如一批投入污染水域里的数据采集终端随着水流而进入到其他水域。

第二种工作模式下的数据采集方法，所述S500步骤还包括如下步骤：

S510：所述网络设备指定所述数据采集终端从所处环境中采集所述环境数据；

S520：所述网络设备从指定的所述数据采集终端获取所述环境数据。

所述数据采集终端拥有唯一ID号，网络设备远程主动对一个或者一批数据采集终端进行操作，从而获取数据。

第五实施例

本实施例提出了一种基于NB-IoT技术的数据中心节能数据采系统，利用NB-IoT技术的增强覆盖、低功耗、海量连接、成本低等特点，提供了节能数据采集的大面积布置和高效性。本实施例非常方便集中的进行数据中心的全方位的数据采集，通过NB-IoT模块将采集的数据发送给数据处理系统和相关人员。

基于NB-IoT技术的数据采集系统提供从数据采集终端100、NB-IoT基站300、服务器200、系统管理员端等的整体方案。具体方案如下：

基于NB-IoT技术的数据(采集)中心节能数据采集系统提供从(节能)数据采集终端100、NB-IoT基站300、服务器200、显示终端、管理员端等的整体方案，(节能化)数据采集终端100被固定放置在物件的某个位置或者不固定地投撒放置，基于运营商提供的无处不在而又安全可靠的NB-IoT网络，数据采集终端即装即用，支持长达数年的使用寿命，依据被采集环境的不同，(节能化)数据采集终端会可以设置不同类型的传感器，数据信息传送至少为实时及定时两种模式，通过这整套系统将采集后的信息发给数据分析模块及推送给管理员和显示终端。

如图6为本发明第五实施例(节能化)数据采集(发送)终端模块结构示意图所示，基于NB-IoT技术的数据(采集)中心(节能化)数据采集终端包括控制模块120、收发模块150、电源模块140、传感器模块110，所述控制模块120包括低功耗单片机，所述收发模块150包括NB-IoT无线收发模块，所述电源模块包括两节5A电池。所述控制模块单片机与NB-IoT收发模块电性相连；可以实时及定时两种模式通过NB-IoT收发模块将被采集的节能数据信息发送到NB-IoT基站300，再由NB-IoT基站300转发到服务器端200，远程服务器端200再将节能数据采集数据保送到数据分析单元230，并可以推送分析后数据推送给管理员和显示终端，如图图8为本发明第五实施例系统数据流示意图所示。

其中，传感器模块110的主要组成如图7为本发明第五实施例数据采集终端中的传感器模块采用的传感器结构示意图所示。

本实施例将NB-IoT技术运用到数据(采集)中心的节能化数据采集系统中，利用NB-IoT技术的增强覆盖、低功耗、海量连接、成本低等特点，提供了数据(采集)中心的节能化数据采集，增强大面积布置和集中管理的高效性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。