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基于群體感知技術(shù)的環(huán)境信息采集方法及系統(tǒng)的制作方法_2

文檔序號:9814307閱讀:來源:國知局
描述信息可以包括強(qiáng)、溫度、濕度、⑶2濃度、噪聲與風(fēng)速中的一種或多種,特別提交信息可以包括人員密度、設(shè)備故障與突然事件中的一種或多種。
[0040]具體地,本發(fā)明實(shí)施例的采集方法引入移動(dòng)群體感知技術(shù)獲取由使用者自身感知行程的感知信息,例如將用戶隨身攜帶的以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)終端作為感知設(shè)備,通過環(huán)境評價(jià)功能讓用戶將自身對所在環(huán)境的感受作為感知信息上傳。
[0041]S103,采集所處位置中檢測的環(huán)境參數(shù),其中,環(huán)境參數(shù)包括光強(qiáng)、溫度、濕度、CO2濃度與噪聲中的一種多種。
[0042]簡言之,本發(fā)明實(shí)施例的采集方法通過傳感器系統(tǒng)即物理傳感器獲取傳感器網(wǎng)絡(luò)收集的數(shù)據(jù)。
[0043]S104,根據(jù)感知信息與環(huán)境參數(shù)得到多維環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0044]進(jìn)一步地,本發(fā)明實(shí)施例的采集方法將感知信息與傳感器系統(tǒng)數(shù)據(jù)相結(jié)合作為環(huán)境的數(shù)據(jù),通過這些數(shù)據(jù),管理人員可以及時(shí)掌握環(huán)境狀況,并且為后勤保障提供參考。同時(shí),收集到的豐富的數(shù)據(jù)也便于管理人員利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,發(fā)掘感興趣的模式,為管理策略的選擇與管理方案的制定和優(yōu)化提供參考。此采集方案特色在于,將人真正地融入系統(tǒng),利用人的感知,使得獲取原本傳感器難于采集或無法采集的環(huán)境信息成為可能,同時(shí)提供了對傳感器數(shù)據(jù)低成本校驗(yàn)的途徑。同時(shí),人的引入也使得整個(gè)信息系統(tǒng)更加智能,使得管理與決策能夠更加人性化。
[0045]進(jìn)一步地,在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,本發(fā)明實(shí)施例的采集方法還包括:通過圖表形式顯示多維環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0046]下面以應(yīng)用于校園環(huán)境為例對本發(fā)明實(shí)施例的采集方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0047]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,將傳感器系統(tǒng)和移動(dòng)群體感知技術(shù)相結(jié)合作為校園環(huán)境信息采集手段。一方面通過傳感器系統(tǒng)獲取傳感器網(wǎng)絡(luò)收集的數(shù)據(jù),另一方面通過移動(dòng)群體感知技術(shù)獲取由使用者自身感知形成的感知信息。實(shí)現(xiàn)對傳感器容易采集的常規(guī)環(huán)境信息(如溫度、噪聲、風(fēng)速等)的低成本校準(zhǔn),和對傳感器不易或無法采集的復(fù)雜環(huán)境信息(人員密度、設(shè)備故障等)的間接獲取。
[0048]在移動(dòng)群體感知技術(shù)引入中,將學(xué)生群體作為主要用戶,采用將學(xué)生間相關(guān)聯(lián)的有效信息進(jìn)行綜合和共享的方式作為學(xué)生參與的激勵(lì),同時(shí)通過二維碼定位與GPS定位相結(jié)合的方式,確定室內(nèi)外感知信息的場所歸屬。
[0049]進(jìn)一步地,以傳感器系統(tǒng)、智能手機(jī)、網(wǎng)頁前端和HTTP服務(wù)器分別作為傳感器端、感知設(shè)備端、顯示端和服務(wù)器端,實(shí)現(xiàn)對校園室內(nèi)外場所信息的獲取。其中,傳感器系統(tǒng)負(fù)責(zé)對常規(guī)環(huán)境信息持續(xù)采集并上傳至服務(wù)器,感知設(shè)備端通過手機(jī)上的應(yīng)用程序(APP),為使用者(學(xué)生)提供環(huán)境評價(jià)功能,獲取使用者對各環(huán)境信息的感知。顯示端將服務(wù)器端收集到的多維數(shù)據(jù)(傳感器數(shù)據(jù)和感知數(shù)據(jù))進(jìn)行處理和融合,以圖表的形式進(jìn)行直觀顯示,便于管理人員掌握場所情況。顯示端還提供原始數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能,便于數(shù)據(jù)挖掘工作的進(jìn)行。手機(jī)APP采用二維碼定位與GPS定位相結(jié)合的方式確定感知信息的場所歸屬,并提供場所信息查詢功能幫助學(xué)生了解校園環(huán)境情況。
[0050]具體而言,本發(fā)明實(shí)施例的采集方法為了有效地收集校園環(huán)境信息,并依據(jù)信息優(yōu)化校園場所管理方案設(shè)計(jì),并利用數(shù)據(jù)挖掘支持智慧校園的建設(shè),在獲取傳感器系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,引入群體感知技術(shù),獲取使用反饋信息,將人的參與和物理傳感器作為信息獲取平臺(tái)的兩大信息獲取途徑。物理傳感器能夠?qū)ΤR?guī)環(huán)境信息(如光強(qiáng)、溫度、濕度、0)2濃度、噪聲等普通傳感器易于測量的信息)持續(xù)地采集,但在處理較復(fù)雜信息時(shí)(如場所人員密度、設(shè)備故障、場所突發(fā)事件等),可能就不易測量甚至無法測量,此時(shí)便可以采用軟測量的方法。軟測量的基本思想是將自動(dòng)控制理論與生產(chǎn)過程知識進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,通過數(shù)學(xué)關(guān)系利用容易測量的變量來估計(jì)不易測量的變量。讓人參與進(jìn)來,通過人的主觀感知,便可以獲取這些不易測量或無法測量的信息的估計(jì)數(shù)據(jù)。與此同時(shí),人對常規(guī)環(huán)境信息的主觀感受也可以作為傳感器的低成本校準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)挖掘中,可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行多維融合,從而保證數(shù)據(jù)的完備性與可靠性,具體方案如下:
[0051]物理傳感器基于不同場所的需求進(jìn)行部署,如室外場所關(guān)注風(fēng)速、溫度、降雨量等信息,而室內(nèi)場所對光強(qiáng)、CO2濃度、噪聲等信息更感興趣。傳感器以固定頻率采集信息,通過微型處理器(如單片機(jī)、ARM等)接收、處理,并通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器。
[0052]人的參與以人隨身攜帶的以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)終端為媒介,以反饋的形式進(jìn)行。在此類設(shè)備上安裝應(yīng)用程序以提供反饋渠道,人可以通過按鍵或提交表單來提交感知信息,這些信息將由移動(dòng)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器??紤]到校園里學(xué)生是主要群體,學(xué)生們參與這些行為將帶來極大的覆蓋率和精準(zhǔn)度。感知信息主要分為兩類:常規(guī)描述信息和特別提交信息。常規(guī)描述信息主要包括光強(qiáng)、溫度、濕度、CO2濃度、噪聲、風(fēng)速等環(huán)境信息,與傳感器獲取的數(shù)值屬性不同,在群體感知中采用序數(shù)屬性(其可能的值之間具有有意義的排序評定,但相繼值之間的差未知)來對這些信息進(jìn)行度量。以溫度為例,可以是“太熱”、“較熱”、“適宜”、“較冷”、“太冷”等序數(shù)值。特別提交信息主要指一些特殊的場所信息,比如設(shè)備故障、突發(fā)事件等。
[0053]為有效地激勵(lì)學(xué)生參與信息采集,程序中需要設(shè)計(jì)信息反饋功能。反饋功能負(fù)責(zé)將學(xué)生間相關(guān)聯(lián)的有效信息進(jìn)行綜合和共享。在學(xué)生選定感興趣的場所后,可以獲取其他學(xué)生的有用反饋信息和傳感器獲取的信息,或是這些信息的簡單融合和處理。這將便于學(xué)生了解該場所的各項(xiàng)信息,從而為自己的日常學(xué)習(xí)、生活等安排與規(guī)劃(如自習(xí)、吃飯、打球的場地選擇等)提供指導(dǎo)。以人員密度為例,普通傳感器難以監(jiān)測一個(gè)教室內(nèi)的人員密度,而學(xué)生則可以通過“擁擠”、“稀疏”等主觀測定的序數(shù)屬性來描述,這種方式與通過攝像頭監(jiān)控(一種通過計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)算法識別視頻數(shù)據(jù)中人數(shù)的方法)、紅外感應(yīng)計(jì)數(shù)等采集人數(shù)信息的方式相比,成本低精度高,且不易出現(xiàn)累計(jì)誤差。作為激勵(lì),學(xué)生可以查看其他人對教室人數(shù)的評價(jià)信息,了解各教室占用情況,便于選擇合適的教室自習(xí)等。不限于此,許多類似的學(xué)生感興趣的信息的獎(jiǎng)勵(lì)式推送都能提升學(xué)生參與的積極性。
[0054]移動(dòng)群體感知技術(shù)除了用戶招募、用戶激勵(lì)制度設(shè)計(jì)兩大挑戰(zhàn)外,還有一大挑戰(zhàn)是終端上下文感知。在參與式感知模式中,終端上下文感知主要指獲取感知信息的歸屬信息。在本發(fā)明的實(shí)施例中,它即是指感知信息究竟是對哪個(gè)場所進(jìn)行的描述,而這個(gè)工作如果讓使用者去完成則會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)擔(dān)。舉例來說,當(dāng)某學(xué)生在402教室反映“太熱”時(shí),應(yīng)由移動(dòng)終端自行將這條信息歸屬為402教室,作為對402教室的描述。通常,這種歸屬是通過使用者感知時(shí)的場所位置確定的。
[0055]為解決上述問題,本發(fā)明實(shí)施例可以采用二維碼定位與GPS定位結(jié)合的方式,確定感知信息的歸屬。二維碼定位利用一種基于二維碼的位置編碼和定位技術(shù),將地理位置信息編碼為二維碼,從而可以通過掃描二維碼并進(jìn)行解碼的方式獲取位置信息。對于室外場所,可以直接利用智能手機(jī)的GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行定位。而室內(nèi)定位由于場所面積較小,普遍對精度要求高,GPS定位會(huì)存在定位不精準(zhǔn)、無法確定樓層等問題,而二維碼定位可以很好地解決這些問題。管理人員可在場所張貼位置二維碼,使使用者掃描二維碼即能直接獲取場所位置信息。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例的采集方法引入群體感知技術(shù)中的參與式感知模式,并克服了該模式所面臨的用戶招募、用戶激勵(lì)、終端上下文感知等難題,真正地將人融入系統(tǒng)。人的參與不僅提高了數(shù)據(jù)源的完備性和數(shù)據(jù)的可靠性,而且以軟測量的方式解決了普通傳感器難于獲取或無法獲取的信息的采集問題。與此同時(shí),人的參與實(shí)現(xiàn)了整個(gè)智慧校園建設(shè)的大閉環(huán):數(shù)據(jù)采集的目的是為了進(jìn)行分析和處理,提供校園智慧建設(shè)和管理的合理的解決方案,而解決方案的實(shí)施過程中可以被使用者所感知并提出自己的反饋信息,這些反饋信息又將作為進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化解決方案的參考指標(biāo)。不但對于師生們而言,可以保證校園的設(shè)計(jì)和管理更加人性化,而且對于管理者而言,利用平臺(tái)所采集的豐富的數(shù)據(jù)信息,管理人員既可以通過數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)實(shí)施和調(diào)整管理行為,也可以通過對大量數(shù)據(jù)的分析與挖掘?qū)ふ腋信d趣的模式,為設(shè)計(jì)合理的管理方案和管理策略提供參考,還能夠及時(shí)應(yīng)對發(fā)生的非常規(guī)事件(如設(shè)備故障、安全事故等)。
[0057]進(jìn)一步地,下面結(jié)合附圖以一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步贅述。
[0058]在“綠色校園”建設(shè)中,節(jié)能和舒適是需要考慮的兩個(gè)重要因素。一方面,教學(xué)樓、宿舍等區(qū)域人員密集、學(xué)生活動(dòng)頻繁,存在著能耗大、浪費(fèi)多等現(xiàn)狀,節(jié)能工作具有重要現(xiàn)實(shí)意義;另一方面,學(xué)生對環(huán)境舒適需求也日益增高。為了更好地實(shí)現(xiàn)環(huán)境舒適和節(jié)能目標(biāo),本發(fā)明實(shí)施例實(shí)例搭建了一個(gè)以“學(xué)生-管理人員”直接對話方式運(yùn)行的信息平臺(tái)。該信息平臺(tái)一方面能夠通過傳感器獲取室內(nèi)環(huán)境各項(xiàng)參數(shù),如溫度和光照度等,另一方面利用群體感知技術(shù),將用戶實(shí)時(shí)融入校園場所管理中,即允許學(xué)生們通過智能手機(jī)隨時(shí)將環(huán)境信息及感受(如冷熱、明暗和場所人數(shù)等情況)直接反饋給信息平臺(tái),信息平臺(tái)會(huì)對這兩類信息進(jìn)行綜合分析,通過后臺(tái)管理界面實(shí)時(shí)上報(bào)給后勤管理人員,使得管理人員能及時(shí)掌握學(xué)生所
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