[發明專利]一種大氣環境感知節點數據的眾包收集方法

在審

• 申請號: 201610144419.3
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN107192789A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 張峰生;陳利國;吳勤峰
• 申請（專利權）人: 浙江圖訊科技股份有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N27/26;H04M1/725;H04W4/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于計算機工程領域，具體涉及一種大氣環境感知節點數據的眾包收集方法。

背景技術

我國是一個人口大國，城市眾多，人口密集。但由于工業的發展，我們的很多城市都受到了不同程度的污染，尤其是空氣的污染，直接對我們造成傷害,人們疾病的發生率也逐年提高。空氣中的污染物主要是可吸入顆粒、二氧化硫、二氧化氮等物質。空氣質量的好壞反應了空氣污染程度，它是依據空氣中污染物的高低來判斷的。

空氣污染是一個復雜的現象，在特定時間和地點，空氣污染物濃度受到許多因素影響。來自固定和流動污染源的人為污染物排放大小是影響空氣質量的最主要因素之一，其中包括車輛、船舶、飛機的尾氣、工業企業生產排放、居民生活和取暖、垃圾焚燒等，城市的發展密度、地形地貌和氣象等也是影響空氣質量的重要因素。

空氣質量的監測涉及監測點位的布設、監測人員資質等因素，且需采取嚴格質量控制和質量保證措施。用一個點位的監測數據對一個區域的空氣質量進行評價，是不科學的；用日均值來評價這個點一小時的狀況，不符合國際通行監測技術規范，更不能反映整個城市空氣質量狀況。通常，城市的空氣監測都是在全城定點安裝監測設備來實現對全城的空氣監測。這種監測僅可以實現一個城市幾個地點的精確監測，但是對整個城市每個點每個時段的空氣污染度，都無法獲得精確實時的監測效果。從另外一個角度來說，要獲得城市大密度的空氣污染監測，從放置監測設備的數量和后期維護等方面也都是不現實的。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種大氣環境感知節點數據的眾包收集方法，該方法不僅能夠實現全城市每個點的空氣實時監測，而且可以實現低功耗長壽命周期工作，從而使得大氣環境實時監測得以實現。

本發明采用低功耗單片機ATSAM3U2C作為大氣環境感知節點的主處理器。低功耗單片機ATSAM3U2C處理系統包括微處理器模塊、電源模塊、氣體傳感器模塊、低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy，BLE）模塊。具體實現方法是：

(1)將低功耗單片機ATSAM3U2C系統初始化，包括系統寄存器初始化、變量初始化、車載無線接收基站初始化。

(2)低功耗單片機ATSAM3U2C啟動多個氣體傳感器工作，并周期性地采集多個氣體傳感器的數據，并保存。

(3) 低功耗單片機ATSAM3U2C以極低占空比方式工作，并以有限狀態機方式周期循環地打開BLE模塊，并主動連接在通信半徑內的手機，建立數據鏈接；

(4)手機與大氣環境感知節點進行數據通信，讀取大氣環境感知節點已存儲的多個氣體傳感器檢測的環境感知數據，并上傳到公共服務器實現大氣環境監測數據共享。

(5)重復進行步驟(2)、(3)和(4)，完成大氣環境感知節點數據的眾包收集。

本發明采用移動手機來實現大氣環境感知節點的氣體傳感器數據收集。大氣環境感知節點可以是安裝在城市特定位置的固定節點，也可以是固定在公交車輛、出租車等移動車輛上，也可以是固定在行人隨時攜帶的手機上。這樣，就克服了目前城市的大氣環境監測的局限性，只可以完成幾個點的監測。利用安裝了大氣環境監測應用服務軟件的移動手機，當該移動手機進入到大氣環境感知節點的通信半徑內時，大氣環境感知節點通過主動接觸感知方法檢測到該手機的存在并試圖建立連接。一旦連接成功，就可以完成大氣環境感知節點的多個氣體傳感器采集的數據上傳到手機，實現基于手機的大氣環境節點數據的眾包手機。

本發明利用智能手機作為移動節點，具有明顯的優勢。首先，智能手機具有很強的計算、感知和通信能力，如內嵌麥克風、攝像頭、加速度計、磁力計、GPS等傳感器。由于其強大的在板計算能力、CPU、存儲空間和通信能力等，更多地被認為是手持電腦；其次，智能手機是移動的，提供固定大氣環境感知節點很難部署和維護地區域覆蓋，實現大面積覆蓋，更適宜于監測動態變化的環境，如空氣質量、城市噪音分布等；最后，智能手機具有人機交互智能，可以實現主動的位置服務，如路標圖像提取、社交網絡等，并可實現眾包、參與式感知、社交協作等。

本發明提出采用BLE作為無線通信技術，具有低功耗、模式快速切換等優勢，克服了傳統藍牙在連接設置時需要幾秒鐘，同時能耗非常大。因此，本發明提出采用BLE無線通信技術，以及大氣環境感知節點的主動接觸感知技術，可以快速有效地完成手機的檢測與數據傳輸。

整個系統簡單，設計合理，實現成本低，實用性強，易于實現在多種大氣環境監測應用場合。

具體實施方式