[發(fā)明專利]一種基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)和應用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010575673.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111885526B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何斌;朱忠攀;趙建剛;周艷敏;李剛;王志鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04L29/08;G08C17/02;G01D21/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

1.一種基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)接口層、信號轉(zhuǎn)換層、邊緣計算層和5G傳輸層，其中：

環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，包括分布于各個位置的智慧燈桿上的環(huán)境傳感器組，對環(huán)境信息進行采集并發(fā)送至數(shù)據(jù)接口層，單個智慧燈桿作為環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的Agent單體，多個智慧燈桿之間相互形成維諾圖感知網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)Multi-Agent算法實現(xiàn)多模態(tài)信息融合以及基于大數(shù)據(jù)的環(huán)境態(tài)勢推演；

數(shù)據(jù)接口層，為各環(huán)境傳感器組中的各傳感器提供數(shù)據(jù)接口，將傳感器所采集的環(huán)境信息進行統(tǒng)一處理，通過網(wǎng)絡(luò)輸出至信號轉(zhuǎn)換層；

信號轉(zhuǎn)換層，將環(huán)境信息的數(shù)據(jù)經(jīng)過預處理后進行統(tǒng)一的封裝處理，轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式的環(huán)境數(shù)據(jù)信息；

邊緣計算層，將完成信號轉(zhuǎn)換的環(huán)境數(shù)據(jù)信息在本地進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)多模態(tài)數(shù)據(jù)融合，生成環(huán)境融合數(shù)據(jù)信息；

5G傳輸層，通過5G通信技術(shù)將邊緣計算層處理過后的環(huán)境融合數(shù)據(jù)信息進行無線傳輸，根據(jù)業(yè)務(wù)需求將環(huán)境融合數(shù)據(jù)信息發(fā)送至邊緣云；

所述環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)接口層、信號轉(zhuǎn)換層、邊緣計算層和5G傳輸層由多模供電層進行統(tǒng)一供電；

所述環(huán)境信息包括環(huán)境氣象信息和環(huán)境視覺信息，所述環(huán)境氣象信息包括光照強度信息、溫度信息、濕度信息、噪聲信息、風速信息、風向信息、大氣壓力信息、PM2.5信息、PM10信息、CO信息、CO₂信息和NO₂信息，所述環(huán)境視覺信息為360度環(huán)境圖像實時監(jiān)測信息；

基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)的應用方法，具體包括以下步驟：

步驟S1：根據(jù)智慧燈桿傳感器的節(jié)點分布情況，構(gòu)建多個尺度規(guī)模的維諾圖感知網(wǎng)絡(luò)；

步驟S2：對所述多個尺度規(guī)模的維諾圖感知網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)進行相應程度的模糊處理；

步驟S3：完成所述模糊處理的傳感器數(shù)據(jù)之間相減求差，并計算傳感器數(shù)據(jù)的極值，得到具有代表性的智慧燈桿節(jié)點，表征其所屬區(qū)域的其他節(jié)點，并顯示所屬區(qū)域的環(huán)境情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的維諾圖感知網(wǎng)絡(luò)為基于Lloyd算法的維諾圖感知網(wǎng)絡(luò)，具體步驟包括根據(jù)級聯(lián)規(guī)模區(qū)域形成燈桿集群，隨機選定k個燈桿，計算k個燈桿的維諾圖，整合維諾圖的每個單元格，并計算質(zhì)心，然后對采集環(huán)境數(shù)據(jù)的節(jié)點進行壓縮。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接口層的接口類型包括RS-232、RS-485、USB3.0、通用網(wǎng)絡(luò)接口、VGA、GPIB、光纖或無線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)，其特征在于，所述信號轉(zhuǎn)換層的預處理操作包括濾波處理、放大處理和轉(zhuǎn)換處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)，其特征在于，所述多模供電層的輸入電壓為220V交流電，輸出電壓為3.3V直流電、5V直流電、12V直流電或24V直流電。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)，其特征在于，所述多模供電層內(nèi)設(shè)有開關(guān)電源轉(zhuǎn)換模塊，將220V交流電轉(zhuǎn)換為24V直流電，再由芯片轉(zhuǎn)換為3.3V直流電、5V直流電或12V直流電。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于5G智慧燈桿集群的地球皮膚感知系統(tǒng)，其特征在于，所述邊緣計算層在本地進行的數(shù)據(jù)處理操作包括數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)運算。