[发明专利]基于无源物联网的云边端一体化室内人数监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于无源物联网的云边端一体化室内人数监测系统及方法，包括基于磁电能量收集技术的智能物联网地板、边缘计算节点和云平台，智能物联网地板通过磁电能量收集技术收集的行人行走动能转化为蓝牙信号耗能发射出去，边缘计算节点接收蓝牙信号作为行人流动信号送云平台，云平台通过各个边缘计算节点发送的信息包实时监测室内人流情况。为普通的地板赋予智慧，使其具备监测人员走动和无线通信的能力。利用云平台、云计算、磁电能量收集技术和低功耗物联网技术的优势，能在所有人员密集场所部署智能自发电地板，实现基于端侧无源的远程人数监测，大大减轻了室内人数监测的功耗和成本，为室内人数监测领域提供了一个有前景的解决方案。

技术领域

本发明涉及一种监测技术，特别涉及一种基于无源物联网的云边端一体化室内人数监测系统及方法。

背景技术

随着物联网的快速发展，物联网设备的数量正指数级上升，不断衍生着有意义的工业应用。室内人数监测是近几年很火热的应用，它旨在实时地监测特定场所内的人流情况，从而可以统计一定时间的总人数或不同时间段人流密集程度等有意义的信息。

但是，如今绝大多数的行人监测设备都要依靠电网或者电池，不仅是空间上的限制和对环境的消极影响，为数量庞大的物联网设备更换和维护电池所造成的巨大人力物力成本也将不可忽略地抑制物联网的发展。而且，室内人数监测的系统现在还不完善，大多只是基于蓝牙或WiFi实现了本地的监测，没有结合云平台、边缘计算等先进的物联网技术，实现真正基于云边端的实时远程监控。

无源物联网，旨在利用先进的能量收集技术，使物联网终端设备自主地从环境中提取能量维持正常工作，而无需额外电池。但是无源物联网的发展刚刚起步，因其涵盖机械、电路、物联网等跨学科的知识，构建一个完善的系统实属不易，实际的应用也十分受限。

发明内容

针对远程监控无源设计问题，提出了一种基于无源物联网的云边端一体化室内人数监测系统及方法，利用磁电能量收集技术设计自发电人数监测物联网终端设备，结合边缘计算节点和云平台的低功耗、高可靠性构建监测系统。

本发明的技术方案为：一种基于无源物联网的云边端一体化室内人数监测系统，包括基于磁电能量收集技术的智能物联网地板、边缘计算节点和云平台，智能物联网地板通过磁电能量收集技术收集的行人行走动能转化为蓝牙信号耗能发射出去，边缘计算节点接收蓝牙信号作为行人流动信号送云平台，云平台通过各个边缘计算节点发送的信息包实时监测室内人流情况。

优选的，所述基于磁电能量收集技术的智能物联网地板包括适用于一人踩踏的地板板面、两个无源物联网模块和四个支撑弹簧，地板下板面有两个槽口，两个无源物联网模块沿着行走方向一前一后嵌入安装在地板下板两个槽口内，四个支撑弹簧安装在地板下板面的四个角，无源物联网模块接收能量转化为电能用于驱动低功耗SoC芯片工作，发送带有ID信息的蓝牙信号包。

优选的，所述无源物联网模块包括基于磁电能量收集技术的机械单元和模块电路，模块电路由最简的物联网单片机最小系统组成，存储电容采用1-10nF瓷片电容，存储电容给单片机低功耗SoC芯片提供3v-5v工作电压，单片机以ms级别的时间间隔发送蓝牙beacon包。

优选的，所述无源物联网模块中的低功耗SoC芯片选择NRF52832芯片，正常初始化加发送一个蓝牙Beacon包所消耗的能量为201μJ。

优选的，所述边缘计算节点采用具有蓝牙、WiFi通讯功能的低功耗SoC芯片模块。

一种基于无源物联网的云边端一体化室内人数监测方法，建立基于无源物联网的云边端一体化室内人数监测系统，边缘计算节点持续以微秒级的间隔监测环境中可辨识ID的蓝牙信号包，在无源物联网模块激发同时正确读取对应的信号包，并实时地将本地的采样数据经计算后上传至云平台。