一种基于5G的无接触式样品信息采集设备

技术领域

本发明涉及信息采集技术领域，特别涉及一种基于5G的无接触式样品信息采集设备。

背景技术

目前，在数据化时代，我们需要采集各种各样的样品信息，采样信息包括采样人、采样时间、地点、样本信息等。现有的采样系统中，采样业务多为在采样操作完成之后，在网络和设备具备条件的情况下再进行采样信息的记录，这样无法保证采样信息的准确性，进而无法保证样品的真实性，导致出现虚假采样事件；现有的采样系统极少采集图片、视频等比较大的文件，无法进行大文件的快速传输，导致采集信息传输不及时，影响后续业务的执行效率。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于5G的无接触式样品信息采集设备，可以实现无接触的样品采样，快速传输现场采样的图形及视频文件。该采集设备在执行采样任务时，可以实现在线接收信息、现场数据在线录入、采样结果实时上传等功能；无接触式样品信息采集设备避免了在采样过程的人与人接触，同时也避免了采样信息的二次重复录入，降低了人工誊写数据的错误率，保证采样数据的真实和可靠，实现对采样信息的准确跟踪和记录。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于5G的无接触式样品信息采集设备，包括：摄像模块、定位模块、基本采样信息获取模块、控制模块、数据传输模块；其中，

所述摄像模块，用于获取采样现场的图像信息及视频信息；

所述定位模块，用于获取采样现场的位置信息；

所述基本采样信息获取模块，用于获取基本采样信息；

所述数据传输模块，与服务器连接；

所述控制模块，分别与所述摄像模块、定位模块、基本采样信息获取模块、数据传输模块连接，用于：

接收所述摄像模块获取的图像信息及视频信息、所述定位模块获取的位置信息及所述基本采样信息获取模块获取的基本采样信息，将所述图像信息及视频信息、位置信息及基本采样信息进行数据处理，生成数据包；并通过所述数据传输模块将所述数据包上传至所述服务器的数据库。

根据本发明的一些实施例，所述基本采样信息包括采样编号、采样项目、采样人、采样时间中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述数据传输模块，用于接收服务器转发的控制信息并转发至所述控制模块。

根据本发明的一些实施例，所述数据传输模块包括：天线、通用滤波器、低噪放大器、混频器、中频滤波器、中频放大器、I/O路解调模块、基带模块；

所述数据传输模块将所述数据包上传至服务器的数据库，包括：

在将所述数据包进行上传时，通过所述基带模块获取基带信号并发送至I/O路解调模块；

所述I/O路解调模块根据所述基带信号生成第一解调信号并发送至所述中频滤波器；

所述中频滤波器对所述第一解调信号进行中频滤波处理，得到第一中频滤波信号并发送至所述混频器；

所述混频器根据所述第一中频滤波信号得到第一混频信号并发送至低噪放大器；

所述低噪放大器对所述第一混频信号进行信号放大处理，得到放大发射信号并通过天线进行发射。

根据本发明的一些实施例，所述接收服务器转发的控制信息，包括：

所述天线接收服务器发送控制信息的传输信号，并将所述传输信号通过所述通用滤波器，消除传输信号中的噪声信号，得到消噪信号；

所述低噪放大器对所述消噪信号进行信号放大处理，得到放大信号并发送至所述混频器；

所述混频器将所述放大信号处理为第二混频信号；

所述中频滤波器对所述第二混频信号进行中频滤波处理，得到第二中频滤波信号；

所述中频放大器对所述第二中频滤波信号进行信号放大处理，得到中频放大信号；所述中频放大信号经所述I/O路解调模块完成解调处理后进入基带模块。

根据本发明的一些实施例，所述数据传输模块，包括：

第一私钥签名模块，用于生成第一私钥签名信息；

加密传输信道建立模块，与所述第一秘钥签名模块，用于：

在建立所述控制模块与所述服务器的连接关系后，生成所述控制模块与所述服务器之间的共同加密标识；

将第一私钥签名信息发送至服务器；

接收服务器对根据所述第一私钥签名信息生成的第一公钥信息的验证结果；

接收服务器发送的第二私钥签名信息；

根据所述第二私钥签名信息生成第二公钥信息并进行验证；

在对第一公钥信息及第二公钥信息的验证结果均为验证成功时，建立加密传输信道；

加密模块，与所述加密传输信道建立模块连接，用于在建立加密传输信道后，对数据包添加加密信息后发送至服务器。

根据本发明的一些实施例，所述数据包包括第一类型信息及第二类型信息；第一类型信息为文字类型信息；第二类型信息为图像视频类型信息；

对数据包添加加密信息，包括对第一类型信息及第二类型信息分别进行加密；

对图像视频类型信息进行加密，包括：

获取形成视频流的图像帧，对所述图像帧进行视频编码；

通过DES算法对进行视频编码后的图像帧进行加密，并生成加密标记。

根据本发明的一些实施例，所述摄像模块，还用于拍摄待采集信息的标准记录卡片；

所述拍摄待采集信息的标准记录卡片，包括：

所述摄像模块启动标准模式，在标准模式中获取标准记录卡片的布局图；

根据所述布局图调整标准记录卡片的位置信息，获取调整位置后拍摄的标准记录卡片的检测图像；

对所述检测图像进行二值化处理，获取检测图像中的像素边缘线，根据像素边缘线生成像素边缘图；

根据所述像素边缘图及布局图，计算像素边缘图与布局图边缘的重叠度，并判断是否大于预设重叠度，在确定所述重叠度小于预设重叠度时，再次调整标准记录卡片的位置信息。

在一实施例中，还包括：太阳能板，用于在将太阳能转换为电能进行存储；

所述控制模块，与所述太阳能板连接，用于计算太阳能板的转换效率，并判断是否小于预设转换效率，在确定所述转换效率小于预设转换效率时，控制电机在所述太阳能板与地面的夹角的可调节范围内进行调节，获取太阳能板的目标夹角，并调整太阳能板与地面的夹角为目标夹角；

所述计算太阳能板的转换效率，包括：

计算太阳能板在当前夹角接收的辐照量w

其中，w

根据太阳能板在当前夹角接收的辐照量，计算太阳能板的转换效率η：

其中，q为电子电荷；V为与太阳能板连接的太阳能电池的电压；S

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的一种基于5G的无接触式样品信息采集设备的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提出了一种基于5G的无接触式样品信息采集设备，包括：摄像模块、定位模块、基本采样信息获取模块、控制模块、数据传输模块；其中，

所述摄像模块，用于获取采样现场的图像信息及视频信息；

所述定位模块，用于获取采样现场的位置信息；

所述基本采样信息获取模块，用于获取基本采样信息；

所述数据传输模块，与服务器连接；

所述控制模块，分别与所述摄像模块、定位模块、基本采样信息获取模块、数据传输模块连接，用于：

接收所述摄像模块获取的图像信息及视频信息、所述定位模块获取的位置信息及所述基本采样信息获取模块获取的基本采样信息，将所述图像信息及视频信息、位置信息及基本采样信息进行数据处理，生成数据包；并通过所述数据传输模块将所述数据包上传至所述服务器的数据库。

上述技术方案的工作原理：基于5G的无接触式样品信息采集设备按照严酷环境的使用要求，具备防水防尘抗摔的三防特性，经过IP67防护认证，内置大容量锂电池，满足长时间供电需求。定位模块包括GPS定位系统或北斗定位系统。采样人员在进行现场采样时，采样后在基于5G的无接触式样品信息采集设备上维护采样信息，设备可以根据GPS/北斗定位系统记录采样的位置。获取的位置信息可以保证采样的真实性；采样过程中也可以通过摄像模块获取采样现场的图像信息及视频信息；控制模块将所述图像信息及视频信息、位置信息及基本采样信息进行数据处理，生成数据包；并通过所述数据传输模块将所述数据包上传至所述服务器的数据库。数据传输模块兼容5G、以太网、无线WIFI、4G等网络。示例的，在采样完成之后，设备可以通过5G网络将数据包上传，上传到数据库存储。

上述技术方案的有益效果：基于5G的无接触式样品信息采集设备可以应用GPS/北斗定位系统进行定位，精确度较高，可以保证采样地点的可靠性，从而保证样品的真实性；同时能够支持5G多种通信技术，可以快速传输大型文件，包括照片、视频等，尤其是在一些紧急事件发生时，能够对事件的处置决策提供及时的决策依据。可以实现无接触的样品采集，快速传输现场采样的图形、视频。避免采样信息的二次重复录入，降低了人工誊写数据的错误率，保证采样数据的真实和可靠，实现对采样信息准确跟踪和记录。

在一实施例中，还包括身份验证模块，所述身份验证模块支持人脸识别，一维/二维码识别、指纹识别、身份证验证等。通过身份验证模块可以验证采样人的身份信息，在身份验证成功时，开启该采样设备，提高采样设备使用的安全性及可靠性，便于对采样设备的维护与管理。

根据本发明的一些实施例，所述基本采样信息包括采样编号、采样项目、采样人、采样时间中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述数据传输模块，用于接收服务器转发的控制信息并转发至所述控制模块。

上述技术方案的工作原理及有益效果：服务器与移动终端连接，用户通过移动终端发送控制信息至服务器，服务器转发控制信息至控制模块，实现移动终端对采样设备的远程控制，省时省力，用户也可以及时查看采样设备的工作状态，便于对采样设备进行管理，同时也能控制采样设备获取用户所需的采样信息，提高用户体验。

根据本发明的一些实施例，所述数据传输模块包括：天线、通用滤波器、低噪放大器、混频器、中频滤波器、中频放大器、I/O路解调模块、基带模块；

所述数据传输模块将所述数据包上传至服务器的数据库，包括：

在将所述数据包进行上传时，通过所述基带模块获取基带信号并发送至I/O路解调模块；

所述I/O路解调模块根据所述基带信号生成第一解调信号并发送至所述中频滤波器；

所述中频滤波器对所述第一解调信号进行中频滤波处理，得到第一中频滤波信号并发送至所述混频器；

所述混频器根据所述第一中频滤波信号得到第一混频信号并发送至低噪放大器；

所述低噪放大器对所述第一混频信号进行信号放大处理，得到放大发射信号并通过天线进行发射。

上述技术方案的工作原理：在进行5G通信时，采样设备上发射信号处理流程为基带信号-I/O路解调-中频滤波-混频器-低噪放大器-天线匹配及天线开关-天线发射。

上述技术方案的有益效果：保证发射信号发射过程中的远距离发射，同时保证发射信号的准确性。

根据本发明的一些实施例，所述接收服务器转发的控制信息，包括：

所述天线接收服务器发送控制信息的传输信号，并将所述传输信号通过所述通用滤波器，消除传输信号中的噪声信号，得到消噪信号；

所述低噪放大器对所述消噪信号进行信号放大处理，得到放大信号并发送至所述混频器；

所述混频器将所述放大信号处理为第二混频信号；

所述中频滤波器对所述第二混频信号进行中频滤波处理，得到第二中频滤波信号；

所述中频放大器对所述第二中频滤波信号进行信号放大处理，得到中频放大信号；所述中频放大信号经所述I/O路解调模块完成解调处理后进入基带模块。

上述技术方案的工作原理：在进行5G通信时，采样设备上接收信号的信号处理流程：天线接收-天线匹配及天线开关-滤波器-低噪放大器-混频器-中频滤波-中频放大-I/O路解调-进入基带模块。

上述技术方案的有益效果：保证采样设备接收的服务器转发的信号的准确性，保证信息的及时性。

根据本发明的一些实施例，所述数据传输模块，包括：

第一私钥签名模块，用于生成第一私钥签名信息；

加密传输信道建立模块，与所述第一秘钥签名模块，用于：

在建立所述控制模块与所述服务器的连接关系后，生成所述控制模块与所述服务器之间的共同加密标识；

将第一私钥签名信息发送至服务器；

接收服务器对根据所述第一私钥签名信息生成的第一公钥信息的验证结果；

接收服务器发送的第二私钥签名信息；

根据所述第二私钥签名信息生成第二公钥信息并进行验证；

在对第一公钥信息及第二公钥信息的验证结果均为验证成功时，建立加密传输信道；

加密模块，与所述加密传输信道建立模块连接，用于在建立加密传输信道后，对数据包添加加密信息后发送至服务器。

上述技术方案的工作原理：加密传输信道建立模块在建立所述控制模块与所述服务器的连接关系后，生成所述控制模块与所述服务器之间的共同加密标识；将第一私钥签名信息发送至服务器；接收服务器对根据所述第一私钥签名信息生成的第一公钥信息的验证结果；接收服务器发送的的第二私钥签名信息；根据所述第二私钥签名信息生成第二公钥信息并进行验证；在对第一公钥信息及第二公钥信息的验证结果均为验证成功时，建立加密传输信道；加密模块在建立加密传输信道后，对数据包添加加密信息后发送至服务器。

上述技术方案的有益效果：保证采样设备与服务器之间进行数据传输的安全性，避免数据包丢失或窃取，保证实验的准确性。

根据本发明的一些实施例，所述数据包包括第一类型信息及第二类型信息；第一类型信息为文字类型信息；第二类型信息为图像视频类型信息；

对数据包添加加密信息，包括对第一类型信息及第二类型信息分别进行加密；

对图像视频类型信息进行加密，包括：

获取形成视频流的图像帧，对所述图像帧进行视频编码；

通过DES算法对进行视频编码后的图像帧进行加密，并生成加密标记。

上述技术方案的工作原理及有益效果：对第一类型信息及第二类型信息分别进行加密；提高加密的安全性，使得加密系数更高，避免被加密信息被窃取，保证其安全性。同时对第一类型信息及第二类型信息分别进行加密，有利于提高加密效率，实现快速加密。对图像视频类型信息进行加密，获取形成视频流的图像帧，对所述图像帧进行视频编码；通过DES算法对进行视频编码后的图像帧进行加密，并生成加密标记。添加加密标识可以及时获取加密的图像视频信息，有利于快速解密。对视频编码后的图像帧进行加密，能够进一步提高图像帧的安全性。

根据本发明的一些实施例，所述摄像模块，还用于拍摄待采集信息的标准记录卡片；

所述拍摄待采集信息的标准记录卡片，包括：

所述摄像模块启动标准模式，在标准模式中获取标准记录卡片的布局图；

根据所述布局图调整标准记录卡片的位置信息，获取调整位置后拍摄的标准记录卡片的检测图像；

对所述检测图像进行二值化处理，获取检测图像中的像素边缘线，根据像素边缘线生成像素边缘图；

根据所述像素边缘图及布局图，计算像素边缘图与布局图边缘的重叠度，并判断是否大于预设重叠度，在确定所述重叠度小于预设重叠度时，再次调整标准记录卡片的位置信息。

上述技术方案的工作原理：同时对于人工记录在标准记录卡片上的数据，也可以通过采样设备上的摄像头直接进行快速获取，避免用户将数据通过人工输入至设备中，省时省力，同时降低输入的错误率，便于获取准确的数据。摄像模块启动标准模式，在标准模式中获取标准记录卡片的布局图；根据所述布局图调整标准记录卡片的位置信息，获取调整位置后拍摄的标准记录卡片的检测图像；对所述检测图像进行二值化处理，获取检测图像中的像素边缘线，根据像素边缘线生成像素边缘图；根据所述像素边缘图及布局图，计算像素边缘图与布局图边缘的重叠度，并判断是否大于预设重叠度，在确定所述重叠度小于预设重叠度时，再次调整标准记录卡片的位置信息；使得摄像模块获取的标准记录卡片的图像与布局图的重叠度大于预设重叠度。

上述技术方案的有益效果：基于图像识别技术便于快速获取标准记录卡片记录的采样信息，省时省力，同时降低输入的错误率，便于获取准确的数据。

在一实施例中，还包括：太阳能板，用于在将太阳能转换为电能进行存储；

所述控制模块，与所述太阳能板连接，用于计算太阳能板的转换效率，并判断是否小于预设转换效率，在确定所述转换效率小于预设转换效率时，控制电机在所述太阳能板与地面的夹角的可调节范围内进行调节，获取太阳能板的目标夹角，并调整太阳能板与地面的夹角为目标夹角；

所述计算太阳能板的转换效率，包括：

计算太阳能板在当前夹角接收的辐照量w

其中，w

根据太阳能板在当前夹角接收的辐照量，计算太阳能板的转换效率η：

其中，q为电子电荷；V为与太阳能板连接的太阳能电池的电压；S

上述技术方案的工作原理及有益效果：采样设备还包括太阳能板，用于在将太阳能转换为电能进行存储；太阳能板与摄像模块、定位模块等连接，用于提供电能，有利于节约能源，降低成本，实现环保供电。控制模块在确定所述转换效率小于预设转换效率时，控制电机在所述太阳能板与地面的夹角的可调节范围内进行调节，获取太阳能板的目标夹角，并调整太阳能板与地面的夹角为目标夹角。控制电机从太阳能板与地面的最小夹角到最大夹角依次进行调节，获取目标夹角，目标夹角为当前太能能转换为电能的最大效率的夹角，有利于提高太阳能板的转换效率，提高对太阳能的利用率。根据太阳能板接收到的斜面辐照量、斜面辐照比等准确计算出太阳能板在当前夹角接收的辐照量，进而准确计算出太阳能板的转换效率，提高判断转换效率与预设转换效率大小的准确性，提高控制模块的控制准确性。斜面辐照量为太阳光照射到太阳板斜面时，获取的辐照量。斜面辐照比为太阳能板的斜面受到的辐照强度与太阳能板受到的辐照强度的比值。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。