一种人工智能户外便携式一体机

技术领域

本发明涉及一种人工智能户外便携式一体机，属于人工智能分析装置技术 领域。

背景技术

人工智能领域的分析设备主要有集中式分析计算的中央机房人工智能服 务器、边缘端分布式的人工智能边缘计算设备和人工智能摄像头。其中，中央 机房人工智能服务器的重量、体积、供电要求和安装要求不适合随时搬运随时 部署。人工智能摄像头具备电池供电条件，但是仍需配合视频分析服务器或边 缘计算分析设备使用。

现有的人工智能边缘计算设备主要是对部署环境和条件有要求，主要体现 在，视频采集摄像头需要架设在杆/墙/门等固定的位置，在户外的视频采集监 控设备也需要有固定支架，采集之后的分析回送需要有线传输或无线传输至对 应的视频处理服务器，通常的视频处理服务器，是很难实现户外便携式部署的， 需要最少提供220V供电，并提供稳定可靠的网络组网和传输手段。换言之， 现有的人工智能边缘计算设备不具备电池供电条件，不可插电使用，不具备现 场作业方便搬运部署，不具备无线插线配置的即插即用的简易操作条件。

因此，对于一些特定的场景，如需要电力网络设施进行野外维护保养作业 场景，煤矿开采勘探开凿铺设雷管爆破作业场景，石油化工的偏远地域的管路 管线维护现场作业场景，需要对现场安全生产作业进行实时的视频采集和有效 的分析，这类场景的特点是无供电条件，无机房网线传输条件，无固定的架设 部署设备的条件，此类环境需要随时随地即开即用的设备。现有的人工智能边 缘计算设备受到自身设备供电供网条件限制，较难实现移动便携实时部署和即 插即用方面的特性，不适用于上述场景。

本发明人已经申请的专利(专利申请号：CN202010315853.X)虽然在一 定程度上解决了上述问题，但是，在具体使用时还存在如下问题：

1、需先打开箱盖，再进行天线调节等相关的操作，操作较麻烦；

2、整体体积略小，但重量有30kg左右，移动费力，不方便携带，无法产 业化；

3、整体不具备防水性能，散热性能差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种人工智能户外便携式一体 机，通过将小型化边缘人工智能处理器和工业无线路由器的功能集成到一个 PCB上，减少重量，方便移动；整体具备防水性能，散热性能佳；无需开箱， 一键式启动，并在野外提供WIFI局域组网和4G\5G网络传输的功能，使得户 外安全作业随时随地的简易部署，随时随地监控的需求得以实现。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种人工智能户外便携式 一体机，包括具有防水功能的箱体，与箱体配合的箱盖，布置在箱体内的PCB 电路板和用于给PCB电路板供电的电池，以及能够转动地安装在箱体外侧的 天线，所述PCB电路板上集成有小型化边缘人工智能处理器和无线通信模块， 所述天线为工业级户外WIFI/4G/5G天线，所述天线与无线通信模块连接；所 述箱体上安装有用于控制整个设备工作的控制按钮和接头；所述箱体上安装有 用于提握的提手。

优选地，所述箱盖上开设有安装孔，安装孔内安装有防水风扇。

优选地，所述箱盖外侧正对防水风扇的位置安装有风扇保护罩。

优选地，所述箱盖的外侧布置有散热片。

优选地，所述散热片有多个，任意两个相邻的散热片之间的距离相等。

优选地，所述散热片的高度为20-30mm，所述散热片靠近箱盖上端和下端 的端部的高度逐渐减小。

优选地，所述箱体内位于电池和PCB电路板之间安装有内散热板。

优选地，所述内散热板上均匀布置有若干个并排布置的条形散热片，条形 散热片的高度为8-12mm。

优选地，所述电池为聚合物电池。

优选地，所述箱体上设有与电池连接的充电插头。

与现有的技术相比，本发明具有如下优点：

第一，通过集成整合设计，将小型化边缘人工智能处理器(即人工智能边 缘计算服务器)和工业无线路由器的功能集成整合设计在一个PCB电路板上， 不仅能够在野外提供WIFI局域组网、4G\5G网络传输的功能，使得户外安全 作业随时随地的简易部署，随时随地监控的需求得以实现，而且减少了重量， 整机重量缩至5kg，更方便搬运携带；

第二，无需开箱，直接操作，一键式启动整机设备，无插线需求，无配置 命令需求，无调试需求即可运行；

第三，整个箱体具有防水功能，可支持设备在雨中正常运行工作，不会被 突如其来的雨水淋坏短路损坏，防护性好；

第四，箱盖上安装有防水风扇，并布置有散热片，散热性能佳，可保证整 个PCB板、连同其上方的各个部件温度均处于温度规格范围内；

第五，电池采用聚合物电池，可实现长达10小时供电的超大续航；电池 上连接有充电接头，方便对电池进行充电。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的仰视图；

图4为图1的主视图；

图5为本发明去掉箱盖后的示意图；

图6为本发明另一视角示意图；

图7为本发明PCB板的主视图；

图8为本发明PCB板的后视图；

图9为本发明场景一的外部仿真示意图；

图10为本发明场景一中PCB电路板的仿真示意图；

图11为本发明场景二的外部仿真示意图；

图12为本发明场景二中PCB电路板的仿真示意图；

图13为本发明场景三的外部仿真示意图；

图14为本发明场景三中PCB电路板的仿真示意图；

图15为本发明场景四的外部仿真示意图；

图16为本发明场景四中PCB电路板的仿真示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施中的技术方案进行清楚，完整的描述，所描述 的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图8所示，本发明实施例提供的一种人工智能户外便携式一体机， 其整体呈手提箱结构，包括具有防水功能的箱体1，与箱体1配合的箱盖3， 箱体1是一侧设有开口的箱型结构，箱盖3能够密封安装在箱体1的开口处， 布置在箱体1内的PCB电路板15和用于给PCB电路板15供电的电池13，电 池13可通过U型的固定支架14可拆卸地固定安装在箱体1内，以及能够转动 地安装在箱体1外侧的天线6，所述PCB电路板15上集成有小型化边缘人工 智能处理器和无线通信模块，即所述PCB电路板15具有小型化边缘人工智能 处理器和工业无线路由器的功能，所述天线6为工业级户外WIFI/4G/5G天线， 所述天线6与无线通信模块连接；所述箱体1上安装有用于控制整个设备工作 具有防水功能的控制按钮和接头11；所述箱体1上安装有用于提握的提手2。 其中，所述无线通信模块可采用MiniPCIE的4G/5G通信模块和WIFI通信模 块，4G或5G通信模块的选择可根据需求而定。所述小型化边缘人工智能处理 器是指体积小，且可以进行视频结构话分析、人脸识别、穿戴识别、行为识别等功能的服务器，如可采用目前市场上已经销售的CONPRO-H9320系列或 CONPRO-i6040系列(如CONPRO-i6040-H8或CONPRO-i6040-NX)的小型 AI边缘处理器去掉外壳后的主板部分。相应的，所述PCB电路板即是在小型 化边缘人工智能处理器的主板上集成无线通信模块后得到的电路板，整个PCB 板如图7和图8所示。小型化边缘人工智能处理器的主板上具有与控制按钮、 接头相配合的连接端，由于小型化边缘人工智能处理器可以直接外购，故对其 具体结构组成在此不做赘述。

所述箱体1上的控制按钮包括开关机按钮10、电量显示按钮7、充电接头 8和上下电按钮9，还可包括用于显示设备工作的电源灯(位于充电接头8和 上下电按钮9之间)等，上下电按钮为控制整个设备的启动按钮；所述接头包 括网线、HDMI和USB等接头，各个按钮和接头分别通过数据线与PCB电路 板上相应的部位(即小型化边缘人工智能处理器主板上相应的连接端)连接。 具体的，主板上的LAN1连接端对应外部的防水航插网口(即网线接头)，做 调试用；主板上的USB3.0对应外部的防水航插USB口，做调试用；主板上的 HDMI对应外部防水航插HDMI接口，做调试显示用；主板上的PWR对应外 部的防水开关机按钮10，做开关机用；电池的输出线缆对应外部的防水上下电 按钮，做系统通断电控制用；电池的输入线缆对应外部的防水航插充电插头， 做系统充电用。考虑到整个设备的适应场合以及运输中的碰撞问题，所述箱体 和箱盖的材质均为铝合金，紧固耐用，抗震性能好，同时也具有防水功能。

考虑到天线的收纳性和操作的便利性，所述箱体1的两侧对应设置有用于 容纳天线的容置凹槽，天线6不使用时，可收缩至容置凹槽内竖直布置。当需 要使用时，可旋转天线6至所需角度(即天线6与箱体1之间有九十度以内的 夹角)。所述天线6有四根，包括LTE天线、WIFI天线和/或GPS天线。如不 需要GPS功能时，可由两根4G或5G天线和两根WIFI天线组成；当需要GPS 功能时，可由一根GPS天线，一根4G或5G天线和两根WIFI天线组成。

作为本发明的进一步改进，所述箱盖3上开设有安装孔，安装孔内安装有 防水风扇(图中被风扇保护罩4挡住了)。所述防水风扇采用目前日本三洋生 产的防水风扇，型号为：H6001，该防水风扇具有排气散热作用的同时，也具 有防水作用，从而保证整个装置均具有防水性能。所述防水风扇有两个，对称 布置在箱盖上正对PCB电路板的位置。

作为本发明的进一步改进，如图1和图4所示，所述箱盖3外侧正对防水 风扇的位置安装有风扇保护罩4，用于保护防水风扇的扇叶不受到石子等外物 或者在运输过程中碰触的损坏。所述风扇保护罩4为上方开设有多个通气孔的 铝合金板。

作为本发明的进一步改进，所述箱盖3的外侧布置有散热片5，散热片5 的增设，可进一步提高整个设备的散热效果。如图1和图4所示，所述散热片 有多个，任意两个相邻的散热片之间的距离相等，即所有散热片均匀布置在箱 盖上。具体的，箱盖上的散热片主要有几种结构形式，如一字型、U型和L型 等结构形式，具体的：位于箱盖四角的散热片为L型结构，位于箱盖左右两侧 的散热片为U型结构，箱盖上除四角和左右两侧之外的位置均为一字型散热 片；整个箱盖上的散热片左右对称布置，以箱盖左侧散热片的布局方式为例：上下两个角的L型散热片上下对称布置，每个L型散热片的夹角为钝角，上下 两个对称的L型散热片的内端连接有一字型散热片，L型散热片与连接的一字 型散热片一体成型；所述U型散热片布置在最外侧两个连接在一起的L型散 热片的外侧，U型散热片的夹角为钝角，且与L型散热片平行。箱盖上位于L 型散热片内的位置布置有多个平行布置的一字型散热板；U型散热板、L型散 热板和一字型散热板中任意相邻的两个散热板之间的距离均相等。

优选地，所述散热片5的高度为20-30mm，当散热片5的高度为24mm时， 成本和散热性能两个指标达到最佳。同时，所述散热片5靠近箱盖3上端和下 端的端部的高度逐渐减小，即散热片5靠近端部的位置采取截角过渡处理，更 美观的同时，可避免操作人员稍有不慎撞到散热片的拐角处造成的损伤。

将布置有防水风扇、散热片5的设备进行了不同场景的散热仿真试验，分 别测量了PCB电路板上各个部件的温度，各个场景的仿真示意图如图9至图 16所示，对应的温度情况如下表所示：

表1

上表中，齿高指箱盖上散热片的高度，单卡、双卡指的是PCB电路板上 存储卡M2卡的数量，表中各个数字的单位为℃，表示对应部件的最高温度。 从仿真数据来看增加风扇后主芯片温度均在规格85℃以内，散热效果佳。

作为本发明的进一步改进，所述箱体内位于电池13和PCB电路板15之 间安装有内散热板(图中未画出)，内散热板的增设可进一步提高整个设备的 散热性能。具体的，内散热板可贴合安装在用于固定电池的固定支架14上， 效果更加。

优选地，所述内散热板上均匀布置有若干个并排布置的条形散热片，条形 散热片的高度为8-12mm；经试验发现，当条形散热片的高度为10mm时，成 本和散热性能两个指标达到最佳。

优选地，所述电池13为聚合物电池，聚合物电池的体积小，蓄能时间长， 可将箱内体积最大化的利用，节省空间；所述电池为PCB电路板15和防水风 扇供电。

优选地，所述箱体1上设有与电池连接的充电插头8，充电接头8与电池 13连接，可通过将充电插头8接入220V电源，实现对电池13的充电。

为了减少用户的操作，可将服务器开机、无线通信模块开机和软件开机的 开关逻辑做成一键式的，即将开关逻辑都做在启动按钮(即上下电按钮，下同) 中。当按下启动按钮时，服务器、无线通信模块和软件则自动启动，客户无需 感知后台发生了什么，只需按一下即可，具有一键启动功能。目前，常用的笔 记本电脑对于个人用户而言可能用不到，但是从电脑主板的设计上，是可以在 软件和硬件设计上进行配置选择，这个配置选择如果开放出来的话，笔记本电 脑也可以实现，即只要笔记本电脑感知外部有供电，它就直接进行完整的开机。 相较于普通的电脑接通电源后，还需再人为进行开机动作去启动电脑，另外还需进行软件操作(如某些程序的启动)，操作更简单。开机时，直接按下启动 按钮即可；关机时，先按下开\关机键后，待运行按钮(即电源灯按钮)灭后， 再按下启动按钮切断电源。

使用时，先将整个设备手提至需要操作作业位置附近，转动天线向远离箱 体的方向，并按下启动按钮，即完成了现场部署。同时，在工作现场可根据需 要架设多个WIFI摄像头拍摄施工作业。通过摄像头将采集到的数据通过天线、 无线通信模块发送至小型化边缘人工智能处理器，小型化边缘人工智能处理器 对接收的数据进行实时计算分析，并将计算的结果通过4G\5G传送到客户的中 央机房，以满足随时随地监控的需求。

最终，本发明通过将人工智能边缘计算服务器和工业无线路由器的功能集 成到一个PCB上，减少重量，方便移动；整体具备防水性能，散热性能佳； 无需开箱，一键式启动，并在野外提供WIFI局域组网和4G\5G网络传输的功 能，使得户外安全作业随时随地的简易部署，随时随地监控的需求得以实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现 本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非 限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落 在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权 利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施 方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本 领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适 当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。