一种基于边缘计算的公用卫生间维保系统及方法与流程

1.本发明涉及公用卫生间维保技术领域，尤其是涉及一种基于边缘计算的公用卫生间维保系统及方法。


背景技术：

2.经过数十年的发展，物联网的发展速度不断提升，技术和应用的创新也层出不穷，并且物联网被明确定位为新型基础设施的重要组成部分，成为数字经济发展的关键基础建设。由于物联网的快速发展，传统的云计算已经不能很好的解决一些时延问题，因此引出了边缘计算来解决这些问题，边缘计算指的是在网络的边缘来处理数据，在数据产生源附近分析和处理数据，减少了数据的流动，进而减少了网络流量和响应时间。面对智慧城市场景，把边缘计算同物联网相结合，可以处理海量的数据，减少网络负载，同时设备对数据的处理能力也可以进一步得到释放，还可以做到低延迟和位置感知。
3.当前一些公用卫生间，比如说商场的卫生间、公园和景点的卫生间，甚至写字楼里的卫生间等，都面临一个问题，当小便池或者洗手池等设备因为故障等原因一直流水，而没有人去及时进行维修，这就会导致用户使用体验差，浪费过多水资源。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效实现公用卫生间的智能维保、功能丰富的基于边缘计算的公用卫生间维保系统及方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种基于边缘计算的公用卫生间维保系统，所述的维保系统包括若干个传感器、边缘计算网关和云服务器；所述的若干个传感器分别与边缘计算网关进行通信；所述的边缘计算网关与云服务器进行通信；
7.若干个传感器，分别安装在公用卫生间卫浴产品的排水管道处，用于采集卫浴产品的排水数据；
8.边缘计算网关，用于判断数据正常或异常，并将数据发送给云服务器；
9.云服务器，用于接收并存储边缘计算网关传输的数据，并针对正常数据，进行人流量数据分析。
10.优选地，所述的若干个传感器均采用lpwan网络与边缘计算网关进行通信。
11.优选地，所述的若干个传感器包括生物传感器、压力传感器和光学传感器。
12.优选地，所述的排水数据包括排水管道压力数据、液体成分数据和液体折射率数据。
13.一种用于如权利要求1所述公用卫生间维保系统的维保方法，所述的维保方法包括：
14.步骤1：传感器采集共用卫生间卫浴设备的排水数据，并将其发送给边缘计算网关；
15.步骤2：边缘计算网关判断数据正常或异常，若数据正常，则执行步骤3，若数据异常则执行步骤4；
16.步骤3：边缘计算网关将正常数据标记时间戳后发送给云服务器，然后执行步骤5；
17.步骤4：边缘计算网关进行故障处理，并将异常数据、故障设备信息以及预警信息发送给云服务器，然后执行步骤5；
18.步骤5：云服务器存储正常数据和异常数据，将预警信息发送给维保人员。
19.优选地，所述的传感器包括生物传感器、压力传感器和光学传感器。
20.优选地，所述的排水数据包括排水管道压力数据、液体成分数据和液体折射率数据。
21.优选地，所述的传感器与边缘计算网关采用lpwan网络进行通信。
22.优选地，所述步骤4中的故障处理具体为：边缘计算网关若判断数据为异常数据，则切断提供异常数据的传感器上端的供水，同时提示设备故障。
23.优选地，所述的步骤5还包括：
24.云服务器根据正常数据计算各时段人流量情况，并将数据反馈给供水中心，进行供水调度。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26.一、实现公用卫生间的智能维保：本发明中的共用卫生间维保系统及方法中云服务器采用p2p网络技术，每个边缘计算网关都是云服务器的网络上的节点，而边缘计算网关上连接的传感器都是边缘计算网关的节点，云服务器分析计算接收到的数据，可以实现对每个公用卫生间的智能维保。
27.二、功能丰富：本发明中的共用卫生间维保系统及方法可以实现对每个共用卫生间进行故障预警、故障紧急处理、人流量监测等功能，在接入现有的供水中心系统后，可以对共用卫生间进行供水调度。
附图说明
28.图1为本发明中公用卫生间维保系统的结构示意图；
29.图2为本发明中公用卫生间维保方法的流程示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
31.一种基于边缘计算的公用卫生间维保系统，如图1所示，包括若干个传感器、边缘计算网关和云服务器，若干个传感器分别与边缘计算网关进行通信，边缘计算网关与云服务器进行通信；
32.若干个传感器，分别安装在公用卫生间卫浴产品的排水管道处，用于采集卫浴产品的排水数据，若干个传感器均采用lpwan网络与边缘计算网关进行通信；
33.若干个传感器包括生物传感器、压力传感器和光学传感器，排水数据包括排水管
道压力数据、液体成分数据和液体折射率数据；
34.边缘计算网关，用于判断数据正常或异常，并将数据发送给云服务器；
35.云服务器，用于接收并存储边缘计算网关传输的数据，并针对正常数据，进行人流量数据分析。
36.本实施例还涉及一种基于边缘计算的公用卫生间维保方法包括：
37.步骤1：传感器采集共用卫生间卫浴设备的排水数据，并将其发送给边缘计算网关；
38.传感器包括生物传感器、压力传感器和光学传感器，排水数据包括排水管道压力数据、液体成分数据和液体折射率数据；
39.步骤2：边缘计算网关判断数据正常或异常，若数据正常，则执行步骤3，若数据异常则执行步骤4；
40.步骤3：边缘计算网关将正常数据标记时间戳后发送给云服务器，然后执行步骤5；
41.步骤4：边缘计算网关进行故障处理，并将异常数据、故障设备信息以及预警信息发送给云服务器，然后执行步骤5；
42.故障处理的具体方法为：边缘计算网关若判断数据为异常数据，则切断提供异常数据的传感器上端的供水，同时提示设备故障；
43.步骤5：云服务器存储正常数据和异常数据，将预警信息发送给维保人员，同时根据正常数据计算各时段人流量情况，并将数据反馈给供水中心，进行供水调度。
44.将传感器安装在公用卫生间的每个卫浴产品的排水管道处，不同的卫浴产品根据其特点及应用场景不同安装不同功能的传感器来采集需要的数据，并且针对不同品类的卫浴产品边缘计算网关都有不同的算法来判断数据是否异常。每个公用卫生间区域内的传感器都将连接一个边缘计算网关用于对传感器传输过来的数据进行分析计算，每个传感器都在边缘计算网关的网络层内有自己的标识id，用于精确定位。每个边缘计算网关都连接着云服务器，并成为云服务器的网络层中的一个节点，边缘计算网关处理异常数据，正常数据发送给云服务器进行进一步地分析处理。
45.现阶段共用卫生间的卫浴设备包括小便池、马桶和洗手池，分别对应实施例1、实施例2和实施例3。
46.实施例1
47.针对公用卫生间的小便池，可以在其下方排水管安装生物传感器、压力传感器等。若是用生物传感器，可以用来检测通过漏水管道中的液体是否含有尿液，比如尿液所独有的成分：肌酐、乙基葡萄糖醛酸苷(etg)等，传感器将数据发送给边缘计算网关，边缘计算网关根据反馈过来的数据进行分析计算，若是表明液体中含有以上成分，则表明小便池是正在使用的一个状态，通过数据分类算法对该数据打“正常数据”标签，把数据发送给云服务器做进一步分析计算，数据分类算法可以是svm(支持向量机)算法或nbc(朴素贝叶斯分类)算法等。若是液体中没有检测到成分并且持续性有液体通过超过设定的一个时间段，则表明是小便池出现漏水现象，若是一直没有液体流通到排水管，但一直处于供水状态，则表明小便池出现堵塞现象，通过数据分类算法对该数据打上“异常数据”标签，此时边缘计算网关直接对数据进行分析计算，通过节点id确定是哪一个小便池出现故障，立马切断该小便池的供水，警示灯亮起表明小便池故障，同时发送小便池损坏信息给云服务器，云服务器发
送预警以及小便池具体信息给维修人员，对小便池漏水或者堵塞现象进行维修。若是使用压力传感器，则可以结合现有的智能小便池配有的红外线反射传感器来进行数据对比，若是压力传感器一直检测到有水压，表明有液体通过小便池的排水管道，若是此时小便池的红外线反射传感器监测到有人，则表明小便池是一个正常使用的状态，对该数据打上“正常数据”标签，若是红外线反射传感器监测没有人，并且液体流通超过一个设定的时间段，则表明小便池出现漏水现象，若是红外线反射传感器监测到有人，但是排水管道没有检测到水压，则表明小便池出现堵塞现象，这两种情况都对该数据打上“异常数据”标签，通过节点id确定是哪一个小便池出现故障，切断该小便池的供水，警示灯亮起表明小便池故障，同时反馈给维修人员，对小便池漏水或者堵塞现象进行维修。
48.实施例2
49.针对公用卫生间的马桶，可以在其下方排水管安装生物传感器、压力传感器、光学传感器等。若是用生物传感器，可以用来检测通过漏水管道中的液体是否含有尿液或者有块状排泄物；若是用光学传感器可以用来检测液体对光的折射率，若是有尿液或者块状排泄物，液体折射率明显降低。当监测到有尿液或块状排泄物时，表明马桶是正在使用的一个状态，通过数据分类算法对该数据打“正常数据”标签，把数据发送给云服务器做进一步分析计算，数据分类算法可以是svm(支持向量机)算法或nbc(朴素贝叶斯分类)算法等，若是没有监测到尿液或块状排泄物并且持续性有液体通过排水管道超过设定的一个时间段，则表明是马桶出现漏水现象，若是没有检测到有液体流出但是处于供水状态，则表明马桶出现堵塞，通过数据分类算法对该数据打上“异常数据”标签，此时边缘计算网关直接对数据进行分析计算，通过节点id确定是哪一个马桶出现故障，立马切断该马桶的供水，警示灯亮起表明马桶故障，同时发送马桶损坏信息给云服务器，云服务器发送预警以及马桶具体信息给维修人员，对马桶漏水或堵塞现象进行维修。若是使用压力传感器，则可以同时在马桶的冲水按钮上和马桶的排水管道上加一个压力传感器，若是两个压力传感器同时感受到压力作用，表明有人按马桶冲水按钮并且有液体通过小便池的排水管道，此时表明马桶是一个正常使用的状态，对该数据打上“正常数据”标签，若是马桶冲水按钮上的压力传感器没有数据传输过来，但是排水管道上的压力传感器有数据传输，则表明马桶出现漏水现象，若是冲水按钮上的压力传感器有数据传输过来，但是排水管道上的压力传感器没有数据传输，则表明马桶出现堵塞现象，都对该数据打上“异常数据”标签，通过节点id确定是哪一个马桶，发送反馈给维修人员，对马桶进行维修。
50.实施例3
51.针对公用卫生间的洗手池，可以在洗手池的排水管上安装压力传感器等。若是使用压力传感器，则可以结合现有的自动感应洗手池配有的红外线反射传感器来进行数据对比，若是压力传感器一直检测到有水压，表明有液体通过洗手池的排水管道，若是此时洗手池的红外线反射传感器监测到有人，则表明洗手池是一个正常使用的状态，对该数据打上“正常数据”标签，若是压力传感器一直检测到有水压但是红外线反射传感器监测没有人，并且液体流通超过一个设定的时间段，则表明洗手池水管出现漏水现象，若是压力传感器一直检测没有水压但是红外线传感器监测到有人，则表明洗手池出现堵塞现象，都对该数据打上“异常数据”标签，通过节点id确定是哪一个洗手池出现故障，立马切断该洗手池的供水，警示灯亮起表明洗手池故障，同时发送洗手池损坏信息给云服务器，云服务器发送预
警以及洗手池具体信息给维修人员，对洗手池进行维修。
52.上述三个实施例中，边缘计算网关跟传感器之间的通信可以通过lpwan(低功耗广域网络)来执行，比如说lora、nb
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iot或者sigfox技术等。边缘计算网关对异常数据进行分析计算后按照算法设定的处理方案执行，若是数据正常，则盖上时间戳后发送给云服务器作进一步地分析计算。
53.云服务器接收所有边缘计算网关传输的数据，每个边缘计算网关都是云服务器的网络上的节点并有自己的标识id，每个传感器都是连接的边缘计算网关的网络上的节点并有自己的标识id，通过对每一个边缘计算网关以及边缘计算网关上连接的传感器的数据和时间进行分析，传感器上传的正常数据表明这个时间点这个卫浴产品正在正常使用，通过对所有卫浴产品所有的时间段进行监测，可以可视化地得到每个公共卫生间所有卫浴产品的使用情况及各时段的人流量，通过这些数据可以进行适度的供水调度，来实现公用卫生间的智能化管理。
54.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。