[发明专利]一种基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统和应用方法

权利要求书

1.一种基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统，其特征在于，包括依次连接的环境监测网络、数据接口层、信号转换层、边缘计算层和5G传输层，其中：

环境监测网络，包括分布于各个位置的智慧灯杆上的环境传感器组，对环境信息进行采集并发送至数据接口层，单个智慧灯杆作为环境监测网络的Agent单体，多个智慧灯杆之间相互形成维诺图感知网络，根据Multi-Agent算法实现多模态信息融合以及基于大数据的环境态势推演；

数据接口层，为各环境传感器组中的各传感器提供数据接口，将传感器所采集的环境信息进行统一处理，通过网络输出至信号转换层；

信号转换层，将环境信息的数据经过预处理后进行统一的封装处理，转化为统一格式的环境数据信息；

边缘计算层，将完成信号转换的环境数据信息在本地进行数据处理，实现多模态数据融合，生成环境融合数据信息；

5G传输层，通过5G通信技术将边缘计算层处理过后的环境融合数据信息进行无线传输，根据业务需求将环境融合数据信息发送至边缘云；

所述环境监测网络、数据接口层、信号转换层、边缘计算层和5G传输层由多模供电层进行统一供电；

所述环境信息包括环境气象信息和环境视觉信息，所述环境气象信息包括光照强度信息、温度信息、湿度信息、噪声信息、风速信息、风向信息、大气压力信息、PM2.5信息、PM10信息、CO信息、CO₂信息和NO₂信息，所述环境视觉信息为360度环境图像实时监测信息；

基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统的应用方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：根据智慧灯杆传感器的节点分布情况，构建多个尺度规模的维诺图感知网络；

步骤S2：对所述多个尺度规模的维诺图感知网络的传感器数据进行相应程度的模糊处理；

步骤S3：完成所述模糊处理的传感器数据之间相减求差，并计算传感器数据的极值，得到具有代表性的智慧灯杆节点，表征其所属区域的其他节点，并显示所属区域的环境情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统，其特征在于，所述环境监测网络的维诺图感知网络为基于Lloyd算法的维诺图感知网络，具体步骤包括根据级联规模区域形成灯杆集群，随机选定k个灯杆，计算k个灯杆的维诺图，整合维诺图的每个单元格，并计算质心，然后对采集环境数据的节点进行压缩。

3.根据权利要求1所述的一种基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统，其特征在于，所述数据接口层的接口类型包括RS-232、RS-485、USB3.0、通用网络接口、VGA、GPIB、光纤或无线。

4.根据权利要求1所述的一种基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统，其特征在于，所述信号转换层的预处理操作包括滤波处理、放大处理和转换处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统，其特征在于，所述多模供电层的输入电压为220V交流电，输出电压为3.3V直流电、5V直流电、12V直流电或24V直流电。

6.根据权利要求5所述的一种基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统，其特征在于，所述多模供电层内设有开关电源转换模块，将220V交流电转换为24V直流电，再由芯片转换为3.3V直流电、5V直流电或12V直流电。

7.根据权利要求1所述的一种基于5G智慧灯杆集群的地球皮肤感知系统，其特征在于，所述边缘计算层在本地进行的数据处理操作包括数据存储和数据运算。