技术领域
[0001] 本
发明涉及一种平安城市无线智能感知终端及其应用，属于
物联网信息整合的技术领域。
背景技术
[0002] 近年来，平安城市的建设取得了突飞猛进地发展，它的难度在于政府跨部
门的资源整合，随着信息化手段、4G技术及物联网技术的飞速发展，通过建立平安城市
大数据平台整合所有部门和行业的
基础数据和业务数据，进一步使城市发展成为功能完善、服务迅速、应急到位的平安城市。目前，平安城市大数据平台的数据来源主要为社会资源面网、
电子政务外网、公安视频专网、公安信息网四张网络。公安视频专网和公安信息网为公安的承载网，整合公安部门布建的所有视频监控点位及其他卡口、物联监控点位；电子政务网，将政府其他职能部门及社会行业的数据整合至政府的共享服务平台，并与视频专网建立共享机制；社会资源面网络分布着大量的个人与商户自建的
数据采集点位。
[0003] 随着公安领域信息化手段的飞速发展，公安移动警务、互联网边界接入平台建设相对完备，基本能够实现电子政务网、社会资源面网络、公安视频专网数据安全接入公安信息网，加之物联网技术的发展，以“人、地、物、事、组织”为感知对象，基于公安信息化的网络架构，通过标准数据交换，实现对感知对象多维
时空信息的全面感知、高效共享和深度应用，通过对感知信息的汇集、分析、处理来提升现代警务的实战能
力和服务
水平，满足公安实战业务的需要。
[0004] 然而，在实际应用场景中，像小区、商场、超市、地下通道、广场等诸多场所，受外界环境条件的限制，物联网信息整合技术和手段不能被充分运用，即使某些技术能被运用，也可能因为公安专线、视频专线等基建设备缺乏而导致很多社会资源数据，如：过车数据、人像数据、设备
位置数据等，不能及时回传至公安信息网，与公安信息网脱离。而社会数据又是公安业务应用及平安城市大数据平台建设的主要数据来源之一，对这些数据的整合应用将会更好地驱动业务创新，必将给公安业务及平安城市建设带来新的价值。
发明内容
[0005] 针对
现有技术的不足，本发明提供一种平安城市无线智能感知终端。
[0006] 本发明还提供一种利用上述无线智能感知终端将社会数据整合到公安信息网的方法。
[0007] 发明概述：
[0008] 本发明通过无线网络、探针技术、位置
定位技术，在没有公安专线的情况下，实现
固件自动更新、文件探针、
数据库探针、WiFi探针、位置探针等功能，通过4G技术将数据回传，同时对设备分布、设备状态、数据回传情况进行实时监控，并实现对回传后的数据进行解析、清洗，丰富公安业务应用数据来源。
[0009] 本发明的技术方案为：
[0010] 一种平安城市无线智能感知终端，包括分别与USB集成模
块连接的无线上网模块、探针模块、位置定位模块和存储模块；所述探针模块包括文件探针、数据库探针和WiFi探针。
[0011] 一种利用上述无线智能感知终端将社会数据整合到公安信息网的方法，包括步骤如下：
[0012] 1)固件自动更新
[0013] 通过
云服务器实现自动更新，在平安城市无线智能感知终端植入HTTP客户端固件更新的相关程序；终端联网并启动程序后，监测到固件服务器有最新版本，固件将自动更新。
[0014] 1.1)无线智能感知终端作为HTTP Client通过HTTP POST方式将验证信息发送至云服务器；
[0015] 1.2)云服务器解析所述验证信息，并将验证信息与云数据库中预先保存的验证信息列表进行对比验证；如果验证通过，云服务器通过HTTP POST方式将最新固件版本的必要信息通过报文的形式发给无线智能感知终端；如果验证不通过，云服务器告知无线智能感知终端“该设备未注册”；如果验证通过，但云服务器端异常，最新版本的固件不能正常下载或最新版本的固件被正常下载但不能正常运行，则云服务器向无线智能感知终端报错；最新固件版本的必要信息包括，固件版本号、下载路径、文件长度和文件校验HASH值；所述验证信息为无线智能感知终端的ID以及内置固件的版本信息，而验证信息列表中保存的是无线智能感知终端的ID以及内置固件的最新版本信息；
[0016] 1.3)如果验证通过，无线智能感知终端解析云服务器回复的报文，获取最新固件版本的必要信息，并与自身固件版本号作比对，如果无线感知终端本身固件版本不是最新版本，则依照下载路径下载最新版本的固件并进行更新。
[0017] 2)文件探针
[0018] 文件探针探测设定时间间隔内无线智能感知终端所服务主机上更新的文件信息，并以“设备名称.日期.原文件名”的格式命名；文件探针实现将感知的文件数据进行实时采集，可自动配置，支持多种文件格式，如：.txt、.jpg、.pdf、.doc等；当云服务器中已有的.txt、.jpg、.pdf、.doc文件(即所述文件信息)内容有更新，会被文件探针探测到；
[0019] 3)数据库探针
[0020] 数据库探针探测设定时间间隔内无线智能感知终端所服务主机上的数据库更新的信息，并以“设备名称.日期.d”命名；数据库探针实现对无线智能感知终端所服务主机上的数据库中信息的实时采集，保证安全性，采用对标准SQL语句进行加密配置的方式实时采集数据库所需信息。可支持对多源异构数据库信息的采集，如：sqlserver各版本、oracle、mysql及Access、sqllite等数据库。预先设定的数据库有新增或更新数据，会被数据库探针探测到。本发明所述无线智能感知终端是运行在固有环境中的(比如车辆管理系统的主机上)，本主机上的车辆管理系统能够采集车牌号、车辆照片等信息，随着车辆的不断出入车辆信息不断更新并存储在该主机的数据库中，本发明的终端将存储的信息采集并上传云服务器端；这里的数据库即车辆管理系统对应的数据库。
[0021] 4)WiFi探针
[0022] WiFi探针探测周围WiFi发送与接收设备的MAC地址、
帧类型，达到预设的字符数后将数据回传至云服务器，并将缓存数据清空，
数据压缩包以“设备名称.日期.w”命名；
[0023] 现有技术中，WiFi探针实现对周围WiFi设备的统计与分析，实时采集WiFi发送与接收设备的MAC地址、帧类型及子类型等信息，并区分WiFi设备是否为路由器，还可以估算发送与接收设备之间的距离等。
[0024] 当一个WiFi设备在WiFi探针的侦听范围内，该WiFi设备(无论是终端、路由器或者其他WiFi设备)发送任何一帧(Frame)时，不管是发给谁，探针均能截获，并分析出此帧MAC层与物理层的信息。
[0025] 5)位置探针
[0026] 位置探针通过位置定位技术采集设备坐标，并利用GIS技术实现地址匹配；
[0027] 所述“设定时间间隔”为实验值，根据现场的具体情况和服务器等
硬件配置决定。位置探针通过卫星定位、基站定位、wifi定位技术实现对设备、通过设备感知到的车辆、mac地址等的位置信息(经纬度坐标)实时采集。
[0028] 6)4G数据回传
[0029] 通过4G技术实现对数据文件包的传输；将更新的压缩数据包通过ftp方式传输至云服务器；更新的压缩数据包内的数据包括，数据探针、文件探针、WiFi探针、位置探针探测的更新信息；4G数据回传通过4G技术实现对大文件数据的传输。4G集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高
质量、音频、视频和图像等；4G能够以100Mbps以上的速度下载，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和
有线电视调制解调器没有
覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。
[0030] 7)数据解析
[0031] 对更新的压缩数据包内的数据进行数据解析；
[0032] 8)数据清洗
[0033] 数据清洗是指发现并纠正数据中可识别的错误，包括检查数据的一致性，处理无效值和缺失值、识别和删除离群点等，将有缺失或者有错误的数据进行插补(均值插补、回归插补和极大似然估计)和替换。
[0034] 在
数据处理过程中通过
抽取、过滤和转换完成数据清洗，同时在清洗过程完成数据的初步校验。
[0035] 8.1)通过数据抽取工具将步骤7)解析的数据抽取到转储数据库中，产生转储数据；所述转储数据库是存储转储数据的数据库，将抽取的数据暂时存放在此数据库中；
[0036] 8.2)根据数据过滤规则对转储数据进行过滤；不符合规则的数据为问题数据；
[0037] 8.3)根据数据转换规则对经过步骤8.2)过滤的数据进行转换，得到转换数据；
[0038] 8.4)将转换数据按要素和层次进行组织并装载到专题数据库中，完成数据的初步整合。专题数据库是存储公安业务中某个专题，如动态实名制轨迹信息的数据库。
[0039] 根据本发明优选的，所述步骤1.2)中对比验证的具体过程为，如果无线智能感知终端的验证信息已经保存在验证信息列表中，则验证通过，否则，验证不通过。
[0040] 根据本发明优选的，所述步骤1.3)中，如果最新版本固件异常，则无线智能感知终端保留原有版本固件；最新版本固件异常的具体情况包括，无线智能感知终端不能正常启动。
[0041] 根据本发明优选的，所述步骤2)、3)中的“设定时间间隔”的计算方法如下：
[0042] 假设最近一次数据更新时间为TlastTime，时间间隔为int erval，则下一个数据感知时刻TnextTime即“一定时间间隔”为：
[0043] TnextTime＝TlastTime+int erval；
[0044] 其中，int erval为实验值，根据实际需求设定，可配置。
[0045] 根据本发明优选的，数据回传通过ftp方式实现，如果云服务器在互联网环境下，则云服务器通过安全接入平台将数据回传至公安信息网；如果无线上网模块中的SIM卡为公安专用，则直接回传至公安信息网。安全接入平台是指IT网络系统中提供接入internet的网络平台，它提供整个内部网络的安全和外网的接入功能，使用户可以
访问internet和外部人员访问部分的内网资源。
[0046] 根据本发明优选的，在固件自动更新步骤前，还包括验证无线上网模块、探针模块、位置定位模块是否满足实际应用场景需求的步骤；
[0047] a、将全网通SIM卡或者公安专用SIM卡插入无线上网模块，调试无线上网模块在WiFi模式和非WiFi模式下是否能够正常连接网络；
[0048] b、调试探针模块在有网络的前提下能否正常探取文件数据、数据库数据和WiFi设备数据；
[0049] c、调试位置定位模块能否定位平安城市无线智能感知终端或WiFi设备的位置信息。
[0050] 根据本发明优选的，所述步骤4)中，回传至云服务器的数据包括MAC地址、帧类型、信道、
信号强度、数据是否由非路由器发出；所述MAC地址包括，探针自身MAC、源MAC、目的MAC；帧类型包括帧主类型、帧子类型。
[0051] 根据本发明优选的，所述步骤5)中的位置定位技术包括，卫星定位技术、基站定位技术和wifi定位技术；卫星定位技术包括“GPS+GLONASS”定位技术和“GPS+北斗双模混合”定位技术。GPS即全球定位系统(Global Positioning System),GLONASS为俄罗斯设计的定位系统,“GPS+GLONASS”定位技术，在GPS定位失效的情况下，可以用GLONASS定位技术，两种技术相结合可以提高定位的
稳定性和准确率；“GPS+北斗双模混合定位技术”兼容的定位系统，同样也可以保证在GPS定位系统失效的情况下，采用北斗卫星定位系统提供的定位信息，以维持定位系统的正常工作，大大增加系统的安全性和可靠性，因此定位技术优选现有成熟技术结合的方式。基站定位技术通过电信运营商的网络获取移动终端用户的位置信息。Wifi定位技术通过查询每个wifi热点在数据库里记录的坐标，计算具体位置，用于卫星定位在室内无法使用、基站定位误差过大的情况。
[0052] 根据本发明优选的，所述步骤6)之后，步骤7)之前，还包括对设备分布情况、设备状态、数据回传情况监控的步骤；
[0053] 通过监控服务对设备分步、设备状态、数据回传情进行动态监控；然后，利用GIS技术对无线智能感知终端设备具体位置和状态进行标注，实时掌控设备运行是否正常；最后，通过无线智能感知终端数据回传时间、固件被无故关闭后向服务端发送
请求日志的方式实时监控数据回传情况。
[0054] 本发明的有益效果为：
[0055] 1.本发明所述平安城市无线智能感知终端，结构及系统流程简洁明了，易于应用和实施，同时集成了无线上网模块、存储模块、位置定位模块和探针模块，打破了现有资源环境的限制，整合脱离公安信息网的社会数据；设备轻便集成性高，节约基建成本；固件可自动更新，可维护和扩展；
[0056] 2.本发明所述平安城市无线智能感知终端，可实现数据解析及清洗，解决了平安城市建设中社会数据脱离公安信息网且不易利用和关联的问题，实现自动采集数据并回传公安信息网，丰富了公安实战应用的数据来源。
附图说明
[0057] 图1为本发明所述平安城市无线智能感知终端的结构示意图；
[0058] 图2为本发明所述数据清洗的流程示意图；
[0059] 图3是根据设定的时间间隔回传数据的总体情况；
[0060] 图4是数据库探针回传的数据情况；
[0061] 图5是WiFi探针回传的数据情况；
[0062] 图6是文件探针回传的数据情况。
具体实施方式
[0063] 下面结合
实施例和
说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0064] 实施例1
[0065] 如图1所示。
[0066] 一种平安城市无线智能感知终端，包括分别与USB集成模块连接的无线上网模块、探针模块、位置定位模块和存储模块；所述探针模块包括文件探针、数据库探针和WiFi探针。
[0067] 一种利用本实施例所述无线智能感知终端将社会数据整合到公安信息网的方法，包括步骤如下：
[0068] 1)固件自动更新
[0069] 通过云服务器实现自动更新，在平安城市无线智能感知终端植入HTTP客户端固件更新的相关程序；终端联网并启动程序后，监测到固件服务器有最新版本，固件将自动更新。
[0070] 1.1)无线智能感知终端作为HTTP Client通过HTTP POST方式将验证信息发送至云服务器；
[0071] 1.2)云服务器解析所述验证信息，并将验证信息与云数据库中预先保存的验证信息列表进行对比验证；如果验证通过，云服务器通过HTTP POST方式将最新固件版本的必要信息通过报文的形式发给无线智能感知终端；如果验证不通过，云服务器告知无线智能感知终端“该设备未注册”；如果验证通过，但云服务器端异常，最新版本的固件不能正常下载或最新版本的固件被正常下载但不能正常运行，则云服务器向无线智能感知终端报错；最新固件版本的必要信息包括，固件版本号、下载路径、文件长度和文件校验HASH值；所述验证信息为无线智能感知终端的ID以及内置固件的版本信息，而验证信息列表中保存的是无线智能感知终端的ID以及内置固件的最新版本信息；
[0072] 其中，对比验证的具体过程为，如果无线智能感知终端的验证信息已经保存在验证信息列表中，则验证通过，否则，验证不通过。
[0073] 1.3)如果验证通过，无线智能感知终端解析云服务器回复的报文，获取最新固件版本的必要信息，并与自身固件版本号作比对，如果无线感知终端本身固件版本不是最新版本，则依照下载路径下载最新版本的固件并进行更新。
[0074] 2)文件探针
[0075] 文件探针探测设定时间间隔内无线智能感知终端所服务主机上更新的文件信息，并以“设备名称.日期.原文件名”的格式命名；文件探针实现将感知的文件数据进行实时采集，可自动配置，支持多种文件格式，如：.txt、.jpg、.pdf、.doc等；当云服务器中已有的.txt、.jpg、.pdf、.doc文件(即所述文件信息)内容有更新，会被文件探针探测到；
[0076] 3)数据库探针
[0077] 数据库探针探测设定时间间隔内无线智能感知终端所服务主机上的数据库更新的信息，并以“设备名称.日期.d”命名；数据库探针实现对无线智能感知终端所服务主机上的数据库中信息的实时采集，保证安全性，采用对标准SQL语句进行加密配置的方式实时采集数据库所需信息。可支持对多源异构数据库信息的采集，如：sqlserver各版本、oracle、mysql及Access、sqllite等数据库。预先设定的数据库有新增或更新数据，会被数据库探针探测到。
[0078] 4)WiFi探针
[0079] WiFi探针探测周围WiFi发送与接收设备的MAC地址、帧类型，达到预设的字符数后将数据回传至云服务器，并将缓存数据清空，数据压缩包以“设备名称.日期.w”命名；
[0080] 现有技术中，WiFi探针实现对周围WiFi设备的统计与分析，实时采集WiFi发送与接收设备的MAC地址、帧类型及子类型等信息，并区分WiFi设备是否为路由器，还可以估算发送与接收设备之间的距离等。
[0081] 当一个WiFi设备在WiFi探针的侦听范围内，该WiFi设备(无论是终端、路由器或者其他WiFi设备)发送任何一帧(Frame)时，不管是发给谁，探针均能截获，并分析出此帧MAC层与物理层的信息。
[0082] 其中，回传至云服务器的数据包括MAC地址、帧类型、信道、信号强度、数据是否由非路由器发出；所述MAC地址包括，探针自身MAC、源MAC、目的MAC；帧类型包括帧主类型、帧子类型。
[0083] 5)位置探针
[0084] 位置探针通过位置定位技术采集设备坐标，并利用GIS技术实现地址匹配；
[0085] 所述“设定时间间隔”为实验值，根据现场的具体情况和服务器等硬件配置决定。位置探针通过位置定位技术实现对设备、通过设备感知到的车辆、mac地址等的位置信息(经纬度坐标)实时采集。
[0086] 所述的位置定位技术为，卫星定位技术。包括“GPS+GLONASS”定位技术、“GPS+北斗双模混合”定位技术。“GPS+GLONASS”定位技术，在GPS定位失效的情况下，可以用GLONASS定位技术，两种技术相结合可以提高定位的稳定性和准确率；“GPS+北斗双模混合定位技术”兼容的定位系统，同样也可以保证在GPS定位系统失效的情况下，采用北斗卫星定位系统提供的定位信息，以维持定位系统的正常工作，大大增加系统的安全性和可靠性；
[0087] 6)4G数据回传
[0088] 通过4G技术实现对数据文件包的传输；将更新的压缩数据包通过ftp方式传输至云服务器；更新的压缩数据包内的数据包括，数据探针、文件探针、WiFi探针、位置探针探测的更新信息；4G数据回传通过4G技术实现对大文件数据的传输。4G集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等；4G能够以100Mbps以上的速度下载，能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。
[0089] 7)数据解析
[0090] 对更新的压缩数据包内的数据进行数据解析；在网络通信过程中需要传输数据，常用的数据格式有两种：JSON、XML。在这里，通过XML格式对数据进行解析。XML数据解析的过程为：首先创建XML文件，接着在类中包含头文件并使用命名文件，然后获得XML文件全路径，并加载XML文件，最后获得元素并解析。
[0091] 8)数据清洗
[0092] 如图2所示。
[0093] 数据清洗是指发现并纠正数据中可识别的错误，包括检查数据的一致性，处理无效值和缺失值、识别和删除离群点等，将有缺失或者有错误的数据进行插补(均值插补、回归插补和极大似然估计)和替换。
[0094] 在数据处理过程中通过抽取、过滤和转换完成数据清洗，同时在清洗过程完成数据的初步校验。
[0095] 8.1)通过数据抽取工具将步骤7)解析的数据抽取到转储数据库中，产生转储数据；所述转储数据库是存储转储数据的数据库，将抽取的数据暂时存放在此数据库中；本实施例采取的数据抽取工具为ETL工具；
[0096] 8.2)根据数据过滤规则对转储数据进行过滤；不符合规则的数据为问题数据；
[0097] 8.3)根据数据转换规则对经过步骤8.2)过滤的数据进行转换，得到转换数据；
[0098] 8.4)将转换数据按要素和层次进行组织并装载到专题数据库中，完成数据的初步整合。专题数据库是存储公安业务中某个专题，如动态实名制轨迹信息的数据库。
[0099] 为了证明本实施例的有效性，进行了相应的实验，选择的地点是潍坊市的某些小区和超市的
停车场，图3-图6给出了数据回传的情况，图3是根据设定的时间间隔回传数据的总体情况；图4是数据库探针回传的数据情况；图5是WiFi探针回传的数据情况；图6是文件探针回传的数据情况，实验结果符合预期的数据回传效果。
[0100] 实施例2
[0101] 如实施例1所述的将社会数据整合到公安信息网的方法，进一步的，所述步骤1.3)中，如果最新版本固件异常，则无线智能感知终端保留原有版本固件；最新版本固件异常的具体情况包括，无线智能感知终端不能正常启动。
[0102] 实施例3
[0103] 如实施例1所述的将社会数据整合到公安信息网的方法，进一步的，所述步骤2)、3)中的“设定时间间隔”的计算方法如下：
[0104] 假设最近一次数据更新时间为TlastTime，时间间隔为int erval，则下一个数据感知时刻TnextTime即“一定时间间隔”为：
[0105] TnextTime＝TlastTime+int erval；
[0106] 其中，int erval为实验值，根据实际需求设定，可配置。
[0107] 实施例4
[0108] 如实施例1所述的将社会数据整合到公安信息网的方法，进一步的，数据回传通过ftp方式实现，如果云服务器在互联网环境下，则云服务器通过安全接入平台将数据回传至公安信息网；如果无线上网模块中的SIM卡为公安专用，则直接回传至公安信息网。安全接入平台是指IT网络系统中提供接入internet的网络平台，它提供整个内部网络的安全和外网的接入功能，使用户可以访问internet和外部人员访问部分的内网资源。
[0109] 实施例5
[0110] 如实施例1所述的将社会数据整合到公安信息网的方法，进一步的，在固件自动更新步骤前，还包括验证无线上网模块、探针模块、位置定位模块是否满足实际应用场景需求的步骤；
[0111] a、将全网通SIM卡或者公安专用SIM卡插入无线上网模块，调试无线上网模块在WiFi模式和非WiFi模式下是否能够正常连接网络；
[0112] b、调试探针模块在有网络的前提下能否正常探取文件数据、数据库数据和WiFi设备数据；
[0113] c、调试位置定位模块能否定位平安城市无线智能感知终端或WiFi设备的位置信息。
[0114] 实施例6
[0115] 如实施例1所述的将社会数据整合到公安信息网的方法，进一步的，所述步骤6)之后，步骤7)之前，还包括对设备分布情况、设备状态、数据回传情况监控的步骤；
[0116] 通过监控服务对设备分步、设备状态、数据回传情进行动态监控；然后，利用GIS技术对无线智能感知终端设备具体位置和状态进行标注，实时掌控设备运行是否正常；最后，通过无线智能感知终端数据回传时间、固件被无故关闭后向服务端发送请求日志的方式实时监控数据回传情况。
[0117] 实施例7
[0118] 如实施例1所述的将社会数据整合到公安信息网的方法，所不同的是，所述的位置定位技术为基站定位技术和wifi定位技术；基站定位技术通过电信运营商的网络获取移动终端用户的位置信息。Wifi定位技术通过查询每个wifi热点在数据库里记录的坐标，计算具体位置，用于卫星定位在室内无法使用、基站定位误差过大的情况。
