CN101059899A

CN101059899A - 倒地自动报警系统

Info

Publication number: CN101059899A
Application number: CN 200710107237
Authority: CN
Inventors: 彭玉林; 熊晖; 周宇燕
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: CN100470598C

Abstract

本发明提供一种倒地自动报警系统，包括发射器和接收器，发射器中采用电子角度开关来探测佩带者姿态，并且发射器和接收器之间采用了无线通讯技术。当携带者由于受袭击倒地且不能自主行为时，发射器的无线发射模块以无线方式发送出报警信号，使受袭者得到及时的救助。本发明主要应用于执行警卫、保卫看守和看押等任务的特勤人员的受袭击倒地后的自动报警装置，也可用于看护病人时的自动报警。

Description

倒地自动报警系统

技术领域

发明涉及报警装置，尤其涉及倒地自动报警装置，主要用于执行警卫、保卫看守和看押等任务的特勤人员的受袭击倒地后的自动报警。

背景技术

当执行警卫、保卫、看守和看押等任务的人员受袭击倒地且不能自主行为时，如果没有一种专门装置及时将突发情况报告上级指挥中心或值班室，极易造成保卫目标被冲击，执勤人员抢救不及时而死亡及看押目标逃脱的情况。

目前已有的人体倒地自动报警装置分医用和警用两大类。如02275246.3、89201043.6、91219058.2、98200107.X和91208224.0等医用的倒地报警装置都是采用水银开关或是机械式金属滚珠开关探测人体是否倒地，当人体倒地时，开关导通，触发扬声器播放录音芯片预置的语音，使附近的人可以及时发现患者。目前此类产品中使用水银开关极不安全，水银剧毒金属，易引起环境污染和使操作者容易中毒，世界上还有大量国家禁止使用。机械式金属滚珠开关的缺点是导通率未能达到100％。此外，水银开关和滚珠开关的最大导通角度为45度，应用在人体的倒地检测时易生误报警！另外，该产品处于报警状态时是依靠发声来提醒附近的人，当患者处于附近没有人的情况下，则该报警器失去作用。目前警用的倒地报警装置并不是一套单独的报警系统，而是通过部分警用对讲机带有倒地自动报警功能来出现。如经济日报2006年10月18日第七版《创新服务提升某某企业竞争力》记述：“当对讲机倾斜超过45度时，该对讲机就会以最大的声音自动报警”。该种报警功能同样是依托声音提醒附近的人，当使用者处于附近没有其他人在场的情况下时，则此类报警功能失去作用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种安全可靠的倒地自动报警系统，其中采用电子角度开关来探测佩带者姿态，并且采用了无线通讯技术。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种倒地自动报警系统，其特征在于，包括发射器和接收器；所述发射器包括依次连接的角度开关模块、编码单元和无线发射单元，其中，所述编码单元连接有手动功能按键开关；所述接收器包括依次连接的无线接收模块、解码控制单元和驱动报警输出单元；所述发射器的无线发射单元与接收器的无线接收模块之间，采用无线电波进行通讯。

其中，所述发射器的编码单元可选用以下编码IC中的任意一种：固定码、学习码或滚动码编码IC。

其中，所述发射器的角度开关模块采用三轴角度传感元件，选自以下传感元件中的一种：电解质型、力平衡伺服型、电容型、硅微机械型MEMS、热对流型或光纤陀螺型角度传感元件。

其中，所述发射器的角度开关模块包括稳压器、微控制器、双电压比较器和X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元；所述稳压器用于分别向微控制器、双电压比较器和X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元输出稳定电压；其中，所述X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元分别测量三个轴向的重力加速度信号，将信号输出到微控制器，微控制器经过计算和判断，通过双电压比较器向所述发射器的编码单元输出角度探测信号。

其中，所述X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元可选用以下方式中的任意一种：X轴、Y轴、Z轴加速度计组合、XY双轴加速度计和Z轴加速度计组合、XYZ三轴加速度计。

其中，所述发射器还包括电源模块，所述电源模块分别与所述角度开关模块、编码单元、无线发射单元和手动功能按键开关相连。

其中，所述接收器的解码控制单元包括互相连接的单片机和EEPROM存储器；所述单片机具有学习码模式和解码控制模式两种工作模式。

其中，所述单片机的解码控制流程如下：

单片机中的解码控制程序循环执行读取接收到的编码信号；

所述解码控制程序对所接收到的编码信号进行解码；

解码控制程序根据所解码的编码信号执行相应的功能子程序。

其中，所述接收器的驱动报警输出单元包括并联的第一继电器和第二继电器。

其中，所述接收器还包括电源转换单元，所述电源转换单元分别与所述无线接收模块、解码控制单元和驱动报警输出单元相连。

在本发明的倒地自动报警系统中，由于采用电子角度开关来探测佩带者姿态，探测更为安全、可靠；由于采用了无线通讯技术，因此，在佩带者附近无人的情况下也可以发挥作用，并且减少了误报警的现象。本发明可用于执行警卫、保卫看守和看押等任务的特勤人员的受袭击倒地后的自动报警，也可用于看护病人时的自动报警。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明的倒地自动报警系统做进一步详细的说明。

图1是本发明倒地自动报警系统的一个实施例的原理组成框图；

图2是图1所示的倒地自动报警系统的发射器的原理组成框图；

图3是图2所示的倒地自动报警系统的发射器的具体电路连接图；

图4是图1所示的倒地自动报警系统的接收器的原理组成框图；

图5是图4所示的倒地自动报警系统的接收器的具体电路连接图；

图6是图1所示的倒地自动报警系统的接收器的解码控制程序流程图。

具体实施方式

本发明的倒地自动报警系统包括发射器和接收器。所述发射器的无线发射单元与接收器的无线接收模块采用通用的发射接收模块，采用无线电波进行通讯，可实现ASK/AM，FSK/FM超外差发射和接收，工作频段：230MHz、315MHz、433MHz，传输距离可达800米。

其中，所述发射器中的编码集成电路和接收器中的解码集成电路可以选用以下无线遥控系统中的编码集成电路(以下简称编码器)和解码集成电路(以下简称解码器)，分为三类：固定码.学习码和滚动码编/解码器，按解码器的输出状态的种类又可分为锁存.非锁存和双稳态三类。对于任意编码器，可使用通用的单片机来代替其对应的专用解码器，实现解码控制功能。固定码编码器和解码器，其典型的代表型号有PT2260/PT2270，PT2262/PT2272及其它引脚和功能都兼容的编码/解码器；学习码(又称免割码)编码与解码器，地址编码是在芯片内部完成的，地址码的位数一般达20位以上，密码内量达1000万组以上不重复，极大地提高了保密性和安全性，其典型的代表型号有PT2240B和EV1527；滚动码(又称跳动码)编码器，其典型的代表型号有HCS301和PT2283，由于这类编码器的地址码位数多达几十位，密码容量也达几十亿组，并且是在不断变化的，滚动码的解码工作必须通过单片机来完成，在以HCS301为核心的滚动码解码系统中有安全解码与简单解码之分(可在编程时通过选项设置)，使用安全解码时，担任解码工作的MCU(单片机)的推存的型号是PIC16C505，PIC16C56A或是PIC16F630，而简单解码则使用性能较低的MCU(单片机)PIC16C54或CF745。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，倒地自动报警系统包括发射器和接收器。

如图2和图3所示，本发明中的发射器包括编码单元IC1、角度开关模块、手动功能按键K1-K4、无线发射单元和电源模块。编码单元IC1选用eV1527，是一片由CMOS设计制造的可预烧内码的学习码编码IC，由软件解码；内码共有20个位元，共1048576组(220)内码组合。eV1527有8个引脚，其1脚OSC1为振荡线路输入脚，外接电阻R1、C5组成的时钟振荡，时钟频率为58KHz；2脚Vcc为电源正端；3脚GND为电源负端；4脚TXD为编码输出脚，接电阻R4到T1的基极，通过T1的集电极连接到声表谐振器S1的GND地；5～8脚为k0～k3按健输入脚，分别连接到四个手动功能按键开关K1-K4上，其中K1为手动报警功能键，K2为布防功能键，K3为撤防功能键，K4为停止报警功能键。当按下其中任意按键或按键组合，有高电平输入到对应的按键输入脚，编码输出脚输出编码信号，经调制后通过天线ANT1发送，调制发射工作频率为315M，采用声表谐振器S1稳频，频率稳定度极高，当环境温度在-25～+85度之间变化时，频漂仅为3ppm/度。

在本发明中，发射器的角度开关模块是通过X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元测量人体与水平面上互相垂直的X、Y轴的夹角，判断两夹角中任意一个超过报警阀值角度(报警阀值角度为0至±90度可调)时，输出高电平。所述X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元元件可以采用电解质型、力平衡伺服型、电容型、硅微机械型MEMS、热对流型或光纤陀螺型角度传感元器件。

在本实施例中，X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元选用硅微机械型MEMS XYZ三轴加速度计，型号为LIS3LV02DQ。

在本实施例中，发射器的角度开关模块由稳压器IC2、8位微控制器IC3、三轴加速计IC4和双电压比较器IC5组成。其中稳压器IC2采用了低功耗(50mA)低压降(LDO)稳压器TPS76030，1脚为3.7V电压输入，与3脚输入使能脚EN连接；2脚为GND地；5脚为稳压输出脚，输出3V电压供给IC3、IC4工作电压。微控制器IC3采用了高性能、低功耗的8位AVR微处理器ATMEGA8L，基于增强的AVR RISC结构，由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATMEGA8L的数据吞吐率高达1MIPS/MHz。三轴加速计IC4采用了ST的LIS3LV02DQ，三轴数字输出MEMS加速度传感器，满刻度±2g/±6g，所有轴上的带宽640Hz，工作电压2.16V-3.6V，I/O兼容1.8V，I2C/SPI数字输出接口。在本实施例中，工作电压3V，IC4(LIS3LV02DQ)通过传感元件测量三个轴向的重力加速度信号，通过SPI串行接口输出到IC3；IC4(LIS3LV02DQ)有28个引脚，其6脚为RDY数据就绪信号脚，连接到IC3的32脚INT0中断脚；IC3设置端口B和端口D的I/O脚作为SPI串行接口，与IC4的SPI串行接口连接，其中IC3的9脚作为CS串行SPI使能脚，连接到IC4的13脚SPI使能输入脚，IC3的10脚作为SPC时钟信号，连接到IC4的12脚SPC脚，IC3的12脚作为SDI串行数据输入信号脚，连接到IC4的10脚SDI脚，IC3的13脚作为SDO串行数据输出信号脚，连接到IC4的9脚SDO脚。当IC4通过传感元件测量到三个轴向的加速度信号，RDY信号触发IC3的INT0中断，IC3通过SPI从IC4读取三个轴向的加速度信号，分别计算出在X+、X-、Y+、Y-轴向的倾角(X、Y初始状态均处于水平面上)，判断倾角大于报警阀值角度(本实施例设定阀值角度为±70度)时，通过IC5双电压比较器CS3002输出高电平，控制IC编码输出倒地自动报警编码信号。IC3采用24脚和28脚分别连接到IC5的3脚+InA输入脚和5脚+InB输入脚，IC5的1脚OUTA脚和7脚OUTB脚分别通过D2、D3连接到T3、T4，经过级联放大后，通过D4、D5连接到IC1的7脚和8脚。

在本实施例中，发射器电源模块选用容量为1150MAH输出电压为3.7V的可充电电池，通过SK拨动开关K5连接到IC1的2脚VCC电源输入脚和IC2的1脚电源输入脚。

如图4和图5所示，本发明中的接收器包括电源转换单元IC8、无线接收模块、解码控制单元和驱动报警输出单元。其中解码控制单元由单片机IC6和EEPROM存储器IC7组成。IC6选用SONiX的8位单片机SN8P2501A，IC7选用了ATMEL的AT93C46，3线串行EEPROM。IC6具有两种工作模式：学习编码模式和解码控制模式。IC6中I/O口被设置为串行接口，与IC7的3线串行接口连接，其中IC6的1脚连接到IC7的3脚和4脚(双线复用为串行数据线)，IC6的2脚连接到IC7的2脚串行时钟信号脚，IC6的3脚连接到IC7的1脚CS片选信号脚。IC6的5脚为学习按键输入脚，连接到学习功能按键K6，IC6的13脚为学习状态指示灯输出脚，连接D7和R13，当按下学习功能按键，接收器处于学习状态，IC6将无线接收模块接收到的学习编码信号写入IC7。IC6的7脚为编码信号输入脚，连接到无线接收模块的2、3脚编码信号输出脚，当IC6处于解码控制模式时，读取编码信号，判断执行相应的控制程序，其程序流程图参见图6。IC6的12脚为控制报警输出信号脚，通过R18、R20分别连接到T5、T6的基极，由集电极输出，分别经二极管D13、D12连接到继电器JD2、JD1，其中JD1的1脚、2脚均接12V电压输入，3脚通过D12正极性端输入，D12负极性端接12V电压，JD1的5脚通过D10连接到带12V电源输出端OUT2的1脚，同时还通过D10连接到继电器吸合指示灯D8、R14串联到地；JD2的1脚接12V电压输入，3脚通过D13正极性端输入，D13负极性端接12V电压，JD2的4脚连接到常开常闭输出端子OUT1的1脚继电器常闭输出脚，JD2的5脚连接到常开常闭输出端子OUT1的3脚继电器常开输出脚。当执行手动报警或者倒地自动报警控制子程序时，IC6的12脚输出高电平，D8指示灯亮，JD1吸合，OUT2的1脚输出带12V电压的报警控制信号，JD2的2脚和5脚吸合，OUT1常闭输出断开，常开输出报警控制信号。

在本实施例中，接收器中稳压电源IC8选用了NS的三端串联线性稳压电源芯片LM78L05，其1脚为电源输入脚，通过SK拨动开关K7、二极管D11连接到外部12V直流电源，2脚接GND地，3脚为5V电源输出脚，连接到IC6的4脚、IC7的8脚和无线接收模块的4脚提供5V电压输入。

本发明的工作原理如下：

当按下发射器上的布防按键，编码单元生成布防信号，驱动无线发射单元发送布防信号，接收器通过无线接收模块接收布防信号，解码控制单元设置系统工作在布防状态；当按下发射器上的撤防按键，编码单元生成撤防信号，驱动无线发射单元发送撤防信号，接收器通过无线接收模块接收撤防信号，解码控制单元将系统由布防状态切换为撤防状态。

在布防状态下，按下发射器上的手动报警按键，编码单元生成报警信号，驱动无线发射单元发送报警信号，接收器通过无线接收模块接收报警信号，解码控制单元驱动报警输出单元，采用三种报警输出模式同时输出报警信号；当携带发射器的工作人员遇袭倒地，经过一段时间后仍未起身，角度开关模块输出高电平，编码单元生成报警信号，驱动无线发射单元，发送报警信号，接收器通过无线接收模块接收报警信号，解码控制单元驱动报警输出单元，采用三种报警输出模式同时输出报警信号；当系统处于报警状态中，按下发射器上的解除报警按键，编码单元生成解除报警信号，驱动无线发射单元，发送解除报警信号，接收器通过无线接收模块接收解除报警信号，解码控制单元控制停止报警输出，并将系统设置为布防状态。

当系统处于撤防状态下，手动报警功能和倒地自动报警功能失效，直至系统再次被设置为布防状态。

如图6所示，本发明中的接收器的解码控制流程如下：

单片机的解码控制程序读取编码信号，当为自动报警编码信号时，如果布防标志位为1，则执行驱动报警子程序，返回读取下一帧编码信号，如果布防标志位为0，则直接返回读取下一帧编码信号；当为手动报警编码信号时，读布防标志位为1，则执行驱动报警子程序，布防标志位为0，则返回读取下一帧编码信号；当为布防编码信号时，布防标志位置1，返回读取下一帧编码信号；当为撤防编码信号时，布防标志位清0，返回读取下一帧编码信号；当为停止报警编码信号时，执行停止报警子程序，布防标志位置1，返回读取下一帧编码信号。

Claims

1.一种倒地自动报警系统，其特征在于，包括发射器和接收器；所述发射器包括依次连接的角度开关模块、编码单元和无线发射单元，其中，所述编码单元连接有手动功能按键开关；所述接收器包括依次连接的无线接收模块、解码控制单元和驱动报警输出单元；所述发射器的无线发射单元与接收器的无线接收模块之间，采用无线电波进行通讯。

2.根据权利要求1所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述发射器的编码单元可选用以下编码IC中的任意一种：固定码、学习码或滚动码编码IC。

3.根据权利要求1或2所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述发射器的角度开关模块采用三轴角度传感元件，选自以下传感元件中的任意一种：电解质型、力平衡伺服型、电容型、硅微机械型MEMS、热对流型或光纤陀螺型角度传感元件。

4.根据权利要求1或2所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述发射器的角度开关模块包括稳压器、微控制器、双电压比较器和X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元；所述稳压器用于分别向微控制器、双电压比较器和X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元输出稳定电压；其中，所述X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元分别测量三个轴向的重力加速度信号，将信号输出到微控制器，微控制器经过计算和判断，通过双电压比较器向所述发射器的编码单元输出角度探测信号。

5.根据权利要求4所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述X、Y、Z三个轴向的加速度测量单元可选用以下方式中的任意一种：X轴、Y轴、Z轴加速度计组合、XY双轴加速度计和Z轴加速度计组合、XYZ三轴加速度计。

6.根据权利要求1或2所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述发射器还包括电源模块，所述电源模块分别与所述角度开关模块、编码单元、无线发射单元和手动功能按键开关相连。

7.根据权利要求1或2所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述接收器的解码控制单元包括互相连接的单片机和EEPROM存储器；所述单片机具有学习编码模式和解码控制模式两种工作模式。

8.根据权利要求7所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述解码控制单元中的单片机的解码控制流程如下：

单片机中的解码控制程序循环执行读取接收到的编码信号；

所述解码控制程序对所接收到的编码信号进行解码；

9.根据权利要求1或2所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述接收器的驱动报警输出单元包括并联的第一继电器和第二继电器。

10.根据权利要求1或2所述的倒地自动报警系统，其特征在于，所述接收器还包括电源转换单元，所述电源转换单元分别与所述无线接收模块、解码控制单元和驱动报警输出单元相连。