CN103281668B - 基于智能定位技术的物联网关爱系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能定位技术的物联网关爱系统及其实现方法，包括信息采集器、底座、运营服务器和客户端；信息采集器安装在被关注对象上，通过无线通信网络与运营服务器连接，将信息采集器采集的被关注对象位置信息及其他参数传输至运营服务器，运营服务器对位置信息和其他参数进行处理并存储结果，客户端与运营服务器连接，通过互联网或者无线通信网络获取运营服务器处理数据的结果。本发明利用物联网系统，为用户提供了基于位置信息的智慧化服务，按用户定制的需求为用户提供特殊服务；解决了传统定位器只能在特定条件下定位的缺点（比如解决了室内定位的缺点），并实现了多种定位方式的智能切换。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体而言，主要涉及基于智能定位技术的物联网智能关爱系统及其实现方法。
背景技术
随着计算机、无线通信和卫星导航等技术的迅猛发展，物联网技术近几年在国内各个产业领域取得了长足的发展。其中，基于GPS或基站位置信息的监控系统和追踪系统在各领域的应用越来越广泛。在此类系统中，定位终端通过GPS或基站采集被关注对象的位置信息，通过无线通信网络上传至处理数据的运营服务器，服务器对数据处理后将有效信息发给相关用户，实现实时监控或者追踪的目的。
从用户的需求来看，用户希望可以随时随地看到定位终端的携带者的位置信息和状态，尤其是在关键时刻能够收到系统的智慧提醒信息，如定位终端的携带者的当前位置、状态等参数发生异常。
在当前技术发展背景和强大的市场需求下，近几年相继出现了基于位置信息的物联网系统在汽车、贵重物品监控等领域的应用。此类系统充分发挥了GPS定位或者基站定位的核心优势，通过多样化的终端和无线通信网络的配合，为广大用户提供了可靠的位置信息服务。
目前已有的定位技术基本上还是基于GPS或者基站，但是前者不能有效解决室内定位的问题，而关爱领域中，被关注对象在室内的时间比较长；后者在定位的精度上有较大的缺陷。在给用户提供服务方面，当前的主要技术多通过用户给运营中心发送短信等方式来反馈被关注对象的位置信息，而不能根据实际应用需求给用户提供即时的服务，在系统的智能化以及用户体验上有着较显著的缺陷。
因此，现有的系统及技术仍有待改进。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于无线RF定位、基站定位、GPS定位技术于一体的智能物联网关爱系统及其实现方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于智能定位技术的物联网关爱系统，包括：采集被关注对象位置信息及其他参数的信息采集器，用于采集器充电以及和采集器配套实现RF定位功能的底座，处理采集器上传数据的运营服务器，为用户展现数据的客户端；信息采集器安装在被关注对象上，通过无线通信网络与运营服务器连接，将信息采集器采集的被关注对象位置信息及其他参数传输至运营服务器，运营服务器对位置信息和其他参数进行处理并存储结果，客户端与运营服务器连接，通过互联网或者无线通信网络获取运营服务器处理数据的结果。
信息采集器包括：GPS接收机模块、基站定位模块、RF定位模块、传感器模块和通信模块；所述GPS接收机模块接收GPS卫星信号并获取有效的时间、速度和位置信息；所述基站定位模块通过基站提供的信息来确定采集器的位置信息；所述RF定位模块通过接收和判断RF信号源的RF信号强度来确定相对位置信息；所述传感器模块采集电量以及佩戴者的各种信息；所述通信模块将信息采集器采集的位置及其他信息传送到运营服务器。
传感器模块包括电量传感器、运动传感器、温度传感器、加速度传感器、计步传感器。
底座包括：充电模块和RF信号发射模块；所述充电模块用于给信息采集器提供充电；所述RF信号发射模块为RF定位提供信号源，该模块和信息采集器RF定位模块一起实现信息采集器的RF定位功能。
运营服务器包括：接收来自信息采集器的数据以及向信息采集器发送上层系统的控制信息的数据接入模块；将采集器上传的原码数据按照通信协议解析为明文,并将业务系统的控制指令编码为原码数据的协议解析模块；实时分析及处理信息采集器上传的数据,实现对业务系统实时业务的支持的实时数据分析模块；分析历史数据,挖掘有效信息的历史数据分析模块；管理用户信息、信息采集器信息及提供服务的相关信息的业务系统模块；存储用户信息、信息采集器相关信息以及信息采集器上传的数据和运营服务器处理数据的结果,支撑系统运行,为历史数据分析提供原始数据的数据存储模块；跟踪系统运行状态,监控并维护整个系统正常运行的运维模块。
客户端安装有客户服务系统程序模块。客户端为电脑或智能手机。
一种基于智能定位技术的物联网关爱系统的实现方法，包括以下步骤：
1、信息采集器通过采用RF、GPS或基站定位技术，获取信息采集器当前所处的位置信息，并通过传感器收集采集器电量以及携带者的各种状态信息数据；
2、信息采集器将采集到的位置信息和状态信息数据通过无线通信模块传送到运营服务器；
3、运营服务器通过接入模块完成对数据的接收，并通过协议解析模块实现对数据的解析，如果需要实时处理，将由实时数据分析模块进行数据处理并快速地发送给业务系统；如果不需要实时处理，则利用历史数据分析模块对数据进行离线分析；
4、用户通过客户端向运营服务器发出数据查询请求，运营服务器的历史数据分析模块提供被关注对象的历史信息数据；
5、用户可通过客户端来设置参数阈值到运营服务器，运营服务器通过实时处理信息采集器上报的相关数据，判断采集器当前上报数据是否满足阈值的触发条件，如果满足触发条件，运营服务器将对应的通知消息即时发送到客户端。
在步骤1中信息采集器获取位置信息的过程还包括以下步骤：
（1）在信息采集器可以接收到来自底座的RF定位信号时，采集RF定位信息，GPS定位模块进入低功耗状态；
（2）在信息采集器接收不到来自底座的RF定位信号，但可以接收到GPS信号时，采集GPS信号，RF定位模块进入低功耗状态；
（3）在信息采集器接收不到RF定位信号和GPS定位信号时，采集基站定位信号。
参数阈值为电量不足时的阈值、用户常驻区域的安全范围以及采集器携带者的运动速度的安全阈值。
本系统除了提供终端可以在多种定位技术之间智慧切换外，还为用户提供智能关爱服务：如在特殊条件下为用户提供紧急消息推送服务、运动健康状态统计分析服务等。这些服务信息最终会通过系统对应的客户端软件展现。
目前主流的解决方案多通过用户给服务器发送请求，服务器才响应用户请求，给用户提供服务；关爱领域中的实时效应是非常重要的，本方案解决了系统智能化的问题，在用户设定的条件被触发时，将由系统自动向用户发送警报或者即时通知。
目前主流的定位技术为GPS或者基站，但是两者都有较多的缺陷，如GPS难以解决室内定位的问题，而基站定位在精度上有较大的局限性，本发明结合GPS、基站、RF定位技术解决了无缝定位的问题，使得经常在室内活动的被关爱对象随时随地都能受到关注。
目前关爱领域的应用还未发现结合智慧系统而开发的客户端，直观的展现被关爱对象的状态信息。本发明改良了以往相关产品在用户体验方面比较差的缺陷，提供了友好的智能交互用户界面，能直观地在客户端上显示被关爱对象的所有采集到的信息。
本发明的优点：利用物联网系统，为用户提供了基于位置信息的智慧化服务，按用户定制的需求为用户提供特殊服务；解决了传统定位器只能在特定条件下定位的缺点（比如解决了室内定位的缺点），并实现了多种定位方式的智能切换。
附图说明
图1是本发明基于智能定位技术的物联网关爱系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明。
一种基于智能定位技术的关爱系统，主要包括：用于采集被关注对象位置信息及其他参数的信息采集器；用于采集器充电以及和采集器配套实现RF定位功能的底座；用于处理采集器上传数据的运营服务器；为用户展现数据的客户端软件。所述采集器通过无线通信网络将数据发送给所述运营服务器。运营服务器将分析得到的数据发送到所述客户端软件。
信息采集器：该信息采集器集成了GPS、基站、RF定位功能以及各类传感器、无线通信模块。GPS、基站、RF的联合使用，能有效实现无缝定位的功能并提高采集器的电池续航能力。各类传感器能收集不同场景所需要的参数。位置信息和传感器的数据一起通过无线通信模块发送到系统的运营中心。
底座包括：充电模块和RF信号发射模块；所述充电模块用于给信息采集器提供充电；所述RF信号发射模块为RF定位提供信号源，该模块和信息采集器RF定位模块一起实现信息采集器的RF定位功能。
运营服务器：运营服务器主要是对采集器上传数据的处理，主要包括数据接入模块、协议解析模块、实时数据分析模块、历史数据分析模块、业务模块、数据存储模块、运维模块。接入模块主要接收来自采集器的数据以及向采集器发送上层系统的控制信息；协议解析模块将采集器上传的原码数据按照通信协议解析为明文,并将业务系统的控制指令编码为原码数据;实时数据分析模块实时分析及处理采集器上传的数据,提升系统响应速度及智能化程度,实现对业务系统实时业务的支持；历史数据分析模块分析历史数据,挖掘有效信息,提升数据价值,给用户提供更个性化、更有效的服务；业务系统模块管理用户信息、采集器信息及提供服务的相关信息；数据存储模块存储用户、采集器相关信息以及采集器上传的数据和运营服务器处理数据的结果,支撑系统运行,为历史数据分析提供素材；运维系统模块跟踪系统运行状态,为维护整个系统正常运行提供智能化手段。
客户端软件：主要为用户提供相关服务的接口及用户界面，包括Web客户端软件以及智能手机App客户端软件。通过运行客户端，用户可以向所述运营服务器请求相关的数据信息：实时数据和历史数据。Web客户端在计算机上实现，故信息更全，而App客户端通常在用户的智能手机上实现，在地图展现方面，App客户端比Web客户端更简洁。此外，智能手机App应用可以被动接收所述运营服务器推送的智能报警信息等。
信息采集器安置在被关注的对象身上，该采集器具有全球卫星定位系统GPS接收机模块、基站定位模块、RF定位模块、传感器模块、通信模块。信息采集器中的传感器实现对数据的采集。根据被关爱对象的具体位置，信息采集器将采用不同的定位技术，关于不同定位技术的采用，简单概述如下：
（1）如果信息采集器采集到来自底座的RF定位信号，将提供该信息，GPS定位模块进入低功耗状态；
（2）如果信息采集器采集不到来自底座的RF定位信号，但是能采集到GPS信号，那就采用GPS信号，RF定位模块进入低功耗状态；
（3）如果信息采集器检测不到RF信号和GPS信号，将利用基站定位信号。
信息采集器的处理器芯片模块和无线RF芯片模块采用了TI的芯片产品;
GPS卫星接收机芯片模块、通信芯片模块和基站定位模块采用了ublox公司的芯片产品。
当使能无线RF定位芯片时，RF芯片接收无线RF信号后，将信号数据通过串口RS-232传输到处理器芯片，处理器芯片根据RF信号作出对应处理。处理后的结果通过通信模块发送。
当使能GPS定位芯片时，GPS芯片接收到的GPS数据后，将信号数据通过串口RS-232传输到处理器芯片，处理器芯片对数据进行解析，然后将处理结果通过通信模块发送。
当RF信号和GPS信号都检测不到时，使用基站定位信号，将信号数据通过串口RS-232传输到处理器芯片，处理器芯片对数据进行解析，然后将处理结果通过通信模块发送。
采集器获取的位置信息和通过传感器采集到的数据信息通过无线通信模块传送到运营服务器。运营服务器通过接入服务器完成对数据的接收，并传送至协议解析服务器，协议解析服务器实现对数据的解析。对于解析后的数据，如果在业务上需要对数据进行实时处理，则将由实时数据处理服务器进行数据处理，处理后的数据被即刻发送给业务服务器，由其对用户提供服务；如果在业务上不需要实时处理，则由历史数据处理模块进行离线分析，为用户提供更多的统计服务。
提供服务的手段可以是主动式，也可以是被动式。主动式主要是指某些紧急状况，比如采集器电量低，根据用户定义服务器判断到被关注的对象处于异常状态，需要用户实时获知；被动式是指服务器被动地响应用户的需求，比如用户从客户端发送指令了解被关注对象的实时位置（定位信息）或状态（传感器数据）。
一种基于无缝定位技术的关爱系统的实现方法，包括以下步骤：
系统主动推送，用户被动接收：
1）低电量智能提醒：采集器中安装有电量传感器，采集电量信息，并将采集得到电量信息发送给运营服务器，运营服务器按照电量预警的算法对电量进行判断：如果当前采集器的电量值低于设定的阈值，则即刻给用户发送低电量提醒通知。
2）状态智能提醒：用户可以通过客户端（Web或APP）来设置参数阈值到运营中心：如电量、活动位置的范围、运动速度等；当采集器上传的数据信息超出了用户设置的阈值，服务器将对该用户进行即刻提醒，通知该用户使用采集器的携带者状态出现了异常。
用户主动查询，系统被动响应：
1）用户通过客户终端向运营服务器发出请求：请求信息采集器当前的位置信息，运营服务器接收该消息后，在存储模块中读取采集器最近一次上传的位置信息,并把该信息推送给用户,在客户端上通过地图展现给用户。
2）用户通过客户终端向运营服务器发出请求：追踪信息采集器的当前位置信息。运营服务器收到该消息后，将该消息转发给数据接入模块，数据接入模块会对采集器发出追踪信息的指令请求，
采集器接收并处理该操作指令后，将持续一段时间连续向运营服务器发送实时位置信息，运营服务器接收到采集器实时位置信息后，将位置信息立即转发给客户端。从而实现对被关注对象的连续跟踪，在客户端的地图上出现运行轨迹。
3）用户通过客户端向服务器发送请求：查询信息采集器的历史轨迹。运营服务器收到该请求后，调用服务器记录的该采集器的历史位置信息数据，并将该数据推送给客户端，在客户端的地图上展现运动的轨迹。
4）用户通过客户端向服务器发送请求：请求查询信息采集器当前状态信息，运营服务器接收该消息后，在存储模块中读取采集器最近一次上传的状态信息,并把该信息推送给用户,在客户端上通过地图展现给用户。
5）用户通过客户端向服务器发送信息采集器状态统计查询请求，运营服务器把采集器通过传感器获取的数据处理后推送给用户，在客户端展现状态统计结果。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (6)
1.一种基于智能定位技术的物联网关爱系统，其特征在于包括：采集被关注对象位置信息及其他参数的信息采集器，用于采集器充电以及和采集器配套实现RF定位功能的底座，处理采集器上传数据的运营服务器，为用户展现数据的客户端；信息采集器安装在被关注对象上，通过无线通信网络与运营服务器连接，将信息采集器采集的被关注对象位置信息及其他参数传输至运营服务器内，运营服务器对位置信息和其他参数进行处理并存储结果，客户端与运营服务器连接，通过互联网或者无线通信网络获取运营服务器处理数据的结果；
所述信息采集器包括：GPS接收机模块、基站定位模块、RF定位模块、传感器模块和通信模块；所述GPS接收机模块接收GPS卫星信号并获取有效的时间、速度和位置信息；所述基站定位模块通过基站提供的信息来确定采集器的位置信息；所述RF定位模块通过接收和判断RF信号源的RF信号强度来确定相对位置信息；所述传感器模块采集电量以及佩戴者的各种信息；所述通信模块将信息采集器采集的位置及其他信息传送到运营服务器；
所述传感器模块包括电量传感器、运动传感器、温度传感器、加速度传感器、计步传感器；
所述底座包括：充电模块和RF信号发射模块；所述充电模块用于给信息采集器提供充电；所述RF信号发射模块为RF定位提供信号源，该模块和信息采集器RF定位模块一起实现信息采集器的RF定位功能；
所述运营服务器包括：
接收来自信息采集器的数据以及向信息采集器发送上层系统的控制信息的数据接入模块；
将采集器上传的原码数据按照通信协议解析为明文,并将业务系统的控制指令编码为原码数据的协议解析模块；
实时分析及处理信息采集器上传的数据,实现对业务系统实时业务的支持的实时数据分析模块；
分析历史数据，挖掘有效信息的历史数据分析模块；
管理用户信息、信息采集器信息及提供服务的相关信息的业务系统模块；
存储用户信息、信息采集器相关信息以及信息采集器上传的数据和运营服务器处理数据的结果,支撑系统运行,为历史数据分析提供原始数据的数据存储模块；
跟踪系统运行状态,监控并维护整个系统正常运行的运维模块。
2. 根据权利要求1所述的基于智能定位技术的物联网关爱系统，其特征在于：所述客户端安装有客户服务系统程序模块。
3. 根据权利要求1所述的基于智能定位技术的物联网关爱系统，其特征在于：所述客户端为电脑或智能手机。
4. 根据权利要求1所述系统的实现方法，其特征在于包括以下步骤：
信息采集器通过采用RF、GPS或基站定位技术，获取信息采集器当前所处的位置信息，并通过传感器收集采集器电量以及携带者的各种状态信息数据；
信息采集器将采集到的位置信息和状态信息数据通过无线通信模块传送到运营服务器；
运营服务器通过接入模块完成对数据的接收，并通过协议解析模块实现对数据的解析，如果需要实时处理，将由实时数据分析模块进行数据处理并快速地发送给业务系统；如果不需要实时处理，则利用历史数据分析模块对数据进行离线分析；
用户通过客户端向运营服务器发出数据查询请求，运营服务器的历史数据分析模块提供被关注对象的历史信息数据；
用户可通过客户端来设置参数阈值到运营服务器，运营服务器通过实时处理信息采集器上报的相关数据，判断采集器当前上报数据是否满足阈值的触发条件，如果满足触发条件，运营服务器将对应的通知消息即时发送到客户端。
5. 根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于：所述参数阈值为电量不足时的阈值、用户常驻区域的安全范围以及采集器携带者的运动速度的安全阈值。
6. 根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于：所述信息采集器获取位置信息的过程还包括以下步骤：
在信息采集器可以接收到RF定位信号时，采集RF定位信息，GPS定位模块进入低功耗状态；
在信息采集器接收不到RF定位信号，但可以接收到GPS信号时，采集GPS信号，RF定位模块进入低功耗状态；
在信息采集器接收不到RF定位信号和GPS定位信号时，采集基站定位信号。
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|---|---|---|---|
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160824 |