CN103389712B - 实时设备管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种实时设备管理系统,其包括设备层和空间层。设备层包括放置于工作空间的多个设备群,每一设备群均包括多个设备,每一设备均安装有用于检测和发射设备的实时位置信息的设备层装置;空间层具有总控制节点,总控制节点包括控制设备及安装于控制设备的仿真模块,控制设备和每一设备层装置之间均双向通信连接;控制设备获取每一设备层装置发射的设备的实时位置信息,仿真模块根据多个设备的实时位置信息对工作空间及设备进行二维或三维可视化建模仿真,并对设备进行碰撞预警、空间规划及辅助放置。利用所述实时设备管理系统可有效实现对工作空间中的设备进行实时可视化监督管理,及对设备进行碰撞预警、辅助放置。

Description

实时设备管理系统
技术领域
[0001] 本发明涉及控制系统,尤其涉及一种实时设备管理系统。
背景技术
[0002] 对于工作空间的设备群管理,在没有无线技术、相关传感器支持的年代,一般只能通过实地的人工定位、纸质标签化管理,而难于进行实时有效的管理,也不能得到工作空间的空间利用情况,在设备取用时也需要人工查找,管理、操作都很不方便。
[0003] 有了闭路电视系统后,虽然可以通过摄像头的安装实现有人的相关的实时管理,但是也只能在空间感知上进行一定的改善,而且存在占用人力、安装成本高、存在视线死角和感官错觉等问题;此外,该系统在对具体设备的位置姿态等管理上没有任何的进步。
[0004] 公开号为CN102054214A的中国专利申请提出了一种通过对每个设备安装相应ID识别器、计时器、信号发射器,并通过具有IP编号的实验室进行相应管理的实验室设备管理系统,该系统能够有效实现对设备的使用情况的管理,还能通过对相关设备的位置定位快速寻找设备。但是,设备群管理系统存在以下缺点:1、由于未进行设备具体建模,不能模拟实验室设备的视觉仿真空间;2、只能进行相关的位置信息获取,不能对设备的目前位置与姿态进行视觉化模拟;3、没有对设备间最小间隙进行界定,不能提供相应的碰撞检测;
4、由于缺乏灵活进行设备的格局规划的条件,不能进行实时位置的优化调整。
发明内容
[0005] 针对上述问题,本发明的目的是提供一种能解决上述技术问题的实时设备管理系统。
[0006] 一种实时设备管理系统,其包括:
[0007] 设备层,其包括放置于工作空间的多个设备群,每一所述设备群均包括多个设备,每一所述设备均安装有用于检测和发射所述设备的实时位置信息的设备层装置;
[0008] 空间层,所述空间层具有总控制节点,所述总控制节点包括控制设备及安装于所述控制设备的仿真模块,所述控制设备和每一所述设备层装置之间均双向通信连接;
[0009] 所述控制设备获取每一所述设备层装置发射的所述设备的实时位置信息,所述仿真模块根据所述多个设备的实时位置信息对所述工作空间及所述设备进行二维或三维可视化建模仿真,并对所述设备进行碰撞预警、空间规划及辅助放置。
[0010] 本发明一较佳实施方式中,所述设备层装置包括独立电源单元、位姿探测器、第一无线发射单元及计时器单元,所述独立电源单元为所述位姿探测器、所述计时器单元及所述第一无线发射单元提供工作电源,所述位姿探测器用于探测对应设备的位置姿态,所述第一无线发射单元用于发射所述位姿探测器获取的数据及所述计时器单元的时间,所述计时器单元用于在所述第一无线发射单元发射位置姿态信息及时间时提供时间信息。
[0011] 本发明一较佳实施方式中,所述控制设备包括处理单元、第一无线获取单元、第二无线发射单元及第一警报单元,所述处理单元连接所述第一无线获取单元、所述第二线发射单元及所述第一警报单元,所述第一无线获取单元用于接收所述第一无线发射单元发射的位置姿态信息及时间,所述第二无线发射单元用于发射警报控制信息,所述第一警报单元用于当所述设备发生碰撞、或者当所述设备层装置发生损坏以致不能收发信号、或者当所述设备被移除所述工作空间且无授权时发出预警。
[0012] 本发明一较佳实施方式中,所述仿真模块包括空间规划子模块、设备辅助移动子模块及设备碰撞预警子模块,所述空间规划子模块按照实际尺寸或比例对所述工作空间及所述设备进行二维或三维建模,所述设备辅助移动子模块用于对所述设备移动时进行定位,所述设备碰撞预警子模块通过布尔运算实现对设备碰撞的判定。
[0013] 本发明一较佳实施方式中,所述设备碰撞预警子模块根据预先设定的所述设备之间的最小间距,通过最近设备位置计算所述设备之间是否将发生碰撞,如将发生碰撞则产生报警。
[0014] 本发明一较佳实施方式中,所述位姿探测器为探测对应设备各向加速度的陀螺仪。
[0015] 本发明一较佳实施方式中,所述实时设备管理系统进一步包括设于所述设备层和所述空间层之间的中间节点层,所述中间节点层包括和所述多个设备群一一对应通信的多个中间控制节点,每一所述中间控制节点均和对应设备群的多个所述设备及所述总控制节点双向无线通信连接。
[0016] 本发明一较佳实施方式中,每一所述中间控制节点均具有独立的节点层设备,所述中间节点层设备用于处理所述设备层装置所发射的所述设备的实时位置信息,并计算出所述设备的移动方向、角度及在所述工作空间的相对位置。
[0017] 本发明一较佳实施方式中,所述中间节点层设备包括电源单元、第二无线获取单元、第三无线发射单元、微处理单元、存储单元及第二警报单元;所述电源单元为所述第二无线获取单元、所述第三无线发射单元、所述微处理单元、所述存储单元及所述第二警报单元提供工作电源;所述第二无线获取单元和所述微处理单元相连接;所述微处理单元和所述存储单元相连接;所述微处理单元和所述第二警报单元及所述第三无线发射单元分别连接。
[0018] 本发明一较佳实施方式中,所述第二无线获取单元和所述第一无线发射单元及所述第二无线发射单元的频段相对应,构成收发组合;所述第三无线发射单元和所述第一无线获取单元的频段相对应,构成收发组合。
[0019] 本发明一较佳实施方式中,所述第二无线获取单元接收所述设备层装置发射的所述设备的实时位置信息,并传送至所述微处理器单元,所述微处理单元对所述设备的实时位置信息进行处理并存储至所述存储器单元,且通过所述第三无线发射单元将和所述控制节点对应的设备群的数据发射出去。
[0020] 本发明一较佳实施方式中,当所述第二无线获取单元接收到所述控制设备发来的报警信息时,所述微处理器单元控制所述第二警报单元启动。
[0021] 相较于现有技术,本发明提供的实时设备管理系统利用设备层中每一检测和发射设备的实时位置信息的设备层装置及空间层中的控制设备和仿真模块,对所述工作空间及所述设备进行二维或三维可视化建模仿真、并对所述设备进行碰撞预警、空间规划及辅助放置,由此将所述工作空间虚拟化,可有效实现对工作空间中的设备进行实时可视化监督管理,及对设备进行碰撞预警、辅助放置等实时监控。此外,所述实时设备管理系统适用性强,可广泛应用于实验室、医院、仓库等封闭性空间或者航母、码头等拥挤场所,进行有效的实时空间仿真管理。
[0022] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
[0023]图1为本发明第一实施例提供的实时设备管理系统的组成架构图。
[0024] 图2为图1所示实时设备管理系统中设备层装置的组成示意图。
[0025] 图3为图1所示实时设备管理系统中控制设备的组成示意图。
[0026]图4为图1所示实时设备管理系统中仿真模块的组成示意图。
[0027]图5为本发明第二实施例提供的实时设备管理系统的组成架构图。
[0028] 图6为图5所示实时设备管理系统中节点层设备的组成图。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0030] 请参阅图1,本发明第一实施例提供一种实时设备管理系统100,其包括设备层10和空间层20,所述设备层10和所述空间层20相互通信连接。
[0031] 所述设备层10包括放置于工作空间的多个设备群11,每一所述设备群11均包括多个设备13 (如设备s1、设备s2......设备sn),每一所述设备13均安装有设备层装置15,
所述设备层装置15用于检测和发射所述设备13的实时位置信息,包括所述设备13在所述工作空间的具体位置(如相对于所述工作空间的门口的位置)、摆放方位等位置姿态。
[0032] 请一并参阅图2,所述设备层装置15包括独立电源单元151、位姿探测器153、第一无线发射单元155及计时器单元157。所述独立电源单元151为所述位姿探测器153、所述第一无线发射单元155及所述计时器单元157提供工作电源;所述位姿探测器153用于探测对应设备13的位置姿态,包括设备13的摆放位置、朝向、放置方式(如立放、横放)等;所述第一无线发射单元155用于发射所述位姿探测器153获取的数据及所述计时器单元157的时间,可以理解的是,所述位姿探测器153获取的数据即为对应设备13的位置姿态信息;所述计时器单元157用于在所述第一无线发射单元155发射位置姿态信息及时间时提供时间ί目息。
[0033] 可以理解的是,所述独立电源单元151和所述位姿探测器153、所述第一无线发射单元155及所述计时器单元157分别电性连接。
[0034] 本实施例中,所述位姿探测器153为探测对应设备13各向加速度的陀螺仪,当然,并不局限于此,也可以采用其他探测器或传感器,如直线加速度传感器和角加速度传感器,只要能探测对应设备13的位置姿态即可。
[0035] 所述空间层20具有总控制节点21,所述总控制节点21包括控制设备23及安装于所述控制设备23的仿真模块25,所述控制设备23和每一所述设备层装置15之间均双向通信连接。
[0036] 请参阅图3,所述控制设备23获取每一所述设备层装置15发射的所述设备13的实时位置信息,所述仿真模块25根据所述多个设备13的实时位置信息对所述工作空间及所述设备13进行二维或三维可视化建模仿真,并对所述设备13进行碰撞预警、空间规划及辅助放置。
[0037] 所述控制设备23包括处理单元230、第一无线获取单元231、第二无线发射单元233及第一警报单元235。所述处理单元230连接所述第一无线获取单元231、所述第二线发射单元233及所述第一警报单元235,所述处理单元230处理获取的所述多个设备13的实时位置信息,并控制所述所述第一无线获取单元231、所述第二线发射单元233及所述第一警报单元235工作。所述第一无线获取单元231用于接收所述设备层装置15中第一无线发射单元155发射的位置姿态信息及时间,并传输至所述处理单元230进行处理。所述第二无线发射单元233在所述处理单元230的控制下发射警报控制信息。所述第一警报单元235收所述受所述处理单元230控制,用于当所述设备13发生碰撞、或者当所述设备层装置15发生损坏以致不能收发信号、或者当所述设备13被移除所述工作空间且无授权时发出预警。
[0038] 具体地,在所述工作空间预设一个报警点(如所述工作空间的门口)作为原点,当某一所述设备13 (如设备sn)被移动并越过所述原点时,所述设备13中设备层装置15的第一无线发射单元155将所述设备13的实时位置姿势信息发射至所述所述第一无线获取单元231,所述处理单元230对所述设备13的实时位置姿势信息进行处理并判断,当所述设备13被移动越过所述原点且无授权,则控制所述第一警报单元235发出盗窃警报。
[0039] 请参阅图4,所述仿真模块25包括空间规划子模块251、设备辅助移动子模块253及设备碰撞预警子模块255。所述空间规划子模块251按照实际尺寸或比例对所述工作空间及所述设备进行二维或三维建模。所述设备辅助移动子模块253用于对所述设备13移动时进行定位。所述设备碰撞预警子模块255通过布尔运算实现对设备13碰撞的判定。
[0040] 本实施例中,所述空间规划子模块251根据所述位姿探测器153探测获取的对应设备13的位置姿态及所述工作空间的三维尺寸,即可计算出所述多个设备13在所述工作空间的具体位置及相互之间的位置关系,近而可按照实际尺寸或比例对所述工作空间及所述设备13进行二维或三维建模。
[0041 ] 本实施例中,所述设备辅助移动子模块253在对所述设备13进行移动时进行精确定位,并根据设备13移动过程中是否接近预定位置而发出不同的警报来辅助设备13移动。
[0042] 本实施例中,所述设备碰撞预警子模块255根据预先设定的所述设备13之间的最小间距,通过最近设备位置计算所述设备13之间是否将发生碰撞。具体地,预先设定所述设备13之间的最小间距为L0,设备si与相邻最近的设备sn之间的间距为L1 ;当L1大于等于L0时,所述设备碰撞预警子模块255判定设备si和设备sn未发生碰撞;当L1小于L0时,所述设备碰撞预警子模块255判定设备si和设备sn将发生碰撞,并产生报警。由此,即可实现防撞的功能。
[0043] 本实施例中,所述控制设备23为一台计算机,所述仿真模块25为安装于所述计算机的系统中的软件。
[0044] 请参阅图5,本发明第二实施例提供一种实时设备管理系统200,其与本发明第一实施例提供的实时设备管理系统100的区别在于:所述实时设备管理系统200进一步包括设于所述设备层10和所述空间层20之间的中间节点层30。
[0045] 所述中间节点层30包括多个中间控制节点31,所述多个中间控制节点31和所述多个设备群11 一一对应通信,每一所述中间控制节点31均和对应设备群11的多个所述设备13双向无线通信连接,每一所述中间控制节点31均和所述总控制节点21双向无线通信连接。
[0046] 每一所述中间控制节点31均具有独立的节点层设备33,所述节点层设备33用于处理所述设备层装置15所发射的所述设备13的实时位置信息,并计算出所述设备13的移动方向、角度及在所述工作空间的相对位置。
[0047] 请参阅图6,所述节点层设备33包括电源单元331、第二无线获取单元332、第三无线发射单元333、微处理单元334、存储单元335及第二警报单元336。所述电源单元331为所述第二无线获取单312元、所述第三无线发射单元333、所述微处理单元334、所述存储单元335及所述第二警报单元336提供工作电源。所述第二无线获取单元332和所述微处理单元334相连接。所述微处理单元334和所述存储单元335相连接。所述微处理单元334和所述第二警报单元336及所述第三无线发射单元333分别连接,所述微处理单元334根据处理结果控制所述所述第二警报单元336及所述第三无线发射单元333相应的工作。
[0048] 本实施例中,所述第二无线获取单元332和所述设备层10中对应设备层装置15的第一无线发射单元155及所述空间层20中控制设备23的第二无线发射单元233的频段相对应,构成收发组合。所述第三无线发射单元333和所述空间层20中控制设备23的第一无线获取单元231的频段相对应,构成收发组合。所述第二无线获取单元332接收所述设备层装置发射的所述设备的实时位置信息,并传送至所述微处理器单元314,所述微处理单元334对所述设备的实时位置信息进行处理并存储至所述存储器单元315,且通过所述第三无线发射单元333将和所述中间控制节点31对应的设备群11的数据发射出去。当所述第二无线获取单元332接收到所述控制设备23的所述第二无线发射单元233发来的报警信息时,所述微处理器单元314控制所述第二警报单元336启动。
[0049] 本发明第一实施例中,所述实时设备管理系统100只设置设备层10和空间层20,本发明第二实施例中,所述实时设备管理系统200设置设备层10、空间层20及中间节点层30,可以理解的是,所述中间节点层30也可以设置多个子节点层,由此即可架设多层级结构的实时设备管理系统。
[0050] 相较于现有技术,所述实时设备管理系统100 (和所述实时设备管理系统200)利用设备层10中每一检测和发射设备的实时位置信息的设备层装置及空间层20中的控制设备21和仿真模块23,对所述工作空间及所述设备进行二维或三维可视化建模仿真、并对所述设备进行碰撞预警、空间规划及辅助放置,由此将所述工作空间虚拟化,可有效实现对工作空间中的设备进行实时可视化监督管理,及对设备进行碰撞预警、辅助放置等实时监控。此外,所述实时设备管理系统100 (和所述实时设备管理系统200)适用性强,可广泛应用于实验室、医院、仓库等封闭性空间或者航母、码头等拥挤场所,进行有效的实时空间仿真管理。
[0051] 以上所述,仅是本发明的实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种实时设备管理系统,其特征在于,所述实时设备管理系统包括: 设备层,其包括放置于工作空间的多个设备群,每一所述设备群均包括多个设备,每一所述设备均安装有用于检测和发射所述设备的实时位置信息的设备层装置,其中,所述设备层装置包括独立电源单元、位姿探测器、第一无线发射单元及计时器单元,所述独立电源单元为所述位姿探测器、所述计时器单元及所述第一无线发射单元提供工作电源,所述位姿探测器用于探测对应设备的位置姿态,所述第一无线发射单元用于发射所述位姿探测器获取的数据及所述计时器单元的时间,所述计时器单元用于在所述第一无线发射单元发射位置姿态信息及时间时提供时间信息; 空间层,所述空间层具有总控制节点,所述总控制节点包括控制设备及安装于所述控制设备的仿真模块,所述控制设备和每一所述设备层装置之间均双向通信连接; 所述控制设备获取每一所述设备层装置发射的所述设备的实时位置信息,所述仿真模块根据所述多个设备的实时位置信息对所述工作空间及所述设备进行二维或三维可视化建模仿真,并对所述设备进行碰撞预警、空间规划及辅助放置。
2.如权利要求1所述的实时设备管理系统,其特征在于,所述控制设备包括处理单元、第一无线获取单元、第二无线发射单元及第一警报单元,所述处理单元连接所述第一无线获取单元、所述第二线发射单元及所述第一警报单元,所述第一无线获取单元用于接收所述第一无线发射单元发射的位置姿态信息及时间,所述第二无线发射单元用于发射警报控制信息,所述第一警报单元用于当所述设备发生碰撞、或者当所述设备层装置发生损坏以致不能收发信号、或者当所述设备被移除所述工作空间且无授权时发出预警。
3.如权利要求1所述的实时设备管理系统,其特征在于,所述仿真模块包括空间规划子模块、设备辅助移动子模块及设备碰撞预警子模块,所述空间规划子模块按照实际尺寸或比例对所述工作空间及所述设备进行二维或三维建模,所述设备辅助移动子模块用于对所述设备移动时进行定位,所述设备碰撞预警子模块通过布尔运算实现对设备碰撞的判定。
4.如权利要求3所述的实时设备管理系统,其特征在于,所述设备碰撞预警子模块根据预先设定的所述设备之间的最小间距,通过相邻最近设备的位置计算所述设备之间是否将发生碰撞,如将发生碰撞则产生报警。
5.如权利要求1所述的实时设备管理系统,其特征在于,所述位姿探测器为探测对应设备各向加速度的陀螺仪。
6.如权利要求1〜5任一项所述的实时设备管理系统,其特征在于,所述实时设备管理系统进一步包括设于所述设备层和所述空间层之间的中间节点层,所述中间节点层包括和所述多个设备群一一对应通信的多个中间控制节点,每一所述中间控制节点均和对应设备群的多个所述设备及所述总控制节点双向无线通信连接。
7.如权利要求6所述的实时设备管理系统,其特征在于,每一所述中间控制节点均具有独立的节点层设备,中间节点层设备用于处理所述设备层装置所发射的所述设备的实时位置信息,并计算出所述设备的移动方向、角度及在所述工作空间的相对位置。
8.如权利要求7所述的实时设备管理系统,其特征在于,所述中间节点层设备包括电源单元、第二无线获取单元、第三无线发射单元、微处理单元、存储单元及第二警报单元;所述电源单元为所述第二无线获取单元、所述第三无线发射单元、所述微处理单元、所述存储单元及所述第二警报单元提供工作电源;所述第二无线获取单元和所述微处理单元相连接;所述微处理单元和所述存储单元相连接;所述微处理单元和所述第二警报单元及所述第三无线发射单元分别连接。
9.如权利要求8所述的实时设备管理系统,其特征在于,所述第二无线获取单元和所述第一无线发射单元及所述第二无线发射单元的频段相对应,构成收发组合;所述第三无线发射单元和所述第一无线获取单元的频段相对应,构成收发组合。
10.如权利要求8所述的实时设备管理系统,其特征在于,所述第二无线获取单元接收所述设备层装置发射的所述设备的实时位置信息,并传送至所述微处理单元,所述微处理单元对所述设备的实时位置信息进行处理并存储至所述存储单元,且通过所述第三无线发射单元将和所述中间控制节点对应的设备群的数据发射出去。
11.如权利要求10所述的实时设备管理系统,其特征在于,当所述第二无线获取单元接收到所述控制设备发来的报警信息时,所述微处理单元控制所述第二警报单元启动。
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