CN106100661A - 嵌入式插拔式智能终端设计 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种嵌入式、插拔式智能定位终端设计，其特征在于：该嵌入式、插拔式智能终端具有2G/3G/4G/5G等多种运营商网络通信方式；具有大S卫星/铱星通信方式；具有局域网WiFi，Zigbee，Bluetooth，RFID和UWB数据传输和室内定位方式；具有室外北斗/GPS卫星定位方式；具有安全预警和紧急情况下告警功能。具有特殊频点，如433MHz，315MHz等的告警方式。该嵌入式、插拔式、智能定位终端具有多个插拔式接口，根据不同的应用场景可插入不同的芯片。其特征还在于：根据不同的应用场景自动选择不同的通信方式、室内外定位方式和电源管理方式。其特征还在于：供电方式不仅有传统的直流电池、交流电，同时还具有手握式充电功能。其特征还在于：具有三防机壳和用户可配的人机界面。

Description

嵌入式插拔式智能终端设计
技术领域
本发明直接应用在通信、室内外定位与导航、安全监测和预警告警领域。
背景技术
目前的终端通常满足通信要求、满足室外卫星定位和导航功能。但在封闭空间、隔壁、沙漠、地下、水下等卫星信号和运营商信号覆盖不到的环境，它的通信功能和卫星定位及导航功能全部不起作用。该发明所设计的嵌入式插拔式智能安全终端，恰恰弥补了目前终端的不足。它既能和目前终端具有同样的功能，同时还满足在没有卫星信号的情况下进行定位和导航。在危险的施工环境，对施工人员进行危险情况的监测、预警和报警。这些功能包括，高空坠落的报警和预警、塌方砸倒的报警、危险区域或危险点的预警和报警、坠水报警。
发明内容
本发明设计了一种嵌入式智能定位终端，它弥补了现有智能终端在复杂环境下，不能进行通信、定位、导航和安全监测的不足。该嵌入式插拔式智能终端，根据不同的应用场合配置不同的模式卡，实现通信、室内外定位、导航、安全预警和告警；能够应用在隧道、地铁、沙漠、戈壁等环境。
本发明的内容包括以下部分：
一、嵌入式插拔式智能安全终端功能结构(图1)
该结构包括运营商网络通信模块；包括卫星通信模块；包括卫星定位与导航模块；包括局域网通信、定位与导航模块；包括安全监测、预警和告警模块；低频数据传输及对讲模块；供电模块；显示模块；主控模块；接口模块；人机交互模块；三防机壳。如后面的图一所示。
该结构所包含的运营商网络通信模块有：2G/3G/4G/5G/NG运营商通信子模块。
该结构所包含的卫星通信模块有：大S卫星通信模块、海事卫星通信子模块。
该结构所包含的卫星定位与导航模块有：北斗模块、GPS模块、GLONASS子模块。
该结构所包含的局域网通信、定位与导航模块有：WIFI/Zigbee/蓝牙/UWB/RFID等局域网定位及数据传输子模块。
该结构所包含的安全监测、预警和告警模块有：高空坠落、塌方砸倒、坠水等危险场景下的预警及告警子模块。
该结构所包含的低频数据传输及对讲模块有：433MHz子模块、315MHz子模块和其它特殊频点子模块，比如海事特殊频段等。
该结构所包括的电源模块，其供电模式有：电池供电、交流供电、手动发电。
该结构所包括的显示模块，显示形式包括，声音、灯光、震动
该结构包括主控模块，控制所有模块的逻辑关系，包括通信模式的选择、定位模式的选择、电源的供给及关闭、监测功能的开启和关闭等等。
该结构包括接口模块，包括GPS/北斗/GRONASS卫星接口；大S/海事卫星接口；WIFI/Zigbee/蓝牙/UWB/RFID等局域网接口；安全监测模块接口；2G/3G/4G/5G接口；433/315/海事频段接口；各类天线接口。如后面的图2。
该结构包括人机接口模块，包括键盘和各类手控接口。
该结构包括三防机壳，用于防水、防灰尘、防爆。
二、嵌入式插拔式智能终端通信制式选择方法(图3)
开启所有的模式，分别接受所有模式的信号。
判断2G/3G/4G/5G信号的强度值是否大于设计的门限值，如果大于，就选择一个超过其门限值最多的模式用作通信，关闭其他模式。
如果2G/3G/4G/5G信号的强度值都不大于设计的门限值，就在所有的局域网模式中寻找信号最强的模式，如果有这种模式，就开启这种模式。
如果所有局域网模式接收信号都没有达到门限值，则判断低频对讲通信模式是否合适。如果合适就利用该模式进行通信，并关闭其它模式。
如果低频对讲通信模式不合适，就判断卫星通信模式。
如果卫星通信模式合适，就利用信号最强的卫星模式进行通信。
如果卫星通信模式也不合适，就继续回到[0021]重新搜索。
三、嵌入式插拔式智能终端危险区域预警告警方法(如附图4)
在危险区域点设置特殊频点信号。
嵌入式插拔式智能终端对特殊频点信号进行监测。
当被监测到的这个殊频点信号强度超过某个门限值时，终端自动启动报警。
报警方式可以是声音、闪光和震动。
四、嵌入式插拔式智能安全终端室内外定位模式选择方法(如附图5)
每隔时间间隔T1对定位卫星信号进行监测。
判断在观察时间S1内所接收的定卫卫星信号是否不小于门限值R1。
如果是则开启室外定位模式，保持监测间隔T1，关闭室内定位模式。
如果否，开启室内定位模式，接收室内定位信号。
判断室内定位信号在观察间隔S2内是否不小于门限值R2。
如果是，则开启室内定位模式，并在T2间隔内对卫星定位信号进行监测。
如果否，则关闭室内定位模式，并在T2间隔内对卫星定位信号进行监测。
在迁移到[0035]
五、嵌入式插拔式智能安全终端坠水报警流程(如附图6)
配置坠水报警检测功能。
判断加速度是否大于某个设定值，如果否，继续在[0044]监测。
如果是，继续判断角速度是否大于某个设定值；如果否，返回到[0044]。
如果是，继续判断结露传感器输出大于某一门限值；如果否，返回到[0044]。
如果是，输出落水报警。
六、嵌入式插拔式智能安全终端坠水报警流程(如附图7)
手向里压紧横柄轴。
横柄轴驱动线圈转动。
线圈的一端输出交流电到蓄电池。
七、嵌入式插拔式智能安全终端供电管理(如附图8)
判断北斗/GPS信号强度大于门限值R_BD/R_GPS？
如果否，关闭定位卫星和通信卫星相关接口电源；开启局域网接口涉及电源。
如果是，关闭局域网络对应部分的电源、其他接口对应的模块正常供电。
判断2G/3G/4G/5G任一模式的信号强度大于对应的门限值吗？
如果否，关闭2G/3G/4G/5G所对应部分的电源。
如果是，在[0055]的基础上，在关闭卫星通信接口对应部分的电源，其它部分正常供电。
判断是否有安全监测需要。
如果否，则在[0058]的基础上，在关闭健康监测对应部分的电源。
如果是，则维持健康监测部分电源供给
附图说明
图1嵌入式插拔式智能安全终端功能结构。
图2嵌入式插拔式智能安全终端各类接口。
图3嵌入式插拔式智能安全终端通信制式选择方法。
图4嵌入式插拔式智能安全终端危险区域预警告警方法。
图5嵌入式插拔式智能终端室内外定位模式选择。
图6嵌入式插拔式智能终端坠水报警检测流程。
图7嵌入式插拔式智能终端手握充电模块工作原理。
图8嵌入式插拔式智能终端供电管理。
具体实施方式
运营商通信模式+卫星定位模式+GPRS室外告警。
局域网通信模式+局域网定位模式+局域网告警模式。
卫星通信模式+卫星定位模式+卫星告警模式。
特殊频率如315MHz，433MHz等通信模式+卫星定位模式+特殊频率如315MHz，433MHz告警模式。
局域网通信模式+局域网定位模式+特殊频率如315MHz，433MHz等告警模式。

Claims (11)

1.一种嵌入式、插拔式智能安全终端，其特征在于该智能安全终端具有多种运营商通信模式、多种卫星通信模式、多种局域网通信模式，在任一场景会选择最合适的模式进行通信。其特征还在于该智能安全终端同时具有多种插拔式硬件接口，根据不同的场景插取不同的芯片。其特征还在于该终端包含多种局域网模式，可用于数据传输和室内定位，在不同的场景可以选择不同的模式或若干模式的组合。其特征还在于该终端包含安全监测、预警和告警功能。其特征还在于根据不同的场景，该终端可对供电进行有效管理。其特征还在于该终端具有室内外定位模式，并且可以无缝切换。其特征还在于该终端具有电池供电、交流电和手握机械充电功能。
2.如权利要求1所述的该终端具有多种运营商通信模式，其特征在于这些通信模式包括2G/3G/4G/5G/NG，在任一场景下，都可以选择与场景匹配的模式进行通信。其特征在于选择的标准是在在满足该业务延时情况下，传递该业务所花费能量最小。
3.如权利要求1所述的该终端具有多种卫星通信接口，其特征在于这些卫星接口包括和大S卫星接口、和铱星卫星的接口，在没有任何运营商网络时可以自动切换到卫星通信模式。
4.如权利要求1所述的该终端具有多种局域网通信模式，这些局域网络包括UWB，WiFi，RFID，Zigbee，Bluetooth和特殊频段网络。
5.如权利要求1所述的该终端在任一场景会选择最合适的模式进行通信，其特征在于该终端首先在2G/3G/4G/5G/NG选择一个合适的网络，如果没有合适的运营商网络就选择一个合适的卫星网络；如果既没有合适的运营商网络又没有合适的卫星网络，就选择一个合适的局域网络。
6.如权利要求1所述的该终端具有多种插拔式硬件接口，其特征在于这些硬件接口包括同2G/3G/4G/5G/NG SIM接口；具有同局域网UWB，WiFi，RFID，Zigbee，Bluetooth芯片的接口；具有同安全模块的接口；具有同大S及铱星卫星通信的接口；具有同特殊频段的接口；具有同北斗/GPS定位芯片的接口；具有和各种射频天线的接口。
7.如权利要求1所述的该终端具有多种局域网定位模式，其特征在于这些局域定位模包括UWB，WiFi，RFID，Zigbee，Bluetooth。并且，根据不同的场景可以选择一种最合适的模式，或一种以上模式的组合。这种选择可以通过接收上位机的指令，可以通过本身自适应配置，还可以通过手动配置。
8.如权利要求1所述的该终端具有安全监测、预警和告警功能，其特征在于该终端包含高空坠落、塌方砸倒、坠水及危险区域的预警和告警功能。其中预警功能是通过接收预设点的信号、或根据其位置由上位机来通知。而坠水的判别是通过对加速度计和陀螺仪的输出，以及结露传感器的输出综合判断是否发生了坠水事故。
9.如权利要求1所述的该终端具有根据不同的场景，对供电进行有效的管理，其特征如下：01：判断北斗/GPS信号强度是否大于门限值R_BD/R_GPS；02：如果不大于，就关闭定位卫星和通信卫星相关接口电源，开启局域网接口涉及电源。03：如果大于就关闭局域网络对应部分的电源、其他接口对应的模块正常供电。04：判断2G/3G/4G/5G任一模式的信号强度是否大于对应的门限值；05：如果不大于就在03的基础上，关闭2G/3G/4G/5G所对应部分的电源。06：如果大于，就在03的基础上关闭卫星通信接口对应部分的电源，其它部分正常供电。07：判断是否有安全监测需要。08：如果没有安全监测需要，就在06的基础上，在关闭健康监测对应部分的电源。09：如果有，就维持健康监测部分电源供给。
10.如权利要求1所述的该终端具有室内外定位模式无缝切换，其特征在于从室内定位模式可以无缝切换到室外最合适的定位模式；同样，从室外定位模式也可以无缝切换到最合适的室内定位模式。模式切换的依据是当室内局域网信号的强度低于某个门限值，而且室外定位卫星的信号强度值又高于某个门限值，就从室内定位模式切换到室外定位模式。反之，当室外定位卫星信号的强度值低于某个门限值而室内局域网络导频信号的强度值又高于某个门限值，就自动从室外定位模式切换到室内定位模式。
11.如权利要求1所述的该终端具有电池供电、交流供电和手握机械充电功能。在没有交流电源并且电磁电量低于某一门限值时，设备进行提醒，可以采用手握压力进行充电。
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