CN106303930A - 一种基于ble的智能巡检管理系统和方法 - Google Patents

一种基于ble的智能巡检管理系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于BLE的智能巡检管理系统，包括BLE定位标签、BLE基站、服务器中心和管理中心，BLE定位标签通过蓝牙信号与BLE基站连接，BLE基站通过以太网络与服务器中心连接，服务器中心通过以太网络与管理中心连接。本发明还提出一种基于BLE的智能巡检管理方法,通过BLE基站扫描巡检人员随身携带的BLE定位标签，获取BLE定位标签发送的巡检数据信息，进行校时后上传到定位计算服务器，结合加速度传感器的惯性定位计算得到巡检人员的实时位置。本发明的系统功耗低，数据传输稳定；定位精度可以达到1～3米；其中的BLE定位标签具有强拆报警功能和心率指纹识别功能，能够避免设备被强拆以及防止他人代班。

Description

一种基于BLE的智能巡检管理系统和方法
技术领域
本发明属于智能巡检领域，尤其是一种基于BLE的智能巡检管理系统和方法。
背景技术
传统的电子巡更系统是需要巡更人员手持巡更棒，巡更人员到达巡更点后用巡更棒与巡更点的巡更器接触并读取对应点位信息，定期用通讯座将巡更棒中的巡逻记录上传到计算机中。管理软件将事先设定的巡逻计划同实际的巡逻记录进行比较、统计，反映巡更人员巡逻工作的实际完成情况。
另外现有的基于蓝牙私有云的巡更系统，是利用手机连接装在各巡检点位置巡更器上的蓝牙，通过手机APP利用4G/WIFI网络将读取的数据信息等通过互联网发送到服务器上，由管理人员调取查看。
现有的基于蓝牙的巡更系统：1、手机网络信号容易受到外界影响或干扰屏蔽，无法将读取的巡检点数据信息实时上传到服务器；2、手机蓝牙只在后台发射信号，当手机APP关闭时，手机APP无法进行处理和网络连接，则无法将蓝牙通讯获取的数据信息上传到服务器上；3、手机蓝牙获取的巡检点位置的所有信息利用手机4G/WIFI网络通过互联网发送到对应的服务器上，对于一些特别重要或需要保密的信息则存在不安全因素，存在一定的网络安全问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于BLE的智能巡检管理系统，通过巡检人员随身携带BLE定位标签到达巡检点时，BLE基站获取BLE定位标签发送的巡检数据信息，进行校时后上传到定位计算服务器，结合加速度传感器的惯性定位计算得到巡检人员的实时位置，保证了定位效果及定位精度，使定位精度可以达到1～3米以内。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于BLE的智能巡检管理系统，包括：BLE定位标签、BLE基站、服务器中心和管理中心，所述BLE定位标签通过蓝牙信号与BLE基站连接，BLE基站通过以太网络与服务器中心连接，服务器中心通过以太网络与管理中心连接；所述服务器中心包括定位计算服务器和数据库服务器，管理中心包括监控终端和移动终端。
进一步的，本发明的基于BLE的智能巡检管理系统，BLE定位标签包括第一微控制单元MCU模块、复位模块、第一晶振及复位模块、第一电源模块、加速度传感器、心率传感器、防拆传感器、BLE数据发射模块和天线模块，所述复位模块、第一晶振及复位模块、第一电源模块、加速度传感器、心率传感器、防拆传感器、BLE数据发射模块均与第一微控制单元MCU模块相连，天线模块与BLE数据发射模块的另一端相连。
进一步的，本发明的基于BLE的智能巡检管理系统，第一电源模块为纽扣电池。
进一步的，本发明的基于BLE的智能巡检管理系统，BLE基站包括第二微控制单元MCU模块、第二电源模块、第二晶振及复位模块、PoE模块、BLE接收模块、信号处理模块、局域网络校时模块和以太网模块，所述第二电源模块、第二晶振及复位模块、PoE模块、BLE接收模块、信号处理模块、局域网络校时模块和以太网模块均与第二微控制单元MCU模块相连。
进一步的，本发明的基于BLE的智能巡检管理系统，BLE基站还包括PoE供电接口。
进一步的，本发明的基于BLE的智能巡检管理系统，任意两个BLE基站之间的水平距离和垂直距离均小于等于12米。
进一步的，本发明的基于BLE的智能巡检管理系统，任一BLE基站包含自身的初始位置信息。
一种基于BLE的智能巡检管理方法，包括以下步骤：
步骤1：巡检人员携带BLE定位标签进行巡检并向周边BLE基站发送巡检数据和巡检人员心率数据；
步骤2：BLE基站获取BLE定位标签发送的数据，并保存接收的数据信号强度指示值，再通过局域网络校时模块进行校时处理；
步骤3：BLE基站将同一时间获取的数据打包并实时上传至定位计算服务器中；
步骤4：数据存储在数据库服务器中，定位计算服务器根据BLE定位标签和BLE基站之间的信号强弱，计算得到BLE定位标签和BLE基站之间的距离；
步骤5：通过三边测量定位算法计算得到BLE定位标签的实时位置坐标，BLE定位标签中的加速度传感器采用实时补偿惯性定位算法对BLE定位标签进行辅助定位，再通过管理中心展示出来。
进一步的，本发明的基于BLE的智能巡检管理方法，步骤1中，BLE定位标签每隔100ms发送一次数据。
进一步的，本发明的基于BLE的智能巡检管理方法，步骤1中，在同一时间至少有三个或以上BLE基站接收到BLE定位标签发送的数据。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明的基于BLE的智能巡检管理系统的定位精度可以达到1～3米以内；
2、本发明的基于BLE的智能巡检管理系统功耗低，数据传输稳定；
3、本发明的基于BLE的智能巡检管理系统中的BLE定位标签具有强拆报警功能和心率指纹识别功能，能够避免设备被强拆以及防止他人代班。
附图说明
图1是本发明的基于BLE的智能巡检管理系统结构图；
图2是本发明的基于BLE的智能巡检管理系统的BLE定位标签结构示意图；
图3是本发明的基于BLE的智能巡检管理系统的BLE基站结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种基于BLE的智能巡检管理系统，如图1所示，包括：BLE定位标签、BLE基站、服务器中心和管理中心，所述BLE定位标签通过蓝牙信号与BLE基站连接，BLE基站通过以太网络与服务器中心连接，服务器中心通过以太网络与管理中心连接。其中：
BLE定位标签，由巡检人员随身携带，用于广播数据并由BLE基站自动扫描识别巡检人员身份。如图2所示，BLE定位标签包括第一微控制单元MCU模块、复位模块、第一晶振及复位模块、第一电源模块、加速度传感器、心率传感器、防拆传感器、BLE数据发射模块和天线模块，所述复位模块、第一晶振及复位模块、第一电源模块、加速度传感器、心率传感器、防拆传感器、BLE数据发射模块均与第一微控制单元MCU模块相连，天线模块与BLE数据发射模块的另一端相连。所述第一电源模块为纽扣电池，功耗低，使用待机时间长，可达一年以上。
第一电源模块为第一微控制单元MCU模块供电；第一晶振及复位模块，用于保证系统设备在异常时可以自动恢复；加速度传感器用于自动侦测设备的倾斜、震动及撞击情况，同时将侦测的数据信息传送给第一微控制单元MCU模块；心率传感器采集并存储使用者的心率数据，并生成使用者专用的心率指纹数据信息，同时将数据信息传送给第一微控制单元MCU模块；防拆传感器初始状态为锁紧，若BLE定位标签被强制拆开，第一微控制单元MCU模块将会收到被拆信息；第一微控制单元MCU模块将获取的数据及已获取存储的数据，由BLE数据发射模块通过天线模块发送至BLE基站。
加速度传感器在启用时，BLE定位标签会优先通过BLE基站上传相关信息，在获得定位计算服务器反馈后，加速度传感器会自动启用，并记录最近BLE基站的信息，同时获取此BLE基站的位置信息记录并保存起来。若BLE基站信号强度变弱，加速度传感器会根据惯性定位算法，来计算出当前位置并通过BLE基站上传。
BLE定位标签采用防拆传感器，具有强拆报警功能，可以避免设备被强拆。
BLE定位标签采用心率传感器，可获取巡检人员的心率数据，生成巡检人员对应的心率指纹数据库，对巡检人员进行心率指纹识别，可防止他人代班现象。心率传感器的测量数据会随BLE定位标签的信息而上传，若在3分钟内未收到心率数据包，则可判断此BLE定位标签可能处于离线状态中，系统将会即时向服务端推送报警信息。
BLE定位标签根据需要可以做成手环、手表等样式，体积小，同时携带非常方便。
BLE基站，用于接收BLE定位标签的数据并进行校时处理，再实时上传到定位计算服务器中。如图3所示，BLE基站包括第二微控制单元MCU模块、第二电源模块、第二晶振及复位模块、PoE模块、BLE接收模块、信号处理模块、局域网络校时模块和以太网模块，所述第二电源模块、第二晶振及复位模块、PoE模块、BLE接收模块、信号处理模块、局域网络校时模块和以太网模块均与第二微控制单元MCU模块相连。另外，BLE基站还包括PoE供电接口，采取灵活供电方式。
BLE基站采用BLE接收模块获取对巡检人员的巡检位置及数据信息，避免了通过WIFI等通讯方式的高辐射现象，对人体完全无伤害。
BLE基站采用局域网络校时模块，保证系统设备时间精密统一。
任一BLE基站包含自身的初始位置信息。单个BLE基站的辐射范围在10米左右，为了保证定位效果及定位精度，任意两个BLE基站之间的水平距离和垂直距离均小于等于12米。以正方形为例，12*12米需要在4个顶点布设BLE基站，12*24米需要在6个项点布设BLE基站，依此类推。BLE定位标签在布局范围内时，同一时间至少会有3个或3个以上的BLE基站收到BLE定位标签的数据。
PoE模块为BLE基站的第二微控制单元MCU模块供电；晶振及复位模块，保证系统设备在异常情况时时自动恢复；局域网络校时模块提供对局域网内所有设备的校时功能，保证设备在交换数据时的时间精密、统一；第二微控制单元MCU模块上接BLE接收模块，提供对BLE定位标签的数据信息的接收。
BLE基站通过以太网模块自动实时上传数据信息，不需要通过手机终端设备的APP软件外理上传信息，避免了手机APP软件前台关闭时，因后台不进行处理和网络连接而导致无法接收外理手机蓝牙扫描获取的信息；同时解决了通过巡检过程中利用巡检手机终端等设备上传信息过程中可能出现的信号干扰、屏蔽等无法数据上传的现象，巡检数据信息通过以太网直接上传至服务器上，可以避免通过互联网上传信息过程中的网络安全问题。
服务器中心，包括定位计算服务器和数据库服务器，用于接收BLE基站的数据并计算获得BLE定位标签的实时位置。
管理中心，包括监控终端和移动终端，用于以可视化形式实时查看BLE定位标签的实时位置。
BLE基站在收到BLE定位标签的数据后，会提交至定位计算服务器，由定位计算服务器调用已存在的初始位置，结合BLE基站收到的BLE定位标签数据包，再通过三边垂直测量定位的算法，来计算出此时BLE定位标签所处的位置坐标，并存储在数据库服务器中，再通过管理中心的监控终端和移动终端展示出来。
一种基于BLE的智能巡检管理方法，包括以下步骤：
步骤1：巡检人员携带BLE定位标签进行巡检并向周边BLE基站发送巡检数据和巡检人员心率数据。BLE定位标签每隔100ms发送一次数据，且在同一时间至少有三个或以上BLE基站接收到BLE定位标签发送的数据。
步骤2：BLE基站获取BLE定位标签发送的数据，并保存接收的数据信号强度指示值，再通过局域网络校时模块进行校时处理。
步骤3：BLE基站将同一时间获取的数据打包并实时上传至定位计算服务器中。
步骤4：数据存储在数据库服务器中，定位计算服务器根据BLE定位标签和BLE基站之间的信号强弱，计算得到BLE定位标签和BLE基站之间的距离；
步骤5：通过三边测量定位算法计算得到BLE定位标签的实时位置坐标，BLE定位标签中的加速度传感器采用实时补偿惯性定位算法对BLE定位标签进行辅助定位，再通过管理中心展示出来。
其中，通过测量BLE定位标签和BLE基站之间的信号强弱程度进行定位，是一种短距离低功耗的无线传输技术。而其他利用Wi-Fi收发器都只能覆盖半径90米以内的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于BLE的智能巡检管理系统，其特征在于，包括：BLE定位标签、BLE基站、服务器中心和管理中心，所述BLE定位标签通过蓝牙信号与BLE基站连接，BLE基站通过以太网络与服务器中心连接，服务器中心通过以太网络与管理中心连接；所述服务器中心包括定位计算服务器和数据库服务器，管理中心包括监控终端和移动终端。
2.根据权利要求1所述的基于BLE的智能巡检管理系统，其特征在于，BLE定位标签包括第一微控制单元MCU模块、复位模块、第一晶振及复位模块、第一电源模块、加速度传感器、心率传感器、防拆传感器、BLE数据发射模块和天线模块，所述复位模块、第一晶振及复位模块、第一电源模块、加速度传感器、心率传感器、防拆传感器、BLE数据发射模块均与第一微控制单元MCU模块相连，天线模块与BLE数据发射模块的另一端相连。
3.根据权利要求2所述的基于BLE的智能巡检管理系统，其特征在于，第一电源模块为纽扣电池。
4.根据权利要求1所述的基于BLE的智能巡检管理系统，其特征在于，BLE基站包括第二微控制单元MCU模块、第二电源模块、第二晶振及复位模块、PoE模块、BLE接收模块、信号处理模块、局域网络校时模块和以太网模块，所述第二电源模块、第二晶振及复位模块、PoE模块、BLE接收模块、信号处理模块、局域网络校时模块和以太网模块均与第二微控制单元MCU模块相连。
5.根据权利要求4所述的基于BLE的智能巡检管理系统，其特征在于，BLE基站还包括PoE供电接口。
6.根据权利要求1所述的基于BLE的智能巡检管理系统，其特征在于，任意两个BLE基站之间的水平距离和垂直距离均小于等于12米。
7.根据权利要求1所述的基于BLE的智能巡检管理系统，其特征在于，任一BLE基站包含自身的初始位置信息。
8.一种基于BLE的智能巡检管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：巡检人员携带BLE定位标签进行巡检并向周边BLE基站发送巡检数据和巡检人员心率数据；
步骤2：BLE基站获取BLE定位标签发送的数据，并保存接收的数据信号强度指示值，再通过局域网络校时模块进行校时处理；
步骤3：BLE基站将同一时间获取的数据打包并实时上传至服务器中心；
步骤4：数据存储在数据库服务器中，定位计算服务器根据BLE定位标签和BLE基站之间的信号强弱，计算得到BLE定位标签和BLE基站之间的距离；
步骤5：通过三边测量定位算法计算得到BLE定位标签的实时位置坐标，BLE定位标签中的加速度传感器采用实时补偿惯性定位算法对BLE定位标签进行辅助定位，再通过管理中心展示出来。
9.根据权利要求8所述的基于BLE的智能巡检管理方法，其特征在于，步骤1中，BLE定位标签每隔100ms发送一次数据。
10.根据权利要求8所述的基于BLE的智能巡检管理方法，其特征在于，步骤1中，在同一时间至少有三个或以上BLE基站接收到BLE定位标签发送的数据。
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