CN107040887A - 养老院老人活动检测定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了养老院老人活动检测定位系统，包括数据采集端、服务器和客户端；数据采集端包括基站控制单元、定位基站与定位卡，定位卡周期性的发送无线信号，定位基站负责采集定位卡信息并上至基站控制单元，基站控制单元做基本分析处理后通过网络上传到服务器；服务器用于分析处理数据采集端上报的数据；客户端用于录入人员、定位卡和系统设备的基本信息以及显示数据。本发明对老人的精确活动信息实时监测，并实时上传至服务器，医院工作人员可以实时了解老人的活动位置和活动情况，使老人获得必要与及时的医疗保健服务。本发明不仅大大提高了养老院安全性，而且也提高了养老院内部管理的效率，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位的装置，具体是养老院老人活动检测定位系统。
背景技术
随着年龄的增长，步入老年后，老人的适应能力减弱、抵抗力下降、自理能力降低。另外，老年人神经传导功能下降，对刺激的反应时间延长、大多数感觉减退、迟钝甚至消失。在养老院这个大家庭中，老人众多，所以，对老人的自动化监控显得格外重要。
随着社会经济的发展、生活水平的提高，人们对养老院的安全、服务水平等要求也不断提高；同时对于管理方，如何实现科学管理，提高老人的生活安全性、舒适性，以及如何提高养老院管理的工作效率，降低管理成本，已成为当前养老院经营管理的重点。
目前养老院缺乏对老人的精确定位，对老人的行为监测全部由医院工作人员巡查和定期监管，容易造成老人走丢、不能得到及时的医疗服务，也很大程度上浪费人力资源，增加养老院维护成本。在目前的养老院管理系统中，并没有一套完善的系统包含了对老人的精确活动信息(包括位置信息、是否停止活动、是否剧烈震动等)的收集，并通过基于zigbee的mesh网络将信息传输到服务器，可以使用系统对老人信息随时进行查询。
发明内容
本发明的目的在于提供提高安全性与管理效率、节约成本的养老院老人活动检测定位系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
养老院老人活动检测定位系统，包括数据采集端、服务器和客户端；
数据采集端包括基站控制单元、定位基站与定位卡，定位卡周期性的发送无线信号，定位基站负责采集定位卡信息并上至基站控制单元，基站控制单元做基本分析处理后通过网络上传到服务器；
服务器用于分析处理数据采集端上报的数据；
客户端用于录入人员、定位卡和系统设备的基本信息以及显示数据。
作为本发明进一步的方案：数据采集端采用基于RSSI(信号强度)的定位方法，采用2.4GHz的频段。
作为本发明进一步的方案：服务器包括分析程序模块和数据库。
作为本发明进一步的方案：服务器处理的数据包括位置信息、定位卡轨迹信息、求救报警信息、无信号报警信息、设备链路信息与设备低电信息。
作为本发明进一步的方案：客户端显示的数据包括人员及设备分布图、人员轨迹回放图、各类报警信息图、各类查询结果与各分类统计信息。
作为本发明进一步的方案：定位基站为YR-BS502定位基站或/和YR-BS602定位基站。
作为本发明进一步的方案：基站控制单元为YR-CU02基站控制单元。
作为本发明进一步的方案：定位卡包括PCB天线、一片集成无线射频芯片CC2530的MCU和电池。
作为本发明进一步的方案：电池采用CR2032锂锰纽扣电池。
作为本发明进一步的方案：无线射频芯片CC2530为2.4GHz的无线射频芯片CC2530。
作为本发明进一步的方案：设有定位卡的设备中还设置报警系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明对老人的精确活动信息实时监测，并实时上传至服务器，医院工作人员可以实时了解老人的活动位置和活动情况，如果发现异常状况，自动报警，或老人按下求救报警按钮，医护人员第一时间到达现场，使老人获得必要与及时的医疗保健服务。
本发明针对养老院的管理难题，开发出养老院人员的定位系统，可以从根本上解决养老院当前面临的管理的问题。该系统在最大程度上保障了老人的安全，当老人遇到紧急情况按下求救报警按钮或腕表感觉到剧烈震动、长时间静止状态时，求救信息及时上报，管理中心收到信息后，实时定位到老人的位置后，可迅速安排人员营救；而且解决了不能实时全面监控到每个人的问题，管理人员只需坐在电脑旁，即可实现对每个人的实时全面监控。系统不仅大大提高了养老院安全性，而且也提高了养老院内部管理的效率，节约了成本。
附图说明
图1是本发明系统示意图；
图2是本发明RSSI(信号强度)的定位技术示意图；
图3是本发明定位原理图；
图4是本发明实施例1区域定位示意图；
图5是本发明实施例1直线定位示意图；
图6是本发明实施例1平面定位示意图；(图4-6中有填充色，且字看不清，请提供无填充色且字迹清晰的图)
图7是YR-PT207定位卡的硬件结构框图；
图8是本发明系统网络结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，养老院老人活动检测定位系统，包括数据采集端、服务器和客户端。
1、数据采集端：数据采集端包括基站控制单元、定位基站与定位卡，定位卡周期性的发送无线信号，定位基站负责采集定位卡信息并上至基站控制单元，基站控制单元做基本分析处理后通过网络上传到服务器。
2、服务器：服务器包括分析程序模块和数据库，主要用于分析处理数据采集端上报的数据，这些处理包括：位置信息、定位卡轨迹信息、求救报警信息、无信号报警信息、设备链路信息、设备低电信息等。
3、客户端：客户端主要用于基本信息的录入及数据的显示。录入的信息包括人员及定位卡的基本信息、系统设备的信息；显示的信息包括人员及设备分布图、人员轨迹回放图、各类报警信息图、各类查询结果、各分类统计信息等。
数据采集端、服务器、客户端共同组成了本发明定位系统，通过三个部分的有机结合，实现各类数据(人员、设备等数据)的上传、数据的分析处理、数据的显示，从而实现实时、全面的人员监控。
本发明系统基于RSSI(信号强度)的定位技术，采用2.4GHz的频段，多点定位算法而实际开发。如图2所示。
请参阅图3，本发明系统的定位原理：
定位卡与定位基站的距离和信号强度成正比，当定位卡离定位基站越近时，定位基站接收到定位卡的信号就越强，反之越弱；系统根据距离与信号强度的函数关系，从而计算出定位卡与定位基站的距离。
定位卡周边的定位基站周期性的与定位标签进行测距操作，服务器结合测出的数据及定位基站的坐标信息计算出定位卡的坐标，从而确定定位标签的具体位置，实现定位。
请参阅图4-6，本发明的定位算法，具体描述如下：
系统定位分为区域定位、直线定位和平面定位，区域定位主要针对较小区域如房间、值班室、洗手间等，当定位卡进入该区域，定位基站接收到定位卡信息，当信号强度达到设定的值，系统判断此定位卡在该区域内；直线定位针对狭长区域，如走廊等，系统根据定位基站接收到的信号的强弱，计算定位卡与两个定位基站的距离，进而确定其位置；平面定位主要针对较大型区域的定位，如大厅、室外活动场所等，在区域内布设一定数量的定位基站，一般布设在区域的四周，每四个定位基站组成一个定位区域，定位基站根据定位卡的信号的强弱计算定位卡到定位基站的距离，再根据定位基站的坐标信息计算出定位卡在此区域内的X、Y、Z坐标，实现定位卡的定位。
区域定位：
如图4，A、B、C、D为四个定位基站，每个定位基站监控一个房间，定位卡会同时被四个定位基站接收到，定位基站的系统中设置属于哪个房间，系统根据接收到的定位卡信号的强弱判断定位卡属于哪个定位基站，进而确定所属房间。
系统将定位基站A、B、C、D定位为区域定位基站，采用区域定位算法进行定位：
当人员携带定位标签进入房间103时，此时定位基站A接收到定位卡的信号最强，系统判断人员在房间103，从而实现区域定位。
直线定位：
如图5：当人员携带定位卡进入走廊区时，此时房间内的定位基站受到墙壁的遮挡，接收到的定位卡的信号变弱，同时走廊内的定位基站接收到的定位卡的信号变强，由于走廊区的定位基站设置为直线定位基站，此时系统就会切换为直线定位算法。
当人员携带定位卡处于定位基站A和定位基站B之间的某一个位置，定位基站接收到的定位卡的信号强弱不同，系统根据算法公式，计算出定位卡距离定位基站A和定位基站B的距离，从而确定定位卡的实际位置，实现直线定位。
平面定位：
如图6，A、B、C、D为定位基站，分别布设在活动场四周，当人员携带定位卡进入活动场时，活动场内的定位基站接收到的定位卡的信号变强，由于活动场的定位基站设置为平面定位基站，此时系统就会切换平面定位算法。
当人员携带定位卡处于定位基站A、B、C、D之间的某一个位置，定位基站接收到的定位卡的信号强弱不同，系统根据平面定位算法公式及定位基站A、B、C、D的坐标信息，计算出定位卡的坐标，从而确定定位卡的实际位置，实现平面定位。
定位卡工作原理：
定位卡与YR-BS502、YR-BS602定位基站配合使用。定位卡不断发送一个唯一的识别码ID，这一识别码ID隐含了该目标的特征。当携带此定位卡的人员经过某定位基站时，该定位基站将接收到其识别码ID，并将此码信息随同定位基站自身的地址码一起通过总线传送给YR-CU02基站控制单元，然后经网络上传至服务器。从而使服务器获取该移动目标的当前位置信息。
定位卡的硬件结构框图如图7所示。通过硬件结构框图可以看到，定位卡主要包括PCB天线和一片集成2.4GHz的无线射频芯片CC2530的MCU，定位卡由一对CR2032锂锰纽扣电池供电。
定位卡在接入电池后开始工作，MCU通过接口单元控制CC2530以猝发方式周期性地发射其定位卡识别码ID信号。
定位基站必须和YR-CU02基站控制单元配合使用，每个基站控制单元可以接20个定位基站。如图8所示，定位基站就相当于一个定位卡与基站控制单元之间的桥梁，定位基站通过有线方式与YR-CU02基站控制单元连接，以无线方式与定位卡进行通信。当人员携带定位卡经过某定位基站附近时，定位基站接收到定位卡的无线信号后，通过485通信电缆转发给YR-CU02基站控制单元，再由YR-CU02基站控制单元通过总线传输到服务器，从而使服务器掌握到有哪些人在哪个定位基站附近及具体在什么位置，根据定位基站所在位置可以判断定位基站附近的人数及分布位置。
基站控制单元工作原理：
如图8，本发明系统的有线传输部分是建立在由串行485总线所组成的网络以及以TCP/IP作为基础的以太网之上。网关、工控机、数据库、基站控制单元均是通过网线连接入TCP/IP以太网上，而在485网络则是基站通过485串口连接成一个网络，并且基站控制单元也连接入该网络中。其中每个定位基站有1个485串口、每个基站控制单元有1个485串口，它们可组成总线型网络。
定位基站在接收到来自定位卡发送来的ZigBee信号之后，将其进行解析并根据需要通过485网络转发至目标控制单元，然后通过以太网发送到工控机。
基站控制单元是连接工控机以及各定位基站的承上启下转接点，它在TCP/IP以太网以及485网络之间起着桥梁的作用。它的主要功能就是协议转换以及转发。
基站控制单元不断地尝试连接指定IP的工控机以及其2个485串口的定位基站，连接后将会周期性地发送自身的连接状态信息给工控机。工控机接收到后即将其写入数据库中。当基站控制单元启动并处理好连接后，就开始接受由其它定位基站通过485网络传输来的数据包，或是工控机通过以太网发送过来的数据包。当接收到数据包后解析，并且进行相关处理。
该相关处理可能是：
(1)将其进行以太网与485之间的协议转换，并且发送给与其连接的工控机或定位基站；
(2)直接将数据包原样转发到其它485串口的定位基站中；
(3)若基站控制单元中存放着需要下发的文件，则在收到定位基站的请求后开始下发新的文件；
(4)一些过期数据，然后被抛弃掉；
通过人员定位卡，与携带老人身份绑定，将老人的精确活动信息(包括位置信息、是否停止活动、是否剧烈震动等)上传，使养老院工作人员即时掌握老人状态，同时也在腕表设备中设置报警系统，使老人能主动和被动的获得必要与及时的医疗保健服务。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.养老院老人活动检测定位系统，包括数据采集端、服务器和客户端；其特征在于，
数据采集端包括基站控制单元、定位基站与定位卡，定位卡周期性的发送无线信号，定位基站负责采集定位卡信息并上至基站控制单元，基站控制单元做基本分析处理后通过网络上传到服务器；
服务器用于分析处理数据采集端上报的数据；
客户端用于录入人员、定位卡和系统设备的基本信息以及显示数据。
2.根据权利要求1所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，数据采集端采用基于RSSI(信号强度)的定位方法，采用2.4GHz的频段。
3.根据权利要求1所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，服务器包括分析程序模块和数据库。
4.根据权利要求1所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，服务器处理的数据包括位置信息、定位卡轨迹信息、求救报警信息、无信号报警信息、设备链路信息与设备低电信息。
5.根据权利要求1所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，定位基站为YR-BS502定位基站或/和YR-BS602定位基站。
6.根据权利要求1所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，基站控制单元为YR-CU02基站控制单元。
7.根据权利要求1所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，定位卡包括PCB天线、一片集成无线射频芯片CC2530的MCU和电池。
8.根据权利要求7所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，电池采用CR2032锂锰纽扣电池。
9.根据权利要求7所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，无线射频芯片CC2530为2.4GHz的无线射频芯片CC2530。
10.根据权利要求1所述的养老院老人活动检测定位系统，其特征在于，设有定位卡的设备中还设置报警系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20210323 |