CN107657786A - 一种基于315m无线模块rf技术的乡村老人与幼童防丢器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，涉及无线定位领域，包括主机和多个子机，其特征在于：所述主机设有无线主动呼叫和被动连接示警功能，所述子机设有无线被动呼叫和超过阈值距离主动连接示警功能，所述主机为老人与幼童监护人配备装置与挂件；所述子机为失智老人与幼童配置挂件；主机通过无线收发模块一无线连接子机的无线收发模块二；所述子机内置GPS定位模块，当子机与主机的距离超过315M无线射频通信距离后，可通过手机GPS定位到老人与幼童的位置范围，再利用防丢器主机按键驱动蜂鸣器精准获得老人与幼童的位置。

Description

一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器

技术领域

本发明涉及无线定位领域，特别涉及一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器。

背景技术

在我国，随着老年化人口日益增多，目前60岁以上老年人口占全国总人口15.5％以上，失能失智老人达4000万以上，乡村为多见，占比高，他们与幼童一样，对环境不认知，不明白，不知道自己在做什么，也不知道自己在哪里。照护失智老人的难度甚至比幼童还要难、还要大。在乡村，他们的监护人往往还承担着繁重的农活与家务，失智老人与幼童经常会不自觉地离开监护人而发生意外，每年意外走失与被拐卖儿童超过20万，针对上面的问题，近年来出现了各种防丢器。

防丢器是用于防止人或物品丢失的设备，其原理在于设置位于不同位置的信号发射端和信号接收端，当信号接收端无法接收到信号时，则发出报警。

公告号为CN205751142U的中国专利文献公开了一种基于蓝牙4.0的双向防丢器，包括：防丢器主机和防丢器从机；防丢器主机和防丢器从机分别包括：主体、功能按键、控制开关；所述防丢器功能按键和控制开关均设置于各自主体上，设置在所述主机主体内的用于驱动所述防丢器工作的电路板，所述防丢器功能按键和控制开关分别与所述电路板连接；该专利的防丢器通过蓝牙4.0蓝牙模块和智能移动终端进行连接，所述防丢器置于贵重物品或者人上，实现智能移动终端随时监控贵重物品或者人的目的，同时也可以通过防丢器找到智能移动终端。该防丢器通过和智能移动

终端的绑定，实现双向防丢寻找，功能强大，性能稳定。但成本过高，不适合农村市场使用与推广，不适合多人同时防丢。

公告号为CN204331998U的中国专利文献公开了一种用于人及确定相对空间防丢范围的物等防丢对象的防丢器，包括标识装置和监测装置，其中所述标识装置包括无源RFID标签，并通过一个无源RFID标签来唯一标识防丢对象；所述监测装置包括具有对相应无源RFID标签进行读写功能的读写模块、可与手机或警报器连接的提醒模块以及电源模块，并由其中的电源模块供电，标识装置可以关联配对使用，提醒方式有声、光、动等多种及进行联动提醒。可把本防丢器制成手环等可穿戴形状或卡片形状或纽扣形状便于携带，也可包含背胶面等可附着结构或螺栓等可固定连接结构便于固定到其它装置上。该专利由于采用无源RFID标签标识可不要电源，其使用寿命显著延长，但防丢器的信号检测范围较小，RFID读写需要专用设备，示警及时性差，从而限制了这种防丢器的实际应用。

市场上发明了其他无线防丢器，大多可利用声音、光照、声光等多种寻物方式，然而现有技术中的防丢器基本上一个对应一个目标，本身的信号强度也不够高，并不能达到使用者预期的效果。在设计往往看重功能的堆叠，不考虑成本及操作便捷性，在空间地域性上不考虑乡村的偏远性，过多依赖城市热点技术、无线WiFi等技术实现远程监控对象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，包括主机和多个子机，所述主机设有无线主动呼叫和被动连接示警功能，所述子机设有无线被动呼叫和超过阈值距离主动连接示警功能，所述主机为老人与幼童监护人配备装置与挂件，所述主机设有一对主机耳部，主机耳部表面粘贴设有主反光层，主机耳部顶端设有报警指示及照明功能的LED灯，所述主机上还设有多个防丢功能按键和一个照明按键，主机内设有主机电源、无线收发模块一，所述主机电源电性连接无线收发模块，防丢功能按键电性连接无线收发模块，照明按键电性连接LED灯；

所述子机为失智老人与幼童配置挂件，所述子机上均设有一对子机耳部和蜂鸣器，所述子机耳部表面粘贴设有子反光层，所述子机内设有子机电源与无线收发模块二，所述子机电源电性连接无线收发模块二，无线收发模块二电性连接所述蜂鸣器；主机通过无线收发模块一无线连接子机的无线收发模块二；所述子机内置GPS定位模块，当子机与主机的距离超过315M无线射频通信距离后，可通过手机GPS定位到老人与幼童的位置范围，再利用防丢器主机按键驱动蜂鸣器精准获得老人与幼童的位置，所述子机的背部设有心率计，心率计与子机电源电性连接。

优选的，所述子机的数量和所述寻物按键的数量相等。

优选的，所述所述无线发射模块一与无线收发模块二就均为315M发射芯片采用XC4388。

优选的，所述无线接收模块一和无线收发模块二均为无线遥控及数传专用集成电路RX3310A。

优选的，所述所述主机和子机的机身上卡接有腕带。

优选的，所述子机的底端设有挂钩。

优选的，RF射频技术实现智能电子围栏户外50米及户内20米示警，表现为主机的LED灯闪烁与子机的蜂鸣器触发示警。

优选的，GPS定位模块及移动通信终端可实现查询位置与短信触发。

采用以上技术方案的有益效果是：本发明可采用多种卡通设计，增加了趣味性与标识性，与可穿戴衣物完美融为一体，让失智老人与幼童喜欢配戴。设计的防丢器的使用距离为户外50米、户内20米左右，工作频率433.92MHZ。主机和子机上均有反光层，灯光照射下方便寻找，子机通过腕带可戴在脚腕上，也可利用挂钩挂置在衣服口袋处，整体的无线寻呼方案无误报、距离远，电池寿命长(可全天候使用一年)，是失智老人及幼童防丢的好帮手。

附图说明

图1是本发明中主机的示意图。

图2是本发明中子机的示意图。

图3是本发明中腕带的示意图。

图4是本发明中子机的反面示意图。

图5是本发明的内部电路结构框图。

图6是本发明主机的内部电路图。

图7是本发明子机的内部电路图。

图8-图17是本发明中发射模块处理程序代码图。

图18-图20是本发明中接收模块处理程序代码图。

图20-图24是本发明中主机阈值电子围栏示警按键程序代码图。

其中，1-主机，101-主机耳部，102-主反光层，103-LED灯，104-呼叫按键，105-照明按键，106-主机电源，107-无线收发模块一，108-智能电子围栏示警呼叫按键，2-子机，201-子机耳部，202-蜂鸣器，203-子反光层，204-子机电源，205-无线收发模块二，206-挂钩，207-GPS模块及移动通信模块终端，208-心率计，3-腕带。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明基于GPS通信的无线防丢器具体实施方式。

图1-图7为本发明基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器的具体实施方式：一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，包括主机和多个子机，所述主机设有无线主动呼叫和被动连接示警功能，所述子机设有无线被动呼叫和超过阈值距离主动连接示警功能，所述主机为老人与幼童监护人配备装置与挂件，所述主机设有一对主机耳部，主机耳部表面粘贴设有主反光层，主机耳部顶端设有报警指示及照明功能的LED灯，所述主机上还设有多个防丢功能按键和一个照明按键，主机内设有主机电源、无线收发模块一，所述主机电源电性连接无线收发模块，防丢功能按键电性连接无线收发模块，照明按键电性连接LED灯；

所述子机为失智老人与幼童配置挂件，所述子机上均设有一对子机耳部和蜂鸣器，所述子机耳部表面粘贴设有子反光层，所述子机内设有子机电源与无线收发模块二，所述子机电源电性连接无线收发模块二，无线收发模块二电性连接所述蜂鸣器；主机通过无线收发模块一无线连接子机的无线收发模块二；所述子机内置GPS定位模块，当子机与主机的距离超过315M无线射频通信距离后，可通过手机GPS定位到老人与幼童的位置范围，再利用防丢器主机按键驱动蜂鸣器精准获得老人与幼童的位置，所述子机的背部设有心率计，心率计与子机电源电性连接，心率计用于对老人与幼童的心率进行监测，防止监护人不在身边时，老人与幼童发生意外而不能及时发现，当检测到老人与幼童的心率不在正常范围时，子机将启动蜂鸣器鸣叫。

在本实施例中，所述子机2的数量和所述寻呼按键104的数量相等，考虑到寻呼多个防丢对象的情况，设计了多个子机2，每一个寻呼按键104对应一个相匹配的子机2。

在本实施例中，所述无线发射模块一与无线收发模块二就均为315M发射芯片采用XC4388，从产品价格与稳定性等方面考虑，选用目前市面上常用的315M发射芯片XC4388及接收电路RX3310A，XC4388芯片包括了一个功率放大器，单稳态电路和一个由由内部电压控制振荡器和循环过滤的锁相环。单稳态电路用来控制锁相环和功率放大器，使其在操作时可以快速启动。XC4388具备自动待机功能，待机电流小于1uA；所需外部器件很少，频率范围为250MHz～450MHz。利用315M发射模块作为寻物发射器的优势在于315M发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度非常高，当环境温度在－25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线通信及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶振，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。315M发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用PT2262或者SM5262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至数据模块的输入端即可。数据模块具有较宽的工作电压范围3～12V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时，空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小，当电压5V时约100～200米，当电压9V时约300～500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约60毫安，空旷地传输距离700～800米，发射功率约500毫瓦。当电压大于l2V时功耗增大，有效发射功率不再明显提高。基于寻物器设计要求不高，最小电压3V或5V就能很好地满足距离要求。天线选用25厘米长的圈型环绕导线(一般电子标签都能够满足)，在较远距离寻物时最好能够直立发射器，因为无线电信号传输时受很多因素的影响，所以一般实用距离只有标称距离的一半甚至更少，这点需要使用者特别注意，否则使寻物会莫名失败。315M无线发射模块采用ASK方式调制，以降低功耗，当数据信号停止时发射电流降为零，数据信号与发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合，否则发射模块将不能正常工作。数据电平应接近数据模块的实际工作电压，以获得较高的调制效果。发射模块最好能垂直安装在板载的边缘，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影晌。模块的传输距离与调制信号频率及幅度，发射电压及电池容量，发射天线，接收机的灵敏度，收发环境有关。5V一般在开阔区最大发射距离约200米，在有障碍的情况下，距离会缩短，由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。315M采用的通讯方式为调幅AM，工作频率稳定设定在315MHZ/433MHZ，频率稳定度为±75KHZ，可变性小，其发射功率小于500MW，静态电流小于0.1UA，发射电流为2～10MA，工作电压带宽较大，直流DC 3～12V范围。

在本实施例中，所述无线接收模块一和无线收发模块二均为无线遥控及数传专用集成电路RX3310A，集成电路RX3310A是台湾HMARK公司生产的专门用于幅度键控ASK调制的无线遥控及数传信号的接收集成电路，内含低噪音高频放大、混频器、本机振荡、中频放大器、中频滤波器、比较器等，为一次变频超外差电路，双列18脚宽体贴片封装。从外接天线接收的信号经C8耦合到L3、C9组成的选频网络进行阻抗变换后输入RX3310的内部高频放大器输入端14脚，经芯片内的高频放大后(增益为15～20DB)的信号再经混频器与本机声表谐振信号(316.8M)混频，产生1.8M的中频信号，此中频信号经内部中频放大后由第3脚输出，再进入比较器放大整形，最后数据从第8脚输出。无线数据模块和PT2262/PT2272等专用编解码芯片使用时，连接很简单只要直接连接即可，传输距离比较理想，一般能达到600米以上，如果和单片机或者微机配合使用时，会受到单片机时钟干扰，造成传输距离明显下降，一般实用距离在200米以内。RX3310A的优势在于天线输入端有选频电路，而不依赖1/4波长天线的选频作用，控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线。输出端的波形在没有信号比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，而不象其它接收电路会产生密集的噪声波形，所以抗干扰能力较强。模块自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。采用带骨架的铜芯电感将频率调整到芯片后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。可调电容调整精度较低，只有3/4圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。采用可调电感在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂不会使电感量发生变化，解决了可调电容的不可封固的很多缺点。这种315M的芯片通讯方式为调幅AM，其工作频率与发射相同，频率稳定度在200KHZ上下，接收灵敏度为－106DBM，静态电流5MA，工作电流在5MA，工作电压为DC5V，输出方式为TTL电平。

无线收发模块205和无线收发模块107均电性连接有采用MCU控制的架构来实现相关功能，主控芯片加上微处理器的处理方式是本领域技术人员能想到的常规手段，这里就不再阐述MCU如何控制主控芯片了，由于均是采用315M无线模块，315M无线模块广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中，采用315M无线射频模块设计防丢器显得非常便捷。

在本实施例中，所述所述主机1和子机2的机身上卡接有腕带3，本发明的主机1和子机2采用可分离的腕带3形式，主机1可通过腕带3戴于监护人的手腕上方便监护人及时被提醒和操作，子机2可通过腕带3戴于被监护人的脚腕上，能够使子机2不易被老人与幼童发现，从而被摘取破坏，同时靠近血管有利于心率计208对心率的监测。

在本实施例中，所述子机2的底端设有挂钩206。在人们习惯的思维中，总是将标签端如本发明的子机2放置在被监护人的口袋处，一旦失智老人、幼童等被监护人离开RF阈值范围，则本发明的子机2发射信号进行声光信号提醒主机1产生LED闪烁或者照明灯自动点亮示警，以便监护人进行及时追踪被监护人，所以这里在子机2的底端设有挂钩206。

在本实施例中，RF射频技术实现智能电子围栏户外50米及户内20米示警，表现为主机的LED灯闪烁与子机的蜂鸣器触发示警，当在户外时由于地理位置开阔，无线的信号接收好，因此距离远有50米，当子机与主机的距离超过50米时，则开始示警；在户内时，由于建筑物的遮挡，信号被削弱，无线信号的接收变弱，因此距离近只有20米，当子机与主机的距离超过20米时，则开始示警。

此外，GPS定位模块及移动通信终端可实现查询位置与短信触发，当在户外超过50米距离后，由于距离较远无法一时确定老人或者小孩的位置，如果随意走动则可能与老人或者小孩走的方向相反，从而导致寻找失败，通过GPS定位模块可以轻松的给子机定位快速确认老人或者小孩的具体方位，再通过报警功能可迅速将其找到，同时为了防止示警功能失败，超过距离后由于信号弱未能触发，因此通过移动通信发送短信的方式及时提醒监护人。

本发明的工作方式为：将子机2通过腕带3戴于被监护人的脚腕上或者通过挂钩206挂在衣服上，当监护人需要主动寻呼并查找被监护人时，按下相应的寻呼按键104对相匹配的子机2进行定位寻找，无线收发模块107将信号传输给无线收发模块205，此时子机2的蜂鸣器202会连续发出4秒的电子声音提醒被寻找的被监护人位置，根据声音可轻松找到被监护人；同时考虑到灰暗环境下或者夜间环境下的寻呼，在主机1的主机耳部101设置了示警及照明功能的LED灯103，子机2和主机1都有反光层，照明灯103进行灯光辅助照射，寻找被监护人。

本发明的主机1和子机2的正面均可设计有各种卡通形象，增加了美观性，同时也不再让人们认为防丢器仅仅是寻呼与示警作用，与整体环境完美融合，增加了趣味性与可穿戴性。

基于上述，本发明结构基于315M无线模块RF射频技术的无线防丢器与现有技术相比有益效果为：本发明可采用多种卡通设计，增加了失智老人与幼童可穿戴的选择性、趣味性，与物品完美融为一体，设计的无线防丢器的电子围栏示警距离为户外50米、户内20米左右，工作频率433.92MHZ，设置为主机LED闪烁及子机的蜂鸣器响铃示警。主机1和子机2上均有反光层，灯光照射下方便寻找被监护人，子机2通过腕带3还可以戴于脚腕上，设置的挂钩可挂置到被监护人任意可挂位置，整体的无线寻呼防丢方案无误报，电池寿命长(可全天候使用一年)，是失智老人与幼童防丢失的好帮手。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，包括主机和多个子机，其特征在于：所述主机设有无线主动呼叫和被动连接示警功能，所述子机设有无线被动呼叫和超过阈值距离主动连接示警功能，所述主机为老人与幼童监护人配备装置与挂件，所述主机设有一对主机耳部，主机耳部表面粘贴设有主反光层，主机耳部顶端设有报警指示及照明功能的LED灯，所述主机上还设有多个防丢功能按键和一个照明按键，主机内设有主机电源、无线收发模块一，所述主机电源电性连接无线收发模块，防丢功能按键电性连接无线收发模块，照明按键电性连接LED灯；

所述子机为失智老人与幼童配置挂件，所述子机上均设有一对子机耳部和蜂鸣器，所述子机耳部表面粘贴设有子反光层，所述子机内设有子机电源与无线收发模块二，所述子机电源电性连接无线收发模块二，无线收发模块二电性连接所述蜂鸣器；主机通过无线收发模块一无线连接子机的无线收发模块二；所述子机内置GPS定位模块，当子机与主机的距离超过315M无线射频通信距离后，可通过手机GPS定位到老人与幼童的位置范围，再利用防丢器主机按键驱动蜂鸣器精准获得老人与幼童的位置，所述子机的背部设有心率计，心率计与子机电源电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，其特征在于，所述子机的数量和所述寻物按键的数量相等。

3.根据权利要求1所述的一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，其特征在于，所述无线发射模块一与无线收发模块二就均为315M发射芯片采用XC4388。

4.根据权利要求3所述的一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，其特征在于，所述无线发射模块一与无线收发模块二均为无线遥控及数传专用集成电路RX3310A。

5.根据权利要求1所述的一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，其特征在于，所述主机和子机的机身上卡接有腕带。

6.根据权利要求2所述的一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，其特征在于，所述子机的底端设有挂钩。

7.根据权利要求1所述的一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，其特征在于，RF射频智能电子围栏户外50米及户内20米示警，表现为主机的LED灯闪烁与子机的蜂鸣器触发示警。

8.根据权利要求1所述的一种基于315M无线模块RF技术的乡村老人与幼童防丢器，其特征在于，所述GPS定位模块及移动通信终端可实现查询位置与短信触发。