CN109613855A - 一种基于gps儿童老人防走失智能报警系统 - Google Patents

一种基于gps儿童老人防走失智能报警系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，包括基座，基座两端连接有绑带，且基座开设有凹槽，凹槽内壁上分别阵列焊接有一级引脚座与二级引脚座，且基座两侧中分别安装有初设键与报警键。本发明利用多级控制，以实现系统内部对不同功能的的分区应用和管理，有助于为主要功能提供更大的空间与便利性，以实现高效处理；通过设置阈值与进行范围判断，有助于极大程度上减少程序卡死闪退的弊端，从而提升定位分析过程的稳定性与安全性；利用手环式外观结构与合适尺寸的显示屏，从而更加明显地显示位置信息，通过一键报警按键提升信息传递速度，以提升操作便利性与使用安全性。

Description

一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统
技术领域
本发明涉及老幼人群安全防护技术领域，尤其涉及一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统。
背景技术
近年来我国老龄化和独生子女的现象日益普遍，而他们的监护人又面对着巨大的工作和生活压力，在这样的情况下，监护老人和儿童就更心有余而力不足。同时现代城市基层建设带来越来越复杂的道路和城市轨道交通以及各种频发的行车安全事故给老人、儿童的人身安全带来更多不确定因素。因此加强对老人儿童的实时位置检测，周围环境的精确探测和智能报警以提高他们的出行安全和人身安全就显得非常之重要。同时，随着全球定位系统、全球移动通信系统在民用领域的广泛使用和技术革新，就使得基于GPS设计一种定位、数据共享、周围环境检测系统的可能性在不断提高。
据不完全统计，现代人们的日常生活有80％的信息都和其所在位置信息相关。怎样才能做到在节省时间的同时还能提高位置搜索效率就成了一个全新的课题和研究热点。我国在1980年前后也在该领域进行了相关的实验和设备研究，吉林大学曾就研发了一套基于GPS技术和GSM技术定位的车辆监控系统。但从目前的发展来看，这些已有产品还存在体积庞大且不利于携带、功耗较高、GSM信息传输有延迟，制作成本高等问题，针对该类难题。很多人也提出了一些解决的方案，但在实地操作的过程中，并没有预期想象的那样好，所以存在商机，但却依然无法达到预期的目标。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中难以为儿童老人走失事故提供及时有效的解决办法的问题，而提出的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，包括基座，所述基座两端连接有绑带，且基座开设有凹槽，所述凹槽内壁上分别阵列焊接有一级引脚座与二级引脚座，且基座两侧中分别安装有初设键与报警键，所述凹槽内分别设有电源、声光报警组件、显示屏组件、红外控制组件及MCU控制器组件，且基座连接有手机与应用系统。
优选地，两根所述绑带分别与基座两端销轴连接，且两根绑带自由端上螺栓连接有卡扣件，所述凹槽上端开口处卡合连接有显示屏，且显示屏下端焊接有四根连接引线，四根所述连接引线分别与其中四根二级引脚座相连接。
优选地，所述电源安装于凹槽内部，且电源与声光报警组件、显示屏组件、红外控制组件及MCU控制器组件电性连接。
优选地，所述声光控制组件包括以下结构：所述凹槽中安装有声光报警模块，且声光报警模块分别连接有数据采集模块、AD转换模块与条形显示灯。
优选地，所述显示屏组件包括以下结构：所述凹槽上端开口处安装有显示屏，且显示屏与MCU控制器电性连接，所述显示屏通过二级引脚座与基座相连接。
优选地，所述红外控制组件包括以下结构：所述基座四角内均安装有红外感应器，且凹槽内安装有红外控制模块，所述红外感应器与红外控制模块电性连接。
优选地，所述MCU控制器组件包括以下结构：所述凹槽内安装有MCU控制模块，且MCU控制模块上电性连接有GSM模块与GPS模块，且GPS模块与五根一级引脚座相连接。
优选地，所述初设键与报警键贯穿延伸至基座外侧，且MCU控制器组件分别与初设键及报警键相连接。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
1、本发明采用多级控制、数据读取和指令发送分离的方案，使得主控芯片在数据采集和分析时速度更快，程序刷新速度更快。因为GSM模块在上电后的网络注册以及信息发送是非常占用系统资源和时间的，因此将GSM模块独立出去后主控芯片将不需要占用大量CPU的时间去处理GSM模块带来的资源浪费，实现了定位报警系统内部处理的高效性，降低事故发生的概率。
2、本发明系统中较少的使用循环和判断，以及阈值更改方面放至到了web端进行阈值修改，使得程序在执行的过程中有较少的中断和判断，这样程序在执行的时候就更加的快速和稳定，不会因为多任务的处理而出现卡死、跑飞等现象，有利于保证系统工作过程中的稳定性，以保证定位报警装置的使用安全性。
3、本发明采用手环形状的外观结构，体型及重量较小，便于佩戴，在显示方面采用了2.2寸全彩屏和web页面进行下位机和上位机的显示方案，因为全彩屏能够显示比较鲜艳的文字和数字，显示具有美观性和清晰性，而web页面端的显示，也由于现在的bootstorp技术、jquery、js、D3技术的支持使得页面的制作效果也具有一定的美观度。采用web页面进行上位机数据的显示有助于消除各系统之间的兼容性，即就是不管用户所持有的是什么操作系统和运行环境，只需要在设备上安装浏览器即可继续测试和数据观察。不必考虑设备不同，系统不同带来的兼容性问题，从而便于不同客户端的使用人群进行使用。
综上所述，本发明利用多级控制，以实现系统内部对不同功能的的分区应用和管理，有助于为主要功能提供更大的空间与便利性，以实现高效处理；通过设置阈值与进行范围判断，有助于极大程度上减少程序卡死闪退的弊端，从而提升定位分析过程的稳定性与安全性；利用手环式外观结构与合适尺寸的显示屏，从而更加明显地显示位置信息，通过一键报警按键提升信息传递速度，以提升操作便利性与使用安全性。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统的外观结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统的软件设计功能控制图；
图3为本发明提出的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统的总框图；
图4为本发明提出的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统的程序设计流程图；
图5为本发明提出的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统的声音采集模块程序设计流程图；
图6为发明提出的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统的红外感应程序设计流程图；
图7为本发明提出的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统的一键报警程序设计流程图。
图中：1基座、2绑带、3凹槽、4一级引脚座、5二级引脚座、6初设键、7报警键、8红外感应器、9显示屏。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
参照图1-7，一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，包括基座1，基座1两端连接有绑带2，且基座1开设有凹槽3，凹槽3内壁上分别阵列焊接有一级引脚座4与二级引脚座5，一级引脚座4数量可设置为15个，用于与显示屏9、MCU控制模块与条形显示灯的安装连接，且基座1两侧中分别安装有初设键6与报警键7，凹槽3内分别设有电源、声光报警组件、显示屏组件、红外控制组件及MCU控制器组件，且基座1连接有手机与Web系统。
利用手机上的Web应用，实现对定位信息的收集，且对其进行显示，从而便于使用者的使用；电源可采用两个容量为5200mh的电池，从而保证超长的续航时限。
两根绑带2分别与基座1两端销轴连接，且两根绑带2自由端上螺栓连接有卡扣件，凹槽上端开口处卡合连接有显示屏9，显示屏9选用2.2寸TFT液晶显示屏，具有极高的清晰度，利用多色区分显示，从而提高辨识度，且显示屏9下端焊接有四根连接引线，四根连接引线分别与其中四根二级引脚座5相连接。
电源安装于凹槽3内部，且电源与声光报警组件、显示屏组件、红外控制组件及MCU控制器组件电性连接，声光控制组件包括以下结构：凹槽3中安装有声光报警模块，且声光报警模块分别连接有数据采集模块、AD转换模块与条形显示灯。
需要注意的是：声光报警采用灌电流驱动的点亮方式，是发光二极管和发声蜂鸣器都采用正极直接通过限流电阻后接电源正5V和3.3V电压，当输出引脚为低电平的时候就可以点亮或者驱动蜂鸣器。在程序逻辑中是先初始化相应的引脚，设置引脚输出方式为推挽输出，速度为50M，并将输出电平设置为高电平输出。接下来判断是否可以声光报警，判断成立就将相应的管脚电平拉低，这时电流就会由于电压差灌入单片机并回到负极，同时蜂鸣器将会发声，发光二极管将会发光。
显示屏组件包括以下结构：凹槽3上端开口处安装有显示屏9，且显示屏9与MCU控制器电性连接，显示屏9通过二级引脚座5与基座1相连接，红外控制组件包括以下结构：基座1四角内均安装有红外感应器8，且凹槽3内安装有红外控制模块，红外感应器8与红外控制模块电性连接。
MCU控制器组件包括以下结构：凹槽3内安装有MCU控制模块，可选用型号为STM32F103CBT6+STC12C5A60S2的单片机，该单片机的特点在于它是处理速度高、功耗特别小、抗干扰能力强的8位新一代8051单片机，同时设计这种多控制器协同工作，又有具体的任务分工，是目前系统设计比较流行，也是比较科学的控制器设计方案。这样做的好处在于可以减轻主控芯片的压力，使主控芯片数据的采集和处理更加的快速和精准。且MCU控制模块上电性连接有GSM模块与GPS模块，且GPS模块与五根一级引脚座4相连接，初设键6与报警键7贯穿延伸至基座1外侧，且MCU控制器组件分别与初设键6及报警键7相连接。
在选用合适的GPS模块时可采用带有源天线的GPS模块，是GPS模块中搜星速度，数据传输稳定度比较好的一种。在实际应用中也是使用比较广泛的，缺点在于该类型的GPS模块带有长长的天线电缆，由于天线电缆长度的原因，模块搜集的信号数据会在长导线中衰减，因此在设计的时候就必须考虑到对衰减的信号进行补偿、放大。在模块生产时，就对信号的衰减进行了处理，通过在较长的电缆两端进行信号放大。同时由于长电缆使得接受天线和解调模块相距较远，就使得相互之间的干扰是最小的，那么在实地安装调试的过程中信号的稳定性，精确性都表现的非常好，并且传输速度也是非常之快，有助于提升定位速度与精准度。
本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：
首先，通过初设键6开启配备有定位报警功能的手环，且通过手机客户端对手环信息进行实时监控，需要通过该装置与手机客户端的同时应用以获取安装有定位报警装置的手环佩戴者的位置信息：
通过GPS采集携带者的位置信息，这些信息将会通过单片机的串口传递到GPS系统中的芯片内，数据会在信息提取函数下变成一个数组中的元素，这个数组存放的就是GPS所采集的数据，单片机将会把数据显示在显示屏9上；同时发送一份到上位机，在速度、经度、纬度的计算值上和给定预设的阈值进行比较，如果当前所采集的速度大于阈值时，就进行速度超标的信息的发送，如果所采集的经度大于预设的经度阈值就进行经度的信息报警，对纬度信息的判断和处理与精度相同。
其次，获取位置信息后，需要对携带者周围环境进行信息收集，且需要对周围环境进行评估，通过系统判断后，以分析是否需要进行报警，以发送求救信息。
需要注意的是：在超过阈值报警的同时，人体红外和声音传感器会对周围环境进行判断，安装于基座1四角位置上的红外感应器8通过采集环境数据资料，再将采集到的信息发送到红外控制模块，经红外控制模块将该信息转化为数据信息，再发送至MCU控制模块上，从而进行判断，并且向下位机发送命令，当满足声光报警的需求时，就进行声光报警，以获得求救。系统中设有报警键7，可通过直接按压报警键7信息发送和电话拨打功能。
进一步，当通过声光传感器对周围环境信息进行收集时，通过降噪咪头将声音收纳后通过运放电路将电信号放大，传递给电压比较器LM393将声音信号转换成电压信号并通过引脚输出。单片机通过A1引脚采集声音传感器端口的模拟电压量来判断声音的强度，上电后在没有声音或者声音弱小的情况下模块将会输出电压量为VCC，由于单片机的采集范围为0到3.3V，因此声音模块接的电源也是3.3V。当声音越大的时候，端口输出的电压将会越小，单片机采集后转换成的数字量也会越小。
为了使声光传感更加明显，该装置上另配备有条形显示灯，可将其设置为10个等级，声音采集模块输出引脚连接凹槽3中的二级引脚座5。对模拟量进行采样、量化、编码工作，并最终将模拟量转换成数字量，由于单片机的转换分辨率是可调的，所以在本设计中就采用最大分辨率12位，这样可以使得转换的结果更加精确。
需要注意的是：由于单片机工作的电压是3.3V，因此传递给单片机AD转换的电压不能高于此电压，也就是给声音传感器供电的电压不能高于3.3V，如果高于3.3V就超过了单片机的正常工作电压，会损坏ADC转换接口，导致声光传感功能受损从而影响整体功能的实现。
再次，数据显示采用2.2寸不带触摸的TFT液晶显示屏，模块采用SPI总线通讯方式和单片机进行连接，测量的各种数据和各个传感器的状态都会在该屏幕上显示，由于显示屏9是集成化的模块只需要和单片机进行连接即可，没有外围的辅助电路，因此显示屏9和单片机连接后，使用屏幕所携带的程序进行显示测试，当测试成功后和主程序内容进行嫁接即可，当获取位置信息与周围环境资料后，在通过MCU控制器处理后，将该类信息转化为文字信息从而在显示屏9上进行显示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，包括基座(1)，其特征在于，所述基座(1)两端连接有绑带(2)，且基座(1)开设有凹槽(3)，所述凹槽(3)内壁上分别阵列焊接有一级引脚座(4)与二级引脚座(5)，且基座(1)两侧中分别安装有初设键(6)与报警键(7)，所述凹槽(3)内分别设有电源、声光报警组件、显示屏组件、红外控制组件及MCU控制器组件，且基座(1)连接有手机与应用系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，其特征在于，两根所述绑带(2)分别与基座(1)两端销轴连接，且两根绑带(2)自由端上螺栓连接有卡扣件，所述凹槽上端开口处卡合连接有显示屏(9)，且显示屏(9)下端焊接有四根连接引线，四根所述连接引线分别与其中四根二级引脚座(5)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，其特征在于，所述电源安装于凹槽(3)内部，且电源与声光报警组件、显示屏组件、红外控制组件及MCU控制器组件电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，其特征在于，所述声光控制组件包括以下结构：所述凹槽(3)中安装有声光报警模块，且声光报警模块分别连接有数据采集模块、AD转换模块与条形显示灯。
5.根据权利要求1所述的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，其特征在于，所述显示屏组件包括以下结构：所述凹槽(3)上端开口处安装有显示屏(9)，且显示屏(9)与MCU控制器电性连接，所述显示屏(9)通过二级引脚座(5)与基座(1)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，其特征在于，所述红外控制组件包括以下结构：所述基座(1)四角内均安装有红外感应器(8)，且凹槽(3)内安装有红外控制模块，所述红外感应器(8)与红外控制模块电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，其特征在于，所述MCU控制器组件包括以下结构：所述凹槽(3)内安装有MCU控制模块，且MCU控制模块上电性连接有GSM模块与GPS模块，且GPS模块与五根一级引脚座(4)相连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于GPS儿童老人防走失智能报警系统，其特征在于，所述初设键(6)与报警键(7)贯穿延伸至基座(1)外侧，且MCU控制器组件分别与初设键(6)及报警键(7)相连接。
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