CN110473391B - 一种基于手机Wi-Fi的远离报警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种基于手机Wi‑Fi的远离报警系统及方法,系统包括防丢器、移动终端,采用3D打印技术制作成型的壳体,壳体内设置有Wi‑Fi模块、报警机构、电源模块,报警机构包括LED灯组和蜂鸣器。方法包括:S1、打开移动终端,唤醒Wi‑Fi模块,进入防丢模式;S2、设置Wi‑Fi模块和报警机构的参数;S3、移动终端接收Wi‑Fi信号,并判断防丢器是否超过安全距离阈值;S4、若是,则启动移动终端报警单元及报警机构,提示防丢器已经超过安全距离区域,同时显示相对距离及方位;否则,返回步骤S3;S5、退出报警,Wi‑Fi模块进入深度休眠模式。将防丢器佩戴在人或附着在物品身上,利用手机接收Wi‑Fi信号并测量强度,能够得出防丢器的相对手机的距离和方位,并提醒使用者注意。
Description
技术领域
发明涉及无线网络应用领域,具体涉及一种基于手机Wi-Fi的远离报警系统及方法。
背景技术
生活中人们常常需要对一定距离范围内的人或事物进行监督或寻找,比如防止小孩太过远离父母以至遇到危险;寻找重要的私人物品等,这个时候一个行之有效的远离报警系统就具有极大的意义。
在目前的产品设计中存在有相关的报警系统的设计,目前的这种报警系统的主流设计是信号发射模块与接受模块相独立开,如一种应用于安防领域的设备,通过采用百万编码的方式进行编码的无线探测器,使无线探测器能够根据其不同的状态产生不同的数据,从而方便报警系统以及用户确认安全隐患的具体形式。这种形式的装置通常探测距离较远,精度较高,安全性较好,但是造价较为昂贵,设备较为巨大,通常用于汽车防盗等需要安全性较高的领域。也有的基于手机设备中的蓝牙或者红外功能来实现报警防盗功能,如有一种报警系统及报警手表,利用手机的蓝牙模块以及一只对应传递和接受的手表,来实现当手机遗失时,通过搜索蓝牙信号强度实现报警和寻回的功能,该种方法使用了两种不同的手机通信模块,在两者之间的切换时会产生速度延迟和能量损耗,且蓝牙信号安全距离短,易被障碍物阻隔,给使用者带来不便。还有一种是基于移动设备的红外功能,来对低头走路时可能遇到的路面的障碍实现提醒功能,同样是作为距离变化的报警装置,这种形式的装置,通常造价较低,便于携带,但是测量距离也较为短,而且只能直线探测且无不透明物体的情况,设计显得不够人性化。还有的使用GPS定位系统来实现监测位置,由于GPS在小范围及封闭环境(如室内,而这却恰恰是防丢装置需经常使用的环境)不能准确定位。同时,对GPS的使用需要使用者一直处于联网的状态下,当网络状况不佳时会出现多种障碍。
Wi-Fi是一种利用电磁波,进行无线通信的技术。目前已经广泛应用于个人电脑和手持设备上。Wi-Fi信号强度在空气中是传播随着距离的增长而逐渐变弱,因此可以用探测到的Wi-Fi强度表征探测器与信号源的距离。而现实社会中每个人持有的手机几乎都装有Wi-Fi模块。利用手机上的Wi-Fi模块便可以测得目标Wi-Fi信号的强度,进而推算出Wi-Fi信号源的距离与方位。将一个Wi-Fi模块附着在目标物体上面,当探测信号减弱到一定发直时,说明信号源(目标物体)离探测器比较远了。
发明内容
发明提供一种基于手机Wi-Fi的远离报警系统及方法,利用手机接收Wi-Fi信号,并测量强度,使用者能够在无需连接互联网的状态下,得出物品的位置,并且可以实现多个物品的同时监测。
为实现上述目的,发明采用以下技术方案实现:
一种基于手机Wi-Fi的远离报警系统,包括防丢器、移动终端,所述防丢器包括壳体,所述壳体采用3D打印技术制作成型,壳体内设置有Wi-Fi模块、报警机构、电源模块,所述电源模块、报警机构分别与Wi-Fi模块连接,所述Wi-Fi模块还连接移动终端,所述报警机构包括LED灯组和蜂鸣器。
作为上述方案的优选,所述Wi-Fi模块用于发射Wi-Fi信号,接收移动终端的唤醒指令,启动报警机构,所述Wi-Fi模块将无线开关、射频balun、功率放大器、低噪声放大器、过滤器、电源管理模块集成为一体。
作为上述方案的优选,每个所述LED灯组具有特定唯一的颜色,和/或每个LED灯组具有特定唯一的排布方式,且每一个LED灯组分别对应一个Wi-Fi模块的服务集标识SSID。
作为上述方案的优选,所述壳体包括主体和盖,所述主体的内沿设有卡槽,主体底部开设有多个通孔,且通孔的排布方式与LED灯组的排布方式相对应,主体外侧壁设有吊环和装饰件,所述盖的下端设有与主体卡槽相配合的凸起。
作为上述方案的优选,所述电源模块采用锂电池。
作为上述方案的优选,所述移动终端包括个人电脑、PDA、Android或者IOS手机的APP终端。
作为上述方案的优选,所述移动终端包括Wi-Fi接收单元、Wi-Fi测距单元、显示单元、唤醒单元、报警单元;
所述Wi-Fi接收单元用于接收Wi-Fi模块发射的Wi-Fi信号;
所述Wi-Fi测距单元用于检测Wi-Fi模块发射Wi-Fi信号的强度,并根据Wi-Fi信号强度与距离的关系公式,计算得到Wi-Fi模块与移动终端之间的距离;
所述显示单元用于显示防丢器相对于移动终端的距离、方位及防丢器的Wi-Fi信号强度值;
所述唤醒单元用于向防丢器Wi-Fi模块发送唤醒指令;
所述报警单元用于防丢器与移动终端之间超过一定距离时的报警使用。
一种基于手机Wi-Fi的远离报警方法,包括以下步骤:
S1、打开移动终端,并通过移动终端的唤醒单元向防丢器Wi-Fi模块发送唤醒指令,进入防丢模式;
S2、设置防丢器Wi-Fi模块的服务集标识SSID,发射频率,发射功率,设置安全距离阈值,设置报警机构的LED灯闪烁以及蜂鸣器频率;
S3、移动终端接收Wi-Fi模块发射的Wi-Fi信号,并根据Wi-Fi信号强弱推断防丢器与手机之间的距离及防丢器所处方位,并判断距离是否超过安全距离阈值;
S4、若判断为已超过安全距离阈值,则启动移动终端报警单元,并向Wi-Fi模块发出报警信号,Wi-Fi模块控制启动防丢器报警机构,提示防丢器已经超过安全距离区域,同时,显示单元显示出防丢器相对于移动终端的距离及方位;否则,返回步骤S3;
S5、移动终端退出报警,并向Wi-Fi模块发射休眠指令,Wi-Fi模块进入深度休眠模式。
由于具有上述结构,发明的有益效果在于:
1、采用本申请的远离报警系统,将防丢器佩戴在人或附着在物品身上,利用手机接收防丢器的Wi-Fi信号,并测量强度,能够得出防丢器的相对手机的距离和方位,当防丢器至手机距离大于预设阈值时能够给予使用者以警示,提醒其注意;
2、本申请的远离报警系统,防丢器与手机结合使用,只需读取Wi-Fi数据,使用者便能够在无需连接互联网的状态下,得出物品的位置,出错率小且测量距离大,去除了对外部软件及环境的限制及依赖,而且一个手机可以同时接收多个Wi-Fi信号,能够实现多个物品的同时监测;
3、本申请的远离报警系统,报警机构包括LED灯组和蜂鸣器,当使用者持手机进入所设置的报警距离时,手机报警的同时报警机构也会发光发声,告知使用者自身的位置,并且每个LED灯组具有特定唯一的颜色,和/或具有特定唯一的排布方式,以使LED灯组发出预设图案的灯光,从而使得使用者更加方便地识别自己的物品及其所在的位置;
4、本申请的远离报警系统,Wi-Fi模块采用深度休眠模式和正常工作模式相结合的工作方式,使得防丢器在同样电池的条件下,大大增加了产品的续航时间。同时,为了提高Wi-Fi模块的使用时间,采用微型可充电的锂电池,能够长时间重复使用,降低了资源的浪费及对环境的污染;
5、本申请的远离报警系统,防丢器结构小巧、便于携带,造价低,与手机结合使用,方便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为发明的结构框图;
图2为发明的结构示意图;
图3为发明壳体的结构示意图;
图4为发明Wi-Fi模块的功能结构框图;
图5为发明广场环境下距离与信号强度的关系曲线图;
图6为发明走廊环境下距离与信号强度的关系曲线图;
图7为发明显示单元示意图;
图8为发明方法流程图。
具体实施方式
下面将结合发明的附图,对发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于发明保护的范围。
如图1至图8所述,本实施例提供一种基于手机Wi-Fi的远离报警系统,包括防丢器1、移动终端2,所述防丢器1包括壳体,所述壳体采用3D打印技术制作成型,壳体内设置有Wi-Fi模块12、报警机构13、电源模块14,所述电源模块14、报警机构13分别与Wi-Fi模块12连接,所述Wi-Fi模块12还连接移动终端2,所述报警机构13包括LED灯组和蜂鸣器。
其中,所述Wi-Fi模块12用于发射Wi-Fi信号,接收移动终端2的唤醒指令,启动报警机构13,所述Wi-Fi模块12将无线开关、射频balun、功率放大器、低噪声放大器、过滤器、电源管理模块集成为一体,使得整体结构小巧,方便携带。
每个所述LED灯组具有特定唯一的颜色,和/或每个LED灯组具有特定唯一的排布方式,且每一个LED灯组分别对应一个Wi-Fi模块12的服务集标识SSID。
所述壳体包括主体111和盖112,所述主体111的内沿设有卡槽113,主体111底部开设有多个通孔114,且通孔114的排布方式与LED灯组的排布方式相对应,用于LED灯的光透出,主体111外侧壁设有吊环115和装饰件116,吊环115的设置,使得壳体更加容易携带,所述盖112的下端设有与主体卡槽113相配合的凸起117,使得主体111和盖112能够卡接在一起。
所述电源模块14采用微型可充电的锂电池,能够长时间重复使用,降低了资源的浪费及对环境的污染。
所述移动终端2包括但不限于个人电脑、PDA(平板电脑)、Android或者IOS手机的APP终端。
所述移动终端2包括Wi-Fi接收单元21、Wi-Fi测距单元22、显示单元23、唤醒单元24、报警单元25;
所述Wi-Fi接收单元21用于接收Wi-Fi模块12发射的Wi-Fi信号;
所述Wi-Fi测距单元22用于检测Wi-Fi模块12发射Wi-Fi信号的强度,并根据Wi-Fi信号强度与距离的关系公式,计算得到Wi-Fi模块12与移动终端2之间的距离;
所述显示单元23用于显示防丢器1相对于移动终端2的距离、方位及防丢器1的Wi-Fi信号强度值;
所述唤醒单元24用于向防丢器1Wi-Fi模块12发送唤醒指令;
所述报警单元25用于防丢器1与移动终端2之间超过一定距离时的报警使用。
本实施例还提供一种基于手机Wi-Fi的远离报警方法,包括以下步骤:
S1、打开移动终端,并通过移动终端的唤醒单元向防丢器Wi-Fi模块发送唤醒指令,进入防丢模式;
S2、设置防丢器Wi-Fi模块的服务集标识SSID,发射频率,发射功率,设置安全距离阈值,设置报警机构的LED灯闪烁以及蜂鸣器频率;
S3、移动终端接收Wi-Fi模块发射的Wi-Fi信号,并根据Wi-Fi信号强弱推断防丢器与手机之间的距离及防丢器所处方位,并判断距离是否超过安全距离阈值;
S4、若判断为已超过安全距离阈值,则启动移动终端报警单元,并向Wi-Fi模块发出报警信号,Wi-Fi模块控制启动防丢器报警机构,提示防丢器已经超过安全距离区域,同时,显示单元显示出防丢器相对于移动终端的距离及方位;否则,返回步骤S3;
S5、移动终端退出报警,并向Wi-Fi模块发射休眠指令,Wi-Fi模块进入深度休眠模式。
具体的,防丢器1可以附着在如手环,钥匙扣之上,实现其功能的同时便于携带和保存。使用时,首先打开手机APP,并通过唤醒单元24向防丢器1Wi-Fi模块12发送唤醒指令,进入防丢模式。然后,设置防丢器Wi-Fi模块12的服务集标识SSID,发射频率,发射功率,设置安全距离阈值,设置报警机构13的LED灯闪烁以及蜂鸣器频率。手机端接收Wi-Fi模块12发射的Wi-Fi信号,并根据Wi-Fi信号强弱推断防丢器1与手机之间的距离及防丢器1所处方位,当距离超过安全距离阈值时,手机报警提示防丢器1已经超过安全距离区域的同时,手机向Wi-Fi模块12发出报警信号,Wi-Fi模块12接收到该报警信号后,通过改变相应I/O口的电压来控制报警机构13发光发声,告知使用者自身的位置。同时,防丢器1相对于使用者的距离和方位形成相对地图,并通过手机APP的显示单元23显示出来,方便使用者寻找。相对地图如图7所示,图中中心原点表示移动终端(手机)位置,箭头指向表示防丢器相对于移动终端的方位,箭头颜色深浅表示距离长短,其中,颜色越深,表示距离越长。
使用完毕后,手机退出报警,即手机取消震动或铃声提醒,并向Wi-Fi模块12发射休眠指令,Wi-Fi模块12进入深度休眠模式,Wi-Fi模块12深度休眠时,Wi-Fi模块12内的RTC(时钟芯片)处于运行状态,而其他功能单元处于停止运行状态。RTC内部recovery memory(恢复存储器)保存着基本的Wi-Fi连接信息。
其中,距离与Wi-Fi信号强度的关系,可以采用现有计算公式,也可以通过实验测量得到。
表1广场环境下距离与信号强度数值测量数据表
距离/cm | 信号强度/dB |
1 | -5 |
140 | -50.5 |
280 | -59.5 |
420 | -66 |
560 | -70 |
700 | -72 |
840 | -71.5 |
980 | -70 |
1120 | -72 |
1260 | -70.5 |
1400 | -76 |
1540 | -75.5 |
1680 | -71.5 |
1820 | -75 |
本实施例中,鉴于现有计算公式没有完全考虑到地形的因素,对本产品可能应用最多的环境(本产品的主要应用环境),广场、走廊这两种典型环境做了实验测量,用以提高精度,将同类数据多次测量结果综合平均之后,分别得出该Wi-Fi模块12在广场、走廊环境下的距离和Wi-Fi信号强度的关系。对于其他环境(使用频次相对于广场、走廊较低的环境),为了节约研发成本,可以直接利用现有公式计算。
(1)广场环境
广场环境下,距离与信号强度数值的测量数据如表1所示。通过广场环境下距离与强度的测量数据及关系曲线(图5所示)可以发现,在该环境下,Wi-Fi信号和距离成负相关,由预计工作范围15m可设定报警阈值约为-70dB左右。
(2)走廊环境
走廊环境下,距离与信号强度数值的测量数据如表2所示。
表2走廊环境下距离与信号强度数值测量数据表
距离/cm | 信号强度/dB |
1 | -3.5 |
120 | -47 |
240 | -54 |
360 | -50 |
480 | -52.5 |
600 | -50.5 |
720 | -57 |
840 | -52.5 |
960 | -56 |
1080 | -57 |
1200 | -57.5 |
1320 | -58 |
1440 | -57.5 |
1560 | -57 |
1680 | -59.5 |
1800 | -61.5 |
1920 | -65 |
2040 | -67 |
2160 | -71.5 |
2280 | -63.5 |
2400 | -68.5 |
2520 | -66 |
通过走廊环境下距离与强度的测量数据及关系曲线(图6所示)可以发现,在该环境下,原型电路所产生的Wi-Fi信号和距离仍成负相关,由预计工作范围15m可设定报警阈值约为-60dB左右。
(3)现有计算公式:
y=36+20*lg(d)+20*lg(f)
式中y为信号强度,单位dB;d为距离,单位km;f为信号频率,单位MHz。
防丢器1相对于手机的方位,通过手机的位置移动的过程中收到Wi-Fi信号强度的变化来指示防丢器1的方向。
同时,一个手机APP能够实现多个不同防丢器1的跟踪寻找,因为每个防丢器1都有其特用的Wi-Fi名称(服务集标识SSID),只要连接相应的Wi-Fi就能分别监测多个防丢器1,且每一个Wi-Fi模块12的服务集标识SSID与一个LED灯组对应,而每个LED灯组具有特定唯一的颜色,和/或每个LED灯组具有特定唯一的排布方式,只要手机报警,LED灯组启动,就能快速准确的知道哪一个防丢器1处于安全距离以外,进而快速寻找到该物品。
以上仅为发明的优选实施例而已,并不用于限制发明,对于本领域的技术人员来说,发明可以有各种更改和变化。凡在发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于手机Wi-Fi的远离报警系统,其特征在于:包括防丢器、移动终端,所述防丢器包括壳体,所述壳体采用3D打印技术制作成型,壳体内设置有Wi-Fi模块、报警机构、电源模块,所述电源模块、报警机构分别与Wi-Fi模块连接,所述Wi-Fi模块还连接移动终端,所述报警机构包括LED灯组和蜂鸣器;
每个所述LED灯组具有特定唯一的颜色,和/或每个LED灯组具有特定唯一的排布方式,且每一个LED灯组分别对应一个Wi-Fi模块的服务集标识SSID;
所述移动终端包括Wi-Fi接收单元、Wi-Fi测距单元、显示单元、唤醒单元、报警单元;
所述Wi-Fi接收单元用于接收Wi-Fi模块发射的Wi-Fi信号;
所述Wi-Fi测距单元用于检测Wi-Fi模块发射Wi-Fi信号的强度,并根据Wi-Fi信号强度与距离的关系公式,计算得到Wi-Fi模块与移动终端之间的距离;
所述显示单元用于显示防丢器相对于移动终端的距离、方位及防丢器的Wi-Fi信号强度值;
所述唤醒单元用于向防丢器Wi-Fi模块发送唤醒指令;
所述报警单元用于防丢器与移动终端之间超过一定距离时的报警使用;
远离报警方法包括以下步骤:
S1、打开移动终端,并通过移动终端的唤醒单元向防丢器Wi-Fi模块发送唤醒指令,进入防丢模式;
S2、设置防丢器Wi-Fi模块的服务集标识SSID,发射频率,发射功率,设置安全距离阈值,设置报警机构的LED灯闪烁以及蜂鸣器频率;
S3、移动终端接收Wi-Fi模块发射的Wi-Fi信号,并根据Wi-Fi信号强弱推断防丢器与手机之间的距离及防丢器所处方位,并判断距离是否超过安全距离阈值;
S4、若判断为已超过安全距离阈值,则启动移动终端报警单元,并向Wi-Fi模块发出报警信号,Wi-Fi模块控制启动防丢器报警机构,提示防丢器已经超过安全距离区域,同时,显示单元显示出防丢器相对于移动终端的距离及方位;否则,返回步骤S3;
S5、移动终端退出报警,并向Wi-Fi模块发射休眠指令,Wi-Fi模块进入深度休眠模式。
2.根据权利要求1所述的远离报警系统,其特征在于:所述Wi-Fi模块用于发射Wi-Fi信号,接收移动终端的唤醒指令,启动报警机构,所述Wi-Fi模块将无线开关、射频balun、功率放大器、低噪声放大器、过滤器、电源管理模块集成为一体。
3.根据权利要求1所述的远离报警系统,其特征在于:所述壳体包括主体和盖,所述主体的内沿设有卡槽,主体底部开设有多个通孔,且通孔的排布方式与LED灯组的排布方式相对应,主体外侧壁设有吊环和装饰件,所述盖的下端设有与主体卡槽相配合的凸起。
4.根据权利要求1所述的远离报警系统,其特征在于:所述电源模块采用锂电池。
5.根据权利要求1所述的远离报警系统,其特征在于:所述移动终端包括个人电脑、PDA、Android或者IOS手机的APP终端。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |