CN111461276A - 基于无线射频技术的人员安全距离防护手环 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，包括处理单元，以及与所述处理单元电连接的射频单元和报警单元；其中，所述射频单元用于收发无线射频信号；所述处理单元用于控制所述射频单元发射所述无线射频信号，还用于对射频单元接收到的无线射频信号进行处理，计算测量距离；当所述测量距离小于预设的报警阈值时，启动报警单元进行报警。该手环能够实现多对多的距离检测，克服现有超声测距和红外测距的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于无线射频和电子技术领域，具体涉及基于无线射频技术的人员安全距离防护手环。
背景技术
为了更有效地抑制住传染性疾病的传播，在传染病高发期间人员需要保持安全的社交距离，才能更好地降低被感染的风险。
目前市面上测距装置的原理主要是超声测距和红外测距。这两种测距方法都有以下缺陷：1、有方向性，只能检测某个方向上人与障碍物的距离。2、信号传播过程中，如果被物体遮挡，信号会返回，只能测量出与障碍物(可以是人，也可能是物)的距离，无法准确地测量出人与人之间的距离。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，能够实现多对多的距离检测，克服现有超声测距和红外测距的缺陷。
一种基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，包括处理单元，以及与所述处理单元电连接的射频单元和报警单元；
其中，所述射频单元用于收发无线射频信号；
所述处理单元用于控制所述射频单元发射所述无线射频信号，还用于对射频单元接收到的无线射频信号进行处理，计算测量距离；当所述测量距离小于预设的报警阈值时，启动报警单元进行报警。
优选地，所述无线射频信号中加载有发射时间；
所述处理单元具体用于：
当接收到来自射频单元的无线射频信号时，记录接收时间，读取无线射频信号中的发射时间，根据所述接收时间和发射时间计算时间差，根据预设的传播速度和所述时间差，计算所述测量距离。
优选地，所述射频单元用于在接收到预设的同步指令后，根据所述同步指令对其时间进行同步。
优选地，所述无线射频信号中还加载有发射设备ID；
所述处理单元具体用于：
当所述测量距离小于预设的报警阈值时，获取该测量距离对应的无线射频信号中的发射设备ID，记录该发射设备ID和该测量距离。
优选地，所述报警阈值为多个，每个报警阈值设置对应的报警模式。
优选地，所述手环还包括与所述处理单元电连接的蓝牙模块，所述蓝牙模块用于实现处理单元与外部终端的蓝牙通信。
优选地，所述射频单元包括射频芯片U2和电源转换电路；
所述电源转换电路包括稳压芯片U1，稳压芯片U1的输入端接3.3V电源，稳压芯片U1的使能端通过电阻R1连接所述处理单元，稳压芯片U1的使能端通过电阻R30接3.3V电源，所述稳压芯片U1的输出端输出1.8V电源，给所述射频芯片U2供电。
优选地，所述报警单元包括振动电机、LED灯、蜂鸣器、二极管D2和三极管Q1；
所述振动电机、LED灯连接至所述处理单元；
所述蜂鸣器的型号为MLT-7525，蜂鸣器的第一端子通过电阻R21接3.3V电源，蜂鸣器的第一端子通过反接所述二极管D2至其第二端子，蜂鸣器的第二端子接三极管Q1的集电极，三极管Q1的集电极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R24连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的基极连接至所述处理单元。
优选地，所述蓝牙模块的信号为40R204I。
由上述技术方案可知，本发明提供的基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，用户使用时佩戴该手环。由于无线射频信号具有穿透力，所以无线射频信号能够穿过障碍物被另一个手环上的射频单元接收。并且射频单元发出的无线射频信号是向四面八方传播的，不具有方向性，所以该手环能够接收周围射频单元发出的无线射频信号，并根据该无线射频信号获得与周围人员的距离，能够实现多对多的距离检测，克服现有超声测距和红外测距的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一提供的手环的模块框图。
图2为本发明实施例二提供的射频单元的电路图。
图3为本发明实施例二提供的报警单元和处理单元的电路图。
图4为本发明实施例二提供的蓝牙模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一：
一种基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，参见图1，包括处理单元，以及与所述处理单元电连接的射频单元和报警单元；
其中，所述射频单元用于收发无线射频信号；
所述处理单元用于控制所述射频单元发射所述无线射频信号，还用于对射频单元接收到的无线射频信号进行处理，计算测量距离；当所述测量距离小于预设的报警阈值时，启动报警单元进行报警。
具体地，射频单元即是无线射频信号的发射源，也是接收源。当所有人员都带上该手环时，使用过程中，用户A能够同时接收周围用户B、C、D手环发出无线射频信号，并根据该无线射频信号分别测量用户A与用户B、C、D的距离。报警阈值由用户根据自身情况进行自定义。当处理单元检测到用户A与周围的用户D距离较近时，即测量距离小于预设的报警阈值时，进行报警，提醒用户周围存在距离较近的其他用户。
该手环，用户使用时佩戴该手环。由于无线射频信号具有穿透力，所以无线射频信号能够穿过障碍物被另一个手环上的射频单元接收。并且射频单元发出的无线射频信号是向四面八方传播的，不具有方向性，所以该手环能够接收周围射频单元发出的无线射频信号，并根据该无线射频信号获得与周围人员的距离，能够实现多对多的距离检测，克服现有超声测距和红外测距的缺陷。
该方法不仅适用于传染病高发期间的人员安全距离的监控，同时还可以适用于对人员距离有严格要求和监控的场景中，如银行，煤矿，传染病医院等。
优选地，所述无线射频信号中加载有发射时间；
所述处理单元具体用于：
当接收到来自射频单元的无线射频信号时，记录接收时间，读取无线射频信号中的发射时间，根据所述接收时间和发射时间计算时间差，根据预设的传播速度和所述时间差，计算所述测量距离。
具体地，射频单元在发射无线射频信号时，会在无线射频信号中加载有发射时间，这样接收方接收到该无线射频信号时，能够知晓该无线射频信号的发射时间。处理单元在接收到无线射频信号时，记录接收时间，这样接收方就能知晓无线射频信号的发射时间和接收时间，根据这两个时间的时间差得到该无线射频信号的传播时间，同时根据无线射频信号的传播速度得到距离。
优选地，所述射频单元用于在接收到预设的同步指令后，根据所述同步指令对其时间进行同步。
具体地，该手环由于需要采集无线射频信号的发射时间和接收时间，所以对所有手环中时间的一致性要求很严格，为此需要在使用时对手环的时间进行同步，例如间隔一段时间后同步一次时间，这样才能准确地计算出无线射频信号的传播时间。
优选地，所述无线射频信号中还加载有发射设备ID；
所述处理单元具体用于：
当所述测量距离小于预设的报警阈值时，获取该测量距离对应的无线射频信号中的发射设备ID，记录该发射设备ID和该测量距离。
具体地，无线射频信号还携带有发射设备ID，例如手环ID。这样当接收方通过无线射频信号检测到测量距离过小时，可以获取该无线射频信号对应的发射设备ID，这样处理单元就能知道距离较近的用户身份，方便后续需要统计距离较近的用户信息。处理单元也可以用发射设备ID和测量距离进行关联存储，并发给外部终端进行存储，这样外部终端就会记录有每个用户的接触历史。
优选地，所述报警阈值为多个，每个报警阈值设置对应的报警模式。
具体地，该手环还可以设置不同的报警等级，例如报警阈值包括报警阈值1、报警阈值2、报警阈值3等等，其中报警阈值1＞报警阈值2＞报警阈值3，报警阈值1对应的报警模式为LED灯常亮，报警阈值2对应的报警模式为LED灯闪烁，报警阈值3对应的报警模式为蜂鸣器启动和LED灯以不同颜色闪烁。则当测量距离小于报警阈值1时，LED灯常亮报警。当测量距离更小，小于报警阈值2时，LED灯闪烁报警。当测量距离进一步变小，小于报警阈值3时，蜂鸣器启动和LED灯以不同颜色闪烁报警。
优选地，所述手环还包括与所述处理单元电连接的蓝牙模块，所述蓝牙模块用于实现处理单元与外部终端的蓝牙通信。
具体地，该手环还可以实现与外部终端的数据传输，用于将采集的数据或测量结果发送给外部终端。
实施例二：
实施例二在实施例一的基础上，进一步限定了手环的电路结构。
参见图2，所述射频单元包括射频芯片U2和电源转换电路；
所述电源转换电路包括稳压芯片U1，稳压芯片U1的输入端接3.3V电源，稳压芯片U1的使能端通过电阻R1连接所述处理单元，稳压芯片U1的使能端通过电阻R30接3.3V电源，所述稳压芯片U1的输出端输出1.8V电源，给所述射频芯片U2供电。
具体地，源转换电路用于将3.3V电源转换为1.8V电源，3.3V电源和1.8V电源用于给射频单元供电。射频芯片U2可选用Moro Sensor Chip芯片，图2为Moro Sensor Chip芯片的外围电路。稳压芯片U1的型号为BL9198-18BAPRN。
参见图3，所述报警单元包括振动电机、LED灯、蜂鸣器、二极管D2和三极管Q1；
所述振动电机、LED灯连接至所述处理单元；
所述蜂鸣器的型号为MLT-7525，蜂鸣器的第一端子通过电阻R21接3.3V电源，蜂鸣器的第一端子通过反接所述二极管D2至其第二端子，蜂鸣器的第二端子接三极管Q1的集电极，三极管Q1的集电极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R24连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的基极连接至所述处理单元。
具体地，图3包括处理单元的外围电路和报警单元的电路。LED灯可选用W828-128-3535芯片，三极管Q1起到开关作用，由处理单元进行控制，二极管D2起到防止电流逆流的作用。该报警单元能够实现振动报警和声光报警。用户也可以根据需要进行组合这几种报警方式。
参见图4，所述蓝牙模块的信号为40R204I。
具体地，图4为40R204I芯片的外围电路，蓝牙模块实现手环与外部终端的蓝牙通信。
本发明实施例所提供的设备，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述设备实施例中相应内容。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，包括处理单元，以及与所述处理单元电连接的射频单元和报警单元；
其中，所述射频单元用于收发无线射频信号；
所述处理单元用于控制所述射频单元发射所述无线射频信号，还用于对射频单元接收到的无线射频信号进行处理，计算测量距离；当所述测量距离小于预设的报警阈值时，启动报警单元进行报警。
2.根据权利要求1所述基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，
所述无线射频信号中加载有发射时间；
所述处理单元具体用于：
当接收到来自射频单元的无线射频信号时，记录接收时间，读取无线射频信号中的发射时间，根据所述接收时间和发射时间计算时间差，根据预设的传播速度和所述时间差，计算所述测量距离。
3.根据权利要求2所述基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，
所述射频单元用于在接收到预设的同步指令后，根据所述同步指令对其时间进行同步。
4.根据权利要求2所述基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，
所述无线射频信号中还加载有发射设备ID；
所述处理单元具体用于：
当所述测量距离小于预设的报警阈值时，获取该测量距离对应的无线射频信号中的发射设备ID，记录该发射设备ID和该测量距离。
5.根据权利要求1所述基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，
所述报警阈值为多个，每个报警阈值设置对应的报警模式。
6.根据权利要求1所述基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，
所述手环还包括与所述处理单元电连接的蓝牙模块，所述蓝牙模块用于实现处理单元与外部终端的蓝牙通信。
7.根据权利要求6所述基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，所述射频单元包括射频芯片U2和电源转换电路；
所述电源转换电路包括稳压芯片U1，稳压芯片U1的输入端接3.3V电源，稳压芯片U1的使能端通过电阻R1连接所述处理单元，稳压芯片U1的使能端通过电阻R30接3.3V电源，所述稳压芯片U1的输出端输出1.8V电源，给所述射频芯片U2供电。
8.根据权利要求7所述基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，所述报警单元包括振动电机、LED灯、蜂鸣器、二极管D2和三极管Q1；
所述振动电机、LED灯连接至所述处理单元；
所述蜂鸣器的型号为MLT-7525，蜂鸣器的第一端子通过电阻R21接3.3V电源，蜂鸣器的第一端子通过反接所述二极管D2至其第二端子，蜂鸣器的第二端子接三极管Q1的集电极，三极管Q1的集电极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R24连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的基极连接至所述处理单元。
9.根据权利要求7所述基于无线射频技术的人员安全距离防护手环，其特征在于，
所述蓝牙模块的信号为40R204I。
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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 | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |