CN114255570A - 一种区间定位报警的软硬件系统 - Google Patents

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CN114255570A CN202210097082.0A CN202210097082A CN114255570A CN 114255570 A CN114255570 A CN 114255570A CN 202210097082 A CN202210097082 A CN 202210097082A CN 114255570 A CN114255570 A CN 114255570A
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张中炜
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Xintuonick Technology Chengdu Co ltd
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    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
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Abstract

本发明公开了一种区间定位报警的软硬件系统，包括接收基站、发射模块和终端系统，所述接收基站包括电源、LED灯、2.4GHz天线、nRF24L01最小系统、STM32F103最小系统、报警喇叭和485总线，所述发射模块包括电池、LED灯、2.4GHz天线、nRF24LE1最小系统、蜂鸣器、告警按键和升降接口。本发明无需额外的MCU来控制，无需额外的天线成本，PCBlayout也是单面器件布局的设计，即节约了物料成本，制板成本，同时也节约了SMT的成本，由于只发送了发射模块的ID号，发射时间极短，以达到极限的电源节省，从而延长了该设备的使用时间，成本极限压缩，软硬件结构一目了然，无论是成本考虑，还是维护考虑，都非常适用大面积量产。

Description

一种区间定位报警的软硬件系统
技术领域
本发明涉及隧道管道矿井技术领域，尤其涉及一种区间定位报警的软硬件系统。
背景技术
现有矿井和隧道在进行挖掘过程中，工人位置很容易超出管理员的视线范围，由于手机运营商基站的站点限制和信号覆盖度，携带手机在矿井和隧道里面通讯显然不合理，且通讯连接质量糟糕，若携带特定的打卡或导航设备，这不仅增加了工人的携带负担，同时频繁的充电和续航时间也是一个困难的问题；现有方式是通过人员签到记录，但是存在诸多的缺点，比如工人进入隧道/矿井后，无法得知较远距离的人员分布情况，也不清楚分支隧道/矿井目前还有多少人在里面工作；存在很多劣势：对于庞大的体量打卡签到显然有很多漏洞，比如漏签。同时传统方式无法实时检测和快速管理，遇到灾情无法第一时间报警告知在外的管理人员，管理人员同时也无法一次性召回所有的工人，这对管理和预警都造成了诸多不便。
因此，需要一套低成本、低功耗、携带方便，并且有报警功能的一套软硬件区间定位管理系统。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种区间定位报警的软硬件系统。
本发明提出的一种区间定位报警的软硬件系统，包括接收基站、发射模块和终端系统，所述接收基站包括电源、LED灯、2.4GHz天线、nRF24L01最小系统、STM32F103最小系统、报警喇叭和485总线，所述发射模块包括电池、LED灯、2.4GHz天线、nRF24LE1最小系统、蜂鸣器、告警按键和升降接口，所述终端系统为显示器，显示器连接有服务器，服务器连接有信号分析单元，所述接收基站接收来自发射模块的信号，工作时一直处于接收状态，通过接收基站的检测模块检测到的数据会通过485总线直接发送给最外面的信息分析单元，信息分析单元再发送给服务器，服务器进行处理分析并通过显示器显示在网页上，网页上有员工的身份信息和区间信息，所述信号分析单元包括电源、LED灯、无线发射单元、ETH接口、485总线和Linux系统。
优选的，所述接收基站的外壳为金属，接收基站的2.4GHz天线和LED以及报警喇叭为防水接触金属的透明塑料罩，接收基站挂墙或者放在较高位置，以接收来自不同方位的发射模块信号。
优选的，所述发射模块采用超低功耗和低成本的防水设计，发射模块带有蜂鸣器、LED灯和告警按键，当发生灾情时可以通过按告警按键，迅速与控制台告警，当控制台发现异常后也可以发出数据使特定的接收者或者广播给所有的接收者，使其发射模块LED灯发出特定的闪烁和蜂鸣器高警，以达到相互告警的管理目的。
优选的，所述发射模块使用MCU：NRF24LE1，16kbytes Flash,1kbyte data RAM,1kbyte NV data RAM，所述发射模块集成了包括2.4GHz天线无线传输，增强型51Flash高速单片机。
优选的，所述发射模块的PCB layout采用单面设计，2.4GHz天线则采用通用的微小型2.4GHz layout走线。
优选的，所述发射模块的软件执行流程如下：
S1初始化设置，并激活射频收发功能；
S2判断发射模块是否收到报警信息，收到报警信号，则发射模块的LED灯闪烁，蜂鸣器鸣声；
S3未收到报警信号，则发送自身ID信息；
S4设置低功耗模式，并进入低功耗模式，判断唤醒计时是否重置，重置则返回步骤S1重新开始。
优选的，所述发射模块的电池为2000mAh锂电池。
优选的，所述发射模块的尺寸为6*3*1cm。
本发明中，所述一种区间定位报警的软硬件系统的有益效果是：
1.本区间定位系统可以帮助隧道基建或者矿井作业单位，快速的定位核实人员位置和下进下矿人员数量，提高管理力度，进而提高企业的安全指标；
2.本区间定位系统可以帮助隧道内或井内人员向洞外进行告警，能快速告知内外部人员洞内遇到紧急情况或者其他意义的信息；
3.本区间定位系统的接收基站带有喇叭功能，管理者可以通过喇叭向井内人员广播信息，提高工作效率和信息分享效率；
4.本区间定位系统可以优化或者二次开发终端显示程序，数据发回服务器后，由服务器端程序进行归纳分析，如制作地图信息，将返回的人员信息加载到地图上，这样管理非常直观，提高了管理便捷度和管理效率；
5.本区间定位系统终端可以直接方便快捷的访问历史数据，提高管理效率；
6.本区间定位系统接收基站，采用三防设计，安全指数高，安全隐患极小；
7.本区间定位系统安装方便、使用简单、成本低廉、功耗低，使用485通讯，布线简单安全指数高；
8.本区间定位系统的检测设备根据地形布局，接收基站和发射模块理论上无上限，并可应用于其他具有区间定位需求的场景，比如仓库车间等，应用广泛。
本发明无需额外的MCU来控制，无需额外的天线成本，PCBlayout也是单面器件布局的设计，即节约了物料成本，制板成本，同时也节约了SMT的成本，由于只发送了发射模块的ID号，发射时间极短，以达到极限的电源节省，从而延长了该设备的使用时间，成本极限压缩，软硬件结构一目了然，无论是成本考虑，还是维护考虑，都非常适用大面积量产。
附图说明
图1为本发明提出的一种区间定位报警的软硬件系统的结构示意图；
图2为本发明提出的一种区间定位报警的软硬件系统的发射模块示意图；
图3为本发明提出的一种区间定位报警的软硬件系统的发射模块的软件执行流程图；
图4为本发明提出的一种区间定位报警的软硬件系统的接收基站示意图；
图5为本发明提出的一种区间定位报警的软硬件系统的信号分析单元示意图图；
图6为本发明提出的一种区间定位报警的软硬件系统的工作原理框图。
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1-6，一种区间定位报警的软硬件系统，包括接收基站、发射模块和终端系统，所述接收基站包括电源、LED灯、2.4GHz天线、nRF24L01最小系统、STM32F103最小系统、报警喇叭和485总线，所述发射模块包括电池、LED灯、2.4GHz天线、nRF24LE1最小系统、蜂鸣器、告警按键和升降接口，所述终端系统为显示器，显示器连接有服务器，服务器连接有信号分析单元，所述接收基站接收来自发射模块的信号，工作时一直处于接收状态，通过接收基站的检测模块检测到的数据会通过485总线直接发送给最外面的信息分析单元，信息分析单元再发送给服务器，服务器进行处理分析并通过显示器显示在网页上，网页上有员工的身份信息和区间信息，所述信号分析单元包括电源、LED灯、无线发射单元、ETH接口、485总线和Linux系统；本发明每隔特定的距离铺设接收基站，这个距离是由发射模块的发射距离极限值确定，这个距离可以通过硬件和软件调试达到，一般设置为50～100米，发射模块由超低功耗无线IC发出2.4GHz无线信号，当持有发射模块的人员进入某个基站的接收范围后，数据会发送到信号分析单元，根据发射模块的ID和基站号进行区间定位，当然也会出现有2个或多个基站同时收到同一个发射模块的ID号，这时会根据基站的分布情况进行分析，也能达到区间定位的效果。
本发明中，所述接收基站的外壳为金属，接收基站的2.4GHz天线和LED以及报警喇叭为防水接触金属的透明塑料罩，接收基站挂墙或者放在较高位置，以接收来自不同方位的发射模块信号。
本发明中，所述发射模块采用超低功耗和低成本的防水设计，发射模块带有蜂鸣器、LED灯和告警按键，当发生灾情时可以通过按告警按键，迅速与控制台告警，当控制台发现异常后也可以发出数据使特定的接收者或者广播给所有的接收者，使其发射模块LED灯发出特定的闪烁和蜂鸣器高警，以达到相互告警的管理目的。
本发明中，所述发射模块使用MCU：NRF24LE1，16kbytes Flash,1kbyte data RAM,1kbyte NV data RAM，所述发射模块集成了包括2.4GHz天线无线传输，增强型51Flash高速单片机。
本发明中，所述发射模块的PCB layout采用单面设计，2.4GHz天线则采用通用的微小型2.4GHz layout走线。
本发明中，所述发射模块的软件执行流程如下：
S1初始化设置，并激活射频收发功能；
S2判断发射模块是否收到报警信息，收到报警信号，则发射模块的LED灯闪烁，蜂鸣器鸣声；
S3未收到报警信号，则发送自身ID信息；
S4设置低功耗模式，并进入低功耗模式，判断唤醒计时是否重置，重置则返回步骤S1重新开始。
本发明中，所述发射模块的电池为2000mAh锂电池，一般可以工作大约5～10年之久，发射间隔决定了最终使用时间。
本发明中，所述发射模块的尺寸为6*3*1cm，这样的大小很容易安装在安全帽外面，或者皮带上。
本发明：区间定位原理：根据不同发射模块的ID对应了唯一的人员ID，类似身份证号码，而这个发射距离是可以调节的，也就是保持在极少数基站会收到信号，通通常情况是1个基站会收到，接收基站收到发射模块的数据后，将其ID发送给数据分析单元，数据分析单元根据预先的基站分布，进行判断发射信号的区间位置，从而达到区间定位目的，进而将结果显示在终端地图上，根据ID号可以在后台查看到对应员工的详细信息，比如姓名，年龄，工种，或者其他已保留的信息，这些数据被送进内网或者专网，根据需求也可以接入互联网，而终端着根据这些数据进行统一的管理。
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)

1.一种区间定位报警的软硬件系统，其特征在于，包括接收基站、发射模块和终端系统，所述接收基站包括电源、LED灯、2.4GHz天线、nRF24L01最小系统、STM32F103最小系统、报警喇叭和485总线，所述发射模块包括电池、LED灯、2.4GHz天线、nRF24LE1最小系统、蜂鸣器、告警按键和升降接口，所述终端系统为显示器，显示器连接有服务器，服务器连接有信号分析单元，所述接收基站接收来自发射模块的信号，工作时一直处于接收状态，通过接收基站的检测模块检测到的数据会通过485总线直接发送给最外面的信息分析单元，信息分析单元再发送给服务器，服务器进行处理分析并通过显示器显示在网页上，网页上有员工的身份信息和区间信息，所述信号分析单元包括电源、LED灯、无线发射单元、ETH接口、485总线和Linux系统。
2.根据权利要求1所述的一种区间定位报警的软硬件系统，其特征在于，所述接收基站的外壳为金属，接收基站的2.4GHz天线和LED以及报警喇叭为防水接触金属的透明塑料罩，接收基站挂墙或者放在较高位置，以接收来自不同方位的发射模块信号。
3.根据权利要求1所述的一种区间定位报警的软硬件系统，其特征在于，所述发射模块采用超低功耗和低成本的防水设计，发射模块带有蜂鸣器、LED灯和告警按键，当发生灾情时可以通过按告警按键，迅速与控制台告警，当控制台发现异常后也可以发出数据使特定的接收者或者广播给所有的接收者，使其发射模块LED灯发出特定的闪烁和蜂鸣器高警，以达到相互告警的管理目的。
4.根据权利要求1所述的一种区间定位报警的软硬件系统，其特征在于，所述发射模块使用MCU：NRF24LE1，16kbytes Flash,1kbyte data RAM,1kbyte NV data RAM，所述发射模块集成了包括2.4GHz天线无线传输，增强型51Flash高速单片机。
5.根据权利要求1所述的一种区间定位报警的软硬件系统，其特征在于，所述发射模块的PCB layout采用单面设计，2.4GHz天线则采用通用的微小型2.4GHz layout走线。
6.根据权利要求1所述的一种区间定位报警的软硬件系统，其特征在于，所述发射模块的软件执行流程如下：
S1初始化设置，并激活射频收发功能；
S2判断发射模块是否收到报警信息，收到报警信号，则发射模块的LED灯闪烁，蜂鸣器鸣声；
S3未收到报警信号，则发送自身ID信息；
S4设置低功耗模式，并进入低功耗模式，判断唤醒计时是否重置，重置则返回步骤S1重新开始。
7.根据权利要求1所述的一种区间定位报警的软硬件系统，其特征在于，所述发射模块的电池为2000mAh锂电池。
8.根据权利要求1所述的一种区间定位报警的软硬件系统，其特征在于，所述发射模块的尺寸为6*3*1cm。
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