CN115334641A - 一种物联网断路器的静态定位方法、系统及物联网断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种物联网断路器的静态定位方法、系统及物联网断路器，包括：获取WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集；对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。适用于复杂环境下的静态定位，解决密闭空间无法定位的问题，实现新型智能量测开关的快速定位。

Description

一种物联网断路器的静态定位方法、系统及物联网断路器
技术领域
本发明涉及静态定位技术领域，特别是涉及一种物联网断路器的静态定位方法、系统及物联网断路器。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
当前物联网开关已经实现了电量的感知和数据的通信，但是没法采集位置信息，不易查找断路器或者装有断路器的电表箱。这是因为现在的房子都是由钢筋混凝土建造而成，GPS信号会受到墙体的阻隔或反射无法进入室内，导致在室内收不到卫星信号，同时断路器安装之后不会被移动，如果待测点相对于其周围的固定点没有位置变化，待测点在协议地球坐标系中的位量可以认为是固定不变的(静态)，确定这些待测点的位量称为静态定位。
所以，针对地下室、楼道间及金属配电柜等复杂使用环境下的物联网断路器，存在卫星定位信息无法获取的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种物联网断路器的静态定位方法、系统及物联网断路器，适用于复杂环境下的静态定位，解决密闭空间无法定位的问题，实现新型智能量测开关的快速定位。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种物联网断路器的静态定位方法，包括：
获取WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集；
对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
作为可选择的实施方式，采用K均值聚类算法对蓝牙定位点集进行分类。
作为可选择的实施方式，对得到的定位坐标进行准确性校验。
作为可选择的实施方式，准确性校验的过程包括：
计算定位坐标与用于标定的准确定位坐标的测量距离；
计算从待定位点到用于标定的定位点的实际距离；
若测量距离与实际距离之间的差值大于阈值，则当前定位有误。
作为可选择的实施方式，根据蓝牙定位结果对WiFi定位点集进行纠正。
作为可选择的实施方式，根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集，利用圆与点交点选择的几何原则，最终定位坐标。
第二方面，本发明提供一种物联网断路器的静态定位系统，包括：
定位模块，被配置为获取WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集；
融合模块，被配置为对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
第三方面，本发明提供一种物联网断路器，包括：处理器、WiFi通信模块和蓝牙通信模块；
所述处理器用于接收WiFi通信模块和蓝牙通信模块在通信交互时的WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集，通过对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
第四方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。
第五方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出一种物联网断路器的静态定位方法及系统，适用于复杂环境下的静态定位，解决密闭空间无法定位的问题，实现新型智能量测开关的快速定位，降低抢修时长。
本发明提供一种基于WiFi/蓝牙信号的融合定位方法，以及采用K均值聚类算法的融合定位方法，将WiFi和蓝牙分别进行定位处理，将WiFi和蓝牙两种定位数据进行融合，在K个类中选择点元素最多的类作为蓝牙定位算法的区域性结果，将区域性结果作为修正WiFi定位结果的依据，利用圆与点交点选择的几何原则，最终得到定位坐标，提高复杂环境下的定位精确度。
本发明提出一种基于静态定位方法的物联网断路器，解决停电信息无法与定位信息融合的问题，实现带定位技术智能量测开关数据物联共享。在发生停电事件时，智能量测开关通过高频实时采集识别到的停电信息，结合静态定位技术获取到的位置信息通过边缘计算在本地做综合研判，通过宽带载波实时上传到主站系统，主站系统实时信息推送到运维APP，自动规划导航路线，实现快速定位和抢修。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的物联网断路器的静态定位方法示意图；
图2为本发明实施例3提供的物联网断路器示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供一种物联网断路器的静态定位方法，在GPS信号受到阻隔或屏蔽无法定位的时候，不需要额外的硬件，通过WiFi和低功耗蓝牙通信的方式进行信号探测和分析，同时借助手机及定位服务器等装置，实现在地下室、楼道间及金属配电柜等复杂使用环境下的精准定位。无线信号在传播过程中容易受到干扰，产生反射、传输、衍射、散射等现象，从而形成与周围环境密切相关的多通道信号。在每个观察位置，接收到的多路信号是唯一，使用量化的信号强度等唯一的特征来预测未知信息。可收集场景中已知位置的无线信号的唯一信息，使用收集到的信息预先建立场景的位置信息，最后通过在线观察最近的已知位置来估计当前位置。
本实施例提供的一种物联网断路器的静态定位方法，具体包括：
如图1所示，获取WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集；
对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
物联网断路器在复杂环境下无法接收到GPS信号，但是会收到很多的RSS，对定位有帮助的主要是WiFi信号和蓝牙信号。从室内定位复杂的干扰环境来看，首先，需要采集大量的RSS数据，庞大的数据量使得利用数据层融合的方式大大提高了定位系统的复杂性，尤其是当几个数据源受到干扰时，会给定位系统的灵活性带来极大的考验。然而，尽管决策层融合可能会丢失大量的原始信息，但它在信息处理的过程中具有很好的灵活度，且在融合阶段处理的信息量较少，需要占用的通信带宽及计算机等资源较少。
由此，本实施例基于接收到的WiFi信号强度和蓝牙信号强度分别进行定位处理，其中包括断路器采集—特征提取—建立指纹库—指纹库特征提取—定位判断—位置分析；
具体地：
物联网断路器通过WiFi通信模块，检测每个WiFi热点的信号强度，以此得到WiFi定位点集；通过蓝牙通信模块，检测每个蓝牙的信号强度，以此得到蓝牙定位点集；
然后，采用K均值聚类算法对上述定位结果进行分析，将WiFi和蓝牙两种定位数据进行融合，提高复杂环境下的定位精度。
K均值聚类算法是一种基于划分的聚类算法，K代表聚类的个数，是最简单的无监督机器学习方法之一，多应用于机器学习和数据挖掘等领域。
本实施例借鉴了K均值聚类分块的思想，将K均值聚类算法应用到WiFi和蓝牙融合定位中，对蓝牙逐次扫描得到的定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并用来纠正WiFi定位结果；
具体地，在K个类中选择点元素最多的类作为蓝牙定位算法的区域性结果，将区域性结果作为修正WiFi定位结果的依据，利用圆与点交点选择的几何原则，最终得到定位坐标，提高复杂环境下的定位精确度。
K均值聚类算法主要解决的问题为，对于空间中的样本点，如何在基于某种度量标准的前提下，通过某种算法将所有的样本点合理的划分为若干个类别，每个类别中的点具有一定的相关性或相似性。
假设给定样本点集合为X＝{X1，X2，X3，X4，...，Xn}，将集合义进行分类，形成K个“簇”。Uj表示第j(j≤K)个簇的中心点位置，初始化时可以随机选择集合中的某一个样本点。过程如下；
(a)从样本集合中随机取K个点作为中心点Uj的初始值。
(b)对集合中任一点Xi，计算它们和K个中心点Uj的距离，若点Xi距离中心点Uj最近，那么Xi属于第j个点群。
(c)将所有点划分点群归属后，更新中心点，使其等于所属点群的中心；其中，更新中心点的方法有很多，最简单的方法就是使用属于点群的点的坐标均值。
(d)重复b和c步骤，直到K个中心点不再变化。
本实施例聚类对象是蓝牙定位阶段得到的预测定位点集，该定位点集是在多次扫描后得到，聚类的目标在于通过聚类结果纠正WiFi定位结果，分类不需要过于细致，为了降低算法的复杂度，中心点的选取采用随机方式。
本实施例提供一种基于WiFi/蓝牙信号的融合定位方法，以及采用K均值聚类算法的融合定位方法，将WiFi和蓝牙分别完成各自的定位处理，将WiFi和蓝牙两种定位数据进行融合，在K个类中选择点元素最多的类作为蓝牙定位算法的区域性结果，将区域性结果作为修正WiFi定位结果的依据，利用圆与点交点选择的几何原则，最终得到定位坐标，提高复杂环境下的定位精确度。
虽然通过WiFi和蓝牙融合定位能给提高复杂环境下的定位精度，但是在有些复杂的环境下，还需要对定位做进一步的矫正，才能让定位更准确。因为在定位阶段扫描到的当前位置的信号强度仍然是受到各种因素影响后的数据，这将给定位带来一定的误差，通过矫正则可以避免这种误差。
本实施例采用的矫正方法是先选用一个比较利于定位的位置，记录好该位置，作为用于标定的准确定位结果；之后移动到需要定位的位置，根据上述过程得到当前位置坐标后，对该坐标根据准确定位结果进行判断，通过比较两组坐标值来判断当前定位的结果是否正确，如果当前结果不符合要求则重新定位进行矫正。
矫正法作用于定位阶段，在通过定位算法计算出定位结果后，步骤为：
a)根据上述定位算法得到的位置坐标A(x,y)；
b)计算A和B(B为用于标定的准确定位结果)之间的测量距离S1；
c)通过加速传感器和计时器，计算目标从A点运动到B点经过的时间t与速度v，从而得到目标移动的实际距离S2；
d)计算S1和S2之间的差值，如果差值大于阈值(阈值为设定的定位精度)则表示此次定位结果错误；从而有效避免定位过程中偶然的信号波动给定位带来的误差。
实施例2
本实施例提供一种物联网断路器的静态定位系统，包括：
定位模块，被配置为获取WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集；
融合模块，被配置为对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1中所述的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
实施例3
本实施例提供一种基于静态定位的物联网断路器，包括：处理器、WiFi通信模块和蓝牙通信模块；
所述处理器用于接收WiFi通信模块和蓝牙通信模块在通信交互时的WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集，通过对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
如图2所示，所述物联网断路器还包括电压采集模块、电流采集模块、宽带载波通信模块、蓝牙通信模块、WiFi通信模块、分合闸模块等；
其中，电压采集模块和电流采集模块将电网的模拟信号经过各种新型传感器、电压调节、滤波等电路转换后传递给A/D转换器，把电网信息数据以数字信号的形式提供给主控MCU供其计算分析。
宽带载波通信模块用于物联网断路器和集中器的上行双向通信。
主控MCU根据数字采集单元所釆集到的信息和预先设置好的整定参数进行分析、运算、对比判断，识别当前的线路的运行状态。
分合闸模块用于当电网出现故障并需要切断供电条件时，主控MCU发出分闸信号，通过驱动执行机构控制断路器动作，达到切断故障线路供电的目的，避免了故障扩大的危险。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1中所述的方法。
实施例1中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种物联网断路器的静态定位方法，其特征在于，包括：
获取WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集；
对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
2.如权利要求1所述的一种物联网断路器的静态定位方法，其特征在于，采用K均值聚类算法对蓝牙定位点集进行分类。
3.如权利要求1所述的一种物联网断路器的静态定位方法，其特征在于，对得到的定位坐标进行准确性校验。
4.如权利要求3所述的一种物联网断路器的静态定位方法，其特征在于，准确性校验的过程包括：
计算定位坐标与用于标定的准确定位坐标的测量距离；
计算从待定位点到用于标定的定位点的实际距离；
若测量距离与实际距离之间的差值大于阈值，则当前定位有误。
5.如权利要求1所述的一种物联网断路器的静态定位方法，其特征在于，根据蓝牙定位结果对WiFi定位点集进行纠正。
6.如权利要求1所述的一种物联网断路器的静态定位方法，其特征在于，根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集，利用圆与点交点选择的几何原则，最终定位坐标。
7.一种物联网断路器的静态定位系统，其特征在于，包括：
定位模块，被配置为获取WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集；
融合模块，被配置为对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
8.一种物联网断路器，其特征在于，包括：处理器、WiFi通信模块和蓝牙通信模块；
所述处理器用于接收WiFi通信模块和蓝牙通信模块在通信交互时的WiFi信号强度和蓝牙信号强度，并以此分别得到WiFi定位点集和蓝牙定位点集，通过对蓝牙定位点集进行分类，以蓝牙定位点所属最多的一类作为蓝牙定位结果，并根据蓝牙定位结果和WiFi定位点集得到定位坐标。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-6任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-6任一项所述的方法。
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