CN117031393A - 一种危险区域定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种危险区域定位系统及方法，该危险区域定位系统包括定位装置和上位机；定位装置用于供作业人员携带，且定位装置用于发出第一位置信号，第一位置信号用于表征定位装置的位置；上位机用于划分出警示区域，警示区域为危险区域；上位机还用于接收第一位置信号，以获取定位装置的第一位置；上位机被配置为当第一位置落在警示区域内时，上位机控制定位装置发出第一报警信号；能够通过划分警示区域，以对在警示区域内的作业人员进行提示，以提高对作业人员的保护效果。

Description

一种危险区域定位系统及方法

技术领域

本申请属于定位设备技术领域，尤其涉及一种危险区域定位系统及方法。

背景技术

在矿井、消防、搜救等特殊工作场合中，作业人员多需要携带警示灯以及专用的定位装置，但是由于作业人员自身已经会携带很多专用设备了，携带警示灯以及定位装置会提高作业人员的负担；同时目前的定位装置的系统不具有危险区域定位的功能，对作业人员的保护效果不佳。

发明内容

本申请的目的在于提供一种危险区域定位系统及方法，旨在解决传统定位设备的系统不具有危险区域定位的功能，对作业人员的保护效果不佳的问题。

本申请实施例的第一方面提出了一种危险区域定位系统，包括：

定位装置，用于供作业人员携带，且所述定位装置用于发出第一位置信号，所述第一位置信号用于表征所述定位装置的位置；

上位机，用于划分出警示区域，所述警示区域为危险区域；所述上位机还用于接收所述第一位置信号，以获取所述定位装置的第一位置；所述上位机被配置为当所述第一位置落在所述警示区域内时，所述上位机控制所述定位装置发出第一报警信号。

在本申请的部分实施例中，所述定位装置包括警示灯，所述警示灯用于发出所述第一报警信号。

在本申请的部分实施例中，所述警示灯包括依次设置的多个灯珠，多个所述灯珠按照第一时序依次闪烁，以发出所述第一报警信号。

在本申请的部分实施例中，所述定位装置还包括扬声器，所述扬声器用于发出所述第一报警信号。

在本申请的部分实施例中，所述警示区域包括第一子区域与第二子区域，所述第一报警信号包括第一子信号和第二子信号；所述第一子区域落在所述第二子区域内，且所述上位机被配置为当所述第一位置落在所述第一子区域内时，所述上位机控制所述定位装置发出第一子信号；所述第一位置落在所述第二子区域内时，所述上位机控制所述定位装置发出第二子信号。

在本申请的部分实施例中，所述警示区域为三维空间区域。

在本申请的部分实施例中，所述定位装置包括第一定位模块以及第二定位模块，所述第一定位模块为卫星定位模块，并用于发出第一坐标；所述第二定位模块为近程定位模块，并用于发出第一定位信号；其中，所述第一定位信号与所述第一坐标均为所述第一位置信号；

所述上位机用于获取所述第一定位信号以及所述第一坐标，并根据所述第一定位信号计算所述定位装置在不同时段下的第二坐标；

其中，所述第一坐标与所述第二坐标均用于表征所述定位装置的第一位置。

在本申请的部分实施例中，所述第二定位模块为UWB定位模块、WIFI定位模块、蓝牙定位模块、超声波定位模块、RFID定位模块、地磁定位模块、红外线定位模块以及ZigBee定位模块中至少一者。

在本申请的部分实施例中，所述第二定位模块为UWB定位模块，所述危险区域定位系统包括至少两个定位信标，所述第二定位模块根据所述信号从所述定位装置运动到不同定位信标的时间差，获取到所述第一定位信号。

第二方面，本申请还提供一种危险区域定位方法，应用于上述的危险区域定位系统中。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的一种危险区域定位系统及方法中，该危险区域定位系统包括定位装置和上位机；定位装置用于供作业人员携带，且定位装置用于发出第一位置信号，第一位置信号用于表征定位装置的位置；上位机用于划分出警示区域，警示区域为危险区域；上位机还用于接收第一位置信号，以获取定位装置的第一位置；上位机被配置为当第一位置落在警示区域内时，上位机控制定位装置发出第一报警信号；能够通过划分警示区域，以对在警示区域内的作业人员进行提示，以提高对作业人员的保护效果。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的危险区域定位系统的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的危险区域定位系统的运行步骤图。

主要元素符号说明：

100-第一子区域，200-第二子区域。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，在矿井、消防、搜救等特殊工作场合中，时常需要获取作业人员的位置信息，保证人员的安全。要在这类特殊作业环境中获取位置信息，通常需要配备专用定位装置，但是作业人员自身已经配备很多专用设备了，增设定位装置会提高作业人员的负担。因此为了减轻作业人员的负担，可以将定位装置整合在随身佩戴的装置如警示灯上，同时目前的定位装置的系统不具有危险区域定位的功能，对作业人员的保护效果不佳。本申请基于此对相关的危险区域定位系统及方法进行了改进。

请结合参阅图1和图2。本实施例的一种危险区域定位系统，包括：定位装置，用于供作业人员携带，且定位装置用于发出第一位置信号，第一位置信号用于表征定位装置的位置；上位机，用于划分出警示区域，这个警示区域代表危险区域；上位机还用于接收第一位置信号，以获取定位装置的第一位置；上位机被配置为当第一位置落在警示区域内时，上位机控制定位装置发出第一报警信号。

当发生紧急状况时，上位机能够在特定坐标之间划定出一片报警区，设备坐标位于该区域内的警示灯将作出对应的警报行为，以提醒用户尽快撤离。也就是说，能够通过划分警示区域，以对在警示区域内的作业人员进行提示，以提高对作业人员的保护效果。

警示灯时刻与上位机建立连接，实时交互绘制坐标轨迹图的同时，上位机也时刻确认警示灯的位置是否处于报警区域内。上位机向警示灯发送报警指令，警示灯接收到信号后经过MCU的解析处理，以特定的报警亮灯规则控制警示灯进行闪烁。由于警示灯平时也处于闪烁状态，用户长时间工作后容易习惯警示灯的闪烁规则，从而忽视掉警示灯的状态，因此报警亮灯规则需要具备高辨识度，与正常工作时的闪烁作为区分，才能很好地提醒用户。

在本申请的部分实施例中，警示区域包括第一子区域100与第二子区域200，第一报警信号包括第一子信号和第二子信号；第一子区域100落在第二子区域200内，且上位机被配置为当第一位置落在第一子区域100内时，上位机控制定位装置发出第一子信号；第一位置落在第二子区域200内时，上位机控制定位装置发出第二子信号。按照本实施例的划分，第一子区域100为危险区域，第二子区域200为次危险区域，在作业人员进入第一子区域100之前给作业人员提示，进而提高保护效果。

在一些实施例中，第二子区域200完全包覆第一子区域100。

在一些实施例中，第一子信号与第二子信号不同。可以理解的是，第一子信号与第二子信号的类型不同，例如第一子信号为声音信号，第二子信号为光信号。或者，第一子信号和第二子信号的强度、频率不同，例如第一子信号和第二子信号均为警示灯，通过设置警示灯不同的发光频率来调整第一子信号和第二子信号。第一子信号和第二子信号均为扬声器，通过扬声器的声音频率、发声频次、音调高低来调整第一子信号和第二子信号。

在本申请的部分实施例中，定位装置包括警示灯，警示灯用于发出第一报警信号。

在本申请的部分实施例中，所述警示灯包括依次设置的多个灯珠，多个所述灯珠按照第一时序依次闪烁，以发出所述第一报警信号。在具体的实施例中，警示灯包括依次设置的第一灯珠、第二灯珠、第三灯珠以及第四灯珠，警示灯具有第一警示模式，第一警示模式为警示灯发出第一报警信号的模式；其中，当警示灯处于第一警示模式时，第一灯珠、第二灯珠、第三灯珠以及第四灯珠按照第一时序依次闪烁。

在一些实施例中，警示灯具有正常模式，在正常模式下LED灯珠阵列包括四行四列，每列默认发出的灯光颜色不同，分别为左边两列发红光，右边两列发蓝光，常规工作下警示灯的闪烁规则为：红光LED灯珠高亮度状态且蓝光LED灯珠低亮度状态100ms、全部灯珠低亮度状态300ms、红光LED灯珠高亮度状态且蓝光LED灯珠低亮度状态100ms、全部灯珠低亮度状态300ms、红光LED灯珠低亮度状态且蓝光LED灯珠高亮度状态100ms、全部灯珠低亮度状态300ms、红光LED灯珠低亮度状态且蓝光LED灯珠高亮度状态100ms、全部灯珠低亮度状态300ms，即每一个循环为红色和蓝色灯光各闪烁两次。

而处于报警亮灯状态下，警示灯的灯光时序为：第一列LED灯珠发出高亮度红光且其他LED灯珠保持低亮度状态100ms、第二列LED灯珠发出高亮度红光且其他LED灯珠保持低亮度状态100ms、第三列LED灯珠发出高亮度红光且其他LED灯珠保持低亮度状态100ms、第四列LED灯珠发出高亮度红光且其他LED灯珠保持低亮度状态100ms。

通过红蓝交替闪烁变为急促的红色流水灯，给予用户明显的提醒信号，即使用户在长时间工作适应了变色闪烁，也能快速地感知到警示灯信号发生了变化，从而及时采取应对方案。但是，报警信号的灯光时序不是固定的，可以根据实际需要进行调整。

在本申请的部分实施例中，定位装置还包括扬声器，扬声器用于发出第一报警信号。此时则可以在报警状态下，通过扬声器发出高辨识度的报警音效来提醒用户目前处于报警区域。

在本申请的部分实施例中，警示区域为三维空间区域。警示区域由至少四个顶点(此时区域形状呈现四面体)的坐标构成，上位机获取报警区域的数据，自动对比警示灯实时坐标是否位于该区域范围内，若是，则直接或通过基站向警示灯送出对应的报警信号。

在本申请的部分实施例中，定位装置包括第一定位模块以及第二定位模块，第一定位模块为卫星定位模块，并用于发出第一坐标；第二定位模块为近程定位模块，并用于发出第一定位信号；其中，第一定位信号与第一坐标均为第一位置信号；上位机用于获取第一定位信号以及第一坐标，并根据第一定位信号计算定位装置在不同时段下的第二坐标；其中，第一坐标与第二坐标均用于表征定位装置的第一位置。

警示灯在启动时便自动开启定位模式，定位模式分为三种，是为户外定位模式、室内定位模式和室内外综合定位模式，在警示灯开机时，MCU默认处于室内外综合定位模式中，并自动获取两种定位模块的信号强度，分别与预设的信号强度阈值作比较。在短时间后，当MCU发现卫星定位模块的信号强度低于信号强度阈值，则自动将模式切换到室内定位模式；同理，当MCU发现近程定位模块的信号强度低于对应的信号强度阈值，则自动将模式切换到户外定位模式；若特定的时间段内两种定位模块的信号强度均在对应阈值之上，则维持室内外综合定位模式。用户能够通过长按开关按钮的来进行定位模式的切换，也可以设置专用的转换按键进行控制。

在本申请的部分实施例中，第二定位模块为UWB定位模块、WIFI定位模块、蓝牙定位模块、超声波定位模块、RFID定位模块、地磁定位模块、红外线定位模块以及ZigBee定位模块中至少一者。

在本申请的部分实施例中，第二定位模块为UWB定位模块，危险区域定位系统包括至少三个定位信标，第二定位模块根据信号从定位装置运动到不同定位信标的时间差，获取到第一定位信号。

处于室内定位模式时，近程定位模块工作，UWB定位模块时刻发送无线信号，当基站收到UWB定位模块发出的带有设备号与定位信息的信号，则将信号到达的时间传输到上位机，然后上位机通过TOA测距原理计算出警示灯的精准位置。

TOA(Time of Arrival)测距的基本原理是利用UWB脉冲信号到达各个基站的时间t，换算出信号源到达各个基站的距离R，至少三个基站以各自的R为半径画圆，绘出的三个圆将会有一个共同的交点，该交点即为信号源的坐标点，完成定位。

处于户外定位模式时，卫星定位模块工作，GPS/北斗定位模块时刻接收定位卫星信号，接收到一颗卫星的信号便可知道一颗卫星的位置，得到卫星到设备的距离，利用三维坐标的距离公式，并利用三颗卫星，组成3条方程式，即可解出设备的坐标(X，Y，Z)，警示灯与上位机建立无线通信连接，将设备坐标(X，Y，Z)发送到上位机。

处于室内外综合定位模式时，近程定位模块和卫星定位模块一起工作，上位机通过通信获得GPS/北斗定位模块采集到的大概坐标(X，Y，Z)，再通过TOA测距获得的UWB信号坐标进行修正，获得精准的设备坐标(X，Y，Z)。

进一步地，为了更好的实施本申请的危险区域定位系统，本申请还提供一种危险区域定位方法，应用于上述任意实施例的危险区域定位系统中。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考，但与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

以上对本申请实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种危险区域定位系统，其特征在于，包括：

定位装置，用于供作业人员携带，且所述定位装置用于发出第一位置信号，所述第一位置信号用于表征所述定位装置的位置；

上位机，用于划分出警示区域，所述警示区域为危险区域；所述上位机还用于接收所述第一位置信号，以获取所述定位装置的第一位置；所述上位机被配置为当所述第一位置落在所述警示区域内时，所述上位机控制所述定位装置发出第一报警信号。

2.根据权利要求1所述的危险区域定位系统，其特征在于，所述定位装置包括警示灯，所述警示灯用于发出所述第一报警信号。

3.根据权利要求2所述的危险区域定位系统，其特征在于，所述警示灯包括依次设置的多个灯珠，多个所述灯珠按照第一时序依次闪烁，以发出所述第一报警信号。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的危险区域定位系统，其特征在于，所述定位装置还包括扬声器，所述扬声器用于发出所述第一报警信号。

5.根据权利要求1所述的危险区域定位系统，其特征在于，所述警示区域包括第一子区域与第二子区域，所述第一报警信号包括第一子信号和第二子信号；所述第一子区域落在所述第二子区域内，且所述上位机被配置为当所述第一位置落在所述第一子区域内时，所述上位机控制所述定位装置发出第一子信号；所述第一位置落在所述第二子区域内时，所述上位机控制所述定位装置发出第二子信号。

6.根据权利要求1所述的危险区域定位系统，其特征在于，所述警示区域为三维空间区域。

7.根据权利要求1所述的危险区域定位系统，其特征在于，所述定位装置包括第一定位模块以及第二定位模块，所述第一定位模块为卫星定位模块，并用于发出第一坐标；所述第二定位模块为近程定位模块，并用于发出第一定位信号；其中，所述第一定位信号与所述第一坐标均为所述第一位置信号；

所述上位机用于获取所述第一定位信号以及所述第一坐标，并根据所述第一定位信号计算所述定位装置在不同时段下的第二坐标；

其中，所述第一坐标与所述第二坐标均用于表征所述定位装置的第一位置。

8.根据权利要求7所述的危险区域定位系统，其特征在于，所述第二定位模块为UWB定位模块、WIFI定位模块、蓝牙定位模块、超声波定位模块、RFID定位模块、地磁定位模块、红外线定位模块以及ZigBee定位模块中至少一者。

9.根据权利要求8所述的危险区域定位系统，其特征在于，所述第二定位模块为UWB定位模块，所述危险区域系统包括至少三个定位信标，所述第二定位模块根据信号从所述定位装置运动到不同所述定位信标的时间差，获取到所述第一定位信号。

10.一种危险区域定位方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任意一项所述的危险区域定位系统中。