CN204286480U - 北斗室内多模定位与安全监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了北斗室内多模定位与安全监控装置，包括单片机主控主板、北斗多模定位模块、通信模块、传感器模块、接口模块、编码管理器和电源模块；所述的单片机主控主板分别与北斗多模定位模块、通信模块、传感器模块、接口模块、编码管理器和电源模块连接。该装置运用北斗多模定位技术、感知技术和无线组网通信技术，实现室内定位与安全监测功能，可用于室内导航定位、消防安全监控、安防、智能家居、电梯、仓储、工业生产配套、特种设备监控、物流运输、交通工具监管等诸多领域。

Description

北斗室内多模定位与安全监控装置

技术领域

本实用新型涉及北斗多模定位技术、感知技术和无线组网通信技术，实现室内定位与安全监测等功能，具体涉及了北斗室内多模定位与安全监控装置。

背景技术

室内安全监控是智能家居的一个重要领域，能够对火灾、煤气中毒等室内危险状况进行实时监控。目前能够实现室内安全监控的产品有不少，如中国专利申请号为201310751335.2公开的室内安全环境监测系统，包括：核心控制单元、无线接收模块、无线发送模块、工作控制单元、监测系统、降压电源模块和升压电源模块，结合传感器等设备，实现监测室内火灾、煤气泄漏等事故的功能。如中国专利申请号201220735163.0公开的一种室内安全无线监测装置，包括传感器组、微处理器、短信收发器和触摸显示屏，可通过对环境的监测将报警信号发送到用户手机上。上述装置和系统，包括目前市面上同类室内安全监控装置的不足之处在于：仅具有监控和报警功能，不能提供室内精准定位和灾害情况下的生命特征探测功能，而这两项功能正是实施救援的重要支撑技术。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种集成性高、功能强大、使用方便、安全可靠的北斗室内多模定位与安全监控装置，实现对室内安全环境的监控以及危险情况下的室内定位和生命探测，为应急救援提供辅助支持。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

北斗室内多模定位与安全监控装置，包括单片机主控主板、北斗多模定位模块、通信模块、传感器模块、接口模块、编码管理器和电源模块；所述的单片机主控主板分别与北斗多模定位模块、通信模块、传感器模块、接口模块、编码管理器和电源模块连接。

所述的单片机主控主板固化了微处理器和存储器。

所述的电源模块包括交流电电源接口、内置锂电池连接继电器，采取外部供电和内置锂电池供电的方式。

所述的北斗多模定位模块包括北斗定位芯片、GPS定位芯片和地磁传感器，负责室内定位和导航。

所述的通信模块包括ZigBee模块、WIFI模块、GPRS/3G/4G通信模块和RFID模块，用于室内组网通信以及向后台管理系统或联动中心发送报警信息，也可为移动终端提供定位和导航。

所述的传感器模块包括视频传感器、电红外传感器、拾音器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器和加速度传感器。

所述的接口模块包括2个高音喇叭接口、2个USB接口、2个RJ45接口、2个电源接口、2个侧面天线接口和2个顶部天线接口。

所述的编码管理器包括高频接收电路、放大整形电路和驱动执行电路，主要用于对北斗多模定位模块、通信模块和传感器模块进行编码配置和控制管理。

进一步说明，所述的电源模块采取锂电与市电2种供电模式，当市电断路时，通过继电器完全隔离市电连接电路，启用锂电供电，此时停止向视频传感器供电，以延长电池使用时间。

进一步说明，所述的北斗多模定位模块与通信模块形成组合式定位与组网通信，可作为网络节点，通过ZigBee模块、WIFI模块、GPRS/3G/4G通信模块进行自组网，结合定位信息和监控信息，全面覆盖所选范围，为巡检人员、救援人员和指挥中心提供监控、导航或通信服务。

进一步说明，所述的RFID模块可以对巡检人员或救援人员所用的具有RFID功能的手持机进行身份验证，所述的电红外传感器与拾音器配合工作实现生命特征探测功能，所述的视频传感器连接部分采用可拆卸半球形，可半球方向转动调整角度配件。

北斗多模定位模块采用北斗、GPS与地磁传感器相结合的定位模式，弥补了单一定位方式的不足，在北斗或GPS信号不好的室内环境，地磁传感器既可进行独立定位，也可以将采集到的地磁参数用于校准北斗或GPS定位参数。

通信模块中的ZigBee模块负责对特定范围内已安装的本实用新型进行自动组网，通过ZigBee、WIFI和GPRS/3G/4G进行通信，将每个节点的定位信息、监测参数定时传送至后台管理系统。当有异常情况发生时，通信模块将向对应的联动中心发送报警信息并向室内人员发出警报，提醒人员疏散；救援人员到来时，可以与救援人员携带的移动终端配合使用，结合北斗多模定位模块进行室内导航。

传感器模块是本实用新型的监控部件，其中视频传感器能实时监控室内场景，在市电断电时停止工作，当且仅当继电器收到无线信息指令需要打开视频传感器时，才重新接通锂电电源，用于查看特定方位的现场场景；电红外传感器和拾音器可进行生命特征探测；温度传感器和湿度传感器分别监控室内温度和湿度，所得参数供后台管理系统分析处理，便于及时发现异常情况；火焰传感器和烟雾传感器实时探测室内火焰和烟雾的存在，能预报火警以及火灾时对火势大小的监控；加速度传感器用于电梯、车厢等移动密闭空间，监控速度是否正常。

编码管理器对各个模块进行初始化编码配置，包括启动/停止控制编码以及其他状态控制编码，并将编码指令集通过通信模块发送到后台管理系统。后台管理系统与移动终端可以根据实际需要发送编码指令，控制特定模块或设备工作。必要时也可手动更改编码设置。

与现有技术相比较，本实用新型的优点：

1.采用北斗/GPS与地磁传感器实现多模室内精准定位和导航，能够为救援人员提供具体方位信息，极大缩短救援时间。

2.电红外传感器和拾音器能够对生命体征进行探测，能够在最短时间发现生还者并发出报警信息，增加人员的获救几率。

3.继电器对电源的管理能够防止灾害发生时造成的设备短路，同时在断电时对不同模块的分别管理能够使锂电池的工作时间达到最长。

4.ZigBee、WIFI和GPRS/3G/4G的组网通信能够将本实用新型作为网络节点，使安装了本实用新型的特定范围（如整个楼层、整栋楼等）都纳入监控网络，定位与导航无死角，可与移动终端进行通信，使救援人员在无法视物的情况下根据导航准确快速到达救援地点。

5．本实用新型可以安装在电梯、物流运输车厢等移动空间里，通过加速度传感器可以监控移动速度是否正常。

附图说明

图1是本实用新型的结构框架示意图；

图2是本实用新型的正面外观示意图；

图3是本实用新型的背面外观示意图；

图4是本实用新型的顶部外观示意图；

图5是本实用新型的底部外观示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1、拾音器 2、工作指示灯 3、电源指示灯 4、隔热防火层 5、感光器 6、烟雾传感器 7、视频摄像头 8、可调整角度球形支架 9、可拆卸半球 10、北斗/GPS天线 11、WIFI/GPRS/3G/4G/ZIGBEE天线 12、USB接口 13、RJ45接口 14、高音喇叭接口 15、电源接口 16、北斗/GPS天线 17、WIFI/GPRS/3G/4G/ZIGBEE天线 18、USB接口 19、RJ45接口 20、高音喇叭接口 21、电源接口 22、半球接口 23、温度传感器 24、湿度传感器 25、电红外传感器 26、火焰传感器

 具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但本实用新型的保护范围不局限于以下实施例。

实施例：

参见图1所示，北斗室内多模定位与安全监控装置，包括单片机主控主板、北斗多模定位模块、通信模块、传感器模块、接口模块、编码管理器和电源模块；所述的单片机主控主板分别与北斗多模定位模块、通信模块、传感器模块、接口模块、编码管理器和电源模块连接。

所述的单片机主控主板固化了微处理器和存储器。所述的电源模块包括交流电电源接口、内置锂电池连接继电器，采取外部供电和内置锂电池供电的方式。当市电断路时，通过继电器完全隔离市电连接电路，启用锂电供电，此时停止向视频传感器供电，以延长电池使用时间。

所述的北斗多模定位模块包括北斗定位芯片、GPS定位芯片和地磁传感器，地磁传感器用于对室内定位参数与北斗/GPS定位参数进行校准；所述的通信模块包括ZigBee模块、WIFI模块、GPRS/3G/4G通信模块和RFID模块，用于室内组网通信以及向后台管理系统或联动中心发送报警信息，也可为移动终端提供定位和导航。

所述的传感器模块包括视频传感器、电红外传感器、拾音器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器和加速度传感器。所述的视频传感器连接部分采用可拆卸半球形，可半球方向转动调整角度配件，外接金属天线。所述的接口模块包括2个高音喇叭接口、2个USB接口、2个RJ45接口、2个电源接口、2个侧面天线接口和2个顶部天线接口；所述的编码管理器包括高频接收电路、放大整形电路和驱动执行电路，用于对北斗多模定位模块、通信模块和传感器模块进行编码配置和控制管理。

本实用新型的基本性能参数见附表1。

附表1

 

    市电接入情况下，所有模块正常工作，监控室内安全情况。市电断电的情况下，继电器自动隔离市电连接电路，进入电路保护状态，启用锂电供电，此时切断视频传感器供电，以延长用电时间，可连续供电48小时。若需要启动视频传感器时，可通过无线信号启动继电器连接视频传感器，恢复供电。

北斗多模定位模块采用北斗、GPS和地磁传感器组合定位的方式，结合地磁传感器进行定位校准，提高定位精度。通过ZigBee模块、WIFI模块和GPRS/3G/4G模块进行室内自组网，将整个建筑物所有安装了本实用新型的房间都纳入网络中，形成全方位安全监控覆盖。需要进行搜救时，网络上的每个节点都可以发送定位信息到救援人员的移动终端上，形成导航。

温度传感器采集的温度信息可辅助判断室内高温或火警等情况，湿度传感器采集的湿度信息可供判断室内水汽、水量或消防喷水信息，加速度传感器可用于在电梯等移动空间内判断移动速度是否正常，火焰传感器和烟雾传感器结合可判断是否发生火灾。紧急情况发生时，电红外传感器结合拾音器可以探测生命特征信息，并将探测到的生命特征信息与定位信息发送出去，便于救援人员直接进行搜救。

参见图2-5，本实用新型采用柱形+半球形设计，半球形可拆卸；视频传感器连接部分采用半球形，可半球方向转动调整角度配件。全装置采用防水设置、耐高温外壳，外壳里层为防火防水隔热材料，确保内部结构及各传感器、电路安全。在发热量大的芯片部位采用顶部导热硅胶进行散热。底部和顶部均配置有多个接口，具体参见附图说明。

指示灯含义： 

指示灯1：绿色-市电工作，红色-锂电电源供电；

指示灯2：绿色-设备正常，黄色-通信故障，红色-机器故障，蓝色-电红外传感器故障。

Claims (4)

1.北斗室内多模定位与安全监控装置，包括单片机主控主板、北斗多模定位模块、通信模块、传感器模块、接口模块、编码管理器和电源模块；所述的单片机主控主板分别与北斗多模定位模块、通信模块、传感器模块、接口模块、编码管理器和电源模块连接；其特征在于：

所述的单片机主控主板固化了微处理器和存储器；

    所述的电源模块包括交流电电源接口、内置锂电池连接继电器，采取外部供电和内置锂电池供电的方式；

    所述的北斗多模定位模块包括北斗定位芯片、GPS定位芯片和地磁传感器，负责室内定位和导航；

    所述的通信模块包括ZigBee模块、WIFI模块、GPRS/3G/4G通信模块和RFID模块，用于室内组网通信以及向后台管理系统或联动中心发送报警信息，也可为移动终端提供定位和导航；

    所述的传感器模块包括视频传感器、电红外传感器、拾音器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器和加速度传感器；

    所述的接口模块包括2个高音喇叭接口、2个USB接口、2个RJ45接口、2个电源接口、2个侧面天线接口和2个顶部天线接口；

    所述的编码管理器包括高频接收电路、放大整形电路和驱动执行电路，主要用于对北斗多模定位模块、通信模块和传感器模块进行编码配置和控制管理。

2.根据权利要求1所述的北斗室内多模定位与安全监控装置，其特征在于：所述的电源模块采取锂电与市电2种供电模式，当市电断路时，通过继电器完全隔离市电连接电路，启用锂电供电，此时停止向视频传感器供电，以延长电池使用时间。

3.根据权利要求1所述的北斗室内多模定位与安全监控装置，其特征在于：所述的北斗多模定位模块与通信模块形成组合式定位与组网通信，可作为网络节点，通过ZigBee模块、WIFI模块、GPRS/3G/4G通信模块进行自组网，结合定位信息和监控信息，全面覆盖所选范围，为巡检人员、救援人员和指挥中心提供监控、导航或通信服务。

4.根据权利要求1所述的北斗室内多模定位与安全监控装置，其特征在于：所述的RFID模块可以对巡检人员或救援人员所用的具有RFID功能的手持机进行身份验证，所述的电红外传感器与拾音器配合工作实现生命特征探测功能，所述的视频传感器连接部分采用可拆卸半球形，可半球方向转动调整角度配件。