CN209823752U - 基于电力线载波通讯的人员定位探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电力线载波通讯的人员定位探测器，其包括：电源单元，用于将220V交流电转化为直流电源，用于驱动主控制单元、PLC通信单元、无线通讯单元；电源单元包括桥式整流二极管阵列等，第三电容与第二电容、第二电阻并联，第二电阻与第四电阻串联，第一电阻与第三电阻、第一二极管依次串联，第一电阻与第一电容并联；主控制单元，与电源单元、PLC通信单元、无线通讯单元连接。本实用新型具有定位精度高、实时监测信号接收器佩戴人员、可绘制佩戴人员在商场内的行走轨迹、成本低廉、可靠性高等优点，能完全满足大型楼宇的人员定位需求。

Description

基于电力线载波通讯的人员定位探测器

技术领域

本实用新型涉及一种人员定位探测器，特别是涉及一种基于电力线载波通讯的人员定位探测器。

背景技术

在大型商场和复杂的商业街区中，经常发生幼年儿童迷路的事件。发生此类事件后，心急如焚的家长往往只能通过有限的几种方式找寻：

一，沿着儿童可能的行进路线，大声呼喊，发动多人共同寻找；

二，通过商场的广播系统，发寻人启事；

三，通过视频监控寻找迷路儿童；

通过上述方法，搜寻迷路儿童往往需要一定的时间，而无人看管的儿童很可能发生意外事件。

市场上现有定位电话或儿童定位器包括电池、SIM卡、按键、主控单元，该既支持人员定位，还支持通话功能等，使用电池供电；需要SIM卡，依赖于移动运行商的移动网络；使用GPRS网络与上层软件保持数据通信。

而商场、大型楼宇等建筑物都是几十层的高楼，普通的GPS定位的方法，无法确认具体楼层；同时，由于这些大型楼宇环境复杂(例如：地下车库)，2G网络信号质量不稳定，移动通信失败率较高。依赖于移动运行商的网络，必然产生了一定的费用，且成本用属于持续性投入，增加楼宇管理者的管理成本。

因此，该方案并不能完全满足大型楼宇的人员定位需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于电力线载波通讯的人员定位探测器，其具有定位精度高、实时监测信号接收器佩戴人员、可绘制佩戴人员在商场内的行走轨迹、成本低廉、可靠性高等优点，能完全满足大型楼宇的人员定位需求。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于电力线载波通讯的人员定位探测器，其特征在于，其包括：

电源单元，用于将220V交流电转化为直流电源，用于驱动主控制单元、PLC通信单元、无线通讯单元；电源单元包括桥式整流二极管阵列、反激式控制器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第一三极管、变压器、第一二极管、第二二极管、第三二极管，第三电容与第二电容、第二电阻并联，第二电阻与第四电阻串联，第一电阻与第三电阻、第一二极管依次串联，第一电阻与第一电容并联，第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻都与桥式整流二极管阵列连接，第一二极管与第一三极管的漏极连接，第七电阻与第一三极管的栅极连接，第八电阻、第九电阻都与第一三极管的源极连接，第八电阻与第九电阻并联，第七电容、第十一电阻、第十二电阻与第十三电阻并联，第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第六电容、第七电容、第三二极管都与反激式控制器连接，第八电容与第十三电阻串联，第十电阻、第三二极管都与变压器的初级侧一端连接，第一电容与变压器的初级侧另一端连接，第二二极管、第五电阻、第五电容、第六电阻都与变压器的次级侧连接，第四电容与第五电容并联；

主控制单元，与电源单元、PLC通信单元、无线通讯单元连接，主控制单元包括STM8S003F3型单片机、第九电容，单片机的第一脚接PLC通信单元中的PLC发送电路，单片机的第二十脚接PLC通信单元中的PLC接收电路，单片机的第八脚接第九电容；

PLC通信单元，用于主控制单元与外部的数据通信，包括PLC发送电路和PLC接收电路；PLC发送电路包括第十四电阻、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十五电阻、第十六电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一PNP型三极管、第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、第二PNP型三极管、第四二极管、第五二极管、第一电感，第十五电阻、第十电容、第十一电容、第十六电阻依次串联，第十四电阻与第十电容、第十一电容连接，第一稳压管的一端、第一PNP型三极管的基极都与第十五电阻连接，第一PNP型三极管的发射极、第二NPN型三极管的集电极、第四二极管的负极都与第一稳压管的另一端连接，第一NPN型三极管的集电极、第二NPN型三极管的基极、第二PNP型三极管的基极都与第一PNP型三极管的集电极连接，第二稳压管的一端、第一NPN型三极管的基极都与第十六电阻连接，第一NPN型三极管的发射极、第二PNP型三极管的集电极、第五二极管都与第二稳压管的另一端连接，第四二极管与第五二极管串联，第四二极管、第五二极管、第二NPN型三极管的发射极、第二PNP型三极管的发射极都与第一电感的一端连接，第一电感的另一端与第十二电容连接；PLC接收电路包括第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第三NPN型三极管、第二电感、第三电感，第二电感、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第三电感、第十八电阻并联，第十七电阻连接在第二电感和第十三电容之间，第十六电容连接在第三电感和第十八电阻之间，第十七电容与第十八电容、第二十电阻、第二十一电阻并联，第十六电容、第十八电阻、第二十电阻都与第三NPN型三极管的基极连接，第二十一电阻、第二十二电阻都与第三NPN型三极管的集电极连接，第十九电阻与第三NPN型三极管的发射极连接，第二十三电阻与第二电感串联；

无线通讯单元，用于与佩戴在需要定位的人或物上的无线接收器进行通信的系统子单元；该单元用于实现近场的无线通讯，其包括无线发送电路和无线接收电路；无线发送电路包括CMT2110型第一无线射频调制芯片、第一晶振Y1、第四电感、第五电感、第十九电容、第二十电容、第一天线，第一晶振、第四电感、第十九电容都与CMT2110型第一无线射频调制芯片连接，第十九电容、第二十电容、第一天线都与第五电感连接；

无线接收电路包括CMT2110型第二无线射频调制芯片、第二晶振、第六电感、第七电感、第二十一电容、第二十二电容、第二天线，第二晶振、第六电感、第二十二电容都与CMT2110型第二无线射频调制芯片连接，第六电感、第七电感、第二十一电容都与第二天线连接。

优选地，所述第一三极管是MOS管。

优选地，所述第十七电容、第十八电容、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第三NPN型三极管组成一个共射放大电路。

优选地，所述第四电感、第五电感、第十九电容、第二十电容、第一天线组成一个发射单元。

优选地，所述第六电感、第七电感、第二十一电容、第二十二电容组成一个滤波电路。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型实现大型楼宇内实时、高精度的人员定位，使用电力线载波通讯实现数据的传输，不依赖移动网络，无需重复布线，易于安装、便于维护、成本低廉，能完全满足大型楼宇的人员定位需求。

附图说明

图1为本实用新型基于电力线载波通讯的人员定位探测器的原理框图。

图2为本实用新型中电源单元的电路图。

图3为本实用新型中主控制单元的电路图。

图4为本实用新型中PLC发送电路的电路图。

图5为本实用新型PLC接收电路的电路图。

图6为本实用新型中无线发送电路的电路图。

图7为本实用新型中无线接收电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

如图1至图7所示，本实用新型基于电力线载波通讯的人员定位探测器包括：

电源单元，用于将220V交流电转化为直流电源，用于驱动主控制单元、PLC通信单元、无线通讯单元；

电源单元包括桥式整流二极管阵列DB1、反激式控制器IC1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第一三极管Q1、变压器T1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3，第三电容C3与第二电容C2、第二电阻R2并联，第二电阻R2与第四电阻R4串联，第一电阻R1与第三电阻R3、第一二极管D1依次串联，第一电阻R1与第一电容C1并联，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2都与桥式整流二极管阵列DB1连接，第一二极管D1与第一三极管Q1的漏极连接，第七电阻R7与第一三极管Q1的栅极连接，第八电阻R8、第九电阻R9都与第一三极管Q1的源极连接，第八电阻R8与第九电阻R9并联，第七电容C7、第十一电阻R11、第十二电阻R12与第十三电阻R13并联，第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第六电容C6、第七电容C7、第三二极管D3都与反激式控制器IC1连接，第八电容C8与第十三电阻R13串联，第十电阻R10、第三二极管D3都与变压器T1的初级侧一端连接，第一电容C1与变压器T1的初级侧另一端连接，第二二极管D2、第五电阻R5、第五电容C5、第六电阻R6都与变压器T1的次级侧连接，第四电容C4与第五电容C5并联。第一三极管是MOS管，可以降低成本。反激式控制器IC1的型号是SY50132。

工频交流电源经过桥式整流二极管阵列DB1的整流和第二电容C2、第三电容C3的滤波后转换为直流电源，并到达变压器的初级侧的第6脚，变压器的初级侧第9脚由反激式控制器IC1通过一个第一三极管Q1控制；变压器的第10脚与第7脚组成了反馈电路，随着次级侧的电流变化而变化，反馈信号经过限流和限压后，进入反激式控制器IC1；反激式控制器产生的PWM波形控制第一三极管Q1，达到控制变压器初级侧的目的；变压器的次级侧的管脚输出的是降压和隔离后的电源信号，经过第五电容C5滤波后，输出至其他系统和单元。

主控制单元，处理系统的各类数据和请求，通过PLC通信单元发送和接收数据，通过无线通讯单元与人体的射频卡进行通讯；主控制单元包括STM8S003F3型单片机U1、第九电容C9，单片机的第一脚接PLC通信单元中的PLC发送电路，单片机的第二十脚接PLC通信单元中的PLC接收电路，单片机的第八脚接第九电容C9。

单片机的第二脚接一个射频发送单元，第三脚接一个射频接收单元；单片机的第十脚是按键输入管脚，第十一、十二脚用于控制共阳极LED灯；单片机的第四脚是复位管脚，第十八脚是程序烧录脚；其他管脚是电源管脚，未命名的管脚则未使用。探测器的射频发送通道处于周期发送状态，发送期间关闭接收通道，发送完毕后接收通道开启，探测器处于接收状态。当接收到射频卡的回复信息后，经过单片机校验后，LED灯由绿色转为红色，表示收到射频信号，射频通信结束。单片机存储接收到的射频数据后，在过零点处，通过PLC发送通道向PLC信道上发送包含探测器信息、射频卡信息的PLC数据，PLC发送电路关闭接收通道；发送完毕后接收通道开启，PLC处于接收状态；接收到PLC网关的确认回复数据后，LED灯由红色转为绿色，全部通讯结束。

PLC通信单元，用于主控制单元与外部的数据通信，包括PLC发送电路和PLC接收电路，PLC发送电路将主控制单元调制后的信号进行放大后，耦合到电力线中；PLC接收电路将电力线中微弱的调制信号进行滤波、放大、解调后，送入主控制单元中，进而实现探测器的电力线载波通讯。

PLC发送电路包括第十四电阻R14、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第一稳压管ZD1、第二稳压管ZD2、第一PNP型三极管V1、第一NPN型三极管V2、第二NPN型三极管V3、第二PNP型三极管V4、第四二极管D4、第五二极管D5、第一电感L1，第十五电阻R15、第十电容C10、第十一电容C11、第十六电阻R16依次串联，第十四电阻R14与第十电容C10、第十一电容C11连接，第一稳压管ZD1的一端、第一PNP型三极管V1的基极都与第十五电阻R15连接，第一PNP型三极管V1的发射极、第二NPN型三极管V3的集电极、第四二极管D4的负极都与第一稳压管ZD1的另一端连接，第一NPN型三极管V2的集电极、第二NPN型三极管V3的基极、第二PNP型三极管V4的基极都与第一PNP型三极管V1的集电极连接，第二稳压管ZD2的一端、第一NPN型三极管V2的基极都与第十六电阻R16连接，第一NPN型三极管V2的发射极、第二PNP型三极管V4的集电极、第五二极管D5都与第二稳压管ZD2的另一端连接，第四二极管D4与第五二极管D5串联，第四二极管D4、第五二极管D5、第二NPN型三极管V3的发射极、第二PNP型三极管V4的发射极都与第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端与第十二电容C12连接。

单片机对PLC信号进行调制后，通过单片机的第一脚发送到PLC发送电路中，经过第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十电容C10、第十一电容C11、第十六电阻R16组成的直流隔离电路后，进入由第一PNP型三极管V1、第一NPN型三极管V2组成的第一级放大电路，经过信号放大，进入第二级放大电路，第四二极管D4、第五二极管D5组成的钳位电路降低了信号失真率，经过第一电感L1、第十二电容C12组成的滤波电路进行滤波。

PLC接收电路包括第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第三NPN型三极管V5、第二电感L2、第三电感L3，第二电感L2、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第三电感L3、第十八电阻R18并联，第十七电阻R17连接在第二电感L2和第十三电容C13之间，第十六电容C16连接在第三电感L3和第十八电阻R18之间，第十七电容C17与第十八电容C18、第二十电阻R20、第二十一电阻R21并联，第十六电容C16、第十八电阻R18、第二十电阻R20都与第三NPN型三极管V5的基极连接，第二十一电阻R21、第二十二电阻R22都与第三NPN型三极管V5的集电极连接，第十九电阻R19与第三NPN型三极管V5的发射极连接，第二十三电阻R23与第二电感L2串联。第十七电阻R17与第十二电容C12连接。

单片机完成PLC发送后，开启接收通道；PLC网关回复的载波信号经过非隔离耦合电路后，进入由第二十三电阻R23、第二电感L2、第十七电阻R17、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第三电感L3组成的带通无源滤波器中，完成信号通过第十六电容C16滤波，第十六电容C16是隔离直流用的电容，交流小信号进入由第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第三NPN型三极管V5组成的共射放大电路。

无线通讯单元，用于与佩戴在需要定位的人或物上的无线接收器进行通信的系统子单元。该单元用于实现近场的无线通讯，其包括无线发送电路和无线接收电路；分为空闲模式与工作模式两种。在空闲状态下，探测器上的无线通信单元将周期性地发送定位查询射频信号；当有接收器处于探测范围内，并正确接收到探测器的探测信号时，会回复一条携带接收器身份码的确认信号；探测器在接收到接收器所回复的确认信号后，会进入工作模式。在此模式下，探测器会开启电力线载波通讯功能，将接收器的身份码、探测器的身份码打包后，通过电力线载波模块上传网关，在收到网关的回复信息后，探测器再次进入空闲状态。

无线发送电路包括CMT2110型第一无线射频调制芯片U2、第一晶振Y1、第四电感L4、第五电感L5、第十九电容C19、第二十电容C20、第一天线ANT1，第一晶振Y1、第四电感L4、第十九电容C19都与CMT2110型第一无线射频调制芯片U2连接，第十九电容C19、第二十电容C20、第一天线ANT1都与第五电感L5连接。

单片机通过串口将数据发送至CMT2110型第一无线射频调制芯片U2中，调制后的数字信号通过第四电感L4、第五电感L5、第十九电容C19、第二十电容C20、第一天线ANT1组成的发射单元发送至无线信道中。

无线接收电路包括CMT2110型第二无线射频调制芯片U3、第二晶振Y2、第六电感L6、第七电感L7、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二天线ANT2，第二晶振Y2、第六电感L6、第二十二电容C22都与CMT2110型第二无线射频调制芯片U3连接，第六电感L6、第七电感L7、第二十一电容C21都与第二天线ANT2连接。

无线信道上的信号经过第二天线ANT2的耦合，进入第六电感L6、第七电感L7、第二十一电容C21、第二十二电容C22组成的滤波电路中，在CMT2110型第二无线射频调制芯片U3的解调后，通串口输出。

本实用新型基于电力线载波通讯的人员定位探测器是安装在大楼墙壁、天花板等处的固定设备，其主要功能是收集接收器的确认信号，收到确认信号后；通过电力线向电力线载波网关发送接收到的接收器身份码和探测器的身份码；再收到电力线网关的确认后，结束探测。在每个楼层安装一个或多个本实用新型探测器。当佩戴者从该探测器前经过并与探测器成功通讯后，探测器将信息通过无线通讯单元上报PLC通信单元，PLC通信单元通过通用网络上报主控制单元中。由于每个探测器的编号具有唯一性，且该编号与楼层和安装位置相关联，因此通过探测器的上报顺序和时间，即可绘制出射频卡佩戴者所经过的探测器的位置。本实用新型不采用移动运行商的网络，降低了成本。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于电力线载波通讯的人员定位探测器，其特征在于，其包括：

——电源单元，用于将220V交流电转化为直流电源，用于驱动主控制单元、PLC通信单元、无线通讯单元；电源单元包括桥式整流二极管阵列、反激式控制器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第一三极管、变压器、第一二极管、第二二极管、第三二极管，第三电容与第二电容、第二电阻并联，第二电阻与第四电阻串联，第一电阻与第三电阻、第一二极管依次串联，第一电阻与第一电容并联，第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻都与桥式整流二极管阵列连接，第一二极管与第一三极管的漏极连接，第七电阻与第一三极管的栅极连接，第八电阻、第九电阻都与第一三极管的源极连接，第八电阻与第九电阻并联，第七电容、第十一电阻、第十二电阻与第十三电阻并联，第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第六电容、第七电容、第三二极管都与反激式控制器连接，第八电容与第十三电阻串联，第十电阻、第三二极管都与变压器的初级侧一端连接，第一电容与变压器的初级侧另一端连接，第二二极管、第五电阻、第五电容、第六电阻都与变压器的次级侧连接，第四电容与第五电容并联；主控制单元，与电源单元、PLC通信单元、无线通讯单元连接，主控制单元包括STM8S003F3型单片机、第九电容，单片机的第一脚接PLC通信单元中的PLC发送电路，单片机的第二十脚接PLC通信单元中的PLC接收电路，单片机的第八脚接第九电容；

——PLC通信单元，用于主控制单元与外部的数据通信，包括PLC发送电路和PLC接收电路；PLC发送电路包括第十四电阻、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十五电阻、第十六电阻、第一稳压管、第二稳压管、第一PNP型三极管、第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、第二PNP型三极管、第四二极管、第五二极管、第一电感，第十五电阻、第十电容、第十一电容、第十六电阻依次串联，第十四电阻与第十电容、第十一电容连接，第一稳压管的一端、第一PNP型三极管的基极都与第十五电阻连接，第一PNP型三极管的发射极、第二NPN型三极管的集电极、第四二极管的负极都与第一稳压管的另一端连接，第一NPN型三极管的集电极、第二NPN型三极管的基极、第二PNP型三极管的基极都与第一PNP型三极管的集电极连接，第二稳压管的一端、第一NPN型三极管的基极都与第十六电阻连接，第一NPN型三极管的发射极、第二PNP型三极管的集电极、第五二极管都与第二稳压管的另一端连接，第四二极管与第五二极管串联，第四二极管、第五二极管、第二NPN型三极管的发射极、第二PNP型三极管的发射极都与第一电感的一端连接，第一电感的另一端与第十二电容连接；PLC接收电路包括第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第三NPN型三极管、第二电感、第三电感，第二电感、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第三电感、第十八电阻并联，第十七电阻连接在第二电感和第十三电容之间，第十六电容连接在第三电感和第十八电阻之间，第十七电容与第十八电容、第二十电阻、第二十一电阻并联，第十六电容、第十八电阻、第二十电阻都与第三NPN型三极管的基极连接，第二十一电阻、第二十二电阻都与第三NPN型三极管的集电极连接，第十九电阻与第三NPN型三极管的发射极连接，第二十三电阻与第二电感串联；

——无线通讯单元，用于与佩戴在需要定位的人或物上的无线接收器进行通信的系统子单元；该单元用于实现近场的无线通讯，其包括无线发送电路和无线接收电路；无线发送电路包括CMT2110型第一无线射频调制芯片、第一晶振Y1、第四电感、第五电感、第十九电容、第二十电容、第一天线，第一晶振、第四电感、第十九电容都与CMT2110型第一无线射频调制芯片连接，第十九电容、第二十电容、第一天线都与第五电感连接；

无线接收电路包括CMT2110型第二无线射频调制芯片、第二晶振、第六电感、第七电感、第二十一电容、第二十二电容、第二天线，第二晶振、第六电感、第二十二电容都与CMT2110型第二无线射频调制芯片连接，第六电感、第七电感、第二十一电容都与第二天线连接。

2.如权利要求1所述的基于电力线载波通讯的人员定位探测器，其特征在于，所述第一三极管是MOS管。

3.如权利要求1所述的基于电力线载波通讯的人员定位探测器，其特征在于，所述第十七电容、第十八电容、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第三NPN型三极管组成一个共射放大电路。

4.如权利要求1所述的基于电力线载波通讯的人员定位探测器，其特征在于，所述第四电感、第五电感、第十九电容、第二十电容、第一天线组成一个发射单元。

5.如权利要求1所述的基于电力线载波通讯的人员定位探测器，其特征在于，所述第六电感、第七电感、第二十一电容、第二十二电容组成一个滤波电路。