CN214098605U - 一种具有危险区域报警功能的蓝牙装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有危险区域报警功能的蓝牙装置，包括Beacon基站和用户端，Beacon基站通过网络连接用户端；所述Beacon基站包括太阳能板、蓝牙报警装置、电池、天线、声光报警器，所述蓝牙报警装置分别电性连接太阳能板、电池、天线、声光报警器；所述用户端包括手机、手环、蓝牙工牌，所述手机、手环、蓝牙工牌分别连接蓝牙报警装置。本实用新型监控更有效。日常生活中，人们几乎都携带手机，扫描手机的蓝牙信号，可以有效地起到监控作用。

Description

一种具有危险区域报警功能的蓝牙装置

技术领域

本实用新型涉及报警装置，具体涉及一种具有危险区域报警功能的蓝牙装置。

背景技术

目前，生活中，人们经常会接触很多不希望人接近的区域，比如：高压变电站、天台、水池。户外的危险区域，比如：水库、森林、大山、海边、野生动物保护区、饮用水保护区，这些地方都禁止人们进入。

在这些危险区域，人们都会树立警示牌，或者张贴警示标志、警示公告，但人们由于某种原因而误入危险区域，给自身带来生命危险。

现有技术的缺点：

A、最常见的警示方式是“树立警示牌”，在进入危险区域的必经之路全部树立警示牌，是目前最简单、最普遍的方法。树立警示牌也存在缺点，比如警示牌被杂草、树木挡住，台风等恶劣天气吹掉警示牌，进入危险区域的必经之路太多，无法在每一个必经之路数据警示牌。

B、电子技术方案：人体红外线感应、人体磁场感应器、摄像头AI分析、幕帘技术，如果有人闯入危险区域，通过这些技术可以触发警报器发出声音，进而提示人们要远离危险区域。这些方案的成本都非常高，也不可能对大面积的区域进行警示；另外，这些设备的耗电量比较大，需要单独拉取电线，铺设设备成本非常高、也很不方便。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供一种成本低廉、安装简便的具有危险区域报警功能的蓝牙装置，该报警系统通过搜索周围的蓝牙信号，如果搜索到蓝牙信号，则说明有人闯入，进而触发报警系统。

本实用新型采用的技术方案为：一种具有危险区域报警功能的蓝牙装置，包括Beacon基站和用户端，Beacon基站通过网络连接用户端；所述Beacon基站包括太阳能板、蓝牙报警装置、电池、天线、声光报警器，所述蓝牙报警装置分别电性连接太阳能板、电池、天线、声光报警器；

所述用户端包括手机、手环、蓝牙工牌，所述手机、手环、蓝牙工牌分别连接蓝牙报警装置。

进一步地，所述蓝牙报警装置包括MCU控制器、电源模块、内置电池、充电模块、内置扬声器、继电器、音乐芯片、耳机输出孔及放大电路；MCU控制器分别连接电源模块、放大电路、SMA天线座子、状态指示灯，太阳能板连接电源模块，电源模块连接充电模块，充电模块连接内置电池；放大电路连接继电器，继电器连接耳机输出孔，耳机输出孔分别连接声光报警器和音乐芯片，音乐芯片连接内置扬声器。

更进一步地，所述蓝牙报警装置外部设有天线、太阳能板、螺丝钉孔、状态指示灯、抱箍穿孔、外接声光报警器、外接电源、防水槽。

本实用新型的优点：

本实用新型监控更有效。日常生活中，人们几乎都携带手机，扫描手机的蓝牙信号，可以有效地起到监控作用；

硬件成本更低。相比“人体红外线感应、人体磁场感应器、摄像头AI分析、幕帘技术”的成本会地很多；

安装方便。电量可自给自足，不需要另外铺设电线；

监控面积更大，蓝牙广播包的扫描距离可达200米；

路牌、警示牌只能靠用户自行阅读，容易出现遗漏，而本装置配置有声光报警，可以提醒用户远离危险区域；

户外的危险区域普遍都不方便铺设电线，本装置采用太阳能板供电，解决了铺设电线问题。安装方便，可用螺丝钉固定，也可用抱箍固定，安装更方便。

相比“路牌、警示牌”的传统方式，本装置采用主动报警的方式，当人们进入危险区域就能够触发报警声音、产生报警光线，把警告信息有效地传递到用户，更加有效地监控危险区域。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例的具有危险区域报警功能的蓝牙装置整体结构框图。

图2是本实用新型实施例的蓝牙报警装置原理框图。

图3是本实用新型实施例的蓝牙报警装置外部结构示意图。

图4是本实用新型实施例的蓝牙报警装置电路原理图。

图5是本实用新型实施例的MCU主控电路原理图。

图6是本实用新型实施例的蓝牙核心模块和外围电路原理图。

图7是本实用新型实施例的系统其它外设电路原理图。

图8是本实用新型实施例的立体声DAC功放电路原理图。

图9是本实用新型实施例的具有危险区域报警功能的蓝牙装置整体工作流程图。

图10是本实用新型实施例的蓝牙报警装置工作流程图。

图11是本实用新型实施例的参数设置流程图。

附图标记：

1为天线、2为太阳能板、3为螺丝钉孔、4为状态指示灯、5为抱箍穿孔、6为外接声光报警器、7为外接电源、8为防水槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

术语解释：

A、MCU：微控制器(Micro Control Unit)；

B、BLE：蓝牙低能耗（Bluetooth Low Energy）；

C、RSSI：接收的信号强度指示（Received Signal Strength Indication）；

D、Beacon：信标。

参考图1至图3，一种具有危险区域报警功能的蓝牙装置，包括Beacon基站和用户端，Beacon基站通过网络连接用户端；所述Beacon基站包括太阳能板、蓝牙报警装置、电池、天线、声光报警器，所述蓝牙报警装置分别电性连接太阳能板、电池、天线、声光报警器；

所述用户端包括手机、手环、蓝牙工牌，所述手机、手环、蓝牙工牌分别连接蓝牙报警装置。

本实用新型监控更有效。日常生活中，人们几乎都携带手机，扫描手机的蓝牙信号，可以有效地起到监控作用；

硬件成本更低。相比“人体红外线感应、人体磁场感应器、摄像头AI分析、幕帘技术”的成本会地很多；

安装方便。电量可自给自足，不需要另外铺设电线；

监控面积更大，蓝牙广播包的扫描距离可达200米；

路牌、警示牌只能靠用户自行阅读，容易出现遗漏，而本装置配置有声光报警，可以提醒用户远离危险区域；

户外的危险区域普遍都不方便铺设电线，本装置采用太阳能板供电，解决了铺设电线问题。安装方便，可用螺丝钉固定，也可用抱箍固定，安装更方便。

相比“路牌、警示牌”的传统方式，本装置采用主动报警的方式，当人们进入危险区域就能够触发报警声音、产生报警光线，把警告信息有效地传递到用户，更加有效地监控危险区域。

所述蓝牙报警装置包括MCU控制器、电源模块、内置电池、充电模块、内置扬声器、继电器、音乐芯片、耳机输出孔及放大电路；MCU控制器分别连接电源模块、放大电路、SMA天线座子、状态指示灯，太阳能板连接电源模块，电源模块连接充电模块，充电模块连接内置电池；放大电路连接继电器，继电器连接耳机输出孔，耳机输出孔分别连接声光报警器和音乐芯片，音乐芯片连接内置扬声器。

所述蓝牙报警装置外部设有天线、太阳能板、螺丝钉孔、状态指示灯、抱箍穿孔、外接声光报警器、外接电源、防水槽。

参考图4，蓝牙报警装置电路主要由MCU主控电路（A）、蓝牙核心模组及其外围电路（B）、系统其它外设电路（C）和立体声DAC功放电路(D)几个部分构成。

蓝牙报警装置的工作逻辑是通过串口控制蓝牙进行扫描，蓝牙作为主机进行主动或被动扫描，然后将接收到的蓝牙广播数据通过串口发送到MCU主控进行处理，如果扫描到附近有在白名单以外的蓝牙设备，就会通过装置功放喇叭进行警报或通过设备外置两个扩展控制IO控制其他声光设备动作。

参考图5，MCU主控电路（A）主要由一个32位工控单片机芯片及其外围电路构成，提供了调试串口以及调试下载SWD接口，同时提供了一个MOS开关电路用于控制3V3C电源回路，实现空闲状态对该回路设备断电。

参考图6，蓝牙核心模块和外围电路（B）中，蓝牙是该报警装置的核心功能，内部编程蓝牙协议栈程序。通过串口指令，MCU可以控制蓝牙的工作状态，可以进行蓝牙扫描，再将扫描到的的广播数据经串口回传到MCU。

参考图7，系统其它外设电路（C）主要由按键电路（K2、K3）,系统RGB指示灯(LED1)，SD读卡器（U8）以及两个外部报警信号触发IO(J4、J5)组成，其中按键电路和RGB指示灯作为设备人机交互的主要手段，用于确认设备当前工况以及配置等操作，SD读卡器用于存储音频信息以及固件升级，存储的音频信息用于报警时通过内置DAC以及功放播放；两个外部报警信号触发IO分别用于需要外接更高功率的报警声光设备使用。

参考图8，立体声DAC功放电路(D)主要由音频DAC解码器（U5）、以及两个功放IC（U6、U7）以及两个独立扬声器喇叭构成，音频DAC解码器使用I2S和单片机通讯，通过SD卡器的音频数据，可以将音频数据解码成数字信号，通过DAC-OUTR和DAC_OUTL引脚将数字信号送到功放处理，最后经过扬声器转化成声音。

“Beacon基站”的 作用是持续搜索周围的蓝牙广播包，通过是否有蓝牙广播包来判断当前是否有人闯入。当蓝牙报警装置扫描到新的蓝牙广播包，MCU主控触发报警，扬声器发出响亮的声音，提醒人们要远离该区域。

考虑到“Beacon基站”的电量问题，扬声器发出的声音音量不一定达到需要的高分贝，故本设计增加外接报警器，客户可以自行采购高分贝报警器，当蓝牙报警装置发现有蓝牙信号，则接通外置的高分贝报警器。外置的高分贝报警器除了发出声音，还可以发出报警光。外置高分贝报警器只有在报警状态才消耗电，而非报警状态设备处于断电状态，不消耗电能，故整体消耗电量不高。

为了更友好地提示用户远离危险区域，可把高分贝报警器更换成语音播报，例如播放：“你已进入危险区域，请马上离开”，语音播放一直持续到用户离开危险位置。

部分的户外危险区域，铺设电缆非常不方便，成本也非常高，特别是悬崖、偏远山区、水库等场景。

本装置的蓝牙模块耗电量非常低，而报警扬声器只有当人们误入的时候才会触发，使用概率很低，相对日常电量开销来说，扬声器的电量消耗可以忽略不计。正是由于该装置的整体耗电量低，故可以使用太阳能板供电。考虑到阴雨天气的情况，本装置内部增加充电电池，以满足在没有太阳的情况下也能够正常工作。

部分危险区域常年无阳光，无法通过太阳能板供电，比如：山洞、下水道，这些应用场景则可以选择外置电池的方式实现。由于蓝牙报警装置的耗电量非常低，两节5号电池，可以持续使用12 ~ 36个月，维护成本也很低。

日常生活中，能够发出蓝牙信号的设备有：手机、手环、蓝牙工牌等，其中最常见的是手机，现代生活几乎是人手一台手机。通过检测手机发送出来的蓝牙信号，进而确定有人闯入危险区域的方法，是最直接、最有效的方案。

说明：

为了降低成本，本装置的MCU主控、蓝牙模块共用一个芯片，采用Nordic公司的nRF52832芯片，该芯片除了负责蓝牙信号的扫描，还需要通过GPIO控制继电器，进而触发报警系统发出声音。

内置扬声器需要的电流比较大，不能够通过GPIO控制管脚直接驱动，需要先经过放大电路，放大电路触发继电器接通扬声器，继而发出警报声音。

扬声器只是负责发出声音，需要经过音乐芯片的才能在扬声器播放警报声音。

太阳能板把太阳能转换成电能，电能可以直接给蓝牙模块供电，盈余的电量保存在充电电池，待阴雨天的时候使用。

蓝牙天线使用外置天线，外置天线的扫描蓝牙信号的能力比内置信号强很多，可以兼容不同的应用场景。

状态指示灯一共有3个，3个状态灯可以表示8种不同的状态。

说明：

根据安装的区域不同，需要设置蓝牙报警装置的参数，主要的参数有：

报警的设备个数；

持续发出报警声音的时间；

外置报警器的控制电平是高电平、低电平；

内置扬声器的音量大小；

蓝牙设备的白名单，当蓝牙设备被记录到白名单，此时就算蓝牙报警装置扫描到该设备，也不会触发报警；

主动扫描、被动扫描的切换；

BLE Name的设置。

说明：

该示意图是从正面看到的切面图。

“天线”：指蓝牙扫描模块使用的天线。

“太阳能板”：太阳能板的面积和设备顶部的面积相同，由于本装置消耗的电量非常小，故太阳能板的面积不需要太大。

“螺丝钉孔”：用于固定本装置，可用螺丝钉、铁钉两种方式固定。

“状态指示灯”：指示当前设备的工作状态，可通过参数配置，设置成指示灯不亮模式。

“抱箍穿孔”：考虑到部分不方便用“螺丝钉”、“铁钉”固定的场景，比如“铁柱”、“石头”，可以用抱箍的方式固定本设备。

“外接声光报警器”：使用3.5MM耳机插座连接“外接报警器”。

“外接电源”：使用3.5MM耳机插座连接“外接电源”。本装置支持外接电源作为备用电源，适用于某些长期光照不足的地方。

“防水槽”：“外接电源”、“外接声光报警器”这两个设备都是用3.5MM耳机插座，该耳机插座容易出现进水问题，不能满足户外长期工作的需求。装置安装完成之后，防水槽类似于一个倒扣的碗，用这种设计可以有效地防止雨水进入。

本实用新型利用手机蓝牙信号做危险区域广播包的方法；利用太阳能板把太阳能转换成电能，做到能量自给自足，不需要铺设电线；可外接“声光报警器”、“外接电源”，适用于更多的场景；采用倒置防水槽，有效地解决了户外恶劣天气下的防水问题。

本实用新型设计一套成本低廉、安装简便的报警系统，该报警系统通过搜索周围的蓝牙信号，如果搜索到蓝牙信号，则说明有人闯入，进而触发报警系统。最常见能够发出蓝牙信号的设备有：手机、手环、蓝牙工卡。目前手机已经成了人们的必备品，外出的时候更是手机不离手，所以通过检测手机的蓝牙信号是最简单、最有效的方案。

蓝牙技术具有功耗非常低的显著特点，只需要一块面积不大的太阳能板就可以持续为蓝牙装置供电，避免了铺设电缆的成本。相对于现有的电子技术方案“人体红外线感应、人体磁场感应器、摄像头AI分析、幕帘技术”，使用蓝牙方案的成本能够大大降低，为大面积铺设设备提供前提条件，保障人们的生命安全。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (3)

1.一种具有危险区域报警功能的蓝牙装置，其特征在于，包括Beacon基站和用户端，Beacon基站通过网络连接用户端；所述Beacon基站包括太阳能板、蓝牙报警装置、电池、天线、声光报警器，所述蓝牙报警装置分别电性连接太阳能板、电池、天线、声光报警器；

所述用户端包括手机、手环、蓝牙工牌，所述手机、手环、蓝牙工牌分别连接蓝牙报警装置。

2.根据权利要求1所述的具有危险区域报警功能的蓝牙装置，其特征在于，所述蓝牙报警装置包括MCU控制器、电源模块、内置电池、充电模块、内置扬声器、继电器、音乐芯片、耳机输出孔及放大电路；MCU控制器分别连接电源模块、放大电路、SMA天线座子、状态指示灯，太阳能板连接电源模块，电源模块连接充电模块，充电模块连接内置电池；放大电路连接继电器，继电器连接耳机输出孔，耳机输出孔分别连接声光报警器和音乐芯片，音乐芯片连接内置扬声器。

3.根据权利要求1所述的具有危险区域报警功能的蓝牙装置，其特征在于，所述蓝牙报警装置外部设有天线、太阳能板、螺丝钉孔、状态指示灯、抱箍穿孔、外接声光报警器、外接电源、防水槽。

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