CN107808496A

CN107808496A - 一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***

Info

Publication number: CN107808496A
Application number: CN201711009035.1A
Authority: CN
Inventors: 胡毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-03-16

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，包括一键预警终端机，所述一键预警终端机通信连接有入户预警响应终端机，所述一键预警终端机包括第一控制器，所述第一控制器连接有通信模块、触发按键模块、语音发送模块和显示模块，所述入户预警响应终端机包括第二控制器，所述第二控制器连接有通信模块、显示模块、报警模块、语音播报模块、麦克风输入模块和用于确认/取消预警的响应按键模块。本发明采用GPRS、NB‑IOT、Lora通讯，结合山洪责任人APP、一键预警终端机和入户预警响应终端机等发布预警信息并跟踪入户响应终端机的反馈信息，采用了文字信息和语音信息结合的方式，避免了通知方式单一和人员遗漏。

Description

一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***

技术领域

本发明涉及山洪预警监测技术领域，具体的说，是一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***。

背景技术

山洪灾害监测预警***由前端数据采集设备、供电设备、传输设备和山洪监控预警中心组成，前端安装在水库或水电站的数据采集主机将采集到的视频图像、水位、降雨量、水温、气压等数据通过GPRS或3G等无线方式传输到山洪监控预警中心，山洪监控预警中心软件可以显示并分析前端设备采集的数据，当出现警情时会发出预警信息，提醒相关指挥人员做好抢险救灾工作准备。目前大部分预警信息采用GPRS数据传输，将上游雨量、水位监测和实时采集的雨水信息发送至居民家中，实现预警信息直接入户到人。通常采用的方法是发送手机短信或者呼叫用户手机的方式来通知居民，这种通讯方式依赖于手机，通知方式单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，用于解决现有技术中发送预警信息依赖手机通信，通知方式单一的问题。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，包括用于接收山洪监控预警中心发送的雨量、水位和气象信息和发送预警信息的一键预警终端机，所述一键预警终端机通信连接有用于接收所述预警信息的入户预警响应终端机，所述一键预警终端机包括第一控制器，所述第一控制器连接有通信模块、用于一键发送预警信息的触发按键模块、语音发送模块和显示模块，所述入户预警响应终端机包括第二控制器，所述第二控制器连接有通信模块、显示模块、报警模块、语音播报模块、麦克风输入模块和用于确认/取消预警的响应按键模块。

工作原理：

山洪监控预警中心将收集的雨量、水位和气象信息实时的发送至一键预警终端机，一键预警终端机通过显示模块显示当前接收的各种信息，一键预警终端机的第一控制器内置程序设置有雨量、水位和气象等信息的阈值，并按照阈值的百分比设置预警等级，将接收到的预警信息与设置的阈值比较，如果低于阈值的80％，一键预警终端机不会自动发送预警信息，而由人工根据显示模块显示的数值进行判断，如何符合发送预警信息的条件，人工操作触发按键模块，第一控制器将接收到的信息发送至入户预警响应终端机；如果接近阈值，则自动通过通信模块发送文字信息和通过语音发送模块发送语音信息至入户预警响应终端机，入户预警响应终端机的通信模块将接收的文字信息和语音信息传送至第二控制器，第二控制器启动显示模块显示文字信息，并启动报警模块和语音播报模块。居民确认收到预警信息，操作响应按键模块，向一键预警终端机发送反馈信息，同时取消入户预警响应终端机的警报和语音播报。居民也可以通过麦克风输入语音信息并发送至一键预警终端机确认已收到预警信息。一键预警终端机将收到的居民反馈信息发送至山洪监控预警中心，确认已收到预警信息的居民信息。入户预警响应终端机与一键预警终端机通信，而不是直接与山洪监控预警中心通信，通信距离缩短，通信质量受天气、环境影响减小。入户预警响应终端机放置在居民家中，与手机接收山洪监控预警中心的短信或电话并行使用，并且采用了文字信息和语音信息，增加了预警信息通知的方式。

进一步地，还包括安装在智能终端上的山洪责任人APP，所述山洪责任人APP与所述山洪监控预警中心、所述一键预警终端机和所述入户预警响应终端机通信连接。

工作原理：

山洪责任人APP与一键预警终端机关联，作为一键预警终端机发布预警信息的替代方式，山洪责任人APP对应的账号登录之后，可以显示与山洪责任人对应入户预警响应终端机的状态信息和居民信息，支持在APP中发起“一键呼叫”和“一键预警”，并显示居民的反馈信息，与一键预警终端机配合使用，增加了发送预警信息的方式。可以对未进行反馈的居民进行呼叫，保证预警信息全部覆盖。山洪责任人APP上能够配置一键预警终端机的参数包括预警阈值等，还可以查看一键预警终端机的设备电压、信号强度、运行时间等。山洪责任人APP采用GPRS通信方式，可以配置一键报警终端和入户响应终端机的参数，把一键报警终端和入户预警响应终端机关联起来，实现联动扩音报警。

进一步地，所述通信模块包括GPRS模块、RS485模块、NB-IOT接口和Lora接口中的任意一种或多种。

工作原理：

第一控制器、第二控制器分别连接有GPRS模块，两者之间可以进行通信，连接的RS485模块，可以与计算机进行通信。入户预警响应终端机间利用物联网Lora、NB-IOT自组网技术，互相传递所接收到的预警消息。NB-IOT：上行采用SC-FDMA，下行采用OFDM。高层协议设计沿用LTE协议，核心网部分基于S1接口连接，支持独立部署和升级部署两种方式。采用Lora接口的有云/应用服务器、LoRa网络服务器、LoRa网关、LoRa节点，因此一键预警终端机可以与山洪监控预警中心进行网络通信，入户预警响应终端机也可以向山洪监控预警中心发送数据查询请求。一键预警终端机与入户预警响应终端机为一对多的通信方式，采用物联网Lora技术，不产生通信运营费，传输距离在1km-5km。

进一步地，所述一键预警终端机还设置有用于采集水位和雨量信息的传感器模块，所述传感器模块与所述第一控制器连接。

工作原理：

一键预警终端机可以外接传感器，用来采集雨量、水位、天气等信息，并将检测到的数据发送至山洪监控预警中心，检测的数据超过自身设置的阈值时，自动发起预警，与入户预警响应终端机关联，实现联动扩音报警。

进一步地，所述入户预警响应终端机还包括与所述第二控制器连接的用于向山洪监测中心发送数据请求的数据查询模块。

工作原理：

入户预警响应终端机支持“数据查询”功能，主动向山洪监控预警中心申请获取最新天气预报、预警消息和时间同步，并通过显示模块显示，居民可通过入户预警响应终端机的显示模块查看实时的信息。

进一步地，所述报警模块包括语音报警单元、鸣笛和声光报警。

采用多种报警方式，弥补了报警方式单一的不足。

进一步地，所述第一控制器和第二控制器均连接有用于在线更改内置程序的程序烧录模块。

通过程序烧录模块，可以修改内置程序，便于根据外部环境的变化修改预警信息的数据阈值。

进一步地，所述第一控制器和第二控制器均连接有电源模块，所述电源模块包括锂电池所述锂电池连接有充电电路。

一键预警终端机和入户预警响应终端机均采用市电和锂电池两种供电方式，其中采用可充电锂电池，通过与第一控制器、第二控制器连接的充电电路的接口给锂电池充电。采用锂电池供电，便于外出携带。

进一步地，所述电源模块还包括交流-直流电压转换模块，所述交流-直流电压转换模块包括与交流电压连接的用于将220V交流电转换为12V直流电的开关电源，所述开关电源的输出端依次连接有12V-9V电压转换模块、9V-5V电压转换模块5V-3.3V电压转换模块和3.3V-1.8V电压转换模块，所述12V-9V电压转换模块采用芯片LM2596-ADJ，所述9V-5V电压转换模块采用芯片ASM1117，所述5V-3.3V电压转换模块和3.3V-1.8V电压转换模块采用芯片SP6205。

电源模块包括电源切换电路，用于切换锂电池和市电，市电采用开关电源将220V交流电转换为12V的低压直流电，再进一步经过电压转换芯片将电压转换为9V、5V、3.3V和1.8V的工作电压，为一键预警终端机和入户预警响应终端机上的不同工作电压的电子元器件提供电压。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明采用不同通讯技术，如GPRS、NB-IOT、Lora通讯，结合山洪责任人APP、一键预警终端机和入户预警响应终端机等发布预警信息，通过和山洪监控预警中心的数据交互来推送预警信息，预警信息覆盖面积广，采用了文字信息和语音信息结合的方式，避免了通知方式单一。

(2)入户预警响应终端机与一键预警终端机通信，而不是直接与山洪监控预警中心通信，通信距离缩短，通信质量受天气、环境影响减小。入户响应终端机的反馈信息同步到一键预警终端机、山洪责任人APP和山洪监控预警中心，保证了通知入户，全面覆盖。如有遗漏，可以针对性的进行通知。

附图说明

图1为本发明的***原理框图；

图2为第一控制器的电路连接示意图；

图3为电池电压采样与第一控制器的电路连接图；

图4为传感器模块与第一控制器的电路连接图；

图5为指示灯与第一控制器的电路连接图；

图6为程序烧录模块与第一控制器的电路连接图；

图7为触发按键模块与第一控制器的电路连接图；

图8为外接FLASH芯片与第一控制器的电路连接图；

图9为RS485模块与第一控制器的电路连接图；

图10为GPRS和语音发送模块与第一控制器的电路连接图；

图11为线性输入电路原理图与第二控制器的电路连接图；

图12为麦克风输入模块与第二控制器的电路连接图；

图13为第二控制器的电路连接示意图；

其中U1-第一控制器；U2-第二控制器；U3-FLASH芯片；U4-RS485收发器；U5-程序烧录芯片；U6-GPRS芯片；U7-耳机；U8-语音输出芯片；U9-语音输入芯片；J1-二脚接口；J2-耳机插座；J3-麦克风接口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1所示，一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，包括用于接收山洪监控预警中心发送的雨量、水位和气象信息和发送预警信息的一键预警终端机，所述一键预警终端机通信连接有用于接收所述预警信息的入户预警响应终端机，所述一键预警终端机包括第一控制器U1，所述第一控制器U1连接有通信模块、用于一键发送预警信息的触发按键模块、语音发送模块和显示模块，所述入户预警响应终端机包括第二控制器U2，所述第二控制器U2连接有通信模块、显示模块、报警模块、语音播报模块、麦克风输入模块和用于确认/取消预警的响应按键模块。

工作原理：

山洪监控预警中心将收集的雨量、水位和气象信息实时的发送至一键预警终端机，一键预警终端机通过显示模块显示当前接收的各种信息，一键预警终端机的第一控制器U1内置程序设置有雨量、水位和气象等信息的阈值，并按照阈值的百分比设置预警等级，将接收到的预警信息与设置的阈值比较，如果低于阈值的80％，一键预警终端机不会自动发送预警信息，而由人工根据显示模块显示的数值进行判断，如何符合发送预警信息的条件，人工操作触发按键模块，第一控制器U1将接收到的信息发送至入户预警响应终端机；如果接近阈值，则自动通过通信模块发送文字信息至入户预警响应终端机，与第一控制器U1连接的语音发送模块将文字信息转换为语音信息经过音频功率放大电路，最后通过耳机U7发送语音信息至GPRS芯片U6，由GPRS芯片U6发送语音信息至入户预警响应终端机。入户预警响应终端机的通信模块将接收的文字信息和语音信息传送至第二控制器U2，第二控制器U2启动显示模块显示文字信息，通过与第二控制器U2连接的语音播报模块中的语音输出芯片U8进行语音信息输出，并启动报警模块，开启声光报警。居民确认收到预警信息，操作响应按键模块，向一键预警终端机发送反馈信息，同时取消入户预警响应终端机的警报和语音播报。居民也可以通过麦克风输入模块中的语音输入芯片U9输入语音信息，第二控制器U2将麦克风输入模块输入的语音信息发送至一键预警终端机确认已收到预警信息。一键预警终端机将收到的居民反馈信息发送至山洪监控预警中心，确认已收到预警信息的居民信息。入户预警响应终端机与一键预警终端机通信，而不是直接与山洪监控预警中心通信，通信距离缩短，通信质量受天气、环境影响减小。入户预警响应终端机放置在居民家中，与手机接收山洪监控预警中心的短信或电话并行使用，并且采用了文字信息和语音信息，增加了预警信息通知的方式。

工作原理：

第一控制器U1、第二控制器U2分别连接有GPRS模块，GPRS模块采用GPRS芯片U6，实现一键预警终端机与入户预警响应终端机之间的通信，以及一键预警终端机与山洪监控预警中心的通信，连接的RS485模块采用RS485收发器U4，实现计算机电平与CMOS/TTL电平的转发，实现第一控制器U1、第二控制器U2与计算机的通信。入户预警响应终端机间利用物联网Lora、NB-IOT自组网技术，互相传递所接收到的预警消息。NB-IOT：上行采用SC-FDMA，下行采用OFDM。高层协议设计沿用LTE协议，核心网部分基于S1接口连接，支持独立部署和升级部署两种方式。采用Lora接口的有云/应用服务器、LoRa网络服务器、LoRa网关、LoRa节点，因此一键预警终端机可以与山洪监控预警中心进行网络通信，入户预警响应终端机也可以向山洪监控预警中心发送数据查询请求。一键预警终端机与入户预警响应终端机为一对多的通信方式，采用物联网Lora技术，不产生通信运营费，传输距离在1km-5km。

进一步地，所述一键预警终端机还设置有用于采集水位和雨量信息的传感器模块，所述传感器模块与所述第一控制器U1连接。

工作原理：

进一步地，所述入户预警响应终端机还包括与所述第二控制器U2连接的用于向山洪监测中心发送数据请求的数据查询模块。

工作原理：

采用多种报警方式，弥补了报警方式单一的不足。

进一步地，所述第一控制器U1和第二控制器U2均连接有用于在线更改内置程序的程序烧录模块。

第一控制器U1采用单片机型号为STM32L151RBT6A，第二控制器U2采用单片机型号为STM32F407ZET6。程序烧录芯片U5通过限流电阻连接到第一控制器U1的PA14脚和PA13脚。通过程序烧录模块，可以修改内置程序，便于根据外部环境的变化修改预警信息的数据阈值。第一控制器U1还连接FLASH芯片U3，用于扩展存储容量。

进一步地，所述第一控制器U1和第二控制器U2均连接有电源模块，所述电源模块包括锂电池所述锂电池连接有充电电路。

一键预警终端机和入户预警响应终端机均采用市电和锂电池两种供电方式，其中采用可充电锂电池，通过与第一控制器U1、第二控制器U2连接的充电电路的接口给锂电池充电。采用锂电池供电，便于外出携带。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，包括用于接收山洪监控预警中心发送的雨量、水位和气象信息和发送预警信息的一键预警终端机，所述一键预警终端机通信连接有用于接收所述预警信息的入户预警响应终端机，所述一键预警终端机包括第一控制器（U1），所述第一控制器（U1）连接有通信模块、用于一键发送预警信息的触发按键模块、语音发送模块和显示模块，所述入户预警响应终端机包括第二控制器（U2），所述第二控制器（U2）连接有通信模块、显示模块、报警模块、语音播报模块、麦克风输入模块和用于确认/取消预警的响应按键模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，还包括安装在智能终端上的山洪责任人APP，所述山洪责任人APP与所述山洪监控预警中心、所述一键预警终端机和所述入户预警响应终端机通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，所述通信模块包括GPRS模块、RS485模块、NB-IOT接口和Lora接口中的任意一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，所述一键预警终端机还设置有用于采集水位和雨量信息的传感器模块，所述传感器模块与所述第一控制器（U1）连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，所述入户预警响应终端机还包括与所述第二控制器（U2）连接的用于向山洪监测中心发送数据请求的数据查询模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，所述报警模块包括语音报警单元、鸣笛和声光报警。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，所述第一控制器（U1）和第二控制器（U2）均连接有用于在线更改内置程序的程序烧录模块。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，所述第一控制器（U1）和第二控制器（U2）均连接有电源模块，所述电源模块包括锂电池所述锂电池连接有充电电路。

9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的入户预警及响应跟踪***，其特征在于，所述电源模块还包括交流-直流电压转换模块，所述交流-直流电压转换模块包括与交流电压连接的用于将220V交流电转换为12V直流电的开关电源，所述开关电源的输出端依次连接有12V-9V电压转换模块、9V-5V电压转换模块5V-3.3V电压转换模块和3.3V-1.8V电压转换模块，所述12V-9V电压转换模块采用芯片LM2596-ADJ，所述9V-5V电压转换模块采用芯片ASM1117，所述5V-3.3V电压转换模块和3.3V-1.8V电压转换模块采用芯片SP6205。