CN110687554A - 一种基于低功耗无线传输的告警设备 - Google Patents

一种基于低功耗无线传输的告警设备 Download PDF

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贺文祥
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Abstract

本发明涉及电子信息领域，尤其涉及一种基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：其包括用于产生告警信息和位置信息并将告警信息和位置信息发送至云端平台的主告警设备；主告警设备包括处理器和连接于处理器的主触发模块、GPS定位模块和Sigfox通信模块；其中，主触发模块用于产生主触发信号并传输至处理器；处理器用于接收主触发信号并生成告警信息后触发GPS定位模块和Sigfox通信模块工作；用于将告警信息和位置信息通过Sigfox通信模块发送至云端平台；GPS定位模块用于实时定位并获取设备位置信息；Sigfox通信模块用于实现处理器和云端平台之间信息的无线传输；主告警设备还包括主电源模块。本发明用于安全告警，低功耗。

Description

一种基于低功耗无线传输的告警设备
技术领域
本发明涉及电子信息领域，尤其涉及一种基于低功耗无线传输的告警设备。
背景技术
随着社会的进步，社会安全也越来越被人们所重视，如坐网约车如何保障生命安全，老人和小孩如何放丢失等；
目前市面上的安全设备都面临设备体积大不方便携带，需长供电或者大电池供电，功耗较高，成本过高等问题；
鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种基于低功耗无线传输的告警设备成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种基于低功耗无线传输的告警设备，用于安全告警，低功耗。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种基于低功耗无线传输的告警设备，包括用于产生告警信息和位置信息并将告警信息和位置信息发送至云端平台的主告警设备；主告警设备包括处理器和连接于处理器的主触发模块、GPS定位模块和Sigfox通信模块；其中，主触发模块用于产生主触发信号并传输至处理器；处理器用于接收主触发信号并生成告警信息后触发GPS定位模块和Sigfox通信模块工作；用于将告警信息和位置信息通过Sigfox通信模块发送至云端平台；GPS定位模块用于实时定位并获取设备位置信息；Sigfox通信模块用于实现处理器和云端平台之间信息的无线传输；主告警设备还包括用于给处理器、主触发模块、GPS定位模块、Sigfox通信模块提供工作电压的主电源模块。
按以上方案，所述主触发模块为按键单元。
按以上方案，所述主触发模块为语音识别单元。
按以上方案，所述告警设备还包括至少一个从告警设备；从告警设备包括从触发模块、从通讯模块和从电源模块；所述从触发模块用于产生从触发信号；所述从通讯模块连接于从触发模块用于将从触发信号传输至主告警设备；所述从电源模块用于给从触发模块和从通讯模块提供工作电压；适用于各种需要安全告警的人群的应用场景，告警设备应用于车辆时，若车辆较大，车辆后部情况无法实时观察，有了从告警设备可主动提醒司机。
按以上方案，所述从触发模块为按键；触发方便快捷。
按以上方案，所述主告警设备还包括连接于处理器的主通讯模块，主通讯模块用于将从触发信号传输至处理器。
按以上方案，所述主通讯模块和从通讯模块均为蓝牙模块；主通讯模块和从通讯模块采用蓝牙mesh对告警设备进行从设备扩展，蓝牙mesh能建立无线设备之间的一对多关系，此外，设备能够将数据中继到不在初始设备直接无线电覆盖范围内的其他设备，mesh网络就能够跨越非常大的物理区域，并包含大量设备；而且通过无线传输，省去了布线的成本。
按以上方案，所述主告警设备还包括连接于主通讯模块用于显示从触发信号的显示单元；从告警设备发送从触发信号到主告警设备显示，人员看到从触发信号后根据实际情况选择是否通过主告警设备进行报警，防止误报。
按以上方案，处理器采用的是STM32L011芯片，该芯片具有低功耗和小尺寸的优点，降低芯片功耗，提高告警设备续航能力；***电路少，使得告警设备更加的小型化，提高便携性。
按以上方案，Sigfox通信模块采用的是SFM10R2系列；Sigfox采用了简单的星型拓扑，终端节点直接与基站进行交互，并且只在有消息推送的时候才会唤醒，传送完毕即进入休眠状态，Sigfox还限定了消息的推送次数，极大地节省了功耗；Sigfox采用固定的传输速率，且仅有100b/s，故无需使用复杂的调制方式，核心处理器成本低。Sigfox可以运行在非授权频谱上，覆盖范围高达3-10公里，在低频使用的情况下可提供数年的电池寿命。
本发明具有如下有益效果：
一、本发明的处理器、GPS定位模块、Sigfox通信模块均为低功耗器件，设备正常运行时否处于低功耗休眠状态，触发告警信号后恢复工作，发送消息完成继续进入低功耗休眠状态，整机休眠时整机功耗低于1ma，续航能力强，可长时间工作；
二、本发明是一种低成本的需要安全告警的人群或者车辆等设备安全传输带位置信息的小型设备，主告警设备可单独工作，也可通过无线通讯的方式对主告警设备进行扩展，无线连接多个从告警设备，应用范围和适用场景更为广泛。
附图说明
图1为本发明第一种实施例整体结构框图；
图2为第一种实施例中处理器的电路原理图；
图3为第一种实施例中主触发模块的按键单元的电路原理图；
图4为第一种实施例中主触发模块的语音识别单元的电路原理图；
图5为第一种实施例中GPS定位模块的电路原理图；
图6为第一种实施例中Sigfox通信模块的电路原理图；
图7为第一种实施例中主电源模块的电路原理图；
图8为第二种实施例整体结构框图；
图9为第二种实施例中主通讯模块的电路原理图
图10为第二种实施例中显示单元的电路原理图；
图11为第二种实施例中从触发模块的电路原理图；
图12为第二种实施例中从通讯模块的电路原理图；
图13为第二种实施例中从电源模块的电路原理图。
附图标记：
1、主告警设备；101、处理器；102、主触发模块；1021、按键单元；1022、语音识别单元；103、GPS定位模块；104、Sigfox通信模块；105、主电源模块；106、主通讯模块；107、显示单元；
2、从告警设备；201、从触发模块；202、从通讯模块；203、从电源模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
请参考图1至图7，本发明实施例为一种基于低功耗无线传输的告警设备，其包括用于产生告警信息和位置信息并将告警信息和位置信息发送至云端平台的主告警设备1；
主告警设备1包括处理器101和连接于处理器101的主触发模块102、GPS定位模块103和Sigfox通信模块104；其中，主触发模块102用于产生主触发信号并传输至处理器101；处理器101用于接收主触发信号并生成告警信息后触发GPS定位模块103和Sigfox通信模块104工作，用于将告警信息和位置信息通过Sigfox通信模块104发送至云端平台；GPS定位模块103用于实时定位并获取设备位置信息；Sigfox通信模块104用于实现处理器101和云端平台之间信息的无线传输；主告警设备1还包括用于给处理器101、主触发模块102、GPS定位模块103、Sigfox通信模块104提供工作电压的主电源模块105。
结合图1、图3和图4，本实施例中，主触发模块102包括按键单元1021和语音识别单元1022，按键单元1021和语音识别单元1022的输出端均连接于处理器101；按键单元1021为包括按键Ka2的电路，按下按键即即可进行触发，语音识别单元1022采用的是现有的7291语音模块，7291语音模块的识别方式是预先进行录音，如救命，help等合适的报警词，并经过设备内部的算法训练形成语言模型，识别时，匹配声纹的语音信号和语言模型，通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令，匹配声纹的语音信号和语言模型一致后，输出触发信号给处理器101，该语音模块的识别方式为现有技术在，在此不做赘述；按键单元1021和语音识别单元1022提供了多种告警方式。
图2示出了处理器101的电路原理图，处理器101采用的是STM32L011芯片，功耗低；处理器101正常运行时处于低功耗休眠状态，处理器101收到按键单元1021和语音识别单元1022的主触发信号后被唤醒，并发出唤醒信号至GPS定位模块103和Sigfox通信模块104；处理器101采用的是STM32L011芯片。
结合图1和图5，GPS定位模块103的收到处理器101的唤醒信号后，进行实时定位，并将设备的实时位置信息发送至处理器101，本实施例中，GPS定位模块103采用的是SIM28ML GPS模块，低功耗，定位灵敏度高，超小体积。
结合图1和图6，Sigfox通信模块104用于将处理器101的位置信息和告警信息无线发送至云端平台进行告警；本实施例中，Sigfox通信模块104采用的是SFM10R2系列，SFM10R2芯片的输入端连接于处理器101用于接收唤醒信号、告警信息和位置信息，输出端设有天线用于将告警信息和位置信息传输至云端平台；Sigfox采用了简单的星型拓扑，终端节点直接与基站进行交互，并且只在有消息推送的时候才会唤醒，传送完毕即进入休眠状态，Sigfox还限定了消息的推送次数，极大地节省了功耗；Sigfox采用固定的传输速率，且仅有100b/s，故无需使用复杂的调制方式，核心处理器101成本低。Sigfox可以运行在非授权频谱上，覆盖范围高达3-10公里，在低频使用的情况下可提供数年的电池寿命。
参阅图7，图7示出了主电源模块105的电路原理，主电源模块105包括3.7V锂电池和电压转换器Uc1，电压转换器Uc1输入端连接于3.7V锂电池，输出端输出3.3V工作电压供给处理器101、主触发模块102、GPS定位模块103、Sigfox通信模块104的电源端。电压转换器Uc1采用的是RY6206-37NR。
本实施例中，主告警设备1的整体尺寸大致为50*50*20mm；当需要报警时，人员通过按下按键或发出报警词生成主触发信号即可触发处理器101，处理器101被唤醒后，唤醒GPS定位模块103和Sigfox通信模块104，GPS定位模块103实时定位获取位置信息，处理器101将告警信息和位置信息通过Sigfox通信模块104发送至云端平台进行告警，可以用于特定人群随身携带。
实施例二
结合图8至图13，实施例二和实施例一的不同之处在于，实施例二的告警设备中不仅包括主告警设备1，还包括至少一个从告警设备2，为实现主告警设备1和从告警设备2之间的信号传输，主告警设备1还包括主通讯模块106。
实施例二的告警设备包括主告警设备1和从告警设备2，主告警设备1包括处理器101、主触发模块102、GPS定位模块103、Sigfox通信模块104、主电源模块105、主通讯模块106和显示单元107，其中处理器101、主触发模块102、GPS定位模块103、Sigfox通信模块104和主电源模块105实施例一相同，主通讯模块106采用深圳市芯中芯科技有限公司生产的F-9398蓝牙模块，主通讯模块106通过无线蓝牙的方式获取从告警设备2的从触发信号，显示单元107向包括连接于主通讯模块106的从触发信号灯Da1、Da2、Da3、Da4，从触发信号灯与从告警设备2数量相同且对应，主通讯模块106接收到从触发信号时，显示单元107的从触发信号灯会对应显示；主通讯模块106的信号输出端连接于处理器101将从触发信号传输至处理器101；
从告警设备2包括从告警设备2包括从触发模块201、从通讯模块202和从电源模块203；从触发模块201用于产生从触发信号，从触发模块201为按键K1；从通讯模块202连接于从触发模块201用于将从触发信号传输至主告警设备1的主通讯模块106，从通讯模块202和主通讯模块106均采用深圳市芯中芯科技有限公司生产的F-9398蓝牙模块；从电源模块203用于给从触发模块201和从通讯模块202提供工作电压，从电源模块203包括3.7V锂电池和电容C1、C2，电容C1、C2均并联连接于3.7V锂电池正极后接地，3.7V锂电池正极端和电容C1、C2的节点处输出3V工作电压用于供给从通讯模块202的电源端。
本实施例的主告警设备1的整体尺寸大致为50*50*20mm，从告警设备2为30*30*20mm；通过无线通讯的方式扩展主告警设备1，可应用于小型车辆，大型巴士等场景，因为车辆较大，车辆后部情况无法实时观察，有了从告警设备2可主动提醒司机，主告警设备1和从告警设备2通信，支持一对多，比如大巴有安全锤的地方都可以放置一个从告警设备2，小型车辆后排可以放置一个从告警设备2，车辆使用时，主告警设备1一般是用在司机处，车上有盗窃抢劫或者其他紧急情况时，可以通过从告警设备2发送从触发信号到司机处的主告警设备1显示，司机看到从触发信号后根据实际情况选择是否通过主告警设备1进行报警。
主通讯模块106和从通讯模块202采用蓝牙mesh对告警设备进行从设备扩展，蓝牙mesh能建立无线设备之间的一对多关系，此外，设备能够将数据中继到不在初始设备直接无线电覆盖范围内的其他设备；这样，mesh网络就能够跨越非常大的物理区域，并包含大量设备。而且通过无线传输，省去了布线的成本，不影响车辆内部美观。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：包括用于产生告警信息和位置信息并将告警信息和位置信息发送至云端平台的主告警设备(1)；
主告警设备(1)包括处理器(101)和连接于处理器(101)的主触发模块(102)、GPS定位模块(103)和Sigfox通信模块(104)；其中，
主触发模块(102)用于产生主触发信号并传输至处理器(101)；
处理器(101)用于接收主触发信号并生成告警信息后触发GPS定位模块(103)和Sigfox通信模块(104)工作；用于将告警信息和位置信息通过Sigfox通信模块(104)发送至云端平台；
GPS定位模块(103)用于实时定位并获取设备位置信息；
Sigfox通信模块(104)用于实现处理器(101)和云端平台之间信息的无线传输；
主告警设备(1)还包括用于给处理器(101)、主触发模块(102)、GPS定位模块(103)、Sigfox通信模块(104)提供工作电压的主电源模块(105)。
2.根据权利要求1所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：所述主触发模块(102)包括按键单元(1021)。
3.根据权利要求1或2所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：所述主触发模块(102)包括语音识别单元(1022)。
4.根据权利要求1所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：所述告警设备还包括至少一个从告警设备(2)；从告警设备(2)包括从触发模块(201)、从通讯模块(202)和从电源模块(203)；
所述从触发模块(201)用于产生从触发信号；
所述从通讯模块(202)连接于从触发模块(201)用于将从触发信号传输至主告警设备(1)；
所述从电源模块(203)用于给从触发模块(201)和从通讯模块(202)提供工作电压。
5.根据权利要求4所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：所述从触发模块(201)为按键。
6.根据权利要求4所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：所述主告警设备(1)还包括连接于处理器(101)的主通讯模块(106)，主通讯模块(106)用于将从触发信号传输至处理器(101)。
7.根据权利要求6所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：所述主通讯模块(106)和从通讯模块(202)均为蓝牙模块。
8.根据权利要求6所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：所述主告警设备(1)还包括连接于主通讯模块(106)用于显示从触发信号的显示单元(107)。
9.根据权利要求1所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：处理器(101)采用的是STM32L011芯片。
10.根据权利要求1所述的基于低功耗无线传输的告警设备，其特征在于：Sigfox通信模块(104)采用的是SFM10R2系列。
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