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一種基于BLE的智能巡檢管理系統和方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610835152.2

申請日:

2016.09.20

公開號:

CN106303930A

公開日:

2017.01.04

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):H04W 4/00申請日:20160920|||公開
IPC分類號: H04W4/00(2009.01)I; H04W4/02(2009.01)I; G01S5/02(2010.01)I 主分類號: H04W4/00
申請人: 南京軟騰信息科技有限公司
發明人: 劉凱斌
地址: 210007 江蘇省南京市秦淮區石門坎104號現代服務大廈B座4層
優先權:
專利代理機構: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200 代理人: 朱小兵
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610835152.2

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.02.01|||2017.01.04

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提出一種基于BLE的智能巡檢管理系統,包括BLE定位標簽、BLE基站、服務器中心和管理中心,BLE定位標簽通過藍牙信號與BLE基站連接,BLE基站通過以太網絡與服務器中心連接,服務器中心通過以太網絡與管理中心連接。本發明還提出一種基于BLE的智能巡檢管理方法,通過BLE基站掃描巡檢人員隨身攜帶的BLE定位標簽,獲取BLE定位標簽發送的巡檢數據信息,進行校時后上傳到定位計算服務器,結合加速度傳感器的慣性定位計算得到巡檢人員的實時位置。本發明的系統功耗低,數據傳輸穩定;定位精度可以達到1~3米;其中的BLE定位標簽具有強拆報警功能和心率指紋識別功能,能夠避免設備被強拆以及防止他人代班。

權利要求書

1.一種基于BLE的智能巡檢管理系統,其特征在于,包括:BLE定位標簽、BLE基站、服務
器中心和管理中心,所述BLE定位標簽通過藍牙信號與BLE基站連接,BLE基站通過以太網絡
與服務器中心連接,服務器中心通過以太網絡與管理中心連接;所述服務器中心包括定位
計算服務器和數據庫服務器,管理中心包括監控終端和移動終端。
2.根據權利要求1所述的基于BLE的智能巡檢管理系統,其特征在于,BLE定位標簽包括
第一微控制單元MCU模塊、復位模塊、第一晶振及復位模塊、第一電源模塊、加速度傳感器、
心率傳感器、防拆傳感器、BLE數據發射模塊和天線模塊,所述復位模塊、第一晶振及復位模
塊、第一電源模塊、加速度傳感器、心率傳感器、防拆傳感器、BLE數據發射模塊均與第一微
控制單元MCU模塊相連,天線模塊與BLE數據發射模塊的另一端相連。
3.根據權利要求2所述的基于BLE的智能巡檢管理系統,其特征在于,第一電源模塊為
紐扣電池。
4.根據權利要求1所述的基于BLE的智能巡檢管理系統,其特征在于,BLE基站包括第二
微控制單元MCU模塊、第二電源模塊、第二晶振及復位模塊、PoE模塊、BLE接收模塊、信號處
理模塊、局域網絡校時模塊和以太網模塊,所述第二電源模塊、第二晶振及復位模塊、PoE模
塊、BLE接收模塊、信號處理模塊、局域網絡校時模塊和以太網模塊均與第二微控制單元MCU
模塊相連。
5.根據權利要求4所述的基于BLE的智能巡檢管理系統,其特征在于,BLE基站還包括
PoE供電接口。
6.根據權利要求1所述的基于BLE的智能巡檢管理系統,其特征在于,任意兩個BLE基站
之間的水平距離和垂直距離均小于等于12米。
7.根據權利要求1所述的基于BLE的智能巡檢管理系統,其特征在于,任一BLE基站包含
自身的初始位置信息。
8.一種基于BLE的智能巡檢管理方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1:巡檢人員攜帶BLE定位標簽進行巡檢并向周邊BLE基站發送巡檢數據和巡檢人
員心率數據;
步驟2:BLE基站獲取BLE定位標簽發送的數據,并保存接收的數據信號強度指示值,再
通過局域網絡校時模塊進行校時處理;
步驟3:BLE基站將同一時間獲取的數據打包并實時上傳至服務器中心;
步驟4:數據存儲在數據庫服務器中,定位計算服務器根據BLE定位標簽和BLE基站之間
的信號強弱,計算得到BLE定位標簽和BLE基站之間的距離;
步驟5:通過三邊測量定位算法計算得到BLE定位標簽的實時位置坐標,BLE定位標簽中
的加速度傳感器采用實時補償慣性定位算法對BLE定位標簽進行輔助定位,再通過管理中
心展示出來。
9.根據權利要求8所述的基于BLE的智能巡檢管理方法,其特征在于,步驟1中,BLE定位
標簽每隔100ms發送一次數據。
10.根據權利要求8所述的基于BLE的智能巡檢管理方法,其特征在于,步驟1中,在同一
時間至少有三個或以上BLE基站接收到BLE定位標簽發送的數據。

說明書

一種基于BLE的智能巡檢管理系統和方法

技術領域

本發明屬于智能巡檢領域,尤其是一種基于BLE的智能巡檢管理系統和方法。

背景技術

傳統的電子巡更系統是需要巡更人員手持巡更棒,巡更人員到達巡更點后用巡更
棒與巡更點的巡更器接觸并讀取對應點位信息,定期用通訊座將巡更棒中的巡邏記錄上傳
到計算機中。管理軟件將事先設定的巡邏計劃同實際的巡邏記錄進行比較、統計,反映巡更
人員巡邏工作的實際完成情況。

另外現有的基于藍牙私有云的巡更系統,是利用手機連接裝在各巡檢點位置巡更
器上的藍牙,通過手機APP利用4G/WIFI網絡將讀取的數據信息等通過互聯網發送到服務器
上,由管理人員調取查看。

現有的基于藍牙的巡更系統:1、手機網絡信號容易受到外界影響或干擾屏蔽,無
法將讀取的巡檢點數據信息實時上傳到服務器;2、手機藍牙只在后臺發射信號,當手機APP
關閉時,手機APP無法進行處理和網絡連接,則無法將藍牙通訊獲取的數據信息上傳到服務
器上;3、手機藍牙獲取的巡檢點位置的所有信息利用手機4G/WIFI網絡通過互聯網發送到
對應的服務器上,對于一些特別重要或需要保密的信息則存在不安全因素,存在一定的網
絡安全問題。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種基于BLE的智能巡檢管理系統,通過巡檢
人員隨身攜帶BLE定位標簽到達巡檢點時,BLE基站獲取BLE定位標簽發送的巡檢數據信息,
進行校時后上傳到定位計算服務器,結合加速度傳感器的慣性定位計算得到巡檢人員的實
時位置,保證了定位效果及定位精度,使定位精度可以達到1~3米以內。

實現本發明目的的技術解決方案為:

一種基于BLE的智能巡檢管理系統,包括:BLE定位標簽、BLE基站、服務器中心和管
理中心,所述BLE定位標簽通過藍牙信號與BLE基站連接,BLE基站通過以太網絡與服務器中
心連接,服務器中心通過以太網絡與管理中心連接;所述服務器中心包括定位計算服務器
和數據庫服務器,管理中心包括監控終端和移動終端。

進一步的,本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統,BLE定位標簽包括第一微控制
單元MCU模塊、復位模塊、第一晶振及復位模塊、第一電源模塊、加速度傳感器、心率傳感器、
防拆傳感器、BLE數據發射模塊和天線模塊,所述復位模塊、第一晶振及復位模塊、第一電源
模塊、加速度傳感器、心率傳感器、防拆傳感器、BLE數據發射模塊均與第一微控制單元MCU
模塊相連,天線模塊與BLE數據發射模塊的另一端相連。

進一步的,本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統,第一電源模塊為紐扣電池。

進一步的,本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統,BLE基站包括第二微控制單元
MCU模塊、第二電源模塊、第二晶振及復位模塊、PoE模塊、BLE接收模塊、信號處理模塊、局域
網絡校時模塊和以太網模塊,所述第二電源模塊、第二晶振及復位模塊、PoE模塊、BLE接收
模塊、信號處理模塊、局域網絡校時模塊和以太網模塊均與第二微控制單元MCU模塊相連。

進一步的,本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統,BLE基站還包括PoE供電接口。

進一步的,本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統,任意兩個BLE基站之間的水平
距離和垂直距離均小于等于12米。

進一步的,本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統,任一BLE基站包含自身的初始
位置信息。

一種基于BLE的智能巡檢管理方法,包括以下步驟:

步驟1:巡檢人員攜帶BLE定位標簽進行巡檢并向周邊BLE基站發送巡檢數據和巡
檢人員心率數據;

步驟2:BLE基站獲取BLE定位標簽發送的數據,并保存接收的數據信號強度指示
值,再通過局域網絡校時模塊進行校時處理;

步驟3:BLE基站將同一時間獲取的數據打包并實時上傳至定位計算服務器中;

步驟4:數據存儲在數據庫服務器中,定位計算服務器根據BLE定位標簽和BLE基站
之間的信號強弱,計算得到BLE定位標簽和BLE基站之間的距離;

步驟5:通過三邊測量定位算法計算得到BLE定位標簽的實時位置坐標,BLE定位標
簽中的加速度傳感器采用實時補償慣性定位算法對BLE定位標簽進行輔助定位,再通過管
理中心展示出來。

進一步的,本發明的基于BLE的智能巡檢管理方法,步驟1中,BLE定位標簽每隔
100ms發送一次數據。

進一步的,本發明的基于BLE的智能巡檢管理方法,步驟1中,在同一時間至少有三
個或以上BLE基站接收到BLE定位標簽發送的數據。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比,具有以下技術效果:

1、本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統的定位精度可以達到1~3米以內;

2、本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統功耗低,數據傳輸穩定;

3、本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統中的BLE定位標簽具有強拆報警功能和
心率指紋識別功能,能夠避免設備被強拆以及防止他人代班。

附圖說明

圖1是本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統結構圖;

圖2是本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統的BLE定位標簽結構示意圖;

圖3是本發明的基于BLE的智能巡檢管理系統的BLE基站結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施方式,所述實施方式的示例在附圖中示出,其中自始
至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參
考附圖描述的實施方式是示例性的,僅用于解釋本發明,而不能解釋為對本發明的限制。

一種基于BLE的智能巡檢管理系統,如圖1所示,包括:BLE定位標簽、BLE基站、服務
器中心和管理中心,所述BLE定位標簽通過藍牙信號與BLE基站連接,BLE基站通過以太網絡
與服務器中心連接,服務器中心通過以太網絡與管理中心連接。其中:

BLE定位標簽,由巡檢人員隨身攜帶,用于廣播數據并由BLE基站自動掃描識別巡
檢人員身份。如圖2所示,BLE定位標簽包括第一微控制單元MCU模塊、復位模塊、第一晶振及
復位模塊、第一電源模塊、加速度傳感器、心率傳感器、防拆傳感器、BLE數據發射模塊和天
線模塊,所述復位模塊、第一晶振及復位模塊、第一電源模塊、加速度傳感器、心率傳感器、
防拆傳感器、BLE數據發射模塊均與第一微控制單元MCU模塊相連,天線模塊與BLE數據發射
模塊的另一端相連。所述第一電源模塊為紐扣電池,功耗低,使用待機時間長,可達一年以
上。

第一電源模塊為第一微控制單元MCU模塊供電;第一晶振及復位模塊,用于保證系
統設備在異常時可以自動恢復;加速度傳感器用于自動偵測設備的傾斜、震動及撞擊情況,
同時將偵測的數據信息傳送給第一微控制單元MCU模塊;心率傳感器采集并存儲使用者的
心率數據,并生成使用者專用的心率指紋數據信息,同時將數據信息傳送給第一微控制單
元MCU模塊;防拆傳感器初始狀態為鎖緊,若BLE定位標簽被強制拆開,第一微控制單元MCU
模塊將會收到被拆信息;第一微控制單元MCU模塊將獲取的數據及已獲取存儲的數據,由
BLE數據發射模塊通過天線模塊發送至BLE基站。

加速度傳感器在啟用時,BLE定位標簽會優先通過BLE基站上傳相關信息,在獲得
定位計算服務器反饋后,加速度傳感器會自動啟用,并記錄最近BLE基站的信息,同時獲取
此BLE基站的位置信息記錄并保存起來。若BLE基站信號強度變弱,加速度傳感器會根據慣
性定位算法,來計算出當前位置并通過BLE基站上傳。

BLE定位標簽采用防拆傳感器,具有強拆報警功能,可以避免設備被強拆。

BLE定位標簽采用心率傳感器,可獲取巡檢人員的心率數據,生成巡檢人員對應的
心率指紋數據庫,對巡檢人員進行心率指紋識別,可防止他人代班現象。心率傳感器的測量
數據會隨BLE定位標簽的信息而上傳,若在3分鐘內未收到心率數據包,則可判斷此BLE定位
標簽可能處于離線狀態中,系統將會即時向服務端推送報警信息。

BLE定位標簽根據需要可以做成手環、手表等樣式,體積小,同時攜帶非常方便。

BLE基站,用于接收BLE定位標簽的數據并進行校時處理,再實時上傳到定位計算
服務器中。如圖3所示,BLE基站包括第二微控制單元MCU模塊、第二電源模塊、第二晶振及復
位模塊、PoE模塊、BLE接收模塊、信號處理模塊、局域網絡校時模塊和以太網模塊,所述第二
電源模塊、第二晶振及復位模塊、PoE模塊、BLE接收模塊、信號處理模塊、局域網絡校時模塊
和以太網模塊均與第二微控制單元MCU模塊相連。另外,BLE基站還包括PoE供電接口,采取
靈活供電方式。

BLE基站采用BLE接收模塊獲取對巡檢人員的巡檢位置及數據信息,避免了通過
WIFI等通訊方式的高輻射現象,對人體完全無傷害。

BLE基站采用局域網絡校時模塊,保證系統設備時間精密統一。

任一BLE基站包含自身的初始位置信息。單個BLE基站的輻射范圍在10米左右,為
了保證定位效果及定位精度,任意兩個BLE基站之間的水平距離和垂直距離均小于等于12
米。以正方形為例,12*12米需要在4個頂點布設BLE基站,12*24米需要在6個項點布設BLE基
站,依此類推。BLE定位標簽在布局范圍內時,同一時間至少會有3個或3個以上的BLE基站收
到BLE定位標簽的數據。

PoE模塊為BLE基站的第二微控制單元MCU模塊供電;晶振及復位模塊,保證系統設
備在異常情況時時自動恢復;局域網絡校時模塊提供對局域網內所有設備的校時功能,保
證設備在交換數據時的時間精密、統一;第二微控制單元MCU模塊上接BLE接收模塊,提供對
BLE定位標簽的數據信息的接收。

BLE基站通過以太網模塊自動實時上傳數據信息,不需要通過手機終端設備的APP
軟件外理上傳信息,避免了手機APP軟件前臺關閉時,因后臺不進行處理和網絡連接而導致
無法接收外理手機藍牙掃描獲取的信息;同時解決了通過巡檢過程中利用巡檢手機終端等
設備上傳信息過程中可能出現的信號干擾、屏蔽等無法數據上傳的現象,巡檢數據信息通
過以太網直接上傳至服務器上,可以避免通過互聯網上傳信息過程中的網絡安全問題。

服務器中心,包括定位計算服務器和數據庫服務器,用于接收BLE基站的數據并計
算獲得BLE定位標簽的實時位置。

管理中心,包括監控終端和移動終端,用于以可視化形式實時查看BLE定位標簽的
實時位置。

BLE基站在收到BLE定位標簽的數據后,會提交至定位計算服務器,由定位計算服
務器調用已存在的初始位置,結合BLE基站收到的BLE定位標簽數據包,再通過三邊垂直測
量定位的算法,來計算出此時BLE定位標簽所處的位置坐標,并存儲在數據庫服務器中,再
通過管理中心的監控終端和移動終端展示出來。

一種基于BLE的智能巡檢管理方法,包括以下步驟:

步驟1:巡檢人員攜帶BLE定位標簽進行巡檢并向周邊BLE基站發送巡檢數據和巡
檢人員心率數據。BLE定位標簽每隔100ms發送一次數據,且在同一時間至少有三個或以上
BLE基站接收到BLE定位標簽發送的數據。

步驟2:BLE基站獲取BLE定位標簽發送的數據,并保存接收的數據信號強度指示
值,再通過局域網絡校時模塊進行校時處理。

步驟3:BLE基站將同一時間獲取的數據打包并實時上傳至定位計算服務器中。

步驟4:數據存儲在數據庫服務器中,定位計算服務器根據BLE定位標簽和BLE基站
之間的信號強弱,計算得到BLE定位標簽和BLE基站之間的距離;

步驟5:通過三邊測量定位算法計算得到BLE定位標簽的實時位置坐標,BLE定位標
簽中的加速度傳感器采用實時補償慣性定位算法對BLE定位標簽進行輔助定位,再通過管
理中心展示出來。

其中,通過測量BLE定位標簽和BLE基站之間的信號強弱程度進行定位,是一種短
距離低功耗的無線傳輸技術。而其他利用Wi-Fi收發器都只能覆蓋半徑90米以內的區域,而
且很容易受到其他信號的干擾,從而影響其精度,定位器的能耗也較高。

以上所述僅是本發明的部分實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人
員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以做出若干改進,這些改進應視為本發明的保
護范圍。

關 鍵 詞:
一種 基于 BLE 智能 巡檢 管理 系統 方法
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