一种基于无线定位技术的居家老人定位系统的制作方法

1.本发明涉及一种室内定位系统，尤其是一种基于无线定位技术的居家老人定位系统。


背景技术：

2.随着物联网技术的广泛普及，由于普通的wifi路由器最多只能连接20个左右的设备，而随着人们对设备数量以及种类越来越多，加之wifi直连设备的功耗极大，在一些无法接市电的情况下，无法采用wifi直连这种形式，因此人们已不再满足于wifi直连的设备。zigbee是一种低速短距离传输的无线网上协议，虽然数据带宽十分有限，但其功耗低。
3.在老人居家养老过程中，虽然老人家中装有人感等设备，但无法直观的判别老人一整天的行动轨迹，只能以经过某一监测点的时间来估算老人的行动轨迹，摄像头虽然能够解决该问题，但摄像头采集到的隐私数据会令人不安，且设备成本较高。beacon定位是利用蓝牙广播技术，检测周围信标的信号强度，再利用三点定位计算出信标的位置，但其缺点是仅在方圆10米内比较精准，超过则会有较大误差。因此，有必要设计出一种基于无线定位技术的居家老人定位系统，能够对老人居家行动轨迹进行实时跟踪和上报，确保老人居家养老的安全性。


技术实现要素：

4.发明目的：提供一种基于无线定位技术的居家老人定位系统，能够对老人居家行动轨迹进行实时跟踪和上报，确保老人居家养老的安全性。
5.技术方案：本发明所述的基于无线定位技术的居家老人定位系统，包括穿戴定位设备、网络路由以及至少一套定位组件；每套定位组件均包括一个无线红外人感以及三个无线定位节点；
6.每套定位组件的三个无线定位节点用于安装在同一定位区间的三个已知坐标位置处，无线红外人感用于安装在定位区间的进出口处，用于对老人进出定位区间进行检测；穿戴定位设备用于佩戴在老人的手腕上；网络路由用于接入互联网，并至少与一个无线定位节点通信连接；穿戴定位设备、各个无线红外人感以及各个无线定位节点均设置有zigbee模块，且穿戴定位设备、各个无线红外人感以及各个无线定位节点通过zigbee模块无线组网通信；
7.穿戴定位设备包括弹性带以及条形壳体；弹性带的两端分别固定在条形壳体的两端上；在条形壳体内设置有微处理器、存储器、电源模块以及加速度传感器；穿戴定位设备的zigbee模块位于条形壳体内；在条形壳体的上侧面上设置有紧急呼救按键，并在紧急呼救按键上设置有防误触机构；微处理器分别与zigbee模块、紧急呼救按键、存储器以及加速度传感器电连接；电源模块分别为微处理器、存储器、zigbee模块以及加速度传感器供电。
8.进一步的，穿戴定位设备为定位手环；定位手环还包括一个用于给定位手环充电的移动充电电源；移动充电电源设置有便于卡扣在条形壳体上的u形壳体。
9.进一步的，移动充电电源包括两个弹性电极、充电电池、线路板以及充电接口；两个弹性电极分别安装在u形壳体的两端相对内侧面上；在条形壳体的两个长度侧面上均设置有一个电极座，且两个电极座分别与电源模块的正负极电连接；充电电池以及线路板均设置于u形壳体内，充电接口安装在u形壳体的端面上；在线路板上设置有主充电电路以及从充电电路；充电接口通过主充电电路与充电电池电连接，充电电池通过从充电电路与两个弹性电极电连接；条形壳体插装到u形壳体的两端相对内侧之间实现卡扣时，两个弹性电极分别与两个电极座导电接触。
10.进一步的，弹性电极包括电极柱以及弹簧；在u形壳体的两端相对内侧面上均设置有一个电极插孔；两个弹簧分别安装在两个电极插孔内；两根电极柱分别插装在两个电极插孔上，且插入端按压在对应的弹簧上；在电极插孔的孔壁上设置有限位滑槽；在电极柱上设置有滑动式嵌入限位滑槽内的限位滑块；电极柱的伸出端设置为半球形端头；电极座上设置有与半球形端头相配合的半球形凹陷。
11.进一步的，在条形壳体的两个长度侧面上均设置有一个便于半球形端头滑移的导向条形槽，电极座位于导向条形槽内。
12.进一步的，在条形壳体的宽度侧端面上设置有支撑凹槽，在u形壳体弯折处的内侧面上设置有支撑凸条，在u形壳体内且靠近支撑凸条处设置有磁吸条；条形壳体插装到u形壳体的两端之间时，支撑凸条插入支撑凹槽内，且磁吸条与条形壳体相磁吸。
13.进一步的，在条形壳体的下侧面上设置有血氧传感器以及心率传感器；在条形壳体的上侧面上设置有血氧检测按键以及心率检测按键；微处理器分别与血氧检测按键、心率检测按键、血氧传感器以及心率传感器电连接；电源模块分别为血氧传感器以及心率传感器供电。
14.进一步的，防误触机构包括矩形盖板以及设置在条形壳体上侧面上的矩形凹槽；在矩形凹槽的两个长度侧槽边上均设置有导向滑槽，矩形盖板的两个侧边分别滑动式安装在两个导向滑槽内，并在矩形盖板上设置有防滑凸棱；紧急呼救按键位于矩形凹槽的槽底部上，矩形盖板滑移到紧急呼救按键上方时用于对紧急呼救按键进行按压阻挡。
15.进一步的，在条形壳体的上侧面上设置有显示屏；微处理器与显示屏电连接；电源模块为显示屏供电。
16.进一步的，在条形壳体内设置有与微处理器电连接的振动器、蓝牙通信模块以及电压采集电路；电压采集电路与电源模块电连接；电源模块为振动器以及蓝牙通信模块供电。
17.本发明与现有技术相比，其有益效果是：利用穿戴定位设备以及三个无线定位节点通过zigbee模块无线组网通信，不仅能够传递通信数据，还能够通过已知坐标位置的三个无线定位节点对穿戴定位设备进行三点定位，从而确定出穿戴定位设备在定位区间内的相对位置，实现对老人的移动轨迹进行实时跟踪，监督老人的生活、锻炼以及安全，为老人居家养老提供保障；利用无线红外人感能够实现定位区间的切换，从而使得到达一个定位区间就启用该定位区间内的三个无线定位节点进行定位，无需穿墙定位，确保定位精度；利用网络路由能够实时上报采集的定位数据，确保后台记录和监督；利用加速度传感器能够监测老人的运动状态，以及对老人是否跌倒进行监测，确保老人居家养老的安全性；利用紧急呼救按键能够便于老人在紧急状态下进行求救；利用防误触机构能够避免紧急呼救按键
被误触发。
附图说明
18.图1为本发明的系统结构示意图；
19.图2为本发明的定位手环前视结构示意图；
20.图3为本发明的定位手环充电时俯视结构示意图；
21.图4为本发明的移动充电电源剖视结构示意图；
22.图5为本发明的定位手环电路结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
24.实施例1：
25.如图1
‑
5所示，本发明所述的基于无线定位技术的居家老人定位系统包括：穿戴定位设备、网络路由3以及至少一套定位组件；每套定位组件均包括一个无线红外人感4以及三个无线定位节点1；
26.每套定位组件的三个无线定位节点1用于安装在同一定位区间的三个已知坐标位置处，无线红外人感4用于安装在定位区间的进出口处，用于对老人进出定位区间进行检测；穿戴定位设备用于佩戴在老人的手腕上；网络路由3用于接入互联网，并至少与一个无线定位节点1通信连接；穿戴定位设备、各个无线红外人感4以及各个无线定位节点1均设置有zigbee模块，且穿戴定位设备、各个无线红外人感4以及各个无线定位节点1通过zigbee模块无线组网通信；
27.穿戴定位设备包括弹性带10以及条形壳体9；弹性带10的两端分别固定在条形壳体9的两端上；在条形壳体9内设置有微处理器、存储器、电源模块以及加速度传感器；穿戴定位设备的zigbee模块位于条形壳体9内；在条形壳体9的上侧面上设置有紧急呼救按键16，并在紧急呼救按键16上设置有防误触机构；微处理器分别与zigbee模块、紧急呼救按键16、存储器以及加速度传感器电连接；电源模块分别为微处理器、存储器、zigbee模块以及加速度传感器供电。
28.利用穿戴定位设备以及三个无线定位节点1通过zigbee模块无线组网通信，不仅能够传递通信数据，还能够通过已知坐标位置的三个无线定位节点1对穿戴定位设备进行三点定位，从而确定出穿戴定位设备在定位区间内的相对位置，实现对老人的移动轨迹进行实时跟踪，监督老人的生活、锻炼以及安全，为老人居家养老提供保障；利用无线红外人感4能够实现定位区间的切换，从而使得到达一个定位区间就启用该定位区间内的三个无线定位节点1进行定位，无需穿墙定位，确保定位精度；利用网络路由3能够实时上报采集的定位数据，确保后台记录和监督；利用加速度传感器能够监测老人的运动状态，以及对老人是否跌倒进行监测，确保老人居家养老的安全性；利用紧急呼救按键16能够便于老人在紧急状态下进行求救；利用防误触机构能够避免紧急呼救按键16被误触发。
29.进一步的，穿戴定位设备为定位手环2；定位手环2还包括一个用于给定位手环2充电的移动充电电源；移动充电电源设置有便于卡扣在条形壳体9上的u形壳体22。利用移动
充电电源卡扣在条形壳体9上实现充电，从而无需取下定位手环2便可以实现充电，满足老人实时定位的监督要求。
30.进一步的，移动充电电源包括两个弹性电极、充电电池24、线路板33以及充电接口34；两个弹性电极分别安装在u形壳体22的两端相对内侧面上；在条形壳体9的两个长度侧面上均设置有一个电极座14，且两个电极座14分别与电源模块的正负极电连接；充电电池24以及线路板33均设置于u形壳体22内，充电接口34安装在u形壳体22的端面上；在线路板33上设置有主充电电路以及从充电电路；充电接口34通过主充电电路与充电电池24电连接，充电电池24通过从充电电路与两个弹性电极电连接；条形壳体9插装到u形壳体22的两端相对内侧之间实现卡扣时，两个弹性电极分别与两个电极座14导电接触。利用弹性电极分别与两个电极座14导电接触，从而能够在条形壳体9插装到u形壳体22的两端相对内侧之间时实现充电连接，实现定位手环2不拆卸充电，确保老人的实时不间断监测；利用弹性电极能够增强与电极座14的接触导电性能。
31.进一步的，弹性电极包括电极柱27以及弹簧26；在u形壳体22的两端相对内侧面上均设置有一个电极插孔25；两个弹簧26分别安装在两个电极插孔25内；两根电极柱27分别插装在两个电极插孔25上，且插入端按压在对应的弹簧26上；在电极插孔25的孔壁上设置有限位滑槽28；在电极柱27上设置有滑动式嵌入限位滑槽28内的限位滑块29；电极柱27的伸出端设置为半球形端头30；电极座14上设置有与半球形端头30相配合的半球形凹陷；两个弹性电极的电极柱27通过从充电电路与充电电池24电连接。利用弹簧26能够弹性推动电极柱27，从而使得电极柱27的半球形端头30与电极座14的半球形凹陷相紧密配合，具有较好的导电接触性能；利用限位滑槽28与限位滑块29的配合，能够对电极柱27的伸缩进行限位和导向，防止电极柱27脱离电极插孔25。
32.进一步的，在条形壳体9的两个长度侧面上均设置有一个便于半球形端头30滑移的导向条形槽11，电极座14位于导向条形槽11内。利用导向条形槽11能够便于条形壳体9与u形壳体22的精确插装，且能够在半球形端头30的嵌入作用下实现u形壳体22的稳定卡扣。
33.进一步的，在条形壳体9的宽度侧端面上设置有支撑凹槽23，在u形壳体22弯折处的内侧面上设置有支撑凸条31，在u形壳体22内且靠近支撑凸条31处设置有磁吸条32；条形壳体9插装到u形壳体22的两端之间时，支撑凸条31插入支撑凹槽23内，且磁吸条32与条形壳体9相磁吸。利用支撑凸条31与支撑凹槽23的配合，能够增强u形壳体22卡扣充电时的稳定性；利用磁吸条32与条形壳体9相磁吸，从而进一步增强卡扣充电时的稳定性。
34.进一步的，在条形壳体9的下侧面上设置有血氧传感器12以及心率传感器13；在条形壳体9的上侧面上设置有血氧检测按键17以及心率检测按键18；微处理器分别与血氧检测按键17、心率检测按键18、血氧传感器12以及心率传感器13电连接；电源模块分别为血氧传感器12以及心率传感器13供电。利用血氧传感器12和心率传感器13能够满足定位手环2对老人进行血氧和心率的监测需要。
35.进一步的，防误触机构包括矩形盖板19以及设置在条形壳体9上侧面上的矩形凹槽15；在矩形凹槽15的两个长度侧槽边上均设置有导向滑槽，矩形盖板19的两个侧边分别滑动式安装在两个导向滑槽内，并在矩形盖板19上设置有防滑凸棱20；紧急呼救按键16位于矩形凹槽15的槽底部上，矩形盖板19滑移到紧急呼救按键16上方时用于对紧急呼救按键16进行按压阻挡。利用矩形盖板19的滑移安装，能够对紧急呼救按键16进行按压阻挡，从而
防止误触发；利用防滑凸棱20能够便于推移矩形盖板19。
36.进一步的，在条形壳体9的上侧面上设置有显示屏21；微处理器与显示屏21电连接；电源模块为显示屏21供电。利用显示屏21能够便于显示测量结果以及报警信息。
37.进一步的，在条形壳体9内设置有与微处理器电连接的振动器、蓝牙通信模块以及电压采集电路；电压采集电路与电源模块电连接；电源模块为振动器以及蓝牙通信模块供电。利用振动器能够便于实现振动提醒；利用蓝牙通信模块能够与手机进行蓝牙通信，从而对定位手环2进行参数设置以及监测数据传输。
38.进一步的，定位系统还包括至少一个无线烟雾传感器5以及至少一个无线声光报警器6；无线烟雾传感器5以及无线报警器6均设置有zigbee模块，无线烟雾传感器5以及无线报警器6通过zigbee模块与无线定位节点1无线组网通信，由zigbee模块传输烟雾信号以及声光报警信号。利用无线烟雾传感器5能够实现烟雾的监测，并通过zigbee模块传递烟雾信号至定位手环2的微处理器进行判断是否需要报警，从而在判断烟雾信号超过设定的阈值时由微处理器进行显示屏21显示提醒以及振动器进行振动提醒。
39.本发明所述的基于无线定位技术的居家老人定位系统中：微处理器采用现有的单片机控制模块，用于实现协调控制；zigbee模块采用现有的zigbee模块，用于实现无线组网通信；蓝牙通信模块采用现有的蓝牙模块，用于实现定位手环2与手机进行蓝牙通信；血氧传感器12采用现有的血氧传感器，用于实现血氧检测；心率传感器13采用现有的心率传感器，用于实现心率检测；加速度传感器采用现有的加速度传感器，用于实现运动检测；振动器采用现有的微型振动器，用于实现振动提醒；电压采集电路采用现有的分压电路，能够便于微处理器的a/d采集端对电源模块进行电压采集；无线红外人感4采用现有的红外人感和zigbee模块构成，能够实现人体检测，并进行无线组网通信；无线定位节点1采用现有的由zigbee模块构成的无线通信模块，能够实现自组网通信。
40.本发明所述的基于无线定位技术的居家老人定位系统在工作时：由各个无线红外人感4实时检测老人进入的是哪一个定位区间，并在老人进入定位区间后由定位区间内的三个无线定位节点1与定位手环2组网通信，再由其中一个无线定位节点1作为基站节点，通过基站节点分析三个无线定位节点1与定位手环2之间的通信信号得出三个通信距离，在通过三点定位算法计算出定位手环2在定位区间内的实时位置，从而实现对老人的移动定位；再由各个无线定位节点1组成的无线网络将定位数据传输至网络路由3，再由网络路由3将定位数据转发至远程监控中心或者由监护人手机客户端上。
41.在老人需要紧急报警时，推动矩形盖板19，再按下紧急呼救按键16，从而由定位手环2和各个无线定位节点1构成的无线网络将紧急报警信号发送至网络路由3，再由网络路由3将紧急报警信号转发至远程监控中心或者由监护人手机客户端上。
42.在无线烟雾传感器5将检测的烟雾信号通过无线网络发送至定位手环2，若微处理器判断烟雾信号超过设定的阈值时，则由微处理器驱动振动器进行振动，从而提醒老人注意火灾危险，同时通过无线网络向无线声光报警器6发送烟雾报警信号，再由无线声光报警器6启动声光报警。
43.在检测到定位手环2的电源模块电压低于设定阈值时，则由微处理器通过显示屏21进行低压提醒，同时振动器振动一个周期，3秒钟左右，老人将电压充足的移动充电电源插装在条形壳体9上，此时电极柱27与电极座14导电接触，充电电池24通过充电电路为电源
模块充电，且无需取下定位手环2，不影响定位手环2的正常使用。
44.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。