本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種基于LoRa技術(shù)的集團化管理幼兒防走失系統(tǒng)，可用于幼兒園中幼兒位置信息的集團化管理。

背景技術(shù)：

在幼兒園中，如何有效管理所有幼兒的位置信息，防止幼兒走失，已經(jīng)成為社會廣泛關(guān)注的問題。幼兒走失后的找回率極低，究其原因，大多由于監(jiān)管缺失導(dǎo)致。由于幼兒年齡小，走失后很難獨自擺脫困境，所以如何防止幼兒走失和如何在幼兒走失后的黃金尋找時間內(nèi)，快速有效地定位幼兒位置信息至關(guān)重要?，F(xiàn)在有很多教育集團在一個城市或多個城市同時開設(shè)多家幼兒園，幼兒防走失的集團化管理成為一個難點。

申請?zhí)枮?01510496727.8，公開號為105931421A的《云端大數(shù)據(jù)嬰幼兒防走失系統(tǒng)》的嬰幼兒隨身設(shè)備，以及申請?zhí)枮?01610349751.3，公開號為105788169A的《兒童防走失系統(tǒng)及方法》中防走失終端都采用藍(lán)牙通信方式，藍(lán)牙通信距離只有10幾米，距離短，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足幼兒防走失的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是，克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種遠(yuǎn)程實時監(jiān)測、集團化管理的幼兒防走失系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

基于LoRa技術(shù)的集團化管理幼兒防走失系統(tǒng)，包括無線定位與通信終端、網(wǎng)關(guān)、路由器、互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和手機監(jiān)控端；

所述無線定位與通信終端用于完成被監(jiān)測幼兒位置信息的采集、緩存、預(yù)處理、備份，并將原始數(shù)據(jù)打包成第一數(shù)據(jù)包，通過無線傳輸至網(wǎng)關(guān)；

所述網(wǎng)關(guān)用于接收對應(yīng)的無線定位與通信終端發(fā)送的第一數(shù)據(jù)包；網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)通信方式與路由器相連，并把接收到的第一數(shù)據(jù)包按照TCP/IP相關(guān)協(xié)議的規(guī)定，重新打包成符合以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的第二數(shù)據(jù)包。

所述路由器接收到網(wǎng)關(guān)傳送的第二數(shù)據(jù)包，并將第二數(shù)據(jù)包按照服務(wù)器地址打包成第三數(shù)據(jù)包。

所述路由器通過以太網(wǎng)與所述互聯(lián)網(wǎng)連接；所述服務(wù)器與互聯(lián)網(wǎng)通過以太網(wǎng)相連，被傳送到互聯(lián)網(wǎng)中的第三數(shù)據(jù)包通過以太網(wǎng)進(jìn)入服務(wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理、分析和存儲，并供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和手機監(jiān)控端訪問相關(guān)數(shù)據(jù)；

所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心與互聯(lián)網(wǎng)通過以太網(wǎng)相連；所述手機監(jiān)控端通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)相連；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和手機監(jiān)控端可以實時訪問服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，所述無線定位與通信終端包括GPS模塊、供電模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、MCU模塊、LoRa射頻芯片、天線模塊和外部接口。

進(jìn)一步，所述GPS模塊采用GPS芯片，可以實時確定被監(jiān)測幼兒的位置信息。GPS芯片用于接收被監(jiān)測幼兒的位置，并通過總線將位置信息傳送到MCU模塊中。

所述數(shù)據(jù)存儲模塊采用具有I²C總線的EEPROM存儲芯片。

所述MCU模塊為低功耗嵌入式處理器。GPS模塊、供電模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、LoRa射頻芯片和外部接口通過I/O口或總線與MCU模塊連接。MCU模塊用于接收GPS模塊中的數(shù)據(jù)信息，再把數(shù)據(jù)信息傳輸給LoRa射頻芯片和存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊，把數(shù)據(jù)信息傳輸給外部接口以及接收從外部接口輸入的命令和數(shù)據(jù)。

所述天線模塊包括射頻天線和GPS天線，射頻天線與LoRa射頻芯片連接，射頻天線用于向網(wǎng)關(guān)無線發(fā)送數(shù)據(jù)包和接收來自網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)包；GPS天線與GPS芯片相連，用于接收GPS衛(wèi)星信號。

所述外部接口模塊由三個擴展接口組成，三個擴展接口為第一擴展接口、第二擴展接口和第三擴展接口。第一擴展接口通過I²C總線實現(xiàn)外部設(shè)備的擴展；第二擴展接口通過SPI總線實現(xiàn)外部設(shè)備的擴展；第三擴展接口通過GPIO口實現(xiàn)外部設(shè)備的擴展。

GPS模塊U、數(shù)據(jù)存儲模塊和LoRa射頻芯片還與供電模塊連接；所述供電模塊同時給GPS模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、MCU模塊和LoRa射頻芯片供電。

進(jìn)一步，所述網(wǎng)關(guān)通過RJ45接頭和所述路由器連接，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)包傳送給路由器。

所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和所述手機監(jiān)控端可以實時訪問服務(wù)器中的數(shù)據(jù)信息。監(jiān)控者可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和手機監(jiān)控端獲取所有被監(jiān)測幼兒位置的實時信息，當(dāng)有被監(jiān)測幼兒位置信息發(fā)生異常時，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和手機監(jiān)控端會主動提醒監(jiān)控者。

本發(fā)明無線定位與通信終端采用LoRa技術(shù)，與網(wǎng)關(guān)之間的無線通信距離最遠(yuǎn)可到10km，可以應(yīng)用于集團化管理的幼兒園，每一個網(wǎng)關(guān)可以同時處理數(shù)百個無線定位與通信終端，這樣多個網(wǎng)關(guān)就可以同時管理多個幼兒園，實現(xiàn)幼兒園的集團化管理。而且本發(fā)明支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和手機移動監(jiān)控，監(jiān)控者在監(jiān)控中心或通過手機就可實時了解所有被監(jiān)測幼兒的位置信息。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于LoRa技術(shù)的集團化管理幼兒防走失系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示實施例基于LoRa技術(shù)的集團化管理幼兒防走失系統(tǒng)的無線定位與通信終端的功能模塊圖；

圖3為圖1所示實施例基于LoRa技術(shù)的集團化管理幼兒防走失系統(tǒng)的無線定位與通信終端的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

參照圖1，本發(fā)明之基于LoRa技術(shù)的集團化管理幼兒防走失系統(tǒng)包括無線定位與通信終端U1、網(wǎng)關(guān)U2、路由器U3、互聯(lián)網(wǎng)U4、服務(wù)器U5、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心U6和手機監(jiān)控端U7；

無線定位與通信終端U1用于完成被監(jiān)測幼兒位置信息的采集、緩存、預(yù)處理、備份，并將原始數(shù)據(jù)打包無線傳輸至網(wǎng)關(guān)U2；

網(wǎng)關(guān)U2用于接收對應(yīng)的無線定位與通信終端U1發(fā)送的數(shù)據(jù)包。網(wǎng)關(guān)U2通過以太網(wǎng)通信方式與路由器U3相連，并把接收到的數(shù)據(jù)包按照TCP/IP相關(guān)協(xié)議的規(guī)定，重新打包成符合以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式。

路由器U3接收到網(wǎng)關(guān)U2傳送的TCP/IP數(shù)據(jù)包，通過互聯(lián)網(wǎng)U4將數(shù)據(jù)包傳送給服務(wù)器U5；

服務(wù)器U5與互聯(lián)網(wǎng)U4通過以太網(wǎng)相連，被傳送到互聯(lián)網(wǎng)U4中的數(shù)據(jù)包通過以太網(wǎng)進(jìn)入服務(wù)器U5，服務(wù)器U5對數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理、分析和存儲，并供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心U6和手機控制端U7訪問相關(guān)數(shù)據(jù)；

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心U6與互聯(lián)網(wǎng)U4通過以太網(wǎng)相連；

手機控制端U7通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)U4相連；

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心U6和手機控制端U7可以實時通過互聯(lián)網(wǎng)U4訪問服務(wù)器U5中的數(shù)據(jù)。監(jiān)控者可以通過遠(yuǎn)端控制中心U6和手機控制端U7獲取所有被監(jiān)測幼兒位置的實時信息，當(dāng)有被監(jiān)測幼兒位置信息發(fā)生異常時，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心U6和手機控制端U7會主動提醒監(jiān)控者。

本實施例中，無線定位與通信終端設(shè)有N組，N≥1，每組設(shè)有n個無線定位與通信終端，n≥1。網(wǎng)關(guān)設(shè)有N個，N≥1。

參照圖2，無線定位與通信終端U1按功能劃分包括GPS模塊U11、供電模塊U12、數(shù)據(jù)存儲模塊U13、MCU模塊U14、LoRa射頻芯片U15、天線模塊U16和外部接口U17。

GPS模塊U11、供電模塊U12、數(shù)據(jù)存儲模塊U13、LoRa射頻芯片U15和外部接口U17均與 MCU模塊U14連接；GPS模塊U11、數(shù)據(jù)存儲模塊U13和LoRa射頻芯片U15還與供電模塊U12連接；GPS模塊U11和LoRa射頻芯片U15還與天線模塊U16連接。

參照圖3，不失一般性的，本發(fā)明中GPS模塊U11選用GPS芯片，GPS芯片采用UBLOX NEO-6M芯片，GPS芯片用于接收被監(jiān)測幼兒的位置，并通過總線將位置信息傳送到MCU模塊中。

供電模塊U12同時給GPS模塊U11、數(shù)據(jù)存儲模塊U13、MCU模塊U14和LoRa射頻芯片U15供電。

數(shù)據(jù)存儲模塊U13用于存儲MCU模塊U14接收的被管理被監(jiān)測幼兒位置實時數(shù)據(jù)，不失一般性的，本發(fā)明中數(shù)據(jù)存儲模塊U13采用256KB的EEPROM,并通過總線與MCU模塊連接。

MCU模塊U14為低功耗嵌入式處理器。用于接收GPS模塊U11中的數(shù)據(jù)信息，把數(shù)據(jù)信息傳輸給LoRa射頻芯片U15并存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊U13，把數(shù)據(jù)信息傳輸給外部接口U17并接收從外部接口U17輸入的命令和數(shù)據(jù)。

本發(fā)明中LoRa射頻芯片U15采用SEMTECH公司的SX127X系列LoRa射頻芯片，LoRa射頻芯片無線傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強、信號接收靈敏度高，十分適合本發(fā)明。

天線模塊U16包括射頻天線U161和GPS天線U162，射頻天線U161與LoRa射頻芯片U15連接，射頻天線U161用于向網(wǎng)關(guān)U2無線發(fā)送數(shù)據(jù)包和接收來自網(wǎng)關(guān)U2的數(shù)據(jù)包；GPS天線U162與GPS芯片相連，用于接收GPS衛(wèi)星信號。

外部接口模塊U17由三個擴展接口組成。第一擴展接口U171通過I²C總線實現(xiàn)外部設(shè)備的擴展；第二擴展接口U172通過SPI總線實現(xiàn)外部設(shè)備的擴展；第三擴展接口U173通過GPIO口實現(xiàn)外部設(shè)備的擴展。

本發(fā)明之基于LoRa技術(shù)的集團化管理幼兒防走失系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流方向為：無線定位與通信終端U1中的GPS模塊通過GPS天線接收到被監(jiān)測幼兒位置信息，通過總線將位置信息傳送給MCU模塊U14；數(shù)據(jù)在MCU模塊U14中分為三路，一路通過總線將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊U13中，一路通過外部接口U17與外部設(shè)備進(jìn)行信息交互，一路傳送給LoRa射頻芯片U15；LoRa射頻芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后通過射頻天線U161發(fā)送給網(wǎng)關(guān)U2；網(wǎng)關(guān)U2把數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到路由器U3；路由器U3、服務(wù)器U5和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心U6通過以太網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)U4相連，數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)U4和以太網(wǎng)進(jìn)入服務(wù)器U5；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心U6通過以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)U4訪問服務(wù)器U5中的數(shù)據(jù)信息；手機監(jiān)控端U7通過3G/4G網(wǎng)訪問服務(wù)器U5中的數(shù)據(jù)信息。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。