一种学生定位和轨迹查询的物联网管理系统及其方法与流程

本发明涉及物联网应用技术领域，尤其涉及一种学生定位和轨迹查询的物联网管理系统及其方法。

背景技术：

随着城市的发展，越来越多的人们迫于压力，选择了少生优生；孩子在父母心中地位无可替代，在家中，父母可以随时看管孩子，但当将自己的孩子放在学校，许多家长心中总是担心孩子的安全问题，特别是当孩子上学或放学时，家长忙于工作又无法去学校亲自接送，这让家长更担心安全问题；为了解决孩子在上学和放学路上的安全问题，现有许多技术能实现学生的定位，通过实时将学生定位位置发送给家长，让家长放心，现有技术主要包括：

1、通过在学生身上配置gps定位模块，实现对学生的实时定位；但该技术一方面由于gps定位模块昂贵，成本高，所以较少应用，另一方面，gps定位一般提供给用户的只有当前的位置，而没有提供学生的行动轨迹，从而无法确定学生是否按照最佳路线上学或回家；

2、通过控制交通摄像头拍摄学生是否在上学路上，该方案一方面拍摄区域有限，另一方面成本高昂，且不利于交通部门的信息安全。

3、通过被动式rfid技术实现学生大体位置的定位，由于被动式rfid识别精度不够，只能确定学生在某一个大概的范围，而不能精确确定。

技术实现要素：

针对现有技术中学生定位成本高、无法提供整个行动轨迹等的问题，本发明的主要目的在于提供一种学生定位和轨迹查询的物联网管理系统及其方法，通过感应线圈和主动式rfid技术来达到上述目的，一方面，本发明提供了一种学生定位和轨迹查询的物联网管理方法，包括如下步骤：

s1：判定带有电子识别器的学生是否进入感应线圈地面，如果是，则执行步骤s2，如果不是，则电子识别器被动定时发送标识信息给最近的监控器，然后执行步骤s3，其中，所述标识信息与学生信息唯一对应并绑定；

s2：主动触发电子识别器发送所述标识信息给监控器；

s3：所述监控器发送所述学生当前位置信息给后台服务器；

s4：所述后台服务器对所述学生当前位置信息进行管理和存储；

s5：所述后台服务器根据所述学生在一段时间内的位置数据生成运动轨迹；

s6：所述后台服务器发送所述学生当前位置和/或运动轨迹给终端设备。

优选地，在所述步骤s3中：监控器还发送所述学生的标识信息给后台服务器；在所述步骤s4中：后台服务器根据所述学生的标识信息来分类管理和存储所述学生当前位置；在所述步骤s5中：所述后台服务器将在一段时间内获得的位置数据由时间先后顺序连线形成所述学生的运动轨迹。

优选地，在所述步骤s1之前：判断所述学生是否走出了铺设有感应线圈的校门口，如果没有，则电子识别器不被动定时发送标识信息，否则定时发送；

优选地，在所述步骤s1和s2中：所述电子识别器内嵌在校徽或学生证中，所述学生佩戴所述校徽或学生证；所述感应线圈地面为共享单车停靠点附近地面，所述监控器为共享单车停靠点监控器；所述感应线圈主动感应激活电子识别器的范围在1m内，电子识别器被动定时发送的范围为200m，主动识别和被动识别距离可根据现场状态进行调整。

优选地，所述步骤s5中，所述一段时间为6:00-9:00或3:30-5:30或根据需要自主设置的一段时间；所述步骤s6中，所述终端设备包括家长终端和学校终端，所述后台服务器当接收到家长终端或学校终端对学生当前位置或轨迹查询的请求时，才发送所述学生当前位置和/或运动轨迹给家长终端或学校终端。

另一方面，本发明还同时提供了一种学生定位和轨迹查询的物联网管理系统；

所述管理系统包括：感应线圈、电子识别器、监控器、后台服务器和终端；所述电子识别器，被携带在学生身上，用于主动触发或被动定时发送标识信息给监控器，其中，所述标识信息与学生信息唯一对应并绑定；所述感应线圈铺设在街道步行区，用于主动触发电子识别器发送标识信息给监控器；所述监控器用于发送所述学生当前位置信息给后台服务器；所述后台服务器用于对所述学生当前位置信息进行管理和存储，并根据所述学生在一段时间内的位置数据生成运动轨迹；所述后台服务器还用于与终端设备进行通信，发送所述学生当前位置和/或运动轨迹给所述终端设备。

优选地，所述监控器还用于发送所述学生的标识信息给后台服务器；所述后台服务器根据所述学生的标识信息来分类管理和存储所述学生当前位置；所述后台服务器将在一段时间内获得的位置数据由时间先后顺序连线形成所述学生的运动轨迹。

优选地，在学校门口铺设感应线圈，用于判断所述学生是否走出了校门，如果没有，则电子识别器不被动定时发送标识信息，否则定时发送；

优选地，所述电子识别器内嵌在校徽或学生证中，所述学生佩戴所述校徽或学生证；所述感应线圈地面为共享单车停靠点附近地面，所述监控器为共享单车停靠点监控器；

优选地，所述感应线圈主动感应激活电子识别器的范围在1m内，电子识别器被动定时发送的范围为200m，主动识别和被动识别距离可根据现场状态进行调整。

优选地，所述一段时间为6:00-9:00或15:30-17:30或根据需要自主设置的一段时间；所述终端设备包括家长终端和学校终端，所述后台服务器当接收到家长终端或学校终端对学生当前位置或轨迹查询的请求时，才发送所述学生当前位置和/或运动轨迹给家长终端或学校终端。

优选地，所述电子识别器包括微型天线、电池、微处理器、触发模块和存储器，其中，微型天线、电池、触发模块和存储器都连接微处理器，触发模块用于在电子识别器进入感应线圈工作区后触发电子识别器发送rfid无线电信号；微型天线用于通过通信模块收发无线电信号，实现电子识别器与监控器通过rfid技术进行通信；电池用于为电子识别器各模块供电；微处理器用于处理信号，并控制微型天线收发信号；存储器用于存储与所述学生相对应的唯一标识信息。

优选地，所述监控器包括控制器、收发模块、电源管理模块、无线通信模块和蓄电池；其中，收发模块、电源管理模块、无线通信模块和蓄电池都连接控制器，收发模块包含接收天线和发送天线，用于接收电子识别器发出的rfid无线电信号和发送信号给电子识别器；控制器用于对监控器中的的信息进行管理以及控制各通信模块；无线通信模块用于与后台服务器进行通信，并发送所述学生位置信息给后台服务器；蓄电池用于储电，并为监控器供电；电源管理模块用于管理监控器的电源来源，包括市电、路灯、太阳能、风能以及其他清洁能源。

本发明实施例的技术方案提供了一种学生定位和轨迹查询的物联网管理系统和方法，本发明实施例的技术方案具有以下显著效果：

1.本发明通过巧妙地将主动触发和被动定时发送rfid信号结合在一起实现了对学生精确定位和轨迹查询的功能，电子识别器主动触发的识别范围为1m，而电子识别器被动定时发送信号的范围为200m，这样既可以通过被动式发送来确定学生的粗略覆盖范围又可以使用主动式触发来精准定位学生位置；除此之外，还可根据家长或学校的需要在自主设置的一段时间内查询学生运动轨迹，而且还可根据家长需要随时将学生的位置和运动轨迹发送到其终端上，以减少家长或学校的担心；

2.在本发明中，利用共享单车有序停放物联网管理系统搭建的停靠点监控器来监管学生在放学或上学路上的位置信息和运动轨迹，不需要重新搭建物联网管理系统中的监控器，只需要在共享单车停靠点附近的街道步行区上铺设感应线圈，即可实现所述功能，从而极大地降低了成本，具有很好的市场潜力。

3．本发明由于所述感应线圈由柔性材料包裹，可以根据停车场的具体结构，因地布设，因此，在不规则形状的停靠区域，如斜坡、土丘间、弧形长条状等不规则区域地带，也可以设置定位所述学生的感应线圈。除此以外，还可以增设感应学生位置的感应点，比如某些地方共享单车停靠点监控器比较少，或者学生经常经过的地方但又没有停靠点监控器，则也可以通过建设监控器以及铺设感应线圈，完成学生经过该点时的定位，从而完善整个城市的定位系统。

附图说明

图1为本发明实施例一学生定位和轨迹查询的物联网管理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二学生定位和轨迹查询的物联网管理系统的结构示意图；

图3为本发明实施例二学生定位和轨迹查询的物联网管理系统中的电子识别器的结构示意图。

图4为本发明实施例二学生定位和轨迹查询的物联网管理系统中的监控器的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在现有的学生放学或上学监管技术中，gps定位模块昂贵，成本高，且不易实现轨迹查询，所以应用潜力一般；而利用交通摄像头进行定位对交通系统的信息安全存在一定隐患，被动式rfid技术只能实现学生大概位置的定位，无法精度定位，因此，现有技术中没有一种技术能在实现学生精确定位和运动轨迹查询的基础上，同时还兼具成本低廉、适合集成、方便佩戴的优势，针对上述问题，本发明提出一种学生定位和轨迹查询的物联网管理系统和方法，达到改进现有技术中的明显缺陷。

具体地，在实施例一中，本发明提供一种学生定位和轨迹查询的物联网管理方法，具体地，如图1所示，为本发明实施例一中学生定位和轨迹查询的物联网管理方法的流程示意图；管理方法主要包括以下几个步骤：

s1：判定带有电子识别器的学生是否进入感应线圈地面，如果是，则执行步骤s2，如果不是，则电子识别器被动定时发送标识信息给最近的监控器，然后执行步骤s3，其中，所述标识信息与学生信息唯一对应并绑定；

优选地，在所述步骤s1之前：判断所述学生是否走出了铺设有感应线圈的校门口，如果没有，则电子识别器不被动定时发送标识信息，否则定时发送；

学生身上携带的电子识别器平时处于休眠待机状态，所述学生在上学或放学路上时，由于所述路上步行区铺设了大量感应线圈，当所述学生携带着电子识别器进入到铺设有感应线圈的步行区域后，该电子识别器进入到该感应线圈设定的工作区，随即被感应线圈所发出的电磁场激活，在该实施例中，感应线圈感应激活电子识别器的范围可在1m内，识别距离可根据现场状态进行调整，这也就是说，通过主动式rfid技术，通过在特定区域铺设感应线圈，当学生走到感应线圈1m范围内即可进行定位；而如果所述学生没有进入到感应线圈设定的工作区，则说明学生此时走在两个监控器之间，如果学生在校门之外，则电子识别器被动定时发送带有标识信息的识别码无线电信号，如每隔3秒发送一次识别码无线电信号，覆盖的范围为200m，此时，离所述学生最近的监控器接收到所述识别码无线电信号，说明此时，所述学生在该监控器方圆200m的范围内。

在本发明优选的实施例中，所述电子识别器内嵌在校徽或学生证中，所述学生佩戴所述校徽或学生证。

s2：主动触发电子识别器发送所述标识信息给监控器；

所述学生携带着电子识别器到感应线圈工作区域后，随即应用复合rfid技术的电子识别器中的感应模块被感应线圈激活，随后电子识别器中的微处理器控制通信模块通过微型天线发射出唯一的加密的识别码无线电信号给监控器，监控器上安装有射频识别收发模块，能接收到带有rfid电子标识信息(也为电子标签)的识别码无线电信号。

s3：所述监控器发送所述学生当前位置信息给后台服务器；

监控器接收到电子识别器发送的识别码无线电信号后，解密该识别码无线电信号，获取标识信息，并将所述监控器所在的位置信息作为所述学生的位置信息，然后将所述标识信息和所述位置信息一起发送给后台服务器，其中，所述监控器上安装有无线通信模块，监控器通过无线通信将位置信息发送给后台服务器。

在本发明优选的实施例中，所述感应线圈地面为共享单车停靠点附近地面，所述监控器为共享单车停靠点监控器，由于共享单车有序停放物联网系统本身需要搭建停靠点监控器系统，在城市的每一个角落都会有共享单车停靠点监控器，因此，利用该停靠点监控器实现对学生的定位和轨迹查询，一方面可以极大节约系统搭建成本，另一方面，由于共享单车停靠点监控器覆盖范围广，因此可以实现高精度的学生定位。除此之外，如果某些地方共享单车停靠点监控器比较少，或者学生经常经过的地方但又没有停靠点监控器，则也可以通过建设监控器以及铺设感应线圈，完成学生经过该点时的定位，从而完善整个城市的定位系统。

s4：所述后台服务器对所述学生当前位置信息进行管理和存储；

在该步骤s4中：后台服务器根据所述学生的标识信息来分类管理和存储所述学生当前位置，由于每个学生携带有唯一标识信息的电子识别器，因此，每个学生对应一个标识信息，后台服务器根据标识信息来区分学生，同时根据标识信息来存储和管理学生的位置信息和运行轨迹；当需要查询某位学生运行轨迹时，则在后台服务器首先查询到该学生的标识信息，然后根据标识信息查询到所述学生经过的感应线圈获得的位置信息，连线后获得所述学生运行轨迹。

s5：所述后台服务器根据所述学生在一段时间内的位置数据生成运动轨迹；

优选地，所述后台服务器根据所述学生在一段时间内获得的位置由时间先后顺序连线形成所述学生的运动轨迹；

优选地，所述步骤s5中，由于上学时间一般为：6:00-9:00，放学时间一般为：3:30-5:30，因此，在监控学生上学或放学路上的位置信息或运行轨迹时，只需要设置所述一段时间为6:00-9:00或3:30-5:30即可；除此之外，有时家长或学校有些特殊需求时，则可根据需要自主设置一段时间的范围。

s6：所述后台服务器发送所述学生当前位置和/或运动轨迹给终端设备。

优选地，所述步骤s6中，所述终端设备包括家长终端和学校终端，所述后台服务器当接收到家长终端或学校终端对学生当前位置或轨迹查询的请求时，才发送所述学生当前位置和/或运动轨迹给家长终端或学校终端。在这里，可以在终端设备上定做一个app以管理学生位置和轨迹的查询，包括通过所述app完成对学生位置和轨迹查询的请求申请、实时结果展示、联系学校等功能。

除此以外，本发明还提供了实施例二，具体地，如图2所示，本发明的实施例二提供了一种学生定位和轨迹查询的物联网管理系统；所述管理系统包括：感应线圈1、电子识别器2、监控器3、后台服务器4和终端设备；所述终端设备包括家长终端5和学校终端6，所述电子识别器2，被携带在学生身上，用于主动触发或被动定时发送标识信息给监控器3，其中，所述标识信息与学生信息唯一对应并绑定；所述感应线圈1铺设在街道步行区，用于主动触发电子识别器2发送标识信息给监控器3；所述监控器3用于发送所述学生当前位置信息给后台服务器4；所述后台服务器4用于对所述学生当前位置信息进行管理和存储，并根据所述学生在一段时间内的位置数据生成运动轨迹；所述后台服务器4还用于与终端设备进行通信，发送所述学生当前位置和/或运动轨迹给所述终端设备。

优选地，在学校门口铺设感应线圈1，用于判断所述学生是否走出了校门，如果没有，则电子识别器2不被动定时发送标识信息，否则定时发送；

优选地，所述监控器3还用于发送所述学生的标识信息给后台服务器4；所述后台服务器4根据所述学生的标识信息来分类管理和存储所述学生当前位置。所述后台服务器4将在一段时间内获得的位置数据由时间先后顺序连线形成所述学生的运动轨迹。

优选地，所述电子识别器2内嵌在校徽或学生证中，所述学生佩戴所述校徽或学生证；所述感应线圈1地面为共享单车停靠点附近地面，所述监控器3为共享单车停靠点监控器；

优选地，所述感应线圈主动感应激活电子识别器的范围在1m内，电子识别器被动定时发送的范围为200m，主动识别和被动识别距离可根据现场状态进行调整。

优选地，所述一段时间为6:00-9:00或15:30-17:30或根据需要自主设置的一段时间；所述后台服务器4当接收到家长终端或学校终端对学生当前位置或轨迹查询的请求时，才发送所述学生当前位置和/或运动轨迹给家长终端5或学校终端6。

优选地，所述电子识别器2包括微型天线9、电池10、微处理器7、触发模块11和存储器8，其中，微型天线9、电池10、触发模块11和存储器8都连接微处理器7，触发模块11用于在电子识别器2进入感应线圈1工作区后触发电子识别器2发送rfid无线电信号；微型天线9用于通过通信模块收发无线电信号，实现电子识别器2与监控器3通过rfid技术进行通信；电池10用于为电子识别器2各模块供电；微处理器7用于处理信号，并控制微型天线9收发信号；存储器8用于存储与所述学生相对应的唯一标识信息。

优选地，所述监控器3包括控制器12、收发模块14、电源管理模块15、无线通信模块13和蓄电池16；其中，收发模块14、电源管理模块15、无线通信模块13和蓄电池16都连接控制器12，收发模块14包含接收天线和发送天线，用于接收电子识别器2发出的rfid无线电信号和发送信号给电子识别器2；控制器12用于对监控器3中的的信息进行管理以及控制各通信模块；无线通信模块13用于与后台服务器4进行通信，并发送所述学生位置信息给后台服务器4；蓄电池16用于储电，并为监控器3供电；电源管理模块15用于管理监控器3的电源来源，包括市电、路灯、太阳能、风能以及其他清洁能源。

具体地，如图2所示，学生a和b分别经过甲和乙共享单车停靠点旁边的感应线圈，分别被相应的感应线圈触发而主动发送标识信息给甲和乙停靠点监控器，甲和乙停靠点监控器分别把学生a和b分别在甲和乙停靠点的位置信息发送给后台服务器4，后台服务器4把学生a和b当前的位置信息分别发送给相应的终端设备，从而完成学生a和b的精确定位。

而对于学生c，由于其并没有在感应线圈工作区，因此学生c的电子识别器不能主动式触发，但学生c由于走出了学校大门，因此学生c的电子识别器会被动定时发送标识信息，离学生c最近的乙停靠点监控器接收到学生c的标识信息，乙停靠点监控器记录学生c在其周围，并将该信息发送给后台服务器4，后台服务器4发送学生c在乙停靠点监控器周围200m的范围的信息给终端设备，从而完成学生c的粗略定位，而当学生c再往前走到乙停靠点监控器旁边的感应线圈，则又可以精确定位学生c的位置。

在本发明优选的实施例中，由于所述感应线圈由柔性材料包裹，可以根据停车场的具体结构，因地布设，因此，在不规则形状的停靠区域，如斜坡、土丘间、弧形长条状等不规则区域地带，也可以设置感应所述学生的感应线圈。

在本发明优选的实施例中，还有一个优点是可以增设感应学生位置的感应点的优势。比如某些地方共享单车停靠点监控器比较少，或者学生经常经过的地方但又没有停靠点监控器，则也可以通过建设监控器以及铺设感应线圈，完成学生经过该点时的定位，从而完善整个城市的定位系统。

本发明所提出的技术方案并不局限于共享单车停靠点监控器，也可以扩展到其他监控器，如电动车、滑板等其他非机动车监控器。

本发明所提出的技术方案并不局限于学生放学或上学路上的地方，也可以用于老人离家的定位、小孩离家的定位、宠物离家的定位等等。

本发明实施例的技术方案提供了一种学生定位和轨迹查询的物联网管理系统和方法，本发明实施例的技术方案具有以下显著效果：

1.本发明通过巧妙地将主动触发和被动定时发送rfid信号结合在一起实现了对学生精确定位和轨迹查询的功能，电子识别器主动触发的识别范围为1m，而电子识别器被动定时发送信号的范围为200m，这样既可以通过被动式发送来确定学生的粗略覆盖范围又可以使用主动式触发来精准定位学生位置；除此之外，还可根据家长或学校的需要在自主设置的一段时间内查询学生运动轨迹，而且还可根据家长需要随时将学生的位置和运动轨迹发送到其终端上，以减少家长或学校的担心；

2.在本发明中，利用共享单车有序停放物联网管理系统搭建的停靠点监控器来监管学生在放学或上学路上的位置信息和运动轨迹，不需要重新搭建物联网管理系统中的监控器，只需要在共享单车停靠点附近的街道步行区上铺设感应线圈，即可实现所述功能，从而极大地降低了成本，具有很好的市场潜力。

3．本发明由于所述感应线圈由柔性材料包裹，可以根据停车场的具体结构，因地布设，因此，在不规则形状的停靠区域，如斜坡、土丘间、弧形长条状等不规则区域地带，也可以设置定位所述学生的感应线圈。除此以外，还可以增设感应学生位置的感应点，比如某些地方共享单车停靠点监控器比较少，或者学生经常经过的地方但又没有停靠点监控器，则也可以通过建设监控器以及铺设感应线圈，完成学生经过该点时的定位，从而完善整个城市的定位系统。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。