一种基于北斗的巡逻哨兵管理系统

1.本实用新型涉及巡防管理技术领域，具体涉及一种基于北斗的巡逻哨兵管理系统。


背景技术：

2.现有的巡逻是按照预先设计路线行进，人员相对分散，无法对巡逻路线进行实时监控，而且巡逻过程中对于巡逻哨兵的监控基本上是以对讲机呼叫的方式为主，如果距离过远或干扰严重时，上级不能及时准确地了解掌握情况，巡逻具有灵活机动，接触社会面广等特点，如果对于执勤人员不能做到实时监控，存在着被偷袭等安全隐患。因此，针对无法对巡逻路线进行实时监控；值班室对于执勤人员不能做到实时监控；发生紧急情况时值班室不能及时收到信息等问题，需要开发出一种基于北斗的巡逻哨兵管理系统。


技术实现要素：

3.本实用新型解决的问题是如何实现对巡逻哨兵的监控管理，目的在于提供一种基于北斗的巡逻哨兵管理系统，利用北斗定位模块，使得控制终端能够实时知晓哨兵的当前位置，实现对巡逻的动态管理，通过监测模块感知哨兵周围当前的环境情况并对哨兵发出预警提醒，并且控制终端也能够实时了解哨兵当前所处的情况，从而保证哨兵夜间巡逻时的安全，进而提高执勤效能和指挥效率。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种基于北斗的巡逻哨兵管理系统，包括哨兵终端和控制终端，所述哨兵终端包括终端控制单元以及分别与终端控制单元连接的北斗定位模块、预警提醒模块、监测模块和无线传输模块，所述控制终端包括主控单元以及与主控单元连接的指示模块，其中，
6.北斗定位模块，用于实时检测哨兵当前的位置信息，
7.监测模块，用于检测哨兵周围当前的环境信息，
8.终端控制单元，用于根据接收到的位置信息和环境信息控制预警提醒模块对哨兵发出警示信号；
9.主控单元，用于通过无线传输模块接收终端控制单元传输的位置信息和环境信息，并控制指示模块对位置信息和环境信息进行显示。
10.本实用新型通过利用我国自主研发的北斗卫星导航系统，利用北斗定位模块，通过无线传输模块使得哨兵端和控制终端能够实时共享哨兵当前位置，从而实现对哨兵夜间巡逻的动态管理，并且通过监测模块监测哨兵周围的环境信息并通过预警提醒模块进行预警，使得哨兵段和控制终端能够共享当前的环境信息，帮助控制终端的管理人员做出指挥，以保证哨兵夜间巡逻时的安全，从而提高执勤效能和指挥效率。
11.可选地，所述终端控制单元和主控单元均采用stc89c52单片机，单片机与北斗定位模块通过串口连接，北斗定位模块的引脚txd直接与单片机的接口pa9连接，北斗定位模块的引脚rxd连接单片机的接口pa8连接。
12.进一步地，所述预警提醒模块包括蜂鸣器、发光二极管、开关三极管和电阻r1，开关三极管的发射极与蜂鸣器连接，开关三极管的集电极与发光二极管的正极连接，开关三极管的基极通过电阻r1与终端控制单元连接。
13.进一步地，所述监测模块包括均与终端控制单元连接的震动检测电路、环境监测电路和 rfid射频打卡电路，其中，rfid射频打卡电路用于在规定的巡逻路线刷卡处进行打卡并产生打卡信息，实现哨兵实时监控功能。
14.震动检测电路用于检测哨兵行进时的震动信息；
15.环境监测电路用于检测哨兵身后是否有人靠近。
16.可选地，所述环境监测电路包括红外光电传感器。
17.进一步地，所述rfid射频打卡电路包括rc522射频模块，rc522射频模块的数据引脚 sda与终端控制单元的数据读选通端连接，rc522射频模块的时钟信号引脚sck与终端控制单元的数据写选通端连接，rc522射频模块的信号输出引脚miso和信号输入引脚mosi 均与终端控制单元的信号输入端连接。
18.进一步地，所述哨兵终端和控制终端均包括电源电路，电源电路分别为哨兵终端和控制终端中各个模块提供电源，电源电路包括5v dc-dc直流供电电源和降压模块，供电电源通过降压模块为rc522射频模块提供电源。
19.可选地，所述降压模块采用型号为ams1117的降压芯片。
20.可选地，所述无线传输模块采用蓝牙进行无线通信，蓝牙分别与终端控制单元和主控单元的串行接口连接。
21.进一步地，哨兵终端还包括应急按钮，应急按钮与终端控制单元连接用于向控制终端发送求救信息。
22.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
23.本实用新型提供的一种基于北斗的巡逻哨兵管理系统，利用北斗定位模块对哨兵的位置进行实时定位，帮助值班室的指挥人员对哨兵进行实时监控，哨兵在紧急情况下能利用应急按钮向控制终端发送求救及位置信息，从而帮助控制终端指挥人员在接收到信息后能及时增援哨兵。利用红外传感器对哨兵身后是否有人靠近进行检测，并通过蜂鸣器对哨兵进行预警。哨兵利用射频模块在规定路线巡逻节点进行打卡，利用震动传感器对哨兵是否长时间停留进行检测，从而帮助值班室内的指挥人员及时了解哨兵当前周围环境的情况；实现对哨兵的实时监控，保障哨兵巡逻时的安全。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
25.图1为本实用新型巡逻哨兵管理系统的整体结构框图；
26.图2为本实用新型单片机最小系统电路结构示意图；
27.图3为本实用新型北斗模块电路连接结构示意图；
28.图4为本实用新型蓝牙无线通信电路示意图；
29.图5为本实用新型rfid射频打卡电路连接示意图；
30.图6为本实用新型震动传感器的电路连接示意图；
31.图7为本实用新型红外光电传感器与单片机的连接结构示意图；
32.图8为本实用新型哨兵端预警提醒模块电路连接示意图；
33.图9为本实用新型控制终端显示模块的电路连接结构图。
具体实施方式
34.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
35.在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、材料或方法。
36.在整个说明书中，对“一种实施方式”、“实施例”、或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一种实施方式”、“实施例”、或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
37.在本实用新型的描述中，术语、“左”、“右”、“上”、“下”、“第一、第二、第三”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
38.实施例1
39.如图1所示，本实施例1提供一种基于北斗的巡逻哨兵管理系统，包括哨兵终端和控制终端，所述哨兵终端包括终端控制单元以及分别与终端控制单元连接的北斗定位模块、预警提醒模块、监测模块和无线传输模块，所述控制终端包括主控单元以及与主控单元连接的指示模块，其中，
40.北斗定位模块，用于实时检测哨兵当前的位置信息，
41.监测模块，用于检测哨兵周围当前的环境信息，
42.终端控制单元，用于根据接收到的位置信息和环境信息控制预警提醒模块对哨兵发出警示信号；
43.主控单元，用于通过无线传输模块接收终端控制单元传输的位置信息和环境信息，并控制指示模块对位置信息和环境信息进行显示。
44.具体地，所述终端控制单元和主控单元可采用stc89c52单片机或stm32f103zet6芯片处理器，由于stc89c52单片机的功耗更小，因此，本实施例中优选采用stc89c52单片机，每片单片机及其外围电路组成单片机最小系统，包括晶振电路和复位电路组等等，通过最小系统可以驱动一些外部设备。单片机最小系统电路结构图如图2所示，其中晶振电路晶振电路由晶振和电容构成的，晶振的作用就是在单片机系统的运行中为系统提供最基本的时钟信号，并且晶振的速率对单片机的速率也有着一定的影响，通常晶振的速率越高，单片
机的运行速度也会随之提高。本实施例中晶振选用11.0592mhz的晶振，以及与晶振相配的两个 30pf的电容并联在晶振的两端，晶振电路的输出端分别与单片机的时钟电路引脚x1、x2连接，在单片机运行的时候给单片机提供稳定的时钟频率。为了使得单片机在运行中出现卡顿或者死机现象后能恢复到初始的状态重新工作，因此单片机最小系统中需要设置复位电路将整个单片机的程序重新启动。复位电路包括复位按键，在高电平的信号下是有效的，在 stc89c52单片机的rst引脚和vcc电源之间接入手动的复位按键，在复位按键被按下后，电源的电平就会直接加到单片机的rst复位端，按下这个按键就能实现系统重启。
45.所述哨兵终端和控制终端均包括电源电路，电源电路分别为哨兵终端和控制终端中各个模块提供电源，电源电路包括5v dc-dc直流供电电源和降压模块，供电电源通过降压模块为rc522射频模块提供电源，所述降压模块采用型号为ams1117的降压芯片，用于将电源电压5v降到3.3v，实现对rc522射频刷卡模块的安全供电。
46.北斗定位模块可采用atk1218北斗定位模块或北斗mini模块，本实施例优选采用北斗 mini模块的gps芯片。利用北斗定位模块对哨兵的位置进行实时定位，并将位置信息发送至控制终端。北斗定位模块的原理就是将一定高度的卫星信号实时的捕捉出来，以信号捕捉的方式筛选出待测卫星信号，然后继续跟踪这些卫星，在获取到这些信号后，北斗模块对信号进行放大、处理等措施，测量出卫星接收信号到发送信号的时间，完成北斗信号的解译，实现对被检测对象速度、时间及位置的计算。北斗模块电路连接结构如图3所示，哨兵端的单片机与北斗定位模块通过串口连接通信，北斗定位模块将实时获取的经纬坐标信息发送给单片机，北斗定位模块的数据发送引脚txd直接与单片机的接口pa9连接，北斗定位模块的引脚rxd连接单片机的接口pa8连接，vcc与gnd分别连接系统的电源和接地端。
47.所述无线传输模块采用蓝牙在哨兵端和控制终端进行实时数据传送，利用hc-05蓝牙无线传输的方式进行通信，可以将哨兵端的位置信息、求救信息、环境信息等数据发送至控制终端并显示出来，实现对哨兵的监测等功能。蓝牙无线通信电路如图4所示：蓝牙模块与单片机直接连接的是串行接口，即连接了单片机的串口p3.0口和p3.1口，在连接后通过发送相应的指令就可以实现哨兵端和控制端的通信和数据传输。
48.具体的，所述监测模块包括：
49.rfid射频打卡电路用于在规定的巡逻路线刷卡处进行打卡并产生打卡信息，哨兵如果按照规定路线巡逻可利用rc522射频刷卡模块进行打卡，rfid的工作原理是，在磁场感应到打卡标签后，阅读器就会发出一种特殊的射频信号，标签在感应到射频信号后，就会感应到磁场之间的变化，感应电流就会发送出能量给存储芯片，这种标签分为无源和被动标签两种，阅读器在读取信息后可以解码，解码后就可以送至中央芯片对数据进行处理产生打卡信息。 rfid射频打卡电路结构连接图如图5所示，所述rfid射频打卡电路包括rc522射频模块， rc522射频模块采用spi的方式与单片机通信，rc522射频刷卡模块的数据引脚sda连接单片机的p3.7接口，rc522射频模块的时钟信号引脚sck连接单片机的p3.6接口，给rc522 射频模块提供有效时序，rc522射频模块的信号输出引脚miso和信号输入引脚mosi均连接单片机的p3.5接口，而3.3v引脚就是供电引脚，利用这个引脚与ams1117的降压模块连接，实现对rc522射频模块的供电。降压模块将5v电压降压为可供rc522射频模块使用的 3.3v。
50.震动检测电路用于检测哨兵行进时的震动信息；主要用于监测哨兵是否在同一地
点停留过久，防止哨兵有偷懒行为或者发生特殊情况，实现实时监控功能。震动检测电包括震动传感器，电路连接图如图6所示，震动传感器的电源端引脚vcc与接电源，数据输出引脚do 与单片机的p3.2接口连接，gnd接地引脚与系统的接地端连接。利用震动传感器对哨兵是否停留进行检测，如果震动传感器检测不到震动则视为哨兵停留时间过长，分别通过预警提醒模块提醒哨兵停留时间过久，同时通过指示模块向指挥人员展示哨兵当前的状态，实现对哨兵的实时监测，若哨兵长时间未移动，可能遇到危险，指挥人员可通过指挥其他人员到此该位置查看哨兵的情况，从而保障哨兵巡逻时的安全。
51.环境监测电路用于检测哨兵身后是否有人靠近，防止有人背后偷袭哨兵，保障哨兵安全，实现反袭击报警功能。可以选择热释电传感器或红外光电传感器，由于热释电传感器检测人体时是发散的信号，在检测时不容易被控制，因此本实施例优选红外光电传感器，传感器将发射和接收集于一体，可以调节检测距离。本实施例中环境监测电路包括红外光电传感器，红外光电传感器的原理就是将光强度的变换直接转换成为电信号的变化，实现信号的检测。利用被检测物体对被调制的红外光束的遮挡或反射，从而来检测是否有被测物体，在检测到人体时，人体会遮住传感器反射回来的光，再传送给发射端，从而实现人体的检测。如图7 所示，红外光电传感器输出端与单片机的p3.6接口连接，其它两个引脚直接连接电源和接地即可。
52.所述预警提醒模块包括蜂鸣器、发光二极管、开关三极管和电阻r1，开关三极管的发射极与蜂鸣器连接，开关三极管的集电极与发光二极管的正极连接，开关三极管的基极通过电阻r1与终端控制单元连接，预警提醒模块电路如图8所示，蜂鸣器报警电路采用直流电压供电，电路中蜂鸣器两端分别连接电源和s9015三极管q1的发射极连接，指示灯提示电路包括led0，电阻r1接在三极管的基极和单片机p2.0接口之间，起到的作用是保护p2.0口，避免由于电压过大被烧毁。三极管9015起到开关作用，其基极的高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发出报警声音。而基极低电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。在红外传感器检测到有人从背后偷袭的情况下，蜂鸣器会发出警告声，提醒哨兵注意安全；在哨兵未按路线巡逻时，发光二极管led灯会闪烁提醒。
53.为了使得哨兵在遇见危险时可以快速向控制终端传递信息，哨兵终端还包括应急按钮，应急按钮与终端控制单元连接用于向控制终端发送求救信息。
54.控制终端的指示模块包括显示模块和led灯提示模块，显示模块用于显示哨兵端传输过来的位置信息、环境信息和求救信息等，指示模块用于提醒指挥人员哨兵是否按照规定路线巡逻以及哨兵当前是否遇到危险。显示模块采用lcd1602液晶显示屏，在紧急情况下，哨兵可按下应急按钮向控制端发送求救及位置信息，控制终端在接收到信息后会相应显示“发生紧急情况，请求支援”以及哨兵的经纬坐标位置等信息。lcd1602液晶显示屏电路如图9所示：其中lcd1602液晶显示屏的v0端及vss端连接了10k的滑动变阻器，起到对lcd1602液晶显示屏背光的调节作用，rs引脚作为寄存器的选择引脚连接了stc89c52单片机的p2.5 口，rw是显示屏读写操作的控制引脚，连接单片机的p2.6口，使能引脚en连接stc89c52 单片机的p2.7口，d0-d7作为数据连接引脚与单片机的p0.0口-p0.7口相连。
55.本系统在运行时，哨兵端的电路模块置于哨兵的背包中，并将红外光电传感器设于背包外，控制终端通过北斗定位模块实时获取哨兵当前位置，并且哨兵按照规定的巡逻路线进行巡逻并打卡，将打卡信息传回控制终端，控制终端可以实时查看，当控制终端未接
收到打卡信息时，视为哨兵未按路线巡逻，则指示模块的led灯闪烁提醒指挥人员；震动传感器对哨兵是否长时间停留进行检测，如果震动传感器检测不到震动视为哨兵停留时间过长，则终端控制单元通过预警提醒模块的led灯闪烁的方式提醒哨兵停留时间过久并将震动传感器检测到的信号传输给控制终端，帮助控制终端实时判断哨兵当前情况，若长时间未接收到震动信号，指挥人员可通知与该哨兵最近的其他哨兵对其情况进行查看，实现对哨兵的实时监测，进而保障哨兵巡逻时的安全。利用背包上的红外传感器对背后是否有人体靠近进行检测，在检测到有人从背后靠近时，会触发蜂鸣器会发出警告声。在紧急情况下，哨兵可按下应急按钮向控制端发送求救及位置信息，控制端在接收到信息后会显示对应地求救信息以及哨兵的经纬坐标位置。
56.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。