智能定位和云对讲一体化系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种智能定位和云对讲一体化系统，它包括集成无线通讯对讲系统、无线紧急呼叫系统、VoIP软交换系统，基于TCP/IP的以太网交换系统，实现对讲机、壁挂对讲、服务器、智能移动终端的软对讲之间的互相通讯；它使用集成了定位功能和云对讲功能的基站，通过交换机把定位信息和对讲数据传输到中央控制室的服务器上，服务器通过其软件平台记录和处理相关信息，并把实时数据显示在液晶拼接屏上。本发明通过给工作人员佩戴蓝牙定位器实现对工作人员的位置跟踪和定位，硬件对讲设备和装有软件APP的移动通讯设备有机结合，通过中央服务器上的软件平台进行策略配置，实现现场施工与管理人员之间的信息互通。
【专利说明】
智能定位和云对讲一体化系统
技术领域
[0001]本发明涉及通讯定位系统，具体涉及一种高度屏蔽环境下的智能定位和云对讲一体化集成系统。
【背景技术】
[0002]在大型舰船的生产制造过程中，为了达到安全保密的目的，生产环境是高度屏蔽的。整个舰船分为六个(不同舰船不完全相同)楼层，每层楼约500个船舱，每个船舱都有一定数量的工人进行施工作业。在高度屏蔽的环境下，没有GPS信号，安保部门在监控中心如何监控船舱的工作人员数量，如何对现场施工作业人员进行跟踪定位、寻呼对讲，以及对越区的作业人员进行告警，现场施工与管理人员之间如何实现信息互通，如何保存通话记录，以实现工作过程中的过程监控及责任追踪，如何提高安保人员的工作效率，这些都是亟待解决的问题。
[0003]要解决以上问题，要求定位技术、对讲技术、数据传输与交换以及拼接屏显示等几种技术的高度集成。目前行业内存在定位系统设备和对讲系统设备，但是互相独立的设备。
[0004]为此，该领域技术人员致力于设-H种能够智能定位和云对讲的通讯定位系统。
【发明内容】
[0005]本发明的任务是提供一种智能定位和云对讲一体化系统，所谓智能定位，是指通过给工作人员佩戴蓝牙定位器实现对工作人员的位置跟踪和定位;所谓云对讲，是指硬件对讲设备和装有软件APP的移动通讯设备有机结合，通过中央服务器上的软件平台进行策略配置，实现软对讲和硬对讲自由通讯的对讲系统。
[0006]本发明的技术解决方案如下:
一种智能定位和云对讲一体化系统，所述一体化系统包括集成无线通讯对讲系统、无线紧急呼叫系统、VoIP软交换系统，基于TCP/IP的以太网交换系统，实现对讲机、壁挂对讲、服务器、智能移动终端的软对讲之间的互相通讯；
所述一体化系统使用集成了定位功能和云对讲功能的基站，通过交换机把定位信息和对讲数据传输到中央控制室的服务器上，服务器通过其软件平台记录和处理相关信息，并把实时数据显示在液晶拼接屏上；
所述一体化系统设置于舰船，将整个舰船分为数个楼层，每个层面约五百个大小不等的船舱，船舱里每个工作人员配带一个蓝牙定位设备和一个微型对讲设备，每个船舱内安装一台基站，接收蓝牙定位信息和对讲信息;若干台基站连接到附近的接入交换机，每个楼层设置两个汇聚点，每个汇聚点配置一台汇聚交换机，所有的汇聚交换机通过光缆连接到监控中心的核心交换设备，核心交换设备和监控中心的服务器相连，服务器把在前端船舱作业的人员情况实时地显示到液晶拼接屏上；
所述一体化系统采用基于2.4G的蓝牙4.0BLE低功耗iBeacon标准，实现安保部门在监控中心实时查看船舱工作人员的数量，对现场施工作业人员进行区域定位和跟踪定位、寻呼对讲，以及对越区的作业人员进行告警；
所述一体化系统实现现场施工与管理人员之间的信息互通。
[0007]所述一体化系统将对讲用户的群呼和组呼进行灵活配置。
[0008]所述一体化系统保存通话记录，以实现工作过程中的过程监控及责任追踪，提高安保人员的工作效率。
[0009]所述液晶拼接屏设置一个大屏或二个中屏或四个小屏，分别显示区域平面图、人员定位分布图、报警区域位置的信息，或者切换显示监控图像画面。
[0010]所述一体化系统的配置和升级、运行状态监测基于S匪P标准，通过中控室的服务器远程实现。
[0011]所述一体化系统设置于舰船，包括船舱人员定位与对讲系统、网络通讯交换传输系统、中央可视化监控中心、以及基础软件平台系统；
所述船舱人员定位与对讲系统包括船舱基本配置设备和人员配带设备，基站通过局域网有线LAN接口或者无线WIFI连接网络交换机，实现与其它区域的基站以及安保监控中心的服务器进行信息交互；
所述网络通讯交换传输系统通过交换机和路由器实现对讲信号和定位信息的传输；所述中央可视化监控中心配置两台服务器和数块液晶拼接屏，其中一台服务器实现定位和软交换功能，另外一台服务器实现对讲服务的策略配置功能；
所述基础软件平台系统是使监控中心通过服务器上的基础软件平台，接收船舱工作人员的呼叫，配合选定的区域通过MIC或者标准语音下发定位寻呼广播;查看定位统计报告和对讲历史信息;对系统硬件设备的性能指标进行监测。
[0012]本发明的智能定位和云对讲一体化系统是使用集成了定位功能和云对讲功能的基站，通过交换机把定位信息和对讲数据传输到中央控制室的服务器上，服务器通过其软件平台记录和处理相关信息，并把实时数据显示在液晶拼接屏上。实现安保部门在监控中心实时查看船舱工作人员的数量，对现场施工作业人员进行跟踪定位、寻呼对讲，以及对越区的作业人员进行告警;实现现场施工与管理人员之间的信息互通;保存通话记录，以实现工作过程中的过程监控及责任追踪，提高安保人员的工作效率。
[0013]在应用中，将整个舰船分为六个楼层，每个层面约500个大小不等的船舱，船舱里每个工作人员配带一个蓝牙定位设备和一个微型对讲设备，每个船舱内安装一台基站，接收蓝牙定位信息和对讲信息。若干台基站连接到附近的接入交换机，每个楼层设置两个汇聚点，每个汇聚点配置一台汇聚交换机，所有的汇聚交换机通过光缆连接到监控中心的核心交换设备，核心交换设备和监控中心的服务器相连，服务器把在前端船舱作业的人员情况实时地显示到液晶拼接屏上。
[0014]本发明的智能定位和云对讲一体化系统具有以下特性:
1、系统安全性和保密性
后台分类权限管理，管理员用户密码经过安全哈希算法和数字签名SHAl加密。
[0015]网络通讯链路中使用了数据加密，以保证系统数据传输的安全性。
[0016]网络系统接入的安全控制策略使用MAC绑定，保证接入用户的合法性。
[0017]定位信息和身份识别信息传输中使用了2.4G的自定义加密解密秘钥。
[0018]语音对讲通讯中通过99组扰码进行加密，确保频道内的安全传输及有效地抵御周围通频段的恶意干扰。
[0019]采用非公网的无线WIFI通信和蓝牙定位，确保系统保密要求。网络加密数据的传输在局域网内，保证了仅仅在本区域内的终端能够互联互通，降低了破解的可能性；
2、系统先进性
集成无线通讯对讲技术、无线紧急呼叫技术、VoIP软交换技术，基于TCP/IP的以太网技术，支持对讲机、壁挂对讲、PC机、智能移动终端的软对讲之间的互联互通。
[0020]实现对讲用户的群呼和组呼的灵活配置。
[0021 ]定位系统采用基于2.4G的蓝牙4.0BLE低功耗iBeacon标准的先进技术。
[0022]系统的配置和升级、运行状态监控基于SNMP标准，可通过中控室的服务器远程实现。
[0023]3、系统可靠性
系统级的可靠性通过中控系统的0&M操作维护系统来监测管理，监测对象包含前端的基站、网络系统、后端的服务器等硬件设备、以及运行的业务软件等。
[0024]服务器采用RAID磁盘阵列技术，确保数据存储的可靠性；网卡采用BOND多网卡绑定聚合技术，保证业务数据和0&M数据传输的冗余性，从而保证系统安全稳定运行。
[0025]交换通讯系统的接入交换机采用可堆叠技术，通过多台设备之间的相互备份增强设备的可靠性。
[0026]系统前端的基站、对讲机可以工作在-200C -60 0C的温度范围。
[0027]4、系统功能的灵活性和可扩展性
系统的软件采用模块化设计，可以根据客户的需求灵活配置功能模块，这样既能充分满足客户的多样化需求，又不至于使系统过于庞大，影响使用效率和客户体验效果。
[0028]5、系统经济性
在充分满足系统应用功能需求和系统性能要求，在实现先进性并保证系统安全可靠的情况下，选用性价比高的系统和产品，合理控制工程造价;并充分考虑系统后期运行成本，能以较低的费用、较少的人员投入来保证系统的正常运转，实现高效能和高效益。
【附图说明】
[0029]图1是本发明的一种智能定位和云对讲一体化系统的结构示意图。
[0030]图2是图1系统中的前端硬件设备的工作原理图。
[0031]图3是图1系统中的中央监控室的拼接屏效果图。
[0032]图4是图1系统的船舱工作人员实时监控图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
[0034]参看图1至图4，本发明提供一种智能定位和云对讲一体化系统，该一体化系统包括集成无线通讯对讲系统、无线紧急呼叫系统、VoIP软交换系统，基于TCP/IP的以太网交换系统，实现对讲机、壁挂对讲、服务器、智能移动终端的软对讲之间的互相通讯。
[0035]本发明的一体化系统使用集成了定位功能和云对讲功能的基站，通过交换机把定位信息和对讲数据传输到中央控制室的服务器上，服务器通过其软件平台记录和处理相关信息，并把实时数据显示在液晶拼接屏上。
[0036]—体化系统设置于舰船，将整个舰船分为六个楼层，每个层面约五百个大小不等的船舱，船舱里每个工作人员配带一个蓝牙定位设备和一个微型对讲设备，每个船舱内安装一台基站，接收蓝牙定位信息和对讲信息。若干台基站连接到附近的接入交换机，每个楼层设置两个汇聚点，每个汇聚点配置一台汇聚交换机，所有的汇聚交换机通过光缆连接到监控中心的核心交换设备，核心交换设备和监控中心的服务器相连，服务器把在前端船舱作业的人员情况实时地显示到液晶拼接屏上。
[0037]一体化系统采用基于2.4G的蓝牙4.0BLE低功耗iBeacon标准，实现安保部门在监控中心实时查看船舱工作人员的数量，对现场施工作业人员进行区域定位和跟踪定位、寻呼对讲，以及对越区的作业人员进行告警。
[0038]一体化系统实现现场施工与管理人员之间的信息互通。一体化系统将对讲用户的群呼和组呼进行灵活配置。一体化系统保存通话记录，以实现工作过程中的过程监控及责任追踪，提高安保人员的工作效率。
[0039]所用的液晶拼接屏设置成一个大屏或二个中屏或四个小屏，分别显示区域平面图、人员定位分布图、报警区域位置的信息，或者切换显示监控图像画面。
[0040]—体化系统的配置和升级、运行状态监测基于S匪P标准，通过中控室的服务器远程实现。
[0041]本发明的一种智能定位和云对讲一体化系统设置于舰船，其中包括船舱人员定位与对讲系统、网络通讯交换传输系统、中央可视化监控中心、以及基础软件平台系统。
[0042]—、船舱人员定位与对讲系统:船舱安装基站和人员配带设备，采用无线覆盖技术，实现多个楼层多个船舱的人员定位跟踪、对讲、紧急呼叫等功能。
[0043]船舱人员定位与对讲系统包括两部分:船舱基本配置设备和人员配带设备。船舱基本配置设备包括控制基站、有广播功能的壁挂对讲机、紧急呼叫器等。人员配带设备包含MINI对讲机、定位跟踪器，管理人员可用手机APP进行软对讲。
[0044]结合参看图2的工作原理图，每个船舱配置一台控制基站，通过无线覆盖方式与人员配带的设备进行通讯。定位跟踪器通过蓝牙4.0无线标准协议通讯，定时向基站发出位置更新信息用于定位。MINI对讲机通过服务器配置的对讲机射频频道，连接基站进行对讲信号的收发。壁挂对讲机通过有线接口或者无线射频信道，通过基站进行对讲信号的收发。紧急呼叫器通过433/315Hz超外差射频信道，通过基站向安保监控中心发出紧急呼叫。软对讲是安装在手机上的APP，通过无线WIFI从基站收发与其它区域间的对讲信号。基站通过局域网有线LAN接口或者无线WIFI连接网络交换机，实现与其它区域的基站以及安保监控中心的服务器进行信息交互。
[0045]二、网络通讯交换传输系统:主要通过交换机和路由器实现对讲信号和定位信息的传输。
[0046]通过网络通讯交换传输系统，完成基站、接入交换机、汇聚交换机、核心交换机和后端服务器以及拼接屏显示的网络交换与数据传输，实现前端船舱工作人员和监控中心安保人员的信息交互。
[0047]下面是每个基站的峰值数据流量的估算和交换系统设备的选型。
[0048]假设每个船舱20个作业人员，每个蓝牙追踪器上报Ik比特的信息;对讲机发出I路10K比特的信息，接收到来自其它区域的呼叫500个，计算每个基站的呼出和呼入的信息流量为:
20 X 1K+100K+500 X 100K^50Mbps。
[0049]核心交换机S7600系列技术参数:
万兆以太网交换机;应用层级三层;背板带宽ITbps;包转发率276Mpps。
[0050]汇聚交换机H3CS5500技术参数:
千兆以太网交换机;应用层级二层;背板带宽192Gbps;包转发率95.2Mpps。
[0051 ] 接入24 口交换机S3110-26TP-SI技术参数:
百兆以太网交换机;应用层级二层交换;背板带宽32Gbps;包转发率6.6Mpps。
[0052]三、中央可视化监控中心:配置两台服务器和数块液晶拼接屏，其中一台服务器实现定位和软交换功能，另外一台服务器实现对讲服务的策略配置功能。
[0053]中央可视化监控中心服务器实现后台策略配置、人员定位和对讲信息记录等功能，船舱工作人员的信息实时显示在液晶拼接屏上。
[0054]中央可视化监控中心具体提供如下服务:
蓝牙定位服务:处理来自工作区域的定位信息，并记录历史轨迹，产生越位告警信息。
[0055]紧急呼叫服务:处理来自工作区域的紧急呼叫信息，并记录历史信息，产生监控告塾目ο
[0056]交互对讲服务:实现前端工作区域的对讲信息交换，以及后台寻呼信息的上传。
[0057]对讲策略的配置服务:实现不同船舱之间的对讲策略的配置和对讲通话信息的日
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[0058]系统运维监测服务:对系统设备运行状态和性能指标进行监测和远程系统升级。
[0059]服务器的峰值数据的估算，便于存储设备的选型。
[0060]假设有2000个人在工作，每个蓝牙追踪器上报Ik比特的信息，每隔100秒上报一次;对讲发出100K比特的信息(同层约500个船舱)，呼出和呼入的信息流量为:
2000 X 1K/100 秒+500 X 100K^50Mbps/1024^0.05M 字节 / 秒一天的记录数据大小为:0.05 X 3600 X 24=4320M=4.3G/天一个月的记录数据大小为:4.3 X 30=129G/月一年的记录数据大小为:129 X 12=1548G/年
在中央监控室配置3X4分布共12块46英寸液晶屏，采用拼接屏的方式，可以实现一个大屏或二个中屏或四个小屏，分别显示区域平面图、人员定位分布图、报警区域位置等信息，也可以切换显示监控图像等画面。具体效果图参看图3。
[0061]四、基础软件平台系统:监控中心通过服务器上的基础软件平台，接收船舱工作人员的呼叫，配合选定的区域通过MIC或者标准语音下发定位寻呼广播;查看定位统计报告和对讲历史信息;对系统硬件设备的性能指标进行监测。
[0062]基础软件平台系统具有实现监控中心对船舱作业人员工作区域的定位、监控、显示、存储和处理功能;可以查看定位统计报告和对讲历史信息;具有对系统硬件设备的性能指标进行监测等功能。
[0063]基础软件平台系统实现的具体功能如下:
蓝牙定位:通过工作人员随身佩戴的蓝牙跟踪器和基站之间的数据交换，随时定位工作人员的位置，并做后续策略处理(人员寻呼、越区警告、人数统计等)。
[0064]区域管理:对于工作人员的区域进行授权。可以分工作阶段授权在不同的工作区域，最小单位为船舱，最大区域为全部工作区域。结合不同授权级别，后台可以给出不同的预警记录或者语音通知等。
[0065]群呼对讲:通过后台直接语音广播到所有舱位，或者输入文字转换为普通话广播进行通知等。
[0066]对讲策略:可以根据工作需求，分区或者分权限组群进行对讲、通知等。对讲策略配置说明如下:
(I)仅允许同舱位的工作人员相互对讲。
[0067](2)可以对部分舱位组群，群内的所有工作人员可以相互对讲。
[0068](3)可以对不同楼层的多个功能群(以基站为单位)组合更大的交流群。
[0069](4)全部工作区域的所有员工相互对讲(考虑到对讲及时性建议不超过50人一个群)。
[0070](5)安装软对讲功能的手机用户可以加入以上一个或多个群实现远端对讲。
[0071](6)中央控制室可以对以上任何群或者独立基站下挂工作群独立对讲或者群呼。
[0072](7)中央控制室可以智能扫描舱位内部是否还有滞留工作人员并定点广播通知/对讲。
[0073](8)中央控制室可以设置策略定点广播给以上任何组群定制内容或者真人语音内容。
[0074](9)中央控制室可以发送通知到所有舱位或者指定舱位(以标准语音广播)，并接收应答反馈。
[0075]智能巡呼:对于滞留在工作舱位的工作人员做智能查询后，通过语音广播或者对讲功能对独立舱位或者区域进行自动巡呼。
[0076]紧急呼叫:任何时候有紧急呼叫按键触发时，中央控制室自动接通附近的语音广播，自动播放预设声音或者直接语音对讲。
[0077]软对讲:独立开发的手机客户端的对讲软件，可以和中控室进行语音对讲，可以根据策略配置和任何舱位里的对讲系统进行沟通。
[0078]人流统计:可以统计关键出入口任意时段的人流情况，用以预警超大人流量以防止意外事件发生。
[0079]跟踪统计:可以查询工作人员定位历史记录的舱位统计报告等信息。
[0080]对讲存储:可以保存对讲系统语音的历史记录。
[0081]考勤统计:自动统计任意时段工作人员是否签到及离开岗位情况，准确统计员工工作时段及加班情况。具体可参看图4。
[0082]综上所述，本发明的智能定位和云对讲一体化系统能够实现以下功能。
[0083]1、定位寻呼功能:
(I)工作人员定位数据采集和工作区域内人员统计，历史足迹报告。
[0084](2)工作人员工作区域合理性判断和告警。
[0085](3)支持后台监控，以及对指定区域人员的寻呼。
[0086]2、云对讲功能: (I)支持对讲机、手机软对讲、壁挂对讲机在屏蔽工作环境下的区域对讲群呼(组呼)。
[0087]( 2)支持无线区域对讲和中控室互联互通。
[0088](3)支持后台监控和前台工作人员的对讲。
[0089](4)对讲策略后台可配置。
[0090]3、紧急呼叫功能:
(I)可以通过紧急呼叫按钮，根据策略配置通知后台或者相关负责人。
[0091](2)后台可以通过语音广播等方式与现场取得联系，处理紧急事务。
[0092I 4、前后台网络通讯:
(I)支持封闭式局域网方式的前台工作区域和后台服务器的互联互通。
[0093](2)支持互联网方式的前台工作区域和后台服务器的互联互通。
[0094]当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种智能定位和云对讲一体化系统，其特征在于:所述一体化系统包括集成无线通讯对讲系统、无线紧急呼叫系统、VoIP软交换系统，基于TCP/IP的以太网交换系统，实现对讲机、壁挂对讲、服务器、智能移动终端的软对讲之间的互相通讯； 所述一体化系统使用集成了定位功能和云对讲功能的基站，通过交换机把定位信息和对讲数据传输到中央控制室的服务器上，服务器通过其软件平台记录和处理相关信息，并把实时数据显示在液晶拼接屏上； 所述一体化系统设置于舰船，将整个舰船分为数个楼层，每个层面约五百个大小不等的船舱，船舱里每个工作人员配带一个蓝牙定位设备和一个微型对讲设备，每个船舱内安装一台基站，接收蓝牙定位信息和对讲信息;若干台基站连接到附近的接入交换机，每个楼层设置两个汇聚点，每个汇聚点配置一台汇聚交换机，所有的汇聚交换机通过光缆连接到监控中心的核心交换设备，核心交换设备和监控中心的服务器相连，服务器把在前端船舱作业的人员情况实时地显示到液晶拼接屏上； 所述一体化系统采用基于2.4G的蓝牙4.0BLE低功耗iBeacon标准，实现安保部门在监控中心实时查看船舱工作人员的数量，对现场施工作业人员进行区域定位和跟踪定位、寻呼对讲，以及对越区的作业人员进行告警； 所述一体化系统实现现场施工与管理人员之间的信息互通。2.根据权利要求1所述的智能定位和云对讲一体化系统，其特征在于:所述一体化系统将对讲用户的群呼和组呼进行灵活配置。3.根据权利要求1所述的智能定位和云对讲一体化系统，其特征在于:所述一体化系统保存通话记录，以实现工作过程中的过程监控及责任追踪，提高安保人员的工作效率。4.根据权利要求1所述的智能定位和云对讲一体化系统，其特征在于:所述液晶拼接屏设置一个大屏或二个中屏或四个小屏，分别显示区域平面图、人员定位分布图、报警区域位置的信息，或者切换显示监控图像画面。5.根据权利要求1所述的智能定位和云对讲一体化系统，其特征在于:所述一体化系统的配置和升级、运行状态监测基于SNMP标准，通过中控室的服务器远程实现。6.根据权利要求1所述的智能定位和云对讲一体化系统，其特征在于:所述一体化系统设置于舰船，包括船舱人员定位与对讲系统、网络通讯交换传输系统、中央可视化监控中心、以及基础软件平台系统； 所述船舱人员定位与对讲系统包括船舱基本配置设备和人员配带设备，基站通过局域网有线LAN接口或者无线WIFI连接网络交换机，实现与其它区域的基站以及安保监控中心的服务器进行信息交互； 所述网络通讯交换传输系统通过交换机和路由器实现对讲信号和定位信息的传输； 所述中央可视化监控中心配置两台服务器和数块液晶拼接屏，其中一台服务器实现定位和软交换功能，另外一台服务器实现对讲服务的策略配置功能； 所述基础软件平台系统是使监控中心通过服务器上的基础软件平台，接收船舱工作人员的呼叫，配合选定的区域通过MIC或者标准语音下发定位寻呼广播;查看定位统计报告和对讲历史信息;对系统硬件设备的性能指标进行监测。
【文档编号】H04L29/08GK106028274SQ201610627741
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月3日
【发明人】杨小玲
【申请人】上海数字智能化系统工程有限公司