一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法与流程

1.本发明涉及定位监测领域，具体是一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，


背景技术：

2.为加强矿井安全管理，确保井下人员安全，对井下的人员轨迹进行实时监测监控，公司根据矿井生产规模、矿井的开拓布置及工业场区布置、采区机械设备布置等情况对安全监测系统进行了设计优化，随着我国人口出生率的急剧下降，人口老龄化程度进一步加深，农村乡镇甚至是县城及部分城市都出现年轻人短缺、空巢老人激增的现象，老年人养老难便成为一个亟须解决的问题。
3.目前大部分老年人处于居家养老状态，由于年纪较大的老年人往往存在行动不便以及记忆力下降的问题，经常出现独居老人因摔倒无人发现而离世、患有阿尔茨海默病的老人走丢的现象，近年来相关的健康监测系统研究主要集中于专业的心电信号监测，而针对老年人普遍需求设计的监测系统功能单一，不能满足基本需求。
4.因此，本领域技术人员提供了一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，以解决上述背景技术中提出的问题，


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，以解决上述背景技术中提出的目前大部分老年人处于居家养老状态，由于年纪较大的老年人往往存在行动不便以及记忆力下降的问题，经常出现独居老人因摔倒无人发现而离世、患有阿尔茨海默病的老人走丢的现象，近年来相关的健康监测系统研究主要集中于专业的心电信号监测，而针对老年人普遍需求设计的监测系统功能单一，不能满足基本需求问题，为加强矿井安全管理，确保井下人员安全，对井下的人员轨迹进行实时监测监控，公司根据矿井生产规模、矿井的开拓布置及工业场区布置、采区机械设备布置等情况对安全监测系统进行了设计优化，
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，包括以下步骤：
8.s1:实时监测功能：
9.地面管理人员能够及时掌握井下人员数量及工作人员数量，对待定人员实时跟踪，及时掌握有关人员的行动路线，并将其在计算机桌面显示出来，地图跟踪页的主界面由主图和导航板组成，点击菜单栏的视图下的导航面板，可以隐藏或显现导航板，通过导航板我们可以放大或缩小主图，这样就能清楚地查看主图的各个细节部分；
10.s2:查询功能：
11.地面管理人员随时查询到某个人当前所在的区域，查询该人员曾经走过的路线及经过分站探头的时间，并且管理人员随时能够查询到某个人一年内任意一个月某一日在井下的活动轨迹，其中主要属性有四项：发射器号、矿灯号、姓名、工号，通过发射器号、矿灯号
或工号都可以查到指定的一个人，姓名一栏我们输入姓或者前两个字，则所有符合条件的人员名单都会罗列出来，在选择人员时，部门可以选择其中的一个部门或多个部门；
12.s3:位置查询：
13.位置范围的选择有四种：查询区域范围人员、查询分站范围人员、查询收发器范围人员、查询地标范围人员，而这四种操作在《地图跟踪》页通过分别右击区域、分站、收发器、地标图标均可实现，查询区域范围人员时，首先选择一个区域，可以选择当前服务器时间，也可以指定时间进行选择，然后点击查询，在该时间点的所有人员将会被罗列出来，可以查询到发射器号、工号、姓名、性别、部门、工种、职务、当前及之前位置等信息；
14.s4:统计功能：
15.显示人员下井时间和上井时间，记录下井人员在井下持续工作时间，能够判断下井人员是否达到规定时间，并在考勤表中体现出来，能够自动统计人员下井次数及班次，并进行累计统计，通过对人数的汇总统计，可以方便地查看井下人员分布的情况，汇总类别一共有四类：按区域、按部门、按工种、按职务，以部门人数汇总为分类，首先类别选择“按部门”，然后我们选择时间，可以选择过去一指定时间，也可以选择当前时间；
16.s5:轨迹记录：
17.轨迹记录既可以查询一个位置的过往记录，也可以查询某个射频码的轨迹记录，首先可选择范围查询区域过往记录，然后选择区域，最后选择起始和终止时间，点击查询后会产生生成轨迹记录，对于区域定位，初次上报时间是该人员第一次进入区域范围内的时间，末次上报时间是该人员离开区域之前，收发器最后一次收到信号的时间；而对应精确定位，同一个人在同一个区域范围内将会有多条轨迹记录，例如如果范围精确至5米，那么人员的一段行程将会有若干个5米距离组成，初次上报时间就是人员在5米的起点，末次上报时间就是5米的终点，每走过5米，就会产生一个过往记录；
18.s6:考勤信息：
19.综合操作平台里的“考勤信息”一栏主要是用来查询各部门在本班的上下井情况，同时还可以查询到某个部门在当班的下井人数及人员名单，并且可以看到这些人的基本信息和下井位置信息；
20.s7:安全功能：
21.具备门禁功能、人员下井报警功能、作业区域人员超员报警功能，发生紧急情况时，能够快速查询井下遇困人员位置及该区域人员数量，查询发生灾害前全部人员在各时段的位置及状态、显示避灾路线，为抢险救灾提供可靠依据；
22.s8:系统运行状态提示功能：
23.分站出现故障或读卡器出现故障时，在监控中心能够明确提示报警，当有源卡缺电时能够提前提示，交流电源中断时能够及时提示直流供电报警，kj69j人员定位监测系统的应用对煤矿的安全生产和人员管理发挥了积极作用，尤其在考勤、实时统计区域人员人数、人员行走路线查询等功能上为煤矿带来了方便、为安全带来了保证；
24.作为本发明的一种优选实施方式：所述位置查询包括gps定位模块，gps定位模块使用维特智能的wit-6m-001卫星定位模块，其在3.3v电压下连续运行的工作电流小于25ma，定位精度最高可达2.5m，该模块与控制系统采用uart协议通信，输出nmea-0183格式的定位数据，每帧数据都以$作为帧头标识符、以cr回车和cf换行符作为帧尾标识符，为得
到所需的经纬度数据，控制系统需要检测每帧数据的帧头、帧尾标识获取一帧完整的原始数据，并根据帧内指示信息处理数据，剔除无用信息，将有效定位数据保存并输出。
25.作为本发明的一种优选实施方式：所述轨迹记录包括4g物联网模块，4g物联网模块采用银尔达的core-air724芯片，相比esp8266模块等的wi-fi传输方式，4g传输的特点是没有传输距离限制，只要有4g网络就可以传输，而我国的4g网络覆盖率已经达到94％，基本不会出现无网络信号问题，该模块按照消息队列遥测传输协议的数据格式与物联网云平台通信，通过uart协议与fpga主控系统通信。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.本发明一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法,本系统采用模块化设计方法，使用fpga实现对多个传感器数据的采集、分析、处理以及物联网的通信，本系统的总体框图如图所示，主要包括fpga主控系统、心率血压血氧检测模块、gps定位模块、体温检测模块、跌倒检测模块以及4g物联网模块，fpga主控系统负责所有外围模块的工作流程控制、数据采集获取以及数据信号处理，所有采集到的信息先在fpga主控系统中进行数据的滤波，之后统一封包传递给4g物联网模块，通过物联网将信息上传至云端平台，在计算机显示相关信息，实现对佩戴人的健康状态监测，fpga主控系统通过设计状态机的方法实现。
具体实施方式
28.本发明实施例中，一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法包括以下步骤：
29.s1:实时监测功能：
30.地面管理人员能够及时掌握井下人员数量及工作人员数量，对待定人员实时跟踪，及时掌握有关人员的行动路线，并将其在计算机桌面显示出来，地图跟踪页的主界面由主图和导航板组成，点击菜单栏的视图下的导航面板，可以隐藏或显现导航板，通过导航板我们可以放大或缩小主图，这样就能清楚地查看主图的各个细节部分；
31.s2:查询功能：
32.地面管理人员随时查询到某个人当前所在的区域，查询该人员曾经走过的路线及经过分站探头的时间，并且管理人员随时能够查询到某个人一年内任意一个月某一日在井下的活动轨迹，其中主要属性有四项：发射器号、矿灯号、姓名、工号，通过发射器号、矿灯号或工号都可以查到指定的一个人，姓名一栏我们输入姓或者前两个字，则所有符合条件的人员名单都会罗列出来，在选择人员时，部门可以选择其中的一个部门或多个部门；
33.s3:位置查询：
34.位置范围的选择有四种：查询区域范围人员、查询分站范围人员、查询收发器范围人员、查询地标范围人员，而这四种操作在《地图跟踪》页通过分别右击区域、分站、收发器、地标图标均可实现，查询区域范围人员时，首先选择一个区域，可以选择当前服务器时间，也可以指定时间进行选择，然后点击查询，在该时间点的所有人员将会被罗列出来，可以查询到发射器号、工号、姓名、性别、部门、工种、职务、当前及之前位置等信息；
35.s4:统计功能：
36.显示人员下井时间和上井时间，记录下井人员在井下持续工作时间，能够判断下井人员是否达到规定时间，并在考勤表中体现出来，能够自动统计人员下井次数及班次，并
进行累计统计，通过对人数的汇总统计，可以方便地查看井下人员分布的情况，汇总类别一共有四类：按区域、按部门、按工种、按职务，以部门人数汇总为分类，首先类别选择“按部门”，然后我们选择时间，可以选择过去一指定时间，也可以选择当前时间；
37.s5:轨迹记录：
38.轨迹记录既可以查询一个位置的过往记录，也可以查询某个射频码的轨迹记录，首先可选择范围查询区域过往记录，然后选择区域，最后选择起始和终止时间，点击查询后会产生生成轨迹记录，对于区域定位，初次上报时间是该人员第一次进入区域范围内的时间，末次上报时间是该人员离开区域之前，收发器最后一次收到信号的时间；而对应精确定位，同一个人在同一个区域范围内将会有多条轨迹记录，例如如果范围精确至5米，那么人员的一段行程将会有若干个5米距离组成，初次上报时间就是人员在5米的起点，末次上报时间就是5米的终点，每走过5米，就会产生一个过往记录；
39.s6:考勤信息：
40.综合操作平台里的“考勤信息”一栏主要是用来查询各部门在本班的上下井情况，同时还可以查询到某个部门在当班的下井人数及人员名单，并且可以看到这些人的基本信息和下井位置信息；
41.s7:安全功能：
42.具备门禁功能、人员下井报警功能、作业区域人员超员报警功能，发生紧急情况时，能够快速查询井下遇困人员位置及该区域人员数量，查询发生灾害前全部人员在各时段的位置及状态、显示避灾路线，为抢险救灾提供可靠依据；
43.s8:系统运行状态提示功能：
44.分站出现故障或读卡器出现故障时，在监控中心能够明确提示报警，当有源卡缺电时能够提前提示，交流电源中断时能够及时提示直流供电报警，kj69j人员定位监测系统的应用对煤矿的安全生产和人员管理发挥了积极作用，尤其在考勤、实时统计区域人员人数、人员行走路线查询等功能上为煤矿带来了方便、为安全带来了保证；
45.本系统采用模块化设计方法，使用fpga实现对多个传感器数据的采集、分析、处理以及物联网的通信，本系统的总体框图如图所示，主要包括fpga主控系统、心率血压血氧检测模块、gps定位模块、体温检测模块、跌倒检测模块以及4g物联网模块，fpga主控系统负责所有外围模块的工作流程控制、数据采集获取以及数据信号处理。
46.位置查询包括gps定位模块，gps定位模块使用维特智能的wit-6m-001卫星定位模块，其在3.3v电压下连续运行的工作电流小于25ma，定位精度最高可达2.5m，该模块与控制系统采用uart协议通信，输出nmea-0183格式的定位数据，每帧数据都以$作为帧头标识符、以cr回车和cf换行符作为帧尾标识符，为得到所需的经纬度数据，控制系统需要检测每帧数据的帧头、帧尾标识获取一帧完整的原始数据，并根据帧内指示信息处理数据，剔除无用信息，将有效定位数据保存并输出。轨迹记录包括4g物联网模块，4g物联网模块采用银尔达的core-air724芯片，相比esp8266模块等的wi-fi传输方式，4g传输的特点是没有传输距离限制，只要有4g网络就可以传输，而我国的4g网络覆盖率已经达到94％，基本不会出现无网络信号问题，该模块按照消息队列遥测传输协议的数据格式与物联网云平台通信，通过uart协议与fpga主控系统通信。
47.所有采集到的信息先在fpga主控系统中进行数据的滤波，之后统一封包传递给4g
物联网模块，通过物联网将信息上传至云端平台，在计算机显示相关信息，实现对佩戴人的健康状态监测，fpga主控系统通过设计状态机的方法实现。
48.本发明的工作原理是：一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法包括以下步骤：
49.s1:实时监测功能：
50.地面管理人员能够及时掌握井下人员数量及工作人员数量，对待定人员实时跟踪，及时掌握有关人员的行动路线，并将其在计算机桌面显示出来，地图跟踪页的主界面由主图和导航板组成，点击菜单栏的视图下的导航面板，可以隐藏或显现导航板，通过导航板我们可以放大或缩小主图，这样就能清楚地查看主图的各个细节部分；
51.s2:查询功能：
52.地面管理人员随时查询到某个人当前所在的区域，查询该人员曾经走过的路线及经过分站探头的时间，并且管理人员随时能够查询到某个人一年内任意一个月某一日在井下的活动轨迹，其中主要属性有四项：发射器号、矿灯号、姓名、工号，通过发射器号、矿灯号或工号都可以查到指定的一个人，姓名一栏我们输入姓或者前两个字，则所有符合条件的人员名单都会罗列出来，在选择人员时，部门可以选择其中的一个部门或多个部门；
53.s3:位置查询：
54.位置范围的选择有四种：查询区域范围人员、查询分站范围人员、查询收发器范围人员、查询地标范围人员，而这四种操作在《地图跟踪》页通过分别右击区域、分站、收发器、地标图标均可实现，查询区域范围人员时，首先选择一个区域，可以选择当前服务器时间，也可以指定时间进行选择，然后点击查询，在该时间点的所有人员将会被罗列出来，可以查询到发射器号、工号、姓名、性别、部门、工种、职务、当前及之前位置等信息；位置查询包括gps定位模块，gps定位模块使用维特智能的wit-6m-001卫星定位模块，其在3.3v电压下连续运行的工作电流小于25ma，定位精度最高可达2.5m，该模块与控制系统采用uart协议通信，输出nmea-0183格式的定位数据，每帧数据都以$作为帧头标识符、以cr回车和cf换行符作为帧尾标识符，为得到所需的经纬度数据，控制系统需要检测每帧数据的帧头、帧尾标识获取一帧完整的原始数据，并根据帧内指示信息处理数据，剔除无用信息，将有效定位数据保存并输出。
55.s4:统计功能：
56.显示人员下井时间和上井时间，记录下井人员在井下持续工作时间，能够判断下井人员是否达到规定时间，并在考勤表中体现出来，能够自动统计人员下井次数及班次，并进行累计统计，通过对人数的汇总统计，可以方便地查看井下人员分布的情况，汇总类别一共有四类：按区域、按部门、按工种、按职务，以部门人数汇总为分类，首先类别选择“按部门”，然后我们选择时间，可以选择过去一指定时间，也可以选择当前时间；
57.s5:轨迹记录：
58.轨迹记录既可以查询一个位置的过往记录，也可以查询某个射频码的轨迹记录，首先可选择范围查询区域过往记录，然后选择区域，最后选择起始和终止时间，点击查询后会产生生成轨迹记录，对于区域定位，初次上报时间是该人员第一次进入区域范围内的时间，末次上报时间是该人员离开区域之前，收发器最后一次收到信号的时间；而对应精确定位，同一个人在同一个区域范围内将会有多条轨迹记录，例如如果范围精确至5米，那么人员的一段行程将会有若干个5米距离组成，初次上报时间就是人员在5米的起点，末次上报
时间就是5米的终点，每走过5米，就会产生一个过往记录；轨迹记录包括4g物联网模块，4g物联网模块采用银尔达的core-air724芯片，相比esp8266模块等的wi-fi传输方式，4g传输的特点是没有传输距离限制，只要有4g网络就可以传输，而我国的4g网络覆盖率已经达到94％，基本不会出现无网络信号问题，该模块按照消息队列遥测传输协议的数据格式与物联网云平台通信，通过uart协议与fpga主控系统通信。
59.s6:考勤信息：
60.综合操作平台里的“考勤信息”一栏主要是用来查询各部门在本班的上下井情况，同时还可以查询到某个部门在当班的下井人数及人员名单，并且可以看到这些人的基本信息和下井位置信息；
61.s7:安全功能：
62.具备门禁功能、人员下井报警功能、作业区域人员超员报警功能，发生紧急情况时，能够快速查询井下遇困人员位置及该区域人员数量，查询发生灾害前全部人员在各时段的位置及状态、显示避灾路线，为抢险救灾提供可靠依据；
63.s8:系统运行状态提示功能：
64.分站出现故障或读卡器出现故障时，在监控中心能够明确提示报警，当有源卡缺电时能够提前提示，交流电源中断时能够及时提示直流供电报警，kj69j人员定位监测系统的应用对煤矿的安全生产和人员管理发挥了积极作用，尤其在考勤、实时统计区域人员人数、人员行走路线查询等功能上为煤矿带来了方便、为安全带来了保证；
65.本系统采用模块化设计方法，使用fpga实现对多个传感器数据的采集、分析、处理以及物联网的通信，本系统的总体框图如图所示，主要包括fpga主控系统、心率血压血氧检测模块、gps定位模块、体温检测模块、跌倒检测模块以及4g物联网模块，fpga主控系统负责所有外围模块的工作流程控制、数据采集获取以及数据信号处理。所有采集到的信息先在fpga主控系统中进行数据的滤波，之后统一封包传递给4g物联网模块，通过物联网将信息上传至云端平台，在计算机显示相关信息，实现对佩戴人的健康状态监测，fpga主控系统通过设计状态机的方法实现。
66.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，其特征在于，所述一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法包括以下步骤：s1:实时监测功能：地面管理人员能够及时掌握井下人员数量及工作人员数量，对待定人员实时跟踪，及时掌握有关人员的行动路线，并将其在计算机桌面显示出来，地图跟踪页的主界面由主图和导航板组成，点击菜单栏的视图下的导航面板，可以隐藏或显现导航板，通过导航板我们可以放大或缩小主图，这样就能清楚地查看主图的各个细节部分；s2:查询功能：地面管理人员随时查询到某个人当前所在的区域，查询该人员曾经走过的路线及经过分站探头的时间，并且管理人员随时能够查询到某个人一年内任意一个月某一日在井下的活动轨迹，其中主要属性有四项：发射器号、矿灯号、姓名、工号，通过发射器号、矿灯号或工号都可以查到指定的一个人，姓名一栏我们输入姓或者前两个字，则所有符合条件的人员名单都会罗列出来，在选择人员时，部门可以选择其中的一个部门或多个部门；s3:位置查询：位置范围的选择有四种：查询区域范围人员、查询分站范围人员、查询收发器范围人员、查询地标范围人员，而这四种操作在<地图跟踪>页通过分别右击区域、分站、收发器、地标图标均可实现，查询区域范围人员时，首先选择一个区域，可以选择当前服务器时间，也可以指定时间进行选择，然后点击查询，在该时间点的所有人员将会被罗列出来，可以查询到发射器号、工号、姓名、性别、部门、工种、职务、当前及之前位置等信息；s4:统计功能：显示人员下井时间和上井时间，记录下井人员在井下持续工作时间，能够判断下井人员是否达到规定时间，并在考勤表中体现出来，能够自动统计人员下井次数及班次，并进行累计统计，通过对人数的汇总统计，可以方便地查看井下人员分布的情况，汇总类别一共有四类：按区域、按部门、按工种、按职务，以部门人数汇总为分类，首先类别选择“按部门”，然后我们选择时间，可以选择过去一指定时间，也可以选择当前时间；s5:轨迹记录：轨迹记录既可以查询一个位置的过往记录，也可以查询某个射频码的轨迹记录，首先可选择范围查询区域过往记录，然后选择区域，最后选择起始和终止时间，点击查询后会产生生成轨迹记录，对于区域定位，初次上报时间是该人员第一次进入区域范围内的时间，末次上报时间是该人员离开区域之前，收发器最后一次收到信号的时间；而对应精确定位，同一个人在同一个区域范围内将会有多条轨迹记录，例如如果范围精确至5米，那么人员的一段行程将会有若干个5米距离组成，初次上报时间就是人员在5米的起点，末次上报时间就是5米的终点，每走过5米，就会产生一个过往记录；s6:考勤信息：综合操作平台里的“考勤信息”一栏主要是用来查询各部门在本班的上下井情况，同时还可以查询到某个部门在当班的下井人数及人员名单，并且可以看到这些人的基本信息和下井位置信息；s7:安全功能：具备门禁功能、人员下井报警功能、作业区域人员超员报警功能，发生紧急情况时，能
够快速查询井下遇困人员位置及该区域人员数量，查询发生灾害前全部人员在各时段的位置及状态、显示避灾路线，为抢险救灾提供可靠依据；s8:系统运行状态提示功能：分站出现故障或读卡器出现故障时，在监控中心能够明确提示报警，当有源卡缺电时能够提前提示，交流电源中断时能够及时提示直流供电报警，kj69j人员定位监测系统的应用对煤矿的安全生产和人员管理发挥了积极作用，尤其在考勤、实时统计区域人员人数、人员行走路线查询等功能上为煤矿带来了方便、为安全带来了保证。2.根据权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，其特征在于，所述位置查询包括gps定位模块，gps定位模块使用维特智能的wit-6m-001卫星定位模块，其在3.3v电压下连续运行的工作电流小于25ma，定位精度最高可达2.5m，该模块与控制系统采用uart协议通信，输出nmea-0183格式的定位数据，每帧数据都以$作为帧头标识符、以cr回车和cf换行符作为帧尾标识符，为得到所需的经纬度数据，控制系统需要检测每帧数据的帧头、帧尾标识获取一帧完整的原始数据，并根据帧内指示信息处理数据，剔除无用信息，将有效定位数据保存并输出。3.根据权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，其特征在于，所述轨迹记录包括4g物联网模块，4g物联网模块采用银尔达的core-air724芯片，相比esp8266模块等的wi-fi传输方式，4g传输的特点是没有传输距离限制，只要有4g网络就可以传输，而我国的4g网络覆盖率已经达到94％，基本不会出现无网络信号问题，该模块按照消息队列遥测传输协议的数据格式与物联网云平台通信，通过uart协议与fpga主控系统通信。

技术总结
本发明公开了一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法，涉及定位监测领域，所述一种基于可穿戴设备的实时定位监测方法包括以下步骤：S1:实时监测功能：地面管理人员能够及时掌握井下人员数量及工作人员数量，对待定人员实时跟踪，及时掌握有关人员的行动路线，并将其在计算机桌面显示出来，地图跟踪页的主界面由主图和导航板组成，点击菜单栏的视图下的导航面板，可以隐藏或显现导航板，通过导航板我们可以放大或缩小主图，这样就能清楚地查看主图的各个细节部分，本发明通过物联网将信息上传至云端平台，在计算机显示相关信息，实现对佩戴人的健康状态监测，FPGA主控系统通过设计状态机的方法实现。态机的方法实现。


技术研发人员：蔡笃顶 蔡榆榕 蔡俊锋 蔡爱治 孙朋
受保护的技术使用者：深圳市顶佳医疗科技有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/12