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          物聯網

          | 已獲21項物聯網國家專利


          基于定位追蹤與環境監測的智慧校園解決方案

          作者:深圳藍奧聲科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2019-11-01 00:00:00

          智慧校園系統需求與解決方案

            

            智慧校園系統基于無線物聯網智能感知技術、云數據處理等高新技術,面向學校安全監控管理與教育信息化服務的集成化系統平臺。 


            智能校園系統主要包括以下八個大功能,其中前六大功能與物聯網均密切相關。

            從應用角度來看,物聯網均密切相關的主要包括以下功能模塊:



          功能模塊


          Phase1


          Phase2


          Vision



          1.定點監測

          ?對關鍵運動、健康測量設備,以外接適配式擴展藍牙接口;

          ?基于狀態事件的智能無線模式及供電模式管理;

          ?本地監測數據記錄、大容量備份、歷史數據重傳;

          ?動態協同數據處理、專用適配協同處理服務;

          ?多源數據交叉關聯;



          2.定位追蹤

          ?對監護對象移動節點設備(手環、標簽)進行實時定位追蹤;

          ?對資產設備及物品的位置監控;

          ?多種ID綁定

          ?基于3D地圖查看被監護對象位置;

          ?提供定位服務信標、資源指示、鏈接及導航服務;

          ?自適應多模式定位整合:實現區域內外定位模式自動切換對接;

          ?設備管理維護服務



          3.狀態監測

          ?對監護對象的運動、健康、行為事件進行監測監護;

          ?基于物聯網的協同監測;

          ?監護人APP基于室內外地圖分布式監測、監護;

          ?基于事件預案與協同事件響應及監測監控;

          ?監測數據記錄、匯總

          ?交叉關聯大數據采集的數據庫;

          ?監測數據檔案,潛在預警分析;


          4.環境監測

          ?基于多種掃描感應方式,對分布式傳感器進行數據采集;

          ?基于物聯網的協同監測;

          ?對象感知、狀態識別、事件響應;

          ?本地監測數據記錄、大容量備份、歷史數據重傳;

          ?多源數據交叉關聯;

          ?基于監測數據匯總及指導信息服務;

           



          5.信息推送

          ?信標廣播:常規定位及廣告信標(含網頁鏈接);

          ?反向信息推送(如提醒、報警);

          ?信標廣播:資源引導;

          ?基于事件觸發的信息信息推送;

          ?基于工作人員職責與位置范圍的選擇的信息推送;

          ?基于用戶訂制的服務信息推送服務;



          6.安防監控


          ?基于預設條件的聯動控制、報警信息發送;

          ?基于事件預案配置的協同響應處理;

          ?多種響應處理方式:包括通知責任人員、緊急廣播信標、聯動控制報警等。

          ?智能資源協同性管理;

          ?多種預案通知監護人及責任管理人員;

          ?交叉關聯大數據采集的數據庫。

          7. 應急調度

          TBD

          TBD

          TBD

          8.綜合服務

          TBD

          TBD

          TBD
























          系統概要


                 基于無線智能感知的XX智慧校園系統,通過安裝在校園內的分布式無線物聯網服務節點設備(含智能路由器AR、監測網關DMG),對周邊服務對象設備的藍牙移動信標MB(即學生佩戴的藍牙?;?、手環、手表)與分布式環境測量傳感器(DS)、進行實時(或定時或基于事件觸發)感測響應,并根據預案進行包括數據備份、上傳服務器及本地控制的各種關聯處理。


          基于物聯網服務節點設備與服務服務對象的藍牙信號監測與無線網絡鏈接信息交互,實現對服務對象學生進行探測感知、定位追蹤、狀態監測、反向通知、感應觸控、監控控報警等功能,解決智能校園的教學信息、學生監護、環境監測、安防監控等方面遇到的諸多問題。


          2.硬件架構及配置


          2.1 智能校園監測物聯網服務節點設備

          由智能路由器AR+監測網關DMG組成;服務對象設備包括每個學生佩戴的藍牙移動信標設備MB、分布式測量傳感器DS。

          整個校園無縫覆蓋物聯網絡監測節點,基于對附近的移動及分布式的服務對象設備的藍牙信標廣播進行探測感知,進行定位追蹤與狀態監測;并在系統認為必要時建立藍牙連接,進行數據的收集和分發。

          校區適當位置配置環境溫濕度、煙感傳感器、空氣質量PM2.5等環境測量傳感器,收集環境及安全相關數據,通過物聯網監測網關DMG及智能路由器AR上傳到服務器后臺。

           

          2.2   在校園內安裝分布式智能路由器AR、監測網關DMG組成物聯網核心網絡。

          通過AR+DMG結構實現校園室內對藍牙信標MB探測的無縫覆蓋;實現集中管理控制、傳感識別、定位追蹤、狀態監測、聯動控制、信息服務等多種功能。

           

           2.3  物聯網節點服務設備 AR+DMG

          智能路由器AR的網絡管理角色:

          從互聯網絡IP設備角色來看,智能路由器AR既可以作為IP節點路由器,也可以作為IP節點子網關。從互聯網接入接出連接方式來看,支持RJ45網口與WiFi兩種方式。從物聯網內部連接方式來看,支持WiFi、藍牙BLE探測與鏈接方式。

          智能路由器AR可與遠程服務器后臺按指定API進行通訊,包括上傳監測數據與獲得配置與控制數據;對于具有隸屬關系的子網監測網關節點DMG及聯動執行設備EP具有管理與控制權限。

          ● 監測網關節點設備DMG的角色及類別:

          通常情況一個DMG不具備直接與遠程服務器進行通訊的能力,一臺DMGEP一般隸屬于一臺智能路由器AR;但在某些應用案例確有必要時允許其多從隸屬關系。

          DMG必須具備智能藍牙BLE主端掃描探測、感知識別能力。但根據DMGAR的無線通訊方式,可將DMG分為BLE/WiFi設備。根據需要在具備適當硬件配置時DMG可兼具智能插座功能。

          ● 后臺網絡監控:通過一個集中的實時狀態監控界面,管理校園環境中數以千計的ARDMG設備。監測信息包括:當前狀態下的實時數據,包括吞吐量、系統、連接的路由器、連接的客戶端和事件、事件管理、設備跟蹤、數據備份和安全策略集成。當網絡中出現警報和錯誤,將提醒管理員及時處理。

          ● 現場網絡設備安裝配置。

           

           2.4定位跟蹤

          ● 定位方式:

          基于多個DMG在同一時間對同一目標服務對象MB獲得的監測射頻信號強度RSSI值,可以跟蹤和報告其覆蓋范圍內的藍牙信標設備MB的位置,實時提供對人員和資產的精確跟蹤。

          基于實時RSSI、數字信號濾波、多點定位等算法進行測量,一般情況下在20米范圍內有3個或更多的DMG服務節點時,實時跟蹤位置精度為3-8米,具體定位精度與附近障礙遮擋物、同頻干擾設備等因素相關。通過增加DMG設備分布密度、校正標定、算法模型及環境配置可一定程度提升定位精度。

          ● 無限可擴展性:

          學??梢愿鶕枰獦嫿ù蠡蛐〉乃{牙無線網絡??梢允沁\動場的幾個,也可以擴展到全校區及跨校區的室內的分布式物聯網服務監測節點,并對設備ID、位置、拓撲屬性等關聯信息進行統一管理。

          ● 快速漫游:

          支持藍牙信標MBAR+MG之間漫游,自動檢測和重新連接,確保訪問的連續性。


          3.典型應用功能


          3.1感知觸控

          ● 無感知打卡:監測網關節點DMG通過 多種方式(如接近感應、區域快速搜索)感應學生佩戴的藍牙信標設備MB,識別綁定MB的學生身份,并大致判斷MBDMG的距離;符合預設條件時打卡成功。

          ● 門禁控制、點名簽到、考勤管理:通過無感知打卡進行簽到功能,省去了學生使用一卡通打卡時間。提高課堂效率,簡化管理步驟。

          ● 資源授權、觸發控制:學生可利用MB獲得授權范圍的資源及設備控制權限,如:獲得服務信息、借書、就餐、乘坐校吧、燈光控制、使用智能插座等。

           

          3.2 定位追蹤

          ● 學生定位:清楚感知和實時定位,通過長期的數據積累,進行學生的行為變化分析,了解學生的日常生活習慣,便于學校發掘學生的興趣愛好。

          ● 學生到訪區域定位:根據校園區域定義,基于學生實時定位追蹤,對其位置軌跡及到訪活動區域及停留時間進行記錄,例如:學生在校園內外、教室內外、宿舍、餐廳等停留時間??啥ㄆ诎磪^域、行為類別等對累計時間、到訪頻次等數據進行統計。

          通過這種方式能夠記錄學生在學校一天的活動區域。方便老師、家長對學生學習、個人愛好的深入了解。方便學校教學管理。

           

          3.3環境監測

          系統收集煙霧、煤氣、環境溫度、空氣溫濕度等監控數據,根據相應的情況由相關負責人進行判斷,為下一步應急方案做準備。

           

          3.4狀態監護

          ● 運動監測:實時監測學生運動時的心率、運動量等,讓學校、老師實時了解和跟進每個學生的運動情況和身體狀況。

          ● 基礎生理數據分類 :運動指數:是通過手環記錄的實時運動數據計算出來的??防锸峭ㄟ^運動指數利用一定的方法計算出來的。

          ● 心率指數:是通過體育課上運動激烈程度按秒實時對學生心率變化進行的監測值。

          對采集到的運動數據和心率數據按照體育課45分鐘的時間線進行線性展示,展示可以是上課所有學生全部顯示,也可以是學生個體單獨顯示,展示形式以折線和數字的形式體現。

          備注:客戶需自行選擇以上功能,主要基于兩個方面考慮:1、手環的功耗;2、手環的成本,建議先實現基礎功能,未來做產品升級或者不同功能及價格的配置給終端用戶選擇。

           

          3.5信息推送

          ● 反向通知提醒功能:通過網絡節點設備DMG與信標設備MB建立藍牙連接,提醒學生打卡成功、上課時間、地點、報警提醒等。

          ● 預警通知功能:基于學生位置觸發進行反向預警通知,例如針對學生設定校內施工隔離區域,若學生走進隔離區域則報警上報,從而通知學生施工請繞行。

           

          3.6安防監控


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