环境风险物质的GPS跟踪定位报警系统及前端定位装置.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410735173.8 (22)申请日 2014.12.05 G01S 19/42(2010.01) G01S 19/34(2010.01) G01S 19/36(2010.01) (71)申请人 福建中兴电子科技有限公司 地址 364030 福建省龙岩市新罗区西陂镇龙 岩大道 383 号 （龙岩国际商贸中心） A 幢 10 层 1001、 1002 号 (72)发明人 苏李果 吴彬 颜伟超 黄钟森 林培锋 (74)专利代理机构 北京世誉鑫诚专利代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11368 代理人 郭官厚 (54) 发明名称 环境风险。

2、物质的 GPS 跟踪定位报警系统及前 端定位装置 (57) 摘要 本发明属涉及环境风险物质的 GPS 跟踪定位 报警系统及前端定位装置。前端定位装置包括微 控制单元、 GPS/GPRS 模块、 电源供电模块、 电池电 压检测报警模块、 三轴加速度传感器模块， 电池电 压检测报警模块与微控制单元的PC0端口、 PC1端 口相连， 微控制单元与三轴加速度传感器模块相 连， 微控制单元通过UART串口与GPS/GPRS模块相 连， 电源供电模块分别与三轴加速度传感器模块、 微控制单元、 GPS/GPRS 模块相连。环境风险物质 的 GPS 跟踪定位报警系统， 包含以下模块 ： 数据监 测模块 ； 数。

3、据中心管理模块 ； 显示模块 ； 其中数据 中心管理模块包含企业名录模块、 风险物质信息 管理模块、 实时监控模块和即时报警模块。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104459741 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104459741 A 1/1 页 2 1. 前端定位装置， 其特征在于， 包括微控制单元、 GPS/GPRS 模块、 电源供电模块、 电池 电压检测报警模块和三轴加速度传感器模块， 所述电池电压检测报警模块与所述微控制单 元的 PC0 端口、 P。

4、C1 端口相连， 所述微控制单元通过 I2C 总线与所述三轴加速度传感器模块 相连， 所述微控制单元通过UART串口与所述GPS/GPRS模块相连， 所述电源供电模块分别与 所述三轴加速度传感器模块、 所述微控制单元、 所述 GPS/GPRS 模块相连。 2.如权利要求1所述的前端定位装置， 其特征在于， 所述微控制单元采用STM32C8T6单 片机。 3. 如权利要求 1 所述的前端定位装置， 其特征在于， 所述电源供电模块采用 TP4057 锂 电池充电芯片。 4. 如权利要求 1 所述的前端定位装置， 其特征在于， 所述三轴加速度传感器模块采用 MMA8452Q 模块。 5. 环境风险物。

5、质的 GPS 跟踪定位报警系统， 其特征在于， 包含以下模块 ： 数据监测模块， 通过如权利要求 1 4 任意一项所述的前端定位装置监测环境风险物 质的实时数据， 若环境风险物质的实时数据出现异常， 发送异常数据 ； 数据中心管理模块， 接受数据监测模块发出的异常数据， 将异常数据生成报警信息， 并 定向发送出报警信息 ； 显示模块， 在移动终端的显示器或电脑的显示器上显示该报警信息 ； 其中数据中心管 理模块包含 ： 企业名录模块， 创建、 维护、 监管企业信息， 提供企业信息查询服务， 关联企业用户 ； 风险物质信息管理模块， 对企业名录模块管理下企业的风险物质信息进行管理 ； 实时监控模。

6、块， 接收由前端定位装置发送的异常数据， 查看被监测的风险物质和前端 定位装置的实时状态数据 ； 即时报警模块， 将异常数据生成报警信息， 分别发送给电脑客户端指定用户和移动终 端指定用户。 6.如权利要求5所述的环境风险物质的GPS跟踪定位报警系统， 其特征在于， 实时监控 模块中的被监测的风险物质和前端定位装置的实时状态数据包括前端定位装置的实时坐 标位置值、 前端定位装置的实时电源值、 前端定位装置的实时电压、 前端定位装置的外壳完 整度、 前端定位装置的实时平稳度。 7.如权利要求5所述的环境风险物质的GPS跟踪定位报警系统， 其特征在于， 数据中心 管理模块还包括 GPS 跟踪定位模。

7、块， 当被监测的环境风险物质产生位移后， 对环境风险物 质进行实时定位， 跟踪记录移动环境风险物质的历史轨迹并在地图中显示。 8.如权利要求5所述的环境风险物质的GPS跟踪定位报警系统， 其特征在于， 数据中心 管理模块还包括事故处理模块， 当被监测的风险物质发生异常后， 处理者对异常进行发生 时间、 发生原因、 详细情况进行登记， 并反馈处理结果和意见。 9.如权利要求5所述的环境风险物质的GPS跟踪定位报警系统， 其特征在于， 数据中心 管理模块还包括日志管理模块， 对所有访问和更改进行记录并提供查询。 10. 如权利要求 5 所述的环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统， 其特征在于，。

8、 显示模 块包括 GPS 地图定位模块， 当接收到异常数据后， 由手机终端或 PC 端实时追踪风险物质并 在地图上的显示定位信息。 权 利 要 求 书 CN 104459741 A 2 1/4 页 3 环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统及前端定位装置 技术领域 0001 本发明属于电子信息物联网应用领域， 涉及环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系 统及前端定位装置。 背景技术 0002 环境风险物质主要是指国家规章制约的腐蚀性物质、 易爆物质、 放射性物质、 致癌 物质、 诱变物质、 致畸物质或危害生态环境的物质。 0003 现市场上针对环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统较少， 。

9、有部份产品也无法实 现室内和室外双重定位的需求， 系统功耗大， 需要较频繁地充电或更换电池， 无法对壳体破 坏、 位移、 振动以及电池电压不足等情况进行及时报警， 上位机无法记录环境风险物质移动 的历史轨迹， 无法实时显示环境风险物质所处位置。 发明内容 0004 发明目的 ： 本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进， 即本发明的第一个目 的是公开了一种前端定位装置， 其是专门用于环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统的。 本发明的第二个目的是公开了环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统。 0005 技术方案 ： 前端定位装置包括微控制单元、 GPS/GPRS 模块、 电源供电模块、 电。

10、池电 压检测报警模块和三轴加速度传感器模块， 0006 所述电池电压检测报警模块与所述微控制单元的 PC0 端口、 PC1 端口相连， 所述微 控制单元通过 I2C 总线与所述三轴加速度传感器模块相连， 所述微控制单元通过 UART 串口 与所述 GPS/GPRS 模块相连， 所述电源供电模块分别与所述三轴加速度传感器模块、 所述微 控制单元、 所述 GPS/GPRS 模块相连。 0007 作为本发明中前端定位装置的一种优选方案 ： 前端定位装置的外部设有一个 Micro-USB 接口 ,Micro-USB 接口分别与所述电源供电模块、 微控制单元的 UART 串口相连。 Micro-USB 。

11、接口主要用于供电和程序固件更新。Micro-USB 接口可以与 PC 机 USB 接口或 USB 电源接口相连。 0008 作为本发明中前端定位装置的一种优选方案 ： 所述微控制单元采用 STM32C8T6 单 片机。STM32C8T6 单片机产自 ST 公司。 0009 作为本发明中前端定位装置的一种优选方案 ： 所述 GPS/GPRS 模块采用 MD231S 模 块。MD231S 模块产自讯研通公司。GPS/GPRS 模块和微控制单元通过 UART 串口连接， 对应 MCU 的 U2_TX 和 U2_RX 端口。 0010 作为本发明中前端定位装置的一种优选方案 ： 所述电源供电模块采用 。

12、TP4057 锂 电池充电芯片。TP4057 锂电池充电芯片产自拓微公司。TP4057 锂电池充电芯片的作用是 完成锂电池的充电管理功能， 再经稳压芯片 HT7530 转换为各模块所需的 3.3V 电压。 0011 作为本发明中前端定位装置的一种优选方案 ： 所述三轴加速度传感器模块采用 MMA8452Q 模块。MMA8452Q 模块产自 FreeScale 公司。MMA8452Q 模块主要用于产生中断实 说 明 书 CN 104459741 A 3 2/4 页 4 现 MCU 的睡眠唤醒功能。 0012 电压检测报警模块对应 MCU 的 PC0 和 PC1 端口， 实现电源电压断电和电池电压。

13、过 低的报警功能 ； 0013 环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统， 包含以下模块 ： 0014 数据监测模块， 通过上述前端定位装置监测环境风险物质的实时数据， 若环境风 险物质的实时数据出现异常， 发送异常数据 ； 0015 数据中心管理模块， 接受数据监测模块发出的异常数据， 将异常数据生成报警信 息， 并定向发送出报警信息 ； 0016 显示模块， 在移动终端的显示器或电脑的显示器上显示该报警信息 ； 其中数据中 心管理模块包含 ： 0017 企业名录模块， 创建、 维护、 监管企业信息， 提供企业信息查询服务， 关联企业用 户 ； 0018 风险物质信息管理模块， 对企业名录模。

14、块管理下企业的风险物质信息进行管理 ； 0019 实时监控模块， 接收由前端定位装置发送的异常数据， 查看被监测的风险物质和 前端定位装置的实时状态数据 ； 0020 即时报警模块， 将异常数据生成报警信息， 分别发送给电脑客户端指定用户和移 动终端指定用户。 0021 作为本发明中环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统的一种优选方案 ： 实时监控 模块中的被监测的风险物质和前端定位装置的实时状态数据包括前端定位装置的实时坐 标位置值、 前端定位装置的实时电源值、 前端定位装置的实时电压、 前端定位装置的外壳完 整度、 前端定位装置的实时平稳度。 0022 作为本发明中环境风险物质的 GPS。

15、 跟踪定位报警系统的一种优选方案 ： 数据中心 管理模块还包括 GPS 跟踪定位模块， 当被监测的环境风险物质产生位移后， 对环境风险物 质进行实时定位， 跟踪记录移动环境风险物质的历史轨迹并在地图中显示。 0023 作为本发明中环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统的一种优选方案 ： 数据中心 管理模块还包括事故处理模块， 当被监测的风险物质发生异常后， 处理者对异常进行发生 时间、 发生原因、 详细情况进行登记， 并反馈处理结果和意见。 0024 作为本发明中环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统的一种优选方案 ： 数据中心 管理模块还包括日志管理模块， 对所有访问和更改进行记录并提供。

16、查询。 0025 作为本发明中环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统的一种优选方案 ： 显示模块 包括 GPS 地图定位模块， 当接收到异常数据后， 由手机终端或 PC 端实时追踪风险物质并在 地图上的显示定位信息。 0026 有益效果 ： 本发明公开的环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统及前端定位装置 具有以下有益效果 ： 0027 1、 前端定位装置采用 GPS/GPRS 二合一模块， 在室外由 GPS 单元采集卫星信号， 实 现环境风险物质实时定位 ； 在室内通过获取移动通信运营商的基站 ID 和 lac 信息， 亦可实 现环境风险物质定位， 其可同时满足室内和室外定位的需求， 增。

17、强了实用性。 0028 2、 前端定位装置具有两种工作模式 ： 正常工作模式和省电模式。定位装置和环境 风险物质捆绑在一起， 平时环境风险物质处于静止状态时， 定位装置处于省电模式， 设置闹 说 明 书 CN 104459741 A 4 3/4 页 5 钟定时唤醒获取移动通信运营商的基站ID和lac信息， 上报数据中心管理模块实现室内定 位 ； 若环境风险物质被移动， MMA8452Q 三轴加速度传感器模块可感应到， 其产生中断将定 位装置置于正常工作模式。相比市场上一些未在节电方面进行优化的产品， 这样的设计极 大地降低了系统功耗， 避免使用人员频繁地对电池进行充电或更换电池 ； 0029 。

18、3、 前端定位装置具有多种报警功能， 如 ： 壳体破坏、 振动、 位移、 电池电压不足等。 通过 MMA8452Q 感应环境风险物质的加速度变化实现了各种突发情况的报警， 并通过软件 抗干扰措施， 滤除了小抖动， 提高了报警的有效性， 减少了误报的现象。通过定时对电池电 压的采集， 实现电池电压不足的报警， 提醒使用人员及时充电， 消除了电池亏电损坏的情 况。 0030 4、 手机移动终端可使执法人员可以随时随地对多个企业的环保设备进行监察， GPS 跟踪定位报警系统人机界面友好， 具备历史数据报表模块， 可实现 7*24 小时全程监管， 相对传统的监管方式， 极大地提高了监管的有效性， 降低。

19、了执法人员的工作强度， 提高了人 员的利用率。 附图说明 0031 图 1 为本发明公开的前端定位装置的结构示意图 ； 0032 图 2 为本发明公开的前端定位装置中微控制单元的电路图 ； 0033 图 3 为本发明公开的前端定位装置中 GPS/GPRS 模块的电路图 ； 0034 图 4 为本发明公开的前端定位装置中电源供电模块的电路图 ； 0035 图 5 为本发明公开的前端定位装置中三轴加速度传感器模块的电路图。 具体实施方式 ： 0036 下面对本发明的具体实施方式详细说明。 0037 如图1图5所示， 前端定位装置包括微控制单元、 GPS/GPRS模块、 电源供电模块、 电池电压检测。

20、报警模块、 三轴加速度传感器模块， 0038 电池电压检测报警模块与微控制单元的 PC0 端口、 PC1 端口相连， 微控制单元通过 I2C 总线与三轴加速度传感器模块相连， 微控制单元通过 UART 串口与 GPS/GPRS 模块相连， 电源供电模块分别与三轴加速度传感器模块、 微控制单元、 GPS/GPRS 模块相连。 0039 本实施例中， 前端定位装置的外部设有一个Micro-USB接口,Micro-USB接口分别 与所述电源供电模块、 微控制单元的 UART 串口相连。Micro-USB 接口主要用于供电和程序 固件更新。Micro-USB 接口可以与 PC 机 USB 接口或 US。

21、B 电源接口相连。 0040 本实施例中， 微控制单元采用STM32C8T6单片机。 STM32C8T6单片机产自ST公司。 0041 本实施例中， GPS/GPRS模块采用MD231S模块。 MD231S模块产自讯研通公司。 GPS/ GPRS 模块和微控制单元通过 UART 串口连接， 对应 MCU 的 U2_TX 和 U2_RX 端口。 0042 本实施例中， 电源供电模块采用TP4057锂电池充电芯片。 TP4057锂电池充电芯片 产自拓微公司。TP4057 锂电池充电芯片的作用是完成锂电池的充电管理功能， 再经稳压芯 片 HT7530 转换为各模块所需的 3.3V 电压。 0043 。

22、本实施例中， 三轴加速度传感器模块采用 MMA8452Q 模块。MMA8452Q 模块产自 FreeScale 公司。MMA8452Q 模块主要用于产生中断实现 MCU 的睡眠唤醒功能。 说 明 书 CN 104459741 A 5 4/4 页 6 0044 电压检测报警模块对应 MCU 的 PC0 和 PC1 端口， 实现电源电压断电和电池电压过 低的报警功能 ； 0045 环境风险物质的 GPS 跟踪定位报警系统， 包含以下模块 ： 0046 数据监测模块， 通过上述前端定位装置监测环境风险物质的实时数据， 若环境风 险物质的实时数据出现异常， 发送异常数据 ； 0047 数据中心管理模块。

23、， 接受数据监测模块发出的异常数据， 将异常数据生成报警信 息， 并定向发送出报警信息 ； 0048 显示模块， 在移动终端的显示器或电脑的显示器上显示该报警信息 ； 其中数据中 心管理模块包含 ： 0049 企业名录模块， 创建、 维护、 监管企业信息， 提供企业信息查询服务， 关联企业用 户 ； 0050 风险物质信息管理模块， 对企业名录模块管理下企业的风险物质信息进行管理 ； 0051 实时监控模块， 接收由前端定位装置发送的异常数据， 查看被监测的风险物质和 前端定位装置的实时状态数据 ； 0052 即时报警模块， 将异常数据生成报警信息， 分别发送给电脑客户端指定用户和移 动终端指。

24、定用户。 0053 本实施例中， 实时监控模块中的被监测的风险物质和前端定位装置的实时状态数 据包括前端定位装置的实时坐标位置值、 前端定位装置的实时电源值、 前端定位装置的实 时电压、 前端定位装置的外壳完整度、 前端定位装置的实时平稳度。 0054 本实施例中， 数据中心管理模块还包括 GPS 跟踪定位模块， 当被监测的环境风险 物质产生位移后， 对环境风险物质进行实时定位， 跟踪记录移动环境风险物质的历史轨迹 并在地图中显示。 0055 本实施例中， 数据中心管理模块还包括事故处理模块， 当被监测的风险物质发生 异常后， 处理者对异常进行发生时间、 发生原因、 详细情况进行登记， 并反馈。

25、处理结果和意 见。 0056 本实施例中， 数据中心管理模块还包括日志管理模块， 对所有访问和更改进行记 录并提供查询。 0057 本实施例中， 显示模块包括 GPS 地图定位模块， 当接收到异常数据后， 由手机终端 或 PC 端实时追踪风险物质并在地图上的显示定位信息。 0058 上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式， 在 所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做 出各种变化。 说 明 书 CN 104459741 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104459741 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104459741 A 8 3/3 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 104459741 A 9 。