清林

(山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 山東 青島 266590)

防走散系統(tǒng)

李錚朱江峰王賀曹冬冬王清林

(山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院山東青島266590)

本文設(shè)計(jì)了一種防師生走散可自動(dòng)測(cè)距并能自動(dòng)報(bào)警的系統(tǒng)，利用基于藍(lán)牙技術(shù)的RSSI測(cè)距原理實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)算主從機(jī)間的距離，當(dāng)距離超出設(shè)定的安全距離后，蜂鳴器將自動(dòng)發(fā)出警報(bào)聲提醒帶隊(duì)老師及該名學(xué)生。

藍(lán)牙;防走散;自動(dòng)測(cè)距

一、引言

學(xué)校一般難免會(huì)組織學(xué)生集體外出，對(duì)于廣大中小學(xué)生而言，由于在外出的路上學(xué)生數(shù)量多，帶隊(duì)老師難以時(shí)刻關(guān)注到每一名學(xué)生的行蹤，尤其是小學(xué)生年齡較小一般不隨身攜帶手機(jī)，走失后難以聯(lián)系。為了避免發(fā)生學(xué)生走失的現(xiàn)象，本文提供一種防走散系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算帶隊(duì)老師攜帶的主機(jī)設(shè)備與各位學(xué)生攜帶的從機(jī)設(shè)備間的距離，并可根據(jù)距離的遠(yuǎn)近自動(dòng)做出不同的響應(yīng)。

二、工作原理

藍(lán)牙是一種個(gè)人無(wú)線通信技術(shù)，被廣泛用于許多領(lǐng)域，為降低節(jié)點(diǎn)能量消耗，廖輝等提出了一種基于合作博弈論的藍(lán)牙協(xié)同組網(wǎng)模型。[1]藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范擁有超低功耗、3ms低延遲、100m以上超長(zhǎng)距離、AES-128加密等諸多特色。[2]本文涉及的防走散系統(tǒng)，應(yīng)用場(chǎng)合是為中小學(xué)師生集體外出時(shí)使用。本文參考了李錚、王賀、蘇旭的專利，專利名稱是：一種游客們與導(dǎo)游間自動(dòng)測(cè)距并能自動(dòng)報(bào)警的系統(tǒng)，專利號(hào)：CN201720004818.X，[3]本文與該專利主要的不同之處在于本文利用了基于藍(lán)牙技術(shù)的RSSI測(cè)距原理來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)算主從機(jī)間的距離。隨著藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)牙4.0擁有100m以上超長(zhǎng)距離，滿足本系統(tǒng)的使用要求，帶隊(duì)老師隨身攜帶主機(jī)設(shè)備，每位學(xué)生隨身攜帶一個(gè)從機(jī)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)算帶隊(duì)老師與各位學(xué)生間的距離，根據(jù)距離的遠(yuǎn)近，該系統(tǒng)有不同地響應(yīng)來(lái)提醒帶隊(duì)老師及該名學(xué)生。

三、主機(jī)設(shè)備

帶隊(duì)老師隨身攜帶主機(jī)設(shè)備，主機(jī)設(shè)備上的單片機(jī)和藍(lán)牙模塊與電源模塊、存儲(chǔ)模塊、看門狗、蜂鳴器、震動(dòng)電機(jī)相連。主機(jī)設(shè)備的藍(lán)牙模塊組建藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與各位學(xué)生隨身攜帶的從機(jī)設(shè)備的藍(lán)牙模塊相連。

四、從機(jī)設(shè)備

從機(jī)設(shè)備的單片機(jī)和藍(lán)牙模塊與電源模塊、報(bào)警按鍵、蜂鳴器、震動(dòng)電機(jī)相連。藍(lán)牙信號(hào)的收發(fā)采用藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)，主機(jī)設(shè)備的藍(lán)牙模塊組建藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)后通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與各位學(xué)生隨身攜帶的從機(jī)設(shè)備的藍(lán)牙模塊相連。

五、工作流程

圖1 工作原理圖

圖1是工作原理圖，每一個(gè)從機(jī)設(shè)備都有一個(gè)ID編號(hào)。從機(jī)設(shè)備利用單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊不斷發(fā)出自身的ID編號(hào)。利用基于藍(lán)牙的RSSI測(cè)距原理，主機(jī)設(shè)備利用單片機(jī)對(duì)收到的RSSI值進(jìn)行計(jì)算并判斷是距離否正常，單片機(jī)做出判斷后，根據(jù)判斷結(jié)果的不同，利用藍(lán)牙模塊向從機(jī)設(shè)備發(fā)出不同的信號(hào)。如果從機(jī)設(shè)備在安全距離范圍內(nèi)，則回饋給從機(jī)正常的信號(hào)，繼續(xù)進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)工作；如果超過(guò)了安全距離，則反饋給從機(jī)設(shè)備超出信號(hào)，從機(jī)設(shè)備的小蜂鳴器將發(fā)出較小的蜂鳴聲提醒學(xué)生，同時(shí)主機(jī)設(shè)備上的小蜂鳴器也將發(fā)出較小的蜂鳴聲提醒帶隊(duì)老師；如果主機(jī)設(shè)備沒(méi)有接收到某一從機(jī)設(shè)備的信號(hào)，則主、從機(jī)設(shè)備距離過(guò)大，很可能有學(xué)生掉隊(duì)失聯(lián)，從機(jī)設(shè)備的單片機(jī)將控制大蜂鳴器發(fā)出失聯(lián)信號(hào)提醒學(xué)生，主機(jī)設(shè)備的單片機(jī)也將控制大蜂鳴器也將發(fā)出失聯(lián)信號(hào)提醒帶隊(duì)老師。若某位學(xué)生有特殊情況，該名學(xué)生可按下從機(jī)設(shè)備上的報(bào)警按鍵，信號(hào)將傳送至主機(jī)設(shè)備，主機(jī)設(shè)備上的震動(dòng)電機(jī)將震動(dòng)提醒帶隊(duì)老師。

六、結(jié)束語(yǔ)

為了避免中小學(xué)師生集體外出場(chǎng)合發(fā)生走散現(xiàn)象，本文基于藍(lán)牙技術(shù)的RSSI測(cè)距原理提出了一種防走散系統(tǒng)，可以在很大程度上可以減少走散事件的發(fā)生，此防走散系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后也可應(yīng)用于其他多種場(chǎng)合。

[1]廖輝，陳慶奎，高麗萍.基于博弈論的藍(lán)牙4.0協(xié)同通信策略[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2014，39(5)

[2]李娟娟，張金藝，張秉煌，等.藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下的模糊指紋定位算法[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào);自然科學(xué)版，2013，19(2)

[3]李錚，王賀，蘇旭.一種游客們與導(dǎo)游間自動(dòng)測(cè)距并能自動(dòng)報(bào)警的系統(tǒng).中國(guó)，CN201720004818.X[P]

Anti-scatteredSystem

LiZheng,ZhuJiangfeng，WangHe,CaoDongdong,WangQinglin

(CollegeofmechanicalandElectronicEngineering,ShandongUniversityOfScienceAndTechnology,Qingdao266590,China.)

This paper designs a system that can automatic measure distance and automatic alarm,uses RSSI distance principle based on Bluetooth technology,realizes automatic measure distance between master and slave equipments.When the distance exceeds the set safe distance,the buzzer will automatically alarm sound to remind teacher and students.

Bluetooth;anti-scattered;automatic measure distance

李錚(1990-)，男，山東滕州人，碩士研究生，機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)。