一种能量自供给式老人防走失系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种能量自供给式老人防走失系统，所述防走失系统包括俘能系统和人员定位系统，所述俘能系统包括压电元件、电源转换器、储能元件、电池和控制电路，所述人员定位系统包括电源管理单元、主控单元、移动通信无线收发模块、卫星导航模块、一号外接天线、二号外接天线、存储及接口电路和超低功耗时钟；利用压电转换元件、电压转化电路及储能元件组成俘能系统，电池仅在系统启动时工作，基本实现了系统能量自供给；采用精确定位和粗略定位结合的定位策略，在无法捕获到卫星导航信号的情况下开启基于基站的蜂窝通信网络定位机制，实现了被监护人员的实时定位；采用唤醒/休眠的状态管理机制，降低定位系统的平均功耗。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及通信系统领域，具体地，涉及一种能量自供给式老人防走失系统。
技术介绍
随着中国步入老龄化社会，老年人口尤其是患有原发性退行性脑变性疾病的老年人口的监护问题日益突出，现代社会工作节奏的加快和工作强度的增高使得传统老人监护方式越来越不可行，同时，随着现代通信技术和物联网技术的迅速发展，实现人体监护功能的电子设备装置尤其是可穿戴式电子设备的普及度增高，各种监护系统随之发展，其中，实现人员定位的定位系统应用度最高。该类系统通常应用于可穿戴设备，需要较长的使用周期和较少的电池更换频率，通常通过降低功耗和加大电池容量来实现，但会提升系统设计的复杂度和占用较大的体积，后者对针对可穿戴式设备的应用带来很大影响。因此，需要提供一种新型能量自供给式老人防走失系统来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的是提供一种能量自供给式老人防走失系统，通过俘能电路实现压电转化、存储和调整，为人员定位系统提供能量，获取被监护老人的实时位置信息，发送到监护人的手机端。该系统在使用周期内基本可实现能量自供给，同时，通过对人员定位系统的多状态设置进一步降低工作功耗，因此对电池的消耗极小，在使用周期内基本无需更换电池。一种能量自供给式老人防走失系统，所述防走失系统包括俘能系统和人员定位系统，所述俘能系统包括压电元件、电源转换器、储能元件、电池和控制电路，所述人员定位系统包括电源管理单元、主控单元、移动通信无线收发模块、卫星导航模块、一号外接天线、二号外接天线、存储及接口电路和超低功耗时钟；所述俘能系统的压电元件输出端连接到电源转换器输入端，电源转换器输出端连接储能元件，并作为选通开关的一路输入，电池作为所述选通开关的另一路输入，控制电路的输出连接到所述选通开关的控制端；选通开关的输出端连接到所述人员定位系统的电源管理单元的输入端，电源管理单元的输出端同时连接到主控单元、移动通信无线收发模块、卫星导航模块，所述移动通信无线收发模块连接到主控单元，卫星导航模块连接到所述主控单元，移动通信无线收发模块和卫星导航模块分别连接一号外接天线和二号外接天线，存储及接口电路连接到主控单元，超低功耗时钟输出端时钟信号连接到电源管理单元、主控单元、移动通信无线收发模块和卫星导航模块，主控单元配合超低功耗时钟实现唤醒/休眠状态管理机制。优选地，所述人员定位系统的超低功耗时钟采用片上RC振荡器。优选地，所述唤醒周期设置为5～10s。本技术的技术方案具有以下有益效果：本技术提供的一种能量自供给式老人防走失系统，带来以下直观的效果：1、利用压电转换元件、电压转化电路及储能元件组成俘能系统，电池仅在系统启动时工作，基本实现了系统能量自供给。2、采用精确定位和粗略定位结合的定位策略，在无法捕获到卫星导航信号的情况下开启基于基站的蜂窝通信网络定位机制，实现了被监护人员的实时定位。3、采用唤醒/休眠的状态管理机制，降低定位系统的平均功耗。附图说明下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。图1是本技术一种能量自供给式老人防走失系统的工作原理示意图；图2为本技术一种能量自供给式老人防走失系统的定位系统工作原理图；图3为本技术一种能量自供给式老人防走失系统的结构框图；图4为本技术一种能量自供给式老人防走失系统的工作流程图。具体实施方式为了清楚了解本技术的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本技术实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本技术的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明。如图1所示，本技术所述系统主要指被监护人端定位通信系统，该系统通过卫星导航模块接收到的卫星信号进行精确定位，通过蜂窝通信基站进行粗略定位，将位置信息通过移动通信网络发送到监护人端接收装置(手机)，实现被监护老人的实时位置监测，达到防走失的目的；图2为本技术一种能量自供给式老人防走失系统的定位系统工作原理图，系统与导航卫星通信进行精确定位，当无法捕捉卫星导航信号时利用蜂窝移动通信系统基于基站的信令监测技术进行粗略定位。结合图3，图中的一种能量自供给式老人防走失系统包括俘能系统和人员定位系统，所述俘能系统包括压电元件311、电源转换器312、储能元件313、电池315和控制电路316，所述人员定位系统包括电源管理单元321、主控单元322、移动通信无线收发模块323、卫星导航模块324、一号外接天线325、二号外接天线326、存储及接口电路327和超低功耗时钟328；所述俘能系统的压电元件311输出端连接到电源转换器312输入端，电源转换器312输出端连接储能元件313，并作为选通开关314的一路输入，电池315作为所述选通开关314的另一路输入，控制电路316的输出连接到所述选通开关314的控制端；选通开关314的输出端连接到所述人员定位系统的电源管理单元321的输入端，电源管理单元的输出端同时连接到主控单元322、移动通信无线收发模块323、卫星导航模块324，为其提供电源电压；移动通信无线收发模块323连接到主控单元322，实现双向通信；卫星导航模块324连接到主控单元322，实现双向通信；移动通信无线收发模块323和卫星导航模块324分别连接一号外接天线325和二号外接天线326；存储及接口电路327连接到主控单元322，双向通信，通过存储器读写实现功能配置；超低功耗时钟328输出端时钟信号连接到电源管理单元321、主控单元322、移动通信无线收发模块323和卫星导航模块324，主控单元322配合超低功耗时钟328实现唤醒/休眠状态管理机制。所述能量自供给式老人防走失系统的核心单元为能量自供给式人员定位系统，还包括监护人员端移动通信装置，该装置通常形式为移动电话，人员定位系统与监护端通信装置使用移动通信网络实现数据传递，即2G/3G/4G蜂窝移动通信系统。一种能量自供给的老人防走失系统，由俘能系统和人员定位系统两部分构成。俘能系统通过压电元件采集能量，通过储能元件为人员定位系统提供稳定的电源输出。人员定位系统通过移动通信网络将被监护人员的位置信息实时反馈到监护人员手机端，实现老人防走失功能。本技术所述的俘能系统由压电元件，电源转换器，储能元件，电池，控制电路构成。压电元件将采集的压力物理量转换为电压信号，经过AC/DC电路转换为直流电平，再通过DC/DC电路进一步进行电压调整，并连接到储能元件进行电压存储；控制电路对该电压进行检测，当低于控制电路设定的阈值时，控制电路选通电池通道作为输出电源电压；当该电压达到设定阈值电压值时，关闭电池通道，选通该电压作为输出电源电压。电池只在系统启动过程中俘能系统尚未能提供足够能量时开启，因此整体平均消耗非常小，使用寿命可高于本技术所述系统的使用周期。俘能系统采集存储能量，为人员定位系统提供稳定电源；人员定位系统将位置信息通过移动通信网络传输到监护端移动通信装置，实现实时定位；能量自供给式人员定位系统中俘能系统采用压电元件作为能量采集装置，将转化的电能通过电源转换电路进行整流及电平转换，形成稳定的电源电压输出，输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量自供给式老人防走失系统，其特征在于，所述防走失系统包括俘能系统和人员定位系统，所述俘能系统包括压电元件(311)、电源转换器(312)、储能元件(313)、电池(315)和控制电路(316)，所述人员定位系统包括电源管理单元(321)、主控单元(322)、移动通信无线收发模块(323)、卫星导航模块(324)、一号外接天线(325)、二号外接天线(326)、存储及接口电路(327)和超低功耗时钟(328)；所述俘能系统的压电元件(311)输出端连接到电源转换器(312)输入端，电源转换器(312)输出端连接储能元件(313)，并作为选通开关(314)的一路输入，电池(315)作为所述选通开关(314)的另一路输入，控制电路(316)的输出连接到所述选通开关(314)的控制端；选通开关(314)的输出端连接到所述人员定位系统的电源管理单元(321)的输入端，电源管理单元的输出端同时连接到主控单元(322)、移动通信无线收发模块(323)、卫星导航模块(324)，所述移动通信无线收发模块(323)连接到主控单元(322)所述卫星导航模块(324)连接到主控单元(322)，所述移动通信无线收发模块(323)和卫星导航模块(324)分别连接一号外接天线(325)和二号外接天线(326)，存储及接口电路(327)连接到所述主控单元(322)，超低功耗时钟(328)输出端时钟信号连接到电源管理单元(321)、主控单元(322)、移动通信无线收发模块(323)和卫星导航模块(324)，主控单元(322)配合超低功耗时钟(328)实现唤醒/休眠状态管理机制。...

【技术特征摘要】
1.一种能量自供给式老人防走失系统，其特征在于，所述防走失系统包括俘能系统和人员定位系统，所述俘能系统包括压电元件(311)、电源转换器(312)、储能元件(313)、电池(315)和控制电路(316)，所述人员定位系统包括电源管理单元(321)、主控单元(322)、移动通信无线收发模块(323)、卫星导航模块(324)、一号外接天线(325)、二号外接天线(326)、存储及接口电路(327)和超低功耗时钟(328)；所述俘能系统的压电元件(311)输出端连接到电源转换器(312)输入端，电源转换器(312)输出端连接储能元件(313)，并作为选通开关(314)的一路输入，电池(315)作为所述选通开关(314)的另一路输入，控制电路(316)的输出连接到所述选通开关(314)的控制端；选通开关(314)的输出端连接到所述人员定位系统的电源管理单元(321)的输入端，电源管理单元的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶张信，黄伟，
申请(专利权)人：叶张信，
类型：新型
国别省市：北京;11