基于Semtech SX1278的LoRa加蓝牙校园学生安全及定位解决方案

基于LoRa加蓝牙校园学生安全及定位解决方案


1、 LoRa网关(基站):负责校园内的网络覆盖及胸牌数据采集;
2、定位胸牌:负责位标的数据采集,并通过LoRa传输到LoRa网关,可根据应用场景支持GPS等功能;
3、位标:室内定位或室外区域定位位置区域选择;
4、定位胸牌可充电,一次充电可用12天左右,安保、保洁等人员可人手一台设备,能够实时记录相关人员在校园内的活动情况,实时位置,并且可与安保人员的巡更等业务对接,实现一卡多用。位标:采用低功耗电池供电,仅需在合适的位置黏贴即可,无需供电及拉线,保障施工、维护方便,并且可通过 网络获取不同位标当前的电量情况,实时了解电量,为未来更好位标提供便利。基于LoRa的网关,一个校园最多2-3个网关即可覆盖,组网成本低廉。

蓝牙 Beacon 定位,利用Lora 远距离传输定位信息。

蓝牙 Beacon 是建立在低功耗蓝牙协议基础上的一种广播协议,同时它也是拥有这个协议的一款低功耗蓝牙设备(从机),但是它不能和任何低功耗蓝牙主机进行连接,借此向周围进行连续性广播。

1、作用
蓝牙 Beacon 是一个小型的信息基站,Beacon 技术通过 Bluetooth Smart 向通信覆盖范围内的移动设备捕捉和推送信息,主要应用在室内导航、人流分析、物品跟踪等。
如在百货商场及时推送品牌促销信息,和餐饮设施的位置,或在博物馆向游客推送文物信息等。

 2、蓝牙 Beacon 的工作原理
首先在需要定位的区域内铺设蓝牙 Beacon 信标,一般至少需要铺设 3 个蓝牙 Beacon 信标(因为定位算法要求至少知道三个点的 RSSI 值才能准确地计算定位);
1)蓝牙 Beacon 信标会每隔一定的时间广播一个数据包到周围;
2)当终端设备进入蓝牙 Beacon 的信号覆盖范围内,蓝牙主机在执行扫描动作时,会间隔地接收到蓝牙 Beacon 广播出来的数据包;
3)在蓝牙主机接收到的广播包时,会显示该广播包来自于哪一个蓝牙 Beacon 从机的 MAC 地址和当前的接收发送信号强度指示值 RSSI;
4)RSSI 值是确定蓝牙主机位置和蓝牙 Beacon 之间远近距离的依据;
5)通过内置的定位算法,以及和地图引擎数据库的交互,就可以测算出蓝牙主机当前的具体位置。
6)利用蓝牙Beacon 定位数据通过Lora发送到服务器。

3、应用

蓝牙 Beacon 最常用的功能就是室内定位,将 Beacon 节点布在适当的位置,再配合 APP 应用,可以很方便地应用在室内导航、人流分析、物品跟踪等所有与人在室内流动相关的活动之中。



在此方案中,学生佩戴的胸卡采用有源RFID卡的方案,制作成卡片的形式,纽扣电池供电最多可使用3年以上,保障在整个学习周期对学生的免打扰。而在数据采集方面采用基于LoRa做远距离传输的RFID采集终端,仅需提供电源即可,无需布线,在部分难以提供电源的地方,可以采用太阳能供电的方式,最大限度的节约施工成本。同时为家长提供采集盒,对学生出门及回家时间进行监测,从而实现对学生的闭环管理。而且此方案中,胸牌价格不到百元,大大降低综合采购成本。

而在校园管理方面,需要更为精确的了解安保人员等分布及现状,包括巡更的路线、时间等,保洁等打扫时间、停留时长等,对实时性及精度均有更高的要求,但总体人员相对较少,而定位的点位相对较多。基于这些特点,提出如下的解决方案。

场景应用图

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