[实用新型]一种基于LoRa手环的学生校园定位系统

说明书

一种基于LoRa手环的学生校园定位系统，属于远程监控技术领域，包括读卡器、LoRa手环、LoRa网关、云端服务器、监控平台。所述读卡器通过发射低频无线电波，感应和读取LoRa手环信息，所述LoRa手环采集学生的体温、生命和运动特征，所述LoRa网关基于LoRaWAN网络连接多个LoRa手环，将学生进出校门记录、定位信息、心率、温度、运动数据发送至云端服务器，所述监控平台通过数据接入层连接所述云端服务器，显示异常手环信息，如学生高烧、考勤欠缺等，学校管理员基于上述提示，发送短息或邮件给对应的学生班主任，并接收学生班主任上报的反馈情况。本系统解决传统校园定位系统功耗高、监控范围小、功能单一的问题。

技术领域

本实用新型为一种学生校园定位系统，特别涉及一种基于LoRa手环的学生校园定位系统，属于远程监控技术领域。

背景技术

现有学生校园定位系统，多用于中小学生进出校门时的考勤，主要基于全球定位系统GPS、射频识别、蜂窝、WiFi无线数据传输技术，将控制及通信等模块内嵌在学生的校园IC卡或胸卡中，让学生家长、学校了解学生动态，主要以保障学生安全为目的。然而，现有校园学生定位系统，主要依靠蜂窝无线数据传输，功耗和辐射较大，需要经常更换电池；采用WiFi或Zigbee，数据传输距离短，监控范围有限；其次，中小学生进出校园携带IC卡或胸卡，容易遗忘，且卡片容易弯折、磨损，携带不便，学生定位、安全监控的效果不太理想。LoRa是一种专用于无线电扩频调制解调的技术，与FSK（频移键控）、GMSK（高斯最小频移键控）、BPSK（二进制相移键控）相比，它融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术。其前向纠错编码技术就是给待传输数据序列中增加一些冗余信息，使得数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正，从而减少以往创建“自修复”数据包来重发的需求，以此减少数据传输的多径衰落。当数据包被送到LoRa网关时，LoRa网关将分组数据包中每一比特馈入一个“扩展器”中，将每一比特时间划分为众多码片，经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特，相对而且，ZigBee仅能划分的范围为10-12码片/比特。

链路预算是不同技术之间传输范围的定量指标，包括影响接收端信号强度的每一变量，在其简化体系中包括发射功率加上接收端灵敏度。LoRa通信模块的发射功率为100mW（20dBm），接收端灵敏度为-129dBm，总的链路预算为149dBm，相比较而言，拥有灵敏度-110dBm的GFSK无线技术，需要5W的功率（37dBm）才能达到相同的链路预算值，而大多数情况下，GFSK无线技术接收端灵敏度可达到-103dBm，在此情况下，发射端发射频必须为46dBm或者大约36W，才能达到与LoRa类似的链路预算值，LoRa功耗更低。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中，学生校园定位系统监控范围有限、携带不便、功耗高的缺陷，提供了一种基于LoRa手环的学生校园定位系统，实现学生校园精准定位、系统功耗更低、功能更丰富、携带更便捷的目的。

为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是：一种基于LoRa手环的学生校园定位系统，包括读卡器、LoRa手环、LoRa网关、云端服务器、监控平台。

所述读卡器，通过发射低频无线电波，感应、读取和记录所述LoRa手环数据信息。

所述LoRa手环，由学生佩戴在手腕上，包括管理控制模块、GPS模块、集成于MEMS芯片中的传感器、蜂鸣报警模块、RFID模块、LoRa通信模块、电源模块。

所述管理控制模块，用以控制和协同所述LoRa手环中GPS模块、MEMS芯片、蜂鸣报警模块、RFID模块、LoRa通信模块、电源模块的工作，临时存储中转数据，解析处理和发布各项指令。

所述GPS模块，与所述管理控制模块连接，用以定位和记录学生位置。