技术特征：
1.一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，包括数据处理子系统、室内定位子系统、室外定位子系统；所述数据处理子系统，基于窄带物联网技术，不同的设备模式采取不同的发射频率进行园区机器设备的数据传输；所述室内定位子系统，采用uwb技术进行园区机器设备的室内定位；所述室外定位子系统，采用gps或卫星定位系统进行园区机器设备的室外定位。2.根据权利要求1所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述设备模式包括运行模式，工作模式以及待机模式。运行模式为机器未实行工作行为，处于移动状态中的模式，此时定位信息更新最快，设更新频率为f1；工作模式为机器处于工作中的模式，此时机器可能会产生少量移动，设更新频率为f2；待机模式为机器此时未工作也未运行的状态，此时机器静止不动，设更新频率为f3；其中，设定f1>f2>f3，运行模式定位数据更新最快，工作模式次之，待机模式最慢；所述设备模式由工作设备提供相应状态，并通过串口发送给定位子系统进行状态更新。3.根据权利要求2所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述系统依据各个模式以及设备本身的运行速度，设置两次定位最大偏移差值；两次定位最大偏移差值略设置方式为：大于各个模式的运动状态满速的情况下，后一次定位时比前一次定位时运动的距离产生的差值再加上连续收发三次定位数据的距离。4.根据权利要求3所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述系统中，除有特殊需要依靠两次定位最大偏移差值进行判断的情况外，设备的定位信息在小于两次定位最大偏差值的情况下才能被承认，当出现不符合的情况时，保留前一次的定位信息，舍弃本次的信息，并且立即发送一次定位信息进行对比；当连续3次都出现不符合的情况，设备停止运行并且立即向云平台报警。5.根据权利要求4所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述系统中，定义“snr_os”：室外定位停止/开始工作信噪比、“snr_o”：室外定位工作信噪比、“snr_is”：室内定位开始/停止工作信噪比、“snr_i”室内定位工作信噪比；将snr_os与snr_is为一组相对概念；当设备由室外向室内移动时，会有snr_os为室外定位停止工作信噪比，与snr_is为室内定位开始工作信噪比；snr_os大小等于在实际测试中当前工厂室内空间存在信号但是gps定位失败的snr_o的最大值或者gps定位成功的信号强度最小值，snr_is为此处的snr_i的值；反之，当设备由室内向室外移动时，会有snr_os为室外定位开始工作信噪比，与snr_is为室内定位停止工作信噪比；snr_os大小等于在实际测试中当前工厂室内空间存在信号并且gps定位成功的snr_o的最小值，snr_is为在厂房内所有位置的snr_i的最小值。6.根据权利要求5所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述室外定位子系统采用gsv与rmc两种格式的数据进行分析；
所述rmc数据各字段格式为：字段1：utc时间，hhmmss.sss格式；字段2：状态，a＝定位，v＝未定位；字段3：纬度ddmm.mmmm，度分格式；字段4：纬度n或s；字段5：经度dddmm.mmmm，度分格式；字段6：经度e或w；字段7：速度，节，knots；字段8：方位角，度；字段9：utc日期，ddmmyy格式；字段10：磁偏角；字段11：磁偏角方向，e＝东w＝西；字段12：模式，a＝自动，d＝差分，e＝估测，n＝数据无效；字段13：校验值；所述gsv数据各字段格式为：字段0：$gpgsv，语句id，表明该语句为gsv可见卫星信息；字段1：本次gsv语句的总数目；字段2：本条gsv语句是本次gsv语句的第几条；字段3：当前可见卫星总数；字段4：prn码；字段5：卫星仰角；字段6：卫星方位角；字段7：信噪比，dbhz；字段8：prn码；字段9：卫星仰角；字段10：卫星方位角；字段11：信噪比，dbhz；字段12：prn码；字段13：卫星仰角；字段14：卫星方位角；字段15：信噪比；字段16：校验值。7.根据权利要求6所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述室外定位子系统在设备初始化完成以及调试完成时，发送gnss查询命令，gps开始进行定位查询，并且输出所有支持的项目的信息，输出结果中同时存在有rmc数据以及gsv数据；在正常定位时接收rmc数据，基于其字段3、4、5、6得出此时设备的位置信息；所述室外定位子系统中，室外到室内的定位切换算法包括：判断rmc数据字段2的值为“a”或是“v”，将其修正为“,a,”或是“,v,”；当接收到的rmc数据中存在“,a,”，则判断当前设备的位置是在室外空间；当rmc数据中未查询到“,a,”时，此时rmc中的数据查询输出的便为“，v，”，此时进入辅助判断阶段，查询信号的强度进行判断，包括：gps查询，具体操作为查询gsv数据字段中的7、11以及15字段；uwb查询，接收字段的30-45功能码的解析数据，按照协议进行解析所获得的数据；在室内室外临界点测得的还能接收到gps信息时的信号强度定义为snr_os，此为室外定位的最小gps信号强度，以及室内定位最大的gps信号强度；同时接收并判断室内定位数据，判断室内定位的强度；当室外定位的强度snr_o小于snr_os，室内定位强度snr_i超过snr_is时，那么便判断在室内，开始使用标签连接的串口接收到的数据作为定位数据。8.根据权利要求7所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述室内定位子系统采用标签与基站进行测距得到距离值，利用距离值进行标签坐标的解算，实现室内定位，具体包括：1)对现场环境进行测量，选择定位基站摆放位置：次级基站在定位区域的角上以主控基站a为原点逆时针摆放，同时，以主控基站a为原点建立x、y轴，测量出次级基站相对a基站的距离，并且算出次级基站在坐标轴的坐标；2)设置基站的位置：将主控基站a连接上位机，开启串口并连接，次级基站的位置用坐标表示，并将实际坐标数据配置载入主控基站a连保存，便于发布到各基站，用于定位时硬件解算标签定位信息；
3)对主控基站a发送开始定位的命令，主控基站a发送命令给标签以及次级基站进行定位；4)标签收到主控基站a开始定位的命令后，进入定位状态，收到的数据通过串口进行输出，通过对数据的解算得出标签相对于坐标轴的位置、相对于各个基站的位置以及自身的信号强度，实现室内定位。9.根据权利要求8所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述室内定位子系统中，室内到室外的定位切换算法包括：首先测试是否可以接收到gps信号，接收不到便接收uwb定位信号，解算各参数；当可以接收到gps信号时，连续请求三次，若都回传接收成功的数据，那么开始比较snr_i；比较snr_is与snr_i的大小，当连续三次snr_i大于snr_is时，最终判定设备移动到室外空间，此时切换定位读取处理的数据为gps输出的数据，进行室外定位。10.根据权利要求9所述的一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统进行数据处理时，首先对bc20模块进行初始化；初始化完成后，确定室内定位或室外定位，根据定位模式进行相应的数据处理与传输；当处于室外定位模式时，使用单片机与gps相连的串口传输的数据，处理后作为定位数据上传至云平台；当处于室内定位模式时，使用uwb标签与单片机相连的串口传输的数据作为定位数据，处理后上传至云平台；数据传输到云平台以后通过物联网平台对数据进行展示处理。
技术总结
本发明公开了一种基于窄带物联网技术的园区机器设备定位监测系统，包括数据处理子系统、室内定位子系统、室外定位子系统；所述数据处理子系统，基于窄带物联网技术，不同的设备模式采取不同的发射频率进行园区机器设备的数据传输；所述室内定位子系统，采用UWB技术进行园区机器设备的室内定位；所述室外定位子系统，采用GPS或卫星定位系统进行园区机器设备的室外定位。本发明相比于其他机制，在定位间隔不是很严格的工作设备上是简洁并且高效的。隔不是很严格的工作设备上是简洁并且高效的。隔不是很严格的工作设备上是简洁并且高效的。
技术研发人员：李国元 杨洁 张天宇 徐德进
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：2021.12.22
技术公布日：2022/4/5