本發(fā)明屬于設施巡檢技術領域，主要涉及一種搭載NFC模塊的智能巡檢儀及巡檢方法。

背景技術：

依靠GPS定位的巡檢儀是利用全球連續(xù)運行衛(wèi)星工作站數(shù)據(jù)實時解析實現(xiàn)位置定位，然而南水北調配套工程為避免和城市地下綜合管網相互交叉干擾破壞，多是地下隱蔽工程，日常巡視檢查的閥井、閥件大都只能通過狹小的人孔進入，不能避免GPS信號丟失、巡檢儀無法定位巡檢設備，甚至有人員安全隱患。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種搭載NFC(Near Field Communication，近距離無線通信技術)模塊的智能巡檢儀及巡檢方法，在無GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))信號的閉塞工程設施處，通過NFC模塊發(fā)射的正弦波產生的磁場擾動實現(xiàn)精確定位，通過巡檢儀內置的GPS模塊和GIS(Geographic Information System或Geo－Information system，地理信息系統(tǒng))系統(tǒng)分析巡檢路線，達到智能高效、安全性高、可靠性強的南水北調配套工程巡檢目的。

本發(fā)明的技術方案是：

一種搭載NFC模塊的智能巡檢儀，包括微控制單元MCU(memory control unit，存儲器控制單元)模塊、DB(Database，數(shù)據(jù)庫)數(shù)據(jù)庫模塊、NFC模塊、GPS模塊、無線通訊模塊、輸入模塊、輸出模塊、GIS模塊、供電模塊；

所述的DB數(shù)據(jù)庫模塊通過SPI(Serial Peripheral Interface，串行外設接口)接口與微控制單元MCU模塊建立通信連接；

所述的NFC模塊通過UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)傳輸器)接口與微控制單元MCU模塊建立通信連接；

所述的GPS模塊通過UART接口與微控制單元MCU模塊建立通信連接；

所述的無線通訊模塊通過I2C(Inter－Integrated Circuit，I2C總線)總線與微控制單元MCU模塊建立通信連接；

所述的輸入模塊通過I2C總線與微控制單元MCU模塊建立通信連接；

所述的輸出模塊通過I2C總線與微控制單元MCU模塊建立通信連接；

所述的DB數(shù)據(jù)庫模塊、NFC模塊、GPS模塊分別通過I2C總線與GIS模塊建立通信連接；

所述的供電模塊分別為微控制單元MCU模塊、DB數(shù)據(jù)庫模塊、NFC模塊、GPS模塊、無線通訊模塊、輸入模塊、輸出模塊、GIS模塊供電。

作為優(yōu)選，所述的輸入模塊包括分別通過I2C總線與微控制單元MCU模塊建立通信連接的手觸屏、內置話筒及攝像頭。

作為優(yōu)選，所述的輸出模塊包括分別通過I2C總線與微控制單元MCU模塊建立通信連接的警報器、指示燈及指示屏。

一種基于搭載NFC模塊的智能巡檢儀的巡檢方法，包括以下步驟：

步驟S1：巡檢人員接收到巡檢任務后，用相應的用戶名、密碼登陸智能巡檢儀，由無線通訊模塊按照巡檢人員的操作指令將服務器推送的巡檢任務數(shù)據(jù)下載到智能巡檢儀的DB數(shù)據(jù)庫模塊中；

步驟S2：巡檢人員操作智能巡檢儀按照步驟S1中的巡檢任務進行巡檢，NFC模塊設在智能巡檢儀的前端，巡檢過程中，若智能巡檢儀的GPS模塊能夠接收到GPS信號，NFC模塊處于關閉狀態(tài)；若GPS信號丟失后N次搜索無果，NFC模塊啟動；

步驟S3：NFC模塊啟動后持續(xù)產生正弦波，在小于10cm范圍內產生較為強烈磁場擾動，確定GPS信號丟失位置附近的巡檢設備。

步驟S4：完成步驟S3所述的巡檢設備的巡檢后，GIS模塊讀取丟失位置信息和DB數(shù)據(jù)庫模塊的巡檢任務數(shù)據(jù)，按照Dijkstra算法計算出最短或最優(yōu)路徑以確定下一巡檢位置，并導航巡檢人員到指定巡檢位置。

步驟S5：重復步驟2/3/4，直到完成全部的巡檢任務。

作為優(yōu)選，在步驟S2中，若GPS信號丟失后N次搜索無果，微控制單元MCU模塊調用DB數(shù)據(jù)庫模塊記錄GPS丟失位置信息，微控制單元MCU模塊關閉GPS模塊的同時開啟NFC模塊；

作為優(yōu)選，在步驟S3中，微控制單元MCU模塊調用DB數(shù)據(jù)庫模塊，通過模式匹配識別巡檢設備，GIS模塊無需微控制單元MCU模塊控制通過內置智能分析系統(tǒng)調用DB數(shù)據(jù)庫模塊，分析周圍可通過巡檢路線規(guī)劃巡檢路線；微控制單元MCU模塊通過無線通訊模塊將巡檢結果上傳到遠程服務器，通過遠程服務器分析系統(tǒng)給智能巡檢儀發(fā)送指令，通過輸出模塊傳達給巡檢人員。

作為優(yōu)選，在步驟S4中，當NFC模塊啟動后，NFC模塊通過UART接口與微控制單元MCU模塊建立通信連接，NFC模塊使用TX和RX兩條數(shù)據(jù)線路，TX和RX兩條數(shù)據(jù)線路分別用于NFC信息的輸入和輸出；NFC模塊與微控制單元MCU模塊的同步由數(shù)據(jù)流中的時序信息提供；

微控制單元MCU模塊收到NFC模塊的信號后，通過SPI接口與DB數(shù)據(jù)庫模塊通信，將數(shù)據(jù)流分為SDI和SDO兩條線路用于輸入和輸出，同時使用了一條時鐘線保證信息同步；DB數(shù)據(jù)庫模塊存儲了巡檢設備的唯一標識碼和其他屬性信息，提供給微控制單元MCU模塊，當NFC模塊數(shù)據(jù)請求時可以作為數(shù)據(jù)識別憑證，通過模式匹配識別巡檢設備，同時可以作為巡檢上報信息的存儲設備，通過輸入模塊錄入多種格式的巡檢信息，存儲在DB數(shù)據(jù)庫模塊中；

GIS模塊無需微控制單元MCU模塊控制，通過內置智能分析系統(tǒng)調用DB數(shù)據(jù)庫模塊內存儲的NFC識別巡檢設備信息、GPS丟失信息，按照Dijkstra算法自動計算巡檢設備位置，分析周圍可通過巡檢路線規(guī)劃巡檢路線；在有信號的環(huán)境下微控制單元MCU模塊通過無線通訊模塊將巡檢結果上傳到遠程服務器，通過遠程服務器分析系統(tǒng)給智能巡檢儀發(fā)送指令，通過輸出模塊傳達給巡檢人員，達到在無GPS信號的閉塞環(huán)境下智能巡檢的目的。

作為優(yōu)選，在DB數(shù)據(jù)庫模塊上設置了上拉電阻和下拉電阻。為避免在微控制單元MCU模塊通電和重啟時產生的懸浮，在DB數(shù)據(jù)庫模塊上設置了上拉電阻和下拉電阻，有效減免了外圍設備對同步信號的磁擾。

作為優(yōu)選，若GPS信號丟失后三次搜索無果，NFC模塊啟動。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明針對現(xiàn)有巡檢儀在GPS信號丟失后無法定位巡檢設備，采用在巡檢儀前端內置NFC模塊，利用GPS導航模塊和GIS智能導航系統(tǒng)，此種巡檢儀可以在無GPS信號的閉塞環(huán)境下，巡檢設備無需內置電源，實現(xiàn)非接觸式巡檢儀和配套工程設備之間數(shù)據(jù)傳輸交換，有效地解決了閉塞環(huán)境人員定位困難、巡線盲目等問題，實現(xiàn)了巡檢作業(yè)的數(shù)字化、規(guī)范化、智能化，為智能巡線、精確定位、決策分析提供科學依據(jù)。

本發(fā)明可以幫助南水北調配套工程日常巡檢人員在無GPS信號的閉塞環(huán)境下精確地定位巡檢設備，同時可以智能巡線，指引巡檢人員以最優(yōu)巡線方式作業(yè)，防止誤操作情況發(fā)生，從而可以更好的完成巡檢工作，提升工作效率和巡檢質量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路原理示意框圖；

圖2是本發(fā)明中Dijkstra算法的流程圖；

圖中：1為微控制單元MCU模塊，2為無線通訊模塊，3為DB數(shù)據(jù)庫模塊，4為GIS模塊，5為NFC模塊，6為GPS模塊，7為輸出模塊，8為輸入模塊，9為供電模塊；7-1為報警器，7-2為指示燈，7-3指示屏，8-1為手觸屏，8-2為內置話筒，8-3為攝像頭。

具體實施方式

實施例一：參見圖1，一種搭載NFC模塊的智能巡檢儀，包括微控制單元MCU模塊1、DB數(shù)據(jù)庫模塊3、NFC模塊5、GPS模塊6、無線通訊模塊2、輸入模塊8、輸出模塊7、GIS模塊4、供電模塊9。DB數(shù)據(jù)庫模塊3通過SPI接口與微控制單元MCU模塊1建立通信連接。NFC模塊5通過UART接口與微控制單元MCU模塊1建立通信連接。GPS模塊6通過UART接口與微控制單元MCU模塊1建立通信連接。無線通訊模塊2通過I2C總線與微控制單元MCU模塊1建立通信連接。輸入模塊8通過I2C總線與微控制單元MCU模塊1建立通信連接。輸出模塊7通過I2C總線與微控制單元MCU模塊1建立通信連接。DB數(shù)據(jù)庫模塊3、NFC模塊5、GPS模塊6分別通過I2C總線與GIS模塊4建立通信連接。供電模塊9分別為微控制單元MCU模塊1、DB數(shù)據(jù)庫模塊3、NFC模塊5、GPS模塊6、無線通訊模塊2、輸入模塊8、輸出模塊7、GIS模塊4供電。

輸入模塊8包括分別通過I2C總線與微控制單元MCU模塊1建立通信連接的手觸屏8-1、內置話筒8-2及攝像頭8-3。手觸屏8-1采用SX9306芯片，通過I2C總線與微控制單元MCU模塊1通信，通過SCL時鐘線保證通信同步，通過SDA數(shù)據(jù)線來完成巡檢信息的下載、上報、修改、刪除等操作，通過有機發(fā)光二極管(OLED)展示給巡檢人員，常用對手觸屏8-1的操作動作有單擊、長按、拖動、雙點放大、縮小、旋轉等。

輸出模塊7包括分別通過I2C總線與微控制單元MCU模塊1建立通信連接的警報器、指示燈7-2及指示屏7-3。

實施例二：參見圖1-2，一種基于搭載NFC模塊的智能巡檢儀的巡檢方法，包括以下步驟：

步驟S1：巡檢人員接收到巡檢任務后，用相應的用戶名、密碼登陸智能巡檢儀，由無線通訊模塊2按照巡檢人員的操作指令將服務器推送的巡檢任務數(shù)據(jù)下載到智能巡檢儀的DB數(shù)據(jù)庫模塊3中。

步驟S2：巡檢人員操作智能巡檢儀按照步驟S1中的巡檢任務進行巡檢，NFC模塊5設在智能巡檢儀的前端，巡檢過程中，若智能巡檢儀的GPS模塊6能夠接收到GPS信號，NFC模塊5處于關閉狀態(tài)；若GPS信號6丟失后三次搜索無果，微控制單元MCU模塊1調用DB數(shù)據(jù)庫模塊3記錄GPS丟失位置信息，微控制單元MCU模塊1關閉GPS模塊6的同時開啟NFC模塊5。

步驟S3：NFC模塊5啟動后持續(xù)產生正弦波，在小于10cm范圍內產生較為強烈磁場擾動，確定GPS信號丟失位置附近的巡檢設備。

步驟S4：完成步驟S3中的巡檢設備的巡檢后，GIS模塊4讀取丟失位置信息和DB數(shù)據(jù)庫模塊3的巡檢任務數(shù)據(jù)，按照Dijkstra算法(參見圖2)計算出最短或最優(yōu)路徑以確定下一巡檢位置，并導航巡檢人員到指定巡檢位置。

步驟S5：重復步驟2/3/4，直到完成全部的巡檢任務。

在步驟S3和S4中，當NFC模塊5啟動后，NFC模塊5通過UART接口與微控制單元MCU模塊1建立通信連接，NFC模塊5使用TX和RX兩條數(shù)據(jù)線路，TX和RX兩條數(shù)據(jù)線路分別用于NFC信息的輸入和輸出。NFC模塊5與微控制單元MCU模塊1的同步由數(shù)據(jù)流中的時序信息提供。

微控制單元MCU模塊1收到NFC模塊5的信號后，通過SPI接口與DB數(shù)據(jù)庫模塊3通信，將數(shù)據(jù)流分為SDI和SDO兩條線路用于輸入和輸出，同時使用了一條時鐘線保證信息同步。DB數(shù)據(jù)庫模塊3存儲了巡檢設備的唯一標識碼和其他屬性信息，提供給微控制單元MCU模塊1，當NFC模塊5數(shù)據(jù)請求時可以作為數(shù)據(jù)識別憑證，通過模式匹配識別巡檢設備，同時可以作為巡檢上報信息的存儲設備，通過輸入模塊8錄入多種格式的巡檢信息，存儲在DB數(shù)據(jù)庫模塊3中。為避免在微控制單元MCU模塊1通電和重啟時產生的懸浮，在DB數(shù)據(jù)庫模塊3上設置了上拉電阻和下拉電阻，有效減免了外圍設備對同步信號的磁擾。

GIS模塊4無需微控制單元MCU模塊1控制，通過內置智能分析系統(tǒng)調用DB數(shù)據(jù)庫模塊3內存儲的NFC識別巡檢設備信息、GPS丟失信息，按照Dijkstra算法自動計算巡檢設備位置，分析周圍可通過巡檢路線規(guī)劃巡檢路線。在有信號的環(huán)境下微控制單元MCU模塊1通過無線通訊模塊2將巡檢結果上傳到遠程服務器，通過遠程服務器分析系統(tǒng)給智能巡檢儀發(fā)送指令，通過輸出模塊7傳達給巡檢人員，達到在無GPS信號的閉塞環(huán)境下智能巡檢的目的。

本發(fā)明針對現(xiàn)有巡檢儀在GPS信號丟失后無法定位巡檢設備，采用在巡檢儀前端內置NFC模塊，利用GPS導航模塊和GIS智能導航系統(tǒng)，此種巡檢儀可以在無GPS信號的閉塞環(huán)境下，巡檢設備無需內置電源，實現(xiàn)非接觸式巡檢儀和配套工程設備之間數(shù)據(jù)傳輸交換，有效地解決了閉塞環(huán)境人員定位困難、巡線盲目等問題，實現(xiàn)了巡檢作業(yè)的數(shù)字化、規(guī)范化、智能化，為智能巡線、精確定位、決策分析提供科學依據(jù)。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。