RFID区域实时定位系统解决方案资料.docx

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RFID区域实时定位系统解决方案资料

RFID区域实时定位追踪系统解决方案

建议书

上海锐帆信息科技有限公司

2007年02月

目录

第1章系统概述

1.1应用概述

区域人员及设备实时定位和追踪系统（APS：

AreaPositionSystem）是采用目前国际上最先进的ACTIVERFID技术的区域实时定位系统。

该APS定位系统能够及时、准确的将各个区域人员及设备的动态情况反映到中心监控计算机系统，使管理人员能够随时掌握布控区域人员、设备的分布状况和每个受控对象的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。

当有突发事件时，管理人员也可根据该APS区域定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的控制措施，提高安全和应急工作的效率。

区域人员及设备实时定位和追踪系统是集安全控制、人员考勤、跟踪定位、日常管理等一体的综合性运用系统。

也是国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的区域实时定位系统。

这一科技成果的实现，将为企事业单位和机要单位的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。

上海锐帆信息科技有限公司是国内领先的专业从事电子标签（RFID）产品及短程通信设备研发、设计、供货和技术服务的高科技企业。

上海锐帆信息科技有限公司完全自主知识产权的i-CollectedTM创新技术是最新、独创的专利技术，融合了射频领域和数字技术中的多种领先科技，采用独特的软件无线电技术、微功耗技术、防碰撞技术、应答协议、局域激活的空间访问技术等专利组合。

i-CollectedTM技术创建了高性价比的电子标签解决方案，能充分满足高速发展的RFID物品自动识别需求。

上海锐帆的电子标签产品已经成功应用到集装箱自动识别、车辆自动识别、人员追踪、军队可视化物流等诸多领域。

第2章设计思想和原则

2.1系统设计的思想

APS区域实时定位系统涉及嵌入式技术、移动计算技术、无线射频识别、计算机软件、数据库、数字通讯等方面。

因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。

系统利用现有成熟的工业485通讯网络作为主传输平台，相应的无线识别基站、RFID识别标签等设备与系统挂接，通过区域实时定位管理专用软件与主系统以标准的专用数据库进行后台数据交换从而实现区域目标的跟踪定位和安全管理。

系统总体设计主要体现在：

1）实现布控区域目标进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”。

2）为管理人员提供人员进出限制、考勤作业、跨区报警、安全监控等多方面的管理信息，一旦有突发事件，通过该系统立刻可以知道和回溯所有受控目标的位置和运动历史情况，保证安全管理工作的高效运作。

3）系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

4）轻松联网，BS结构，轻松实现更广阔地域联网监控。

2.2系统设计特点

1）高度自动化。

系统能自动检测受控目标经过受控区域的时间、地点信息，并自动实现对受控目标的考勤作业、统计及安全管理。

2）成熟可靠的网络通信系统。

安装在布控区域的无线识别基站，实时将采集到的信息通过485工业通讯网络传送到中心集控系统，整个过程无需人为干预。

3）完备的数据统计与信息查询软件。

系统软件具备专用数据库管理系统，包括受控目标的信息采集和统计分析系统，考勤作业的统计与管理分析系统，显示并打印各种统计报表资料，为高层管理人员的查询与管理提供全方位的服务。

4）系统的安全、稳定、可靠性设计。

系统产品完全采用室外环境下全天候连续可靠工作设计。

5）完善的异常情况（包括无效卡、失效卡、黑名单卡进入）报警呼叫系统配置。

2.3系统实现的主要功能

1）受控目标实时跟踪监测，位置自动显示；

2）实时查询、打印当前及某时间段受控目标数量、活动轨迹及分布情况；

3）受控目标的考勤、统计、存储、打印；

4）监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操

作，全面支持实时多任务。

在系统进行实时数据采集的同时，系统可进行记录、显示、查询、

编辑、人工录入、网络通信等；

5）系统中心站及网络终端可以局域网方式联网运行,使网上所有终端在使用权限范围

内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表；

6）监控软件具有很强的作图能力,并提供有相应的图形库,操作员可在不间断监测的

同时,容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改；

7）RFID识别标签采用纳瓦级低功耗设计，重量轻，无须外部电源，有多种携带方式供

选择。

整个系统将尽最大可能，保持用户现有网络系统与应用系统，并预留接口，可与现有应用系统或将来的应用系统结合，实现多方统一管理功能，减少或避免用户重复投资。

2.4系统建设的原则

系统建设包括软、硬件两方面。

在软、硬件的开发、采购、集成时，上海锐帆信息科技有限公司保证遵循了以下原则：

1）先进性

APS系统主要构建思想是利用射频自动识别技术、嵌入式移动计算技术和软件技术，构造一个覆盖大范围区域的产品智能追踪系统，具备产品先进、成熟、性价比高等特点优势。

2）经济性

在保证满足技术要求的前提下，系统设计尽量采用性能价格比最佳的产品。

系统的建设最大限度发挥原有部分设备的作用，如计算机网络，设备、软件等，最大限度上为用户节省投资，保护已有的用户投资。

3）实用性

系统的建设完全符合本项目的应用需求和实际情况，突出实用性强，界面友好，操作简单。

4）扩展性

在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点对系统容量及网络发展设想进行方案设计，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。

第3章

系统总体介绍

3.1系统原理

APS实时定位追踪系统通过RFID（电子标签）的应用，以电子标签作为目前最先进的标识码，具备了不易破损、数据可靠、使用周期长、有效通讯距离长等特点，是替代条形码、红外线标识的最佳选择。

将其安装在受控目标上，来作为目标的唯一标识进行追踪和定位。

工作时，管理人员通过联网的无线识别基站追踪和定位目标。

3.1.1电子标签

简单的讲，电子标签（RFID）技术是一种无接触自动识别技术，其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。

射频识别系统一般由两个部分组成，即电子标签和阅读器。

应用中，电子标签附着在待识别的物品上，阅读器用于当附着电子标签的待识别物品通过其读出范围时，自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出或将特定的信息写入，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。

由于RFID不要求在标签和阅读器之间有光线通路，避免了其他自动识别系统（例如条形码）的缺点。

这保证了RFID系统可以用于恶劣环境，比如灰尘、泥土、高湿度、可见度差的环境。

RFID的最大优点是在上述恶劣环境下仍可以得到令人满意的读写速度，在大多数情况下，可以在100毫秒之内响应。

除此之外，RFID的读写是完全自动、全透明的，不需要手工扫描被追踪对象，也不需要象其他接触式标签技术那样，需要激活磁条阅读器、IC卡阅读器等。

3.1.2RFID自动识别工作原理

RFID与短程通信设备组成的系统主要包含智能RFID，RFID的读写设备（Read-WriteUnits，简称RWU）两部分，读写设备RWU和RFID之间的无线通信实现信息管理系统与RFID之间的信息交流。

读写设备RWU是RFID的读写控制器，由微处理器、安全模块和微波通讯控制器和RS232/485通讯接口等组成，以短程通讯协议和微波无线传递手段，实现RWU与RFID的之间安全可靠的信息交换目的，RWU通过RS232/485/无线/GPRS与上位机连接，从上位机接收控制命令和数据并返回数据。

RFID是一种具有微波通信功能和信息处理、存储功能的移动装置。

RFID内置一个小型的实时任务系统，完成RFID内部的存储器、I/O、电源、通讯协议、密钥、算法、命令协议处理等功能。

短程通信技术采用的无线通信协议，其核心是利用小功率微波天线覆盖而构成的小区分割，并采用基于HDLC协议的时分多址和同步通信机制，通过设计相应的处理与控制软件来实现RWU-RFID之间的双向数据传输和信息交换。

3.2系统的总体结构

系统方案

系统网络结构

安装方式

主要组成部分如下：

⏹APS实时定位追踪系统中心Server（数据库和后台服务程序）；

⏹APS用户应用服务终端；

⏹APS网络管理子系统；

⏹无线识别基站（用于目标的受控区域布点追踪）；

⏹手持式PDA电子标签读写器（可选，用于对目标的人工追踪和查找，实时布控的有效补充）；

⏹有源电子标签（标识目标）。

3.3系统的功能

实时布控区域目标动态显示功能：

1）任一时间查询并显示受控区域目标的数量、分布情况及身份；

2）查询一个或多个受控目标现在的实际位置；

3）可实现信息多点共享，供多个部门及领导同时在不同地点查看；

丰富的地图功能：

具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、土层控制、地图打印等功能。

禁区报警功能：

对于指定的禁区，如果有非授权进入，实时报警，并显示进入禁区的目标及身份。

目标轨迹查询：

可查找某目标在某个时间段内所经历的路径，并在图中画出线路轨迹。

丰富的受控目标考勤能力：

可对出入布控区域的目标进行统计，实现目标的考勤记录，建立目标的各种信息报表（如：

时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等等）。

突发事件控制：

一旦有突发事件，上位机上立即能显示出该现场的目标数量、信息，位置和历史情况等信息，大大提高安全管理工作的效率和效果。

3.4系统性能特点

强大的系统处理能力：

1）采用i-Collected算法优化系统数据处理能力；

2）高度自动化；

3）基于GIS技术的地理信息显示、查询系统；

4）完善的数据分析能力；

卓越的识别性能：

1）高度的识别可靠性，100%的前端识别率；

2）识别距离远（识别距离可达2-50米可调）；

3）极高的防冲突性（每个识别基站可最多同时识别数以百计的运动目标）；

4）高度的识别稳定性（误码率小于10万分之1）；

5）快速的识别速度（最快可达到200公里/小时的识别速度）。

现场优势：

1）环境适应性：

高抗干扰性，对干扰源、周界环境无特殊要求；

2）安装方便性：

一体化结构设计，无需外接天线；

3）运行可靠性：

内部电路高度集成化，器件故障率最小化。

电气特性：

1）超低功耗：

纳瓦级超低功耗设计，RFID标签在不更换电池的情况下可连续正常工作5年以上；

2）方便性、安全性，标签无须外接电源，无须充电、无须更换电池；

3）无辐射，对人体和环境无任何影响，更安全更健康。

系统硬件设计：

1、工控频段

采用2.4G工控频段无线通讯无需无线电管制委员会批准，不需缴纳频谱占用费用。

2、超低功耗

RFID标签采用独特的纳瓦级超低功耗设计，确保能在电池支持下持续工作长达5～8年左右。

同时，整体结构的低功耗设计既保证了设备的有效运转，又减少了应用实施的复杂性和成本。

3、网络容量大

一个区域定位网络可以容纳多达六万余的RFID识别目标和大量的接入点。

大容量保证了网络强大的数据采集能力。

同时，网络的高冗余性保证了整个网络在个别节点停止工作的情况下仍然可以正常运转。

4、高可靠性

APS实时定位系统核心技术目前采用独有的i-Collected算法，实现网络自唤醒，自容错，自愈合。

5、运行及维护成本低

APS所有硬件设备均采用免维护设计，建设和维护所需要的人工费用是很低，任何一个经过授权的RFID标签只要放在网络的无线信号覆盖范围内，就可自动加入网络工作，无须任何安装配置