养老院智能人员定位系统.docx
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养老院智能人员定位系统
养老院智能人员定位系统
养老院人员定位系统
解
决
方
案
浙江宝森信息科技进展有限公司
名目
前言
随着社会老龄化、高龄化、空巢化和病残化的迅速进展，将使得越来越多的老人住进养老院。
虽养老院数量越来越多，但养老院老人也越来越多,如此就给现有的养老治理上带来了压力，由于服务人员有限，无法及时顾及到的每个位置的老人，老人的安全咨询题给治理者带来了许多的难度；如果老人的安全无法得到保证，子女也会为老人在养老院的生活担忧不已，因此必须要采取一种有效的方式来照管这些老人。
让他们能安全地、舒服的在养老院生活，也让老人的子女对生活的养老院的老人放心。
针对以上考虑，浙江宝森信息科技进展有限公司开发出一套RFID智能人员定位系统。
通过该系统能时时把握老人在养老院内的位置，并对其及时提供服务，专门是当老人发生紧急情形，需要院方提供救助时，“定位”更显重要。
不管何时，一旦老人需要关心时，都能快速定位，并第一时刻自动提示，各岗位服务人员赶忙赶往现场。
系统简介
RFID是一种通信技术，可通过无线电信号识不特定目标并读写有关数据，而无需识不系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
因此，RFID是一种非接触式自动识不技术，能够快速读写、长期跟踪治理，因而在智能识不领域受到广泛青睐。
同时，随着物联网技术在我国的快速进展，作为物联网支撑技术的RFID技术被认为是有进展前途的信息技术之一。
以后几年中，将有更多的产品中会被植人RFID标签，RFID技术的应用将会是相当的广泛。
定位服务是专门受到人们青睐和重视的一项技术。
目前，人们比较熟知的定位服务是GPS（全球定位系统），还有我们的国家的北斗定位系统；而越来越多的其它无线网络技术也开始进入定位服务这一领域，例如GSM手机定位、Wi-Fi定位、RFID定位、ZigBee定位、蓝牙定位等。
而RFID技术在物联网的广泛使用，使得在室内，和其他特定区域的定位上，RFID定位差不多具有专门大的优势。
养老院智能人员定位系统，是一种区域性的定位系统，确实是利用高频2.4G和低频125K的RFID技术，对人和物的自动识不和区域性定位，实现对人和物的治理，如：
人员考勤、人员和物品查找、人员和物品的区域限定、人员统计、视频联动、历史轨迹查询、重点区域治理等等。
系统组成
养老院智能人员定位系统要紧由定位设备和定位系统软件两大部分组成。
定位设备包括：
RFID-2.4GHz定位基站（也叫阅读器、定位AP）
定位基站分单频、双频两种，单频基站频率为2.4G，双频基站频率为2.4G和125K，定位基站要紧是负责数据采集标签发出的信号，并上传到定位服务器，安装在定位区域内。
定位标签
定位标签为2.4G加125K有源RFID电子标签，定位标签定时向外发送2.4G信号，和接收125K激活信号，定位标签分人员定位标签和物品定位标签两种。
标签内置电池，电池可更换，因为标签的功耗较低，因此人员标签的一块电池，正常情形下能用一年以上。
人员标签有腕带式和卡片式，卡片式上可定制功能按键。
可用于求且呼叫或位置上报功能。
手持式读写器
也叫手持终端，能接收定位标签发出的无线信号，并在自身屏幕是显示出配带标签的人员简单信息。
网络设备
运算机及服务器
125K激活天线
激活天线通过二芯屏蔽线与双频基站相连接，激活天线要紧安装在出入口区域，辅助进出判定和定位，激活天线分为地感式天线和棒状天线两种。
定位系统软件
养老院智能人员定位系统采纳云运算技术，通过云运算的设计能够把大量的数据处理工作通过多台服务器共同来完成，幸免了单台服务器处理所有的数据带来的运算压力，定位软件由四个部分组成。
系统核心程序：
要紧是负责数据的治理和接收数据采集端发送过来的数据，并对采集端送来的数据进行比对、查询、统计等等。
信息采集程序：
要紧负责采集定位标签的数据，并对标签进行定位运算。
展现端程序：
负责地图显示，人员位置显示，告警输出等等。
后台治理：
负责对设备治理，人员与物品跟标签的关联，人员、物品的档案治理，定位区域治理，以及各种查询统计等等。
系统功能
人员监控
人员区域实时定位
区域员人实时点名统计
滞留时刻过长报警
区域人员集合过多告警
越界、非法闯入告警
非法离开告警
轨迹回放
人员求助
标签自身状态检测
人员查找
视频联动
物品监控
物品区域实时定位
区域物品数量统计
消逝告警
越界告警
非法拆除标签告警
轨迹回放
视频联动
物品查找
后台治理
标签治理
档案资料治理
告警规则治理
历史信息治理
设备治理
地图治理
报表治理
用户治理
人员监控
4.1.1人员区域实时定位
能够实时定位佩带定位标签的人员所在区域，并显示在监控端地图上
4.1.2区域人员统计及电子点名
统计各区域考勤人数及实到人数，以及特定区域内实到人数，与应到人数对比，确定人员是否到齐。
并显示未到场的人员姓名，例如：
晚上休息时刻，可对老人进行点名，看看是否有老人还没回房休息。
4.1.3人员查找
在监控端可输入人名或标签号查找指定人员位置当前所处位置。
4.1.4消逝告警
可重点监控某些标签，当这些标签离开指定区域或消逝时系统发觉相应的告警
4.1.5越界报警
某些区域属于重要区（为了防止老人发生意外，可设置一些危险区），未经承诺的人员进入将发出报警信息。
也能够在某些区域能够设定某些人员在设定的时刻内不准离开，如果离开或消逝系统告警，例如：
深夜有老人离开房间时。
4.1.6滞留时刻过和告警
可设定人员进入某些区域，超过一定时刻系统告警，防止老人发生意外，可设定某些区域，限定老人进入时刻，当老入进入超过限定时刻时系统会提示护理人员前去查看。
4.1.7轨迹回放
可查询某个标签指定时刻段的移动轨迹，那个时刻段那个标签都去过哪些区域。
4.1.8视频联动
能够给每个定位设备绑定一个摄像头（当前只支持海康威视和大华品牌），通过在监控端的地图上，点击定位设备图调用定位设备所在区域的视频。
当有特定的告警时，系统会自动调动身生告警的区域的视频。
4.1.9人员临时授权
当某个人员需要临时进入重要区域或要离开时，可在系统进行临时授权，准许他进入重要区域或离开工作区一定的时刻。
4.1.10电子标签报警
当标签电池电压低时，系统会显示指定的人员佩带的标签电压过低的提示
4.1.11人员求助
标签上有功能按键，当人员遇到危险或其情形需要求助时只需要按下功能键系统就会显示求助的位置，并调出邻近的摄像机视频，方便护理人员快速现场提供关心。
4.1.12电池电量不足报警
当标签内的电池电压力低时，系统会显示指定标签的电量不足，需要尽快更换电池。
后台部分功能介绍
4.3.1治理后台登录
4.3.2、标签录入
标签能够按照实际情形进行分组和分类，有物品类，和人员类，人员类还有治理人员和一般被定位人员各类不在地图上以不同的图标显示。
4.3.3档案治理
人员信息资料与标签关联
可在系统中对在被定位人员的信息进行设置，以及人员与标签关联
人员行程安排
给被定位人员和物品制定行程和告警规则，如果物品和人员在定位区域间移动，不符合事先制定的行程系统就会告警
如下图，所有老人星期一到星期六晚上00点到8点要在休息区休息，如果，张三0点后没回到休息区，或8点之前张三就离开休息区，系统就会报警，提示：
张三非法离开休息区。
4.3.4区域治理
地图治理
增加、查看和修改地图信息。
区域治理
在地图上进行区域划分和治理。
重要区域白名单，给进入重要区域的人员授权
4.3.5设备治理
对每个定位设备进行设置，添加等，以及对摄像头的治理
4.4.6系统治理
用户治理：
可设定各种用户权限，用户登录系统后按照自己的权限进行相应的操作和扫瞄符合权限的内容。
4.3.7统计报表
警告记录
查看所有标签或指定标签的所有警告记录。
查看标签告警报表
查看告警报表的方式有多种：
能够查看所有某个时刻段的所有告警记录，并生成报表；可按报警时刻统计报警的数量；可按报警标签报警时刻统计；也可按标签报警类型统计等
定位系统前端软件系统截图
客户端登录界面
系统主界面
此界面图，用户自己可更换。
人员位置信息显示
图上人形图示代表人员实时位置
实时人数统计，电子点名
右键人员图标可查看人员详细信息
查看指定人员位置
输入要查找人员的标签号，或人名，可查找人员的当前位置
非法进入重要区
当有人非法进入重要区域时，系统弹出相应视频并显示告警人员信息
人员移动轨迹查看
通过输入人员标签号、需要回放的时刻段来查看人员或物的移动轨迹。
、
系统原理
本系统是属于一种感知定位系统，利用RFID远距离识不的原理。
对进入某些区域的标签进行自动识不和区域性定位。
也确实是当人员佩戴定位标签，到达某个区域后，在远端的定位系统，能时时检测到佩戴标签的人员当前所在区域，并显示在区域地图上。
本系统中的定位标签确实是一种有源的RFID电子标签，每个标签都有一个不重复的编号，每个标签编号绑定一个人的身份信息。
定位标签每隔一定时刻会主动向外周围发送电磁波，电磁波上载着标签的编号和其他定位信息。
布设每个定位区域的读写器（基站）会时时检测每个采集到的标签信号，然后把检测的标签信号和标签的编号上传到定位服务器，因为每个定位基站所处的物理位置不同，因此同一个标签不同的的基站检测到的标签信号强度是不一样。
定位系统确实是通过每个基站检测到的每个标签不同的场强大小，来判定标签当前所在区域。
如下图：
有两个区，A和B
在上图中，人员佩戴编号为101的标签进入A区后，在A区的基站1和在B区的基站2同时检测到标签101；基站1和基站2都把自己检测到的标签信号强度上传到定位服务器；原理上，基站2检测到的标签的信号是有墙体遮挡的信号，而基站1的检测到的信号是没墙体遮挡的，信号要比基站2检测到的信号要好，因此，系统专门容易判定出，标签当前位置是在A区。
然而在实际环境使用中，标签在A区时，偶然也会显现，基站2的信号会比基站1的信号要好，为了防止这种偶然性的情形阻碍系统的位置判定，我们需要在每个区域的出入口处安装一个激活天线路径标记，该标记与他所在区域关联。
如下图，每个区都一个关联激活天线，每个激活天线都有一个唯独的编号，当标签靠近该天线时就会带上天线的编号，标签向外发送信号时同时也会发送该编号。
系统通过每个区域的基站检测到的信号强度加上标签所带的激活天线编号来判定标签当前所在区域。
如下图：
在上图中，当基站2检测到的标签101信号好于基站1时，然而标签带的激活天线的编号是3100，不是3102，因此这时系统可不能认为标签在B区，如此提升了标签位置判定的准确性。
区域设计与设备安装要求
设备讲明
定位基站分为双频基站和单频基站，双频基站能够接激活天线（最多四路）和两个2.4G天线头，单频基站只能接两个2.4G天线头，不能接激活天线。
双频基站与棒状激活天线图
双频基站与激活线圈
单频基站
基站配件
设备安装设计
养老院智能人员定位系统要紧是以区域为定位单元，定位单元没有大小规定，能够是一个的房间，也能够是一个专门大的车间，也可能认为是一层楼，或是户外的一片空旷地带。
区域的划分是以设备安装位置为基础的，而且有出入口的位置都要安装激活天线。
食堂定位区域划分和设备安装设计
如下图所示的区域：
按照上图所示出入口的位置，定位区域的可划分为：
外区，材料间，露天活动区，包间1，包间2，食堂，楼梯间。
也确实是该区域可划分就7个定位区域，在系统真正能区分这些区域，设备需要进行如下安装：
激活天线的安装
如上图中红色线长方形的地点需要地埋激活天线，地埋激活天线，适合于在面上没有金属的地点，大楼的二楼或二楼以上，不适合用地埋活天线，那些区域适合用棒状激活天线。
基站的安装
安装基站天线时尽量离地面要有3米以上的高度，而且两个区域之间的基站天线需要装在有墙体遮挡的位置，如果墙上没窗户或窗户离门比较远时安装如下图：
当区域有信号死角时，需要添加相的基站天线和基站
住宿楼区域定位设备安装和区域划分
如下图的一个住宿楼的一楼示意图：
如上图，当我们定位精度只需要达到楼层级不时，那么上图的区域划分设计为：
室外区、庭院、大楼一楼，设安装如下图：
监舍楼层定位区域划分和设备安装示意图
在上图中，红长方形的地需要安装地埋激活天线，黑色圆点确实是安装基站天线的位置，也确实是需要在每个区域的出入口安装基站天线和基站以及激活天线。
下图是二楼以上的设备安装位置层的设备安装方式
定位到楼层的的设备安装示意图
上图的设备的安装位置是在每层楼梯的出口处。
如果需要更精确定位，也就需要明白在哪一层的哪一个房间里，则除需要在楼梯出入口处安装设备外，还需要在每个房间门口1.5米高位置安装一个棒状激活天线，房间门口内外各安装一个基站天线，基站安装在走廊上，如下图：
定位到房间的设备安装示意图（基站位置省略）
在上图中定位区域能够以每一个房间来划分一个定位基站，走廊为一个定位区域。
其他区域定位设计
其他区域的定位，需要在他们的每个出入口的内侧和外侧各布设一道激活天线，天线的距离不小于1.5米，然后在定位区域内布上定位基站，作定位信息的覆盖即可。
如果是没出入口的区域，只需要安装定位基站做信号全覆盖即可。
设备各个位置安装参考标准和要求
在定位区域中，原则上大楼里面只要有门口的地点都需要安装激活天线和定位基站和两个基站天线（内外各一个），大楼的出入口和室外出入口区域，都需要地埋两个激活天线，做进出判定。
激活天线的安装要求
棒状激活天线：
安装位置不能靠近金属和电源线，离金属物和电源线要有15厘米以上的距离，安装位置离地面不能小于1米，天线如果是安装在门口，那么激活天线的的信号要完整的覆盖门口宽度，如下图。
激活线圈：
线圈能够埋入地下，但深度不能超过10厘米，线圈的宽度不能小于20厘米，长度不能超过40米，也不能小于1米，线圈如果是安装在出入口，线圈的的信号直径要大于出入口区域的宽度，然而线圈信号的直径超过出入口宽度太多，只需要保正标签进出门都能被激活天线激活即可，如果门的高小于2米，那么线圈的信号要覆盖到门的高度；如果出入口区域需要安装两个线圈时，那么这两个线圈的距离要达到1.5米以上，线圈地埋时要躲开金属物和电源线。
如下图：
激活天线与基站通过2芯0.5平方屏蔽信号线相联，信号线的长度不能超过20米，信号线的激添活天线的对接口需要焊锡焊接。
基站和基站天线的安装要求
基站和基站线天的安装高度要大于2.5米，房间门口区域墙内墙外的基站天线的安装位置离门框要有1米以上的距离，基站与基站天线通过4芯线连接，每芯是0.5平方，走廊区域的基站能够贴顶或壁挂安装，基站天线和基站能够安装在石膏板或木板的吊顶内。
基站天安装如下图：
各种环境设备安装位置图
房间区域
做房间级不的定位，要求在房间门口外则安装棒状激活天和基站和一个基站天线，房间内安装一个基站天线，房间内外的基站天线连接到同一个基站，基站天线和棒状激活天线安装位置如下图：
房门口设备安装图
房间内设备安装图
走廊区域设备安装成效图1
走廊区域
走廊只有单侧有房间时，对面墙也需要加装一个棒状激活天线如下图：
楼梯
大楼出入口
室外区域
系统拓扑
图：
定位系统网络拓扑图
系统特点
本定位系统采纳云运算方式，云定位服务（CenterService）作为系统的中枢，采纳集群式部署，对标签位置和各类告警信息进行汇总和分发。
支持大量的信息采集程序和监控展现程序的并发连接。
系统治理员能够通过治理终端登录到web后台治理系统，对档案资料和系统权限进行治理并存入数据库；web后台治理系统同时提供统计报表功能。
云采集软件（Agent）负责实时接收RFID接收器上报的标签的位置信息和告警信息，并周期性地对这些信息进行预处理，采纳复杂的定位算法将标签的位置定位到某个接收器上，然后将处理后的定位信息上报给云定位服务。
云定位服务进一步对Agent上报的定位信息进行处理，周期性的统计出每个区域的人数，按照每个人员的每天的行程安排来判定人员是否非法离开规定区域，是否非法进入关键区域。
可通过配置将某些严峻的告警信息通过手机短信的方式发生给有关人员。
能够定期将区域的人员统计信息显示在LED屏幕上。
能够将告警信息和标签的位置信息输出，与第三方的系统进行信息集成。
系统治理员通过监控展现程序（Monitor）登录到云定位服务后，能够实时收到标签的位置信息并通过动画的方式在界面上展现出来；实时接收到各类告警信息并通过声光等方式提醒系统治理员。
监控展现程序还能够通过硬盘录像机猎取摄像头的视频图像，对定位现场的情形进行进一步的了解，及时的做出响应。
系统集群式部署图
技术特点
采纳云运算技术，系统能够按照负载情形来增减定位服务器的数量。
定位算法完善，采纳多种定位器，能够在各种复杂的环境中对标签进行精确的定位。
系统采纳先进的中间件技术，采纳面向对象的方法进行开发，整个系统具有低耦合、高内聚的特点。
采纳集中式拓扑结构，同时支持多个采集程序和多个监控终端。
系统容量大，能够支持20000个标签和1000个接收器进行定位；能够通过添加硬件的方式来实现系统容量的线性扩展。
高可用性，定位服务采纳集群方式部署，集群具有智能感知功能，支持数据在集群中的服务器之间共享。
支持7*24的服务标准。
监控终端界面美观，显示直观，交互性强，支持自定义地图编辑。
系统的适应性强，能够在WINXP/WIN2008/WIN7等WINDOWS系列系统上运行。
海量数据储备，数据储备支持SQLSERVER、MySQL等主流数据库系统，支持海量数据的储备和信息查询检索；数据储备采纳磁盘整列，数据安全性高。
扩展性、兼性强、外接设备丰富，如：
LED显示设备、短信模块、身份证读写设备等。
支持第三方软件集成，能够将告警信息和标签的位置信息通过UDP协议发送出来，与第三方的系统进行信息集成。
系统部署灵活，定制能力强。
除了差不多的定位、告警、人员统计等功能外，还能够按照不同的应用场景来添加一些定制功能，如：
向标签下发蜂鸣和闪耀指令、在学校考勤中给家长发送短信等。
要紧设备性能介绍
定位基站R801
产品技术特性
识不距离：
0～70米半径（可视距离）
识不速度：
200公里/小时
采集能力：
采集每秒100张以上的标签
识不角度：
全向
极化方式：
垂直极化或双极化
增益：
5dBi接收32级可调、发射4级可调
工作频段：
2.4GHz～2.483GHz
通信机制：
基于HDLC时分多址和同步通信机制
抗干扰性：
频道隔离技术，多个设备互不干扰
封装特性：
铝合金外壳封装
接口标准：
RS485Wiegand26RJ45或WiFi等、各种开发用软件接口
扩展I/O：
开关量信号输入与输出各2路（可选）
电源标准：
DC7.5～15V500～1000mA
外形尺寸：
180×135×60mm（不含天线）
重量：
0.8kg
安装方式：
抱箍捆绑
详细讲明
工作模式
读写器的工作模式为“被动或主动式”，一样应用时读写器处于接收状态，实时接收“主动式”有源电子标签发出的信号，并将接收到的数据转送到后台治理系统中。
专门应用中也可向标签写入数据或更换参数。
识不距离
读写器与公司的“主动式”有源电子标签配合，在良好的可视环境下，最大识不距离可达到70米半径。
在具体应用中与无源标签相比较，超强的信号和超长的识不距离具有专门大的优势。
当用户对识不距离有不同要求或应用环境较复杂时，可选择不同信号强度的有源电子标签和读写器，并可通过软件调剂读写器的增益来达到所需的识不距离。
识不速度&能力
在读写器的有效识不范畴内有源电子标签以最高200Km/h的速度运行时，能够保证稳固识不。
这一特性可完全保证高低速运动状态中的人员、物品的身份识不。
读写器能够同时读取500张以上的有源电子标签，识不准确率99.999%；在极短的时刻内能够确保全部识不不漏读。
这一特性专门适合学校、特大型企事业单位的人员治理以及大量资产监控定位、仓储治理应用。
典型应用
区域定位
RTLS人员区域定位（监控）系统
范畴包括：
医院、养老院、学校、旅行部门、工矿、企事业单位、科研院所、部队、监狱等单位的人员区域定位、（跟踪监控）等治理应用。
资产监控
RTLS资产监控（区域定位）系统
范畴包括：
涉密资产、贵重物品、仓储物品、流转资产
RW－R801全向型读写器（防水）
定位基站R920
识不距离：
0～100米
识不速度：
200公里/小时
识不能力：
同时识不200张以上的标签
识不角度：
全向
天线增益：
4dBi，双天线
工作频段：
2.4GHz、125KHz（可扩4路低频天线）
功耗标准：
工作功率为毫瓦级
通信机制：
基于HDLC时分多址和同步通信机制
抗干扰性：
频道隔离技术，多个设备互不干扰
实时时钟：
可支持RTC实时时钟
接口标准：
RS485
扩展I/O ：
开关量信号输入与输出各3路
电源标准：
DC7.5～24V 800～3000mA
封装特性：
ABS工程塑料
可靠性：
工业级
尺 寸：
Φ180mm、厚度51mm
重 量：
0.7kg
安装方式：
吊顶或墙面安装，提供专用安装卡件
室内型RW-R920
人员标签
RW-T906
产品技术特性
识不距离：
0～70米可调（可视距离）
识不速度：
200公里/小时
识不方式：
全向识不
固定增益：
0～3级可按需选定
工作频段：
2.45GHz、125KHz、13.56MHz可选
通讯速率：
250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s
抗干扰性：
频道隔离技术，多个设备互不干扰
安全性：
加密运算与安全认证，防止链路侦测
功耗标准：
平均工作功率为微瓦级
电池配置：
扣式锂锰电池，容量500mAh
使用寿命：
1～2年左右，可更换电池
电压检测：
电压低于预设值时以无线提示（可选）
封装特性：
ABS工程塑料，抗高强度跌落与振动
环境特性：
工作温度－40℃～85℃
工作湿度＜95％
可靠性：
防冲击，满足工业环境要求
外 形：
方卡型，可提供OEM定降服务
尺 寸：
86×54×6mm
重 量：
24g
RW-T735
产品技术特性
识不距离：
0～70米（可视距离）
识不速度：
120公里/小时
识不方式：
全向识不
工作频段：
2.4GHz、有源125KHz
通讯速率：
250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s
通信机制：
基于时分多址和码分多址同步通信机制
抗干扰性：
频道隔离技术，多个设备互不干扰
安全性：
加密运算与安全认证，防止链路侦测
按钮功能：
按钮指令可用于求助报警
功耗标准：
平均工作功率为微瓦级
电池配置：
2个扭扣电池245mAh，可更换
使用寿命：
1~1.5年，使用授权密钥可更换电池
升级会员 