基于RFID技術(shù)上的養(yǎng)老院人員定位解決方案

　　1. 系統(tǒng)意義

　　1.1 對(duì)老人院人員實(shí)時(shí)監(jiān)督管理(信息中心可實(shí)時(shí)查看老人位置信息、老人數(shù)量、任何房間老人信息、老人院人員動(dòng)態(tài)變化、老人遇突發(fā)事情求助、進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域告警信息等)。

　　1.2 主動(dòng)預(yù)警，解決事故發(fā)生滯后性問(wèn)題，將事故發(fā)生隱患提前暴露，避免事故發(fā)生

　　1.3 突然場(chǎng)景再現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)有視頻聯(lián)動(dòng)可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況，為調(diào)配相關(guān)人員及時(shí)解決突發(fā)情況提供依據(jù)

　　1.4 減輕老人院工作人員管理的工作量，減少人力成本投入，提高工作效率

　　1.5 提高老人院管理工作的信息化水平，推動(dòng)老人院對(duì)老人的管理工作向制度化、規(guī)范化、實(shí)時(shí)化、發(fā)展，確保老人安全穩(wěn)定，為逐步實(shí)現(xiàn)老人院“智能化全方位監(jiān)管”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　2. 系統(tǒng)架構(gòu)與方案闡述

　　養(yǎng)老院人員定位系統(tǒng)有三部分組成：遠(yuǎn)距離門(mén)禁進(jìn)出管理系統(tǒng)、APP定位查詢系統(tǒng)、室外區(qū)域定位管理系統(tǒng)、室內(nèi)定位系統(tǒng)。是利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段結(jié)合現(xiàn)有養(yǎng)老院人員管理的實(shí)際情況，建立一套具有人員區(qū)域?qū)崟r(shí)定位、人員查找、越界(危險(xiǎn)區(qū)域)報(bào)警、視頻聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)距離考勤、 軌跡回放、人員按鍵求助等功能系統(tǒng)。人員定位與遠(yuǎn)距離門(mén)禁進(jìn)出管理系統(tǒng)前端信息采集后傳輸?shù)胶笈_(tái)管理系統(tǒng)，后臺(tái)管理系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)出門(mén)禁進(jìn)出先后順序及讀寫(xiě)器接收到的RSSI場(chǎng)強(qiáng)值計(jì)算出人員進(jìn)出門(mén)禁的先后順序及人員所在位置;在具備WIFI覆蓋的地方，移動(dòng)終端APP通過(guò)WIFI與后臺(tái)服務(wù)器交互獲取某人的實(shí)時(shí)位置信息，從而實(shí)現(xiàn)位置實(shí)時(shí)跟蹤;

　　2.1 遠(yuǎn)距離門(mén)禁進(jìn)出管理系統(tǒng)

　　吸頂式定位基站安裝在養(yǎng)老院大樓門(mén)口，引出兩組125K線圈，分別是激活線圈A1和激活線圈A2，當(dāng)帶有雙頻電子腕帶標(biāo)簽的老人或者訪客進(jìn)入大樓大門(mén)時(shí)，距離激活線圈A1 1~3.5米的范圍時(shí)，低頻激活器發(fā)出電磁波信號(hào)激活雙頻電子標(biāo)簽，標(biāo)簽被喚醒后，將標(biāo)簽本身的ID信息及激活線圈A1以一定速率發(fā)送給吸頂式定位基站，讀寫(xiě)器收到雙頻電子標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號(hào)及激活線圈ID并通過(guò)TCP/IP接口傳遞給后臺(tái);當(dāng)佩戴雙頻電子標(biāo)簽的人員進(jìn)入到大門(mén)內(nèi)側(cè)時(shí)，激活器攜帶的電磁波能量逐漸減弱直至不能再激活雙頻電子標(biāo)簽，而激活線圈A2激活雙頻電子標(biāo)簽，同樣雙頻電子標(biāo)簽將本身的ID信息及激活線圈A2以一定速率發(fā)送給吸頂式定位基站，讀寫(xiě)器收到雙頻電子標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號(hào)及激活線圈ID并通過(guò)TCP/IP接口傳遞給后臺(tái)，后臺(tái)根據(jù)低頻激活器喚醒標(biāo)簽、吸頂式定位基站根據(jù)讀取數(shù)據(jù)的先后順序及不同的激活器天線的ID編號(hào)做出判斷;

　　2.1.1 遠(yuǎn)距離門(mén)禁進(jìn)出管理系統(tǒng)功能

　　1) 權(quán)限設(shè)置：老人門(mén)禁進(jìn)出權(quán)限設(shè)置，未經(jīng)授權(quán)的老人進(jìn)出門(mén)禁，后臺(tái)自動(dòng)記錄進(jìn)出時(shí)間并可通過(guò)短信提醒相關(guān)人員注意或者進(jìn)行報(bào)警，以確保安全;

　　2) 位置跟蹤：實(shí)時(shí)定位人員進(jìn)出那棟樓，準(zhǔn)確獲知人員進(jìn)出時(shí)間記錄;

　　3) 安全防范外來(lái)人員：訪客人員，臨時(shí)授權(quán)，規(guī)劃指定到達(dá)社區(qū)樓，非法進(jìn)入其他樓棟，后臺(tái)及時(shí)報(bào)警;

　　2.1.2 硬件組成部分

　　1) 吸頂式定位基站。安裝固定在大樓的大門(mén)口，引出兩路低頻天線，用于激活喚醒雙頻電子表情，同時(shí)一體化讀寫(xiě)器進(jìn)行腕帶標(biāo)簽數(shù)據(jù)的接收傳輸 ;

　　2) 低頻棒狀天線或者低頻纜式線圈天線。低頻天線接在吸頂式定位基站上，用于激活雙頻電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出判斷;

　　3) 光纖通訊系統(tǒng)，光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、光纖、中繼器、光纖連接器、耦合器等共同組成了光纖通信系統(tǒng)，用于將讀寫(xiě)器收到的射頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

　　2.1.3 硬件安裝注意事項(xiàng)

　　1) 吸頂式讀寫(xiě)器安裝時(shí)需注意安裝高度(一般在3-4米)、接頭防水(電源接頭、網(wǎng)絡(luò)接頭、125K低頻延長(zhǎng)線饋線接頭);

　　2) 低頻棒狀天線或者低頻線圈天線通過(guò)延長(zhǎng)線接在吸頂式定位基站，如果大樓寬度小于5M，采用棒狀天線進(jìn)行安裝，在大門(mén)的外側(cè)內(nèi)側(cè)安裝激活天線，安裝位置離地面約1.5米高的位置。如果大樓的寬度大于5M，為了保證激活的穩(wěn)定性，采用地埋低頻纜式天線的安裝方式，切割地面埋設(shè)低頻線圈。門(mén)口里側(cè)外側(cè)各部署低頻線圈，兩組線圈的間隔不小于1.5M;

　　3) 光纖通信系統(tǒng)安裝主要注意接頭防水;

　　1.2 養(yǎng)老院室外人員區(qū)域定位系統(tǒng) 室外區(qū)域定位采用測(cè)算節(jié)點(diǎn)之間連接信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)的方法，利用無(wú)線信號(hào)的空間傳輸衰減模型估算出節(jié)點(diǎn)間傳輸距離。

　　信號(hào)傳輸衰減模型的測(cè)量原理

　　室外人員區(qū)域定位系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　在室外區(qū)域，比如主干道、室外空曠區(qū)域等，安裝2.4G有源全向定位基站，定位基站的覆蓋區(qū)域?yàn)?00m,人員佩戴雙頻電子標(biāo)簽，人員進(jìn)入2.4G讀寫(xiě)器識(shí)別區(qū)域，標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送的數(shù)據(jù)被讀寫(xiě)器接收到傳輸?shù)胶笈_(tái)進(jìn)行處理，通過(guò)測(cè)算節(jié)點(diǎn)(讀寫(xiě)器或者AP、電子標(biāo)簽)之間鏈接信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)的方法，利用無(wú)線信號(hào)空間傳輸衰減模型估算出節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)木嚯x，邏輯算法進(jìn)行處理，最終算出定位點(diǎn)數(shù)據(jù)，定位區(qū)域最小在6到8M區(qū)域。

　　2.2.1 養(yǎng)老院室外人員定位效果圖

　　在養(yǎng)老院室外，需要進(jìn)行定位追蹤的人員，佩戴專用的卡片電子標(biāo)簽或腕帶式電子標(biāo)簽，經(jīng)過(guò)養(yǎng)老院室外的一定區(qū)域時(shí)，部署在養(yǎng)老院室外的定位基站設(shè)備實(shí)時(shí)讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)進(jìn)行處理，告知人員當(dāng)前的位置信息，該被定位人員的親屬可以在室內(nèi)中控主機(jī)上或者查詢機(jī)或者手機(jī)APP上實(shí)時(shí)查詢當(dāng)前人員的位置。

　　2.2.2 室外定位系統(tǒng)功能

　　1) 智慧物業(yè)管理

　　l 訪客管理：可通過(guò)對(duì)訪客進(jìn)行定位、活動(dòng)軌跡跟蹤查看，以實(shí)現(xiàn)安保人員為訪客提供及時(shí)服務(wù)，同時(shí)還可提升小區(qū)安防級(jí)別;

　　l 保安、保潔人員管理：通過(guò)RFID無(wú)線定位技術(shù)可看到保安是否按照規(guī)定線路巡邏，可即時(shí)通知保安及時(shí)方便的為老人提供服務(wù);可實(shí)時(shí)查看保潔員位置，可精確到樓

　　l 車(chē)輛管理：可通過(guò)對(duì)地面車(chē)輛的定位，讓養(yǎng)老院人員了解到小區(qū)地面不同停車(chē)區(qū)域范圍內(nèi)空余車(chē)位的數(shù)量，以便讓安保人員對(duì)進(jìn)出小區(qū)的臨時(shí)車(chē)輛進(jìn)行及時(shí)的疏導(dǎo);

　　l 視頻聯(lián)動(dòng)：定位系統(tǒng)和社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)有報(bào)警事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)彈出報(bào)警點(diǎn)附近的視頻，讓養(yǎng)老院相關(guān)人員及時(shí)實(shí)時(shí)看到現(xiàn)場(chǎng)情況。

　　2) 智慧家居

　　l 適用于養(yǎng)老院的管理功能：監(jiān)控與養(yǎng)老院孤寡老人關(guān)聯(lián)的家人的活動(dòng)軌跡功能

　　l 給老人佩戴定位標(biāo)簽后，如果老人擅自跑出養(yǎng)老院大門(mén)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，減少老人丟失案件的發(fā)生;

　　l 養(yǎng)老院相關(guān)人員通過(guò)手機(jī)APP或者Web看實(shí)時(shí)查看家人位置，接受老人發(fā)出的主動(dòng)求助信息，快速響應(yīng)。

　　3) 智慧養(yǎng)老

　　l 雙頻電子標(biāo)簽卡有警情按鈕，老人摔倒或發(fā)生其他危險(xiǎn)狀況，可隨時(shí)觸動(dòng)按鈕報(bào)警，養(yǎng)老院相關(guān)人員接受報(bào)警信息，避免險(xiǎn)情惡化。

　　l 短信提醒：若一旦發(fā)生目標(biāo)離開(kāi)重點(diǎn)區(qū)域或者出口，或進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，發(fā)送短信給相關(guān)工作人員進(jìn)行及時(shí)處理。我們的系統(tǒng)通過(guò)API將實(shí)時(shí)報(bào)警信息上報(bào)給短信推送平臺(tái)，提供觸發(fā)條件，最終由短信系統(tǒng)完成短信的發(fā)送。

　　2.2.3 硬件組成

　　1) 一體化讀寫(xiě)器也叫定位AP，安裝部署在每個(gè)視頻監(jiān)控?cái)z像頭位置點(diǎn)上和攝像頭進(jìn)行綁定，實(shí)時(shí)接收雙頻電子標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)信息并實(shí)現(xiàn)視頻聯(lián)動(dòng)。

　　2) 光纖通訊系統(tǒng)，光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、光纖、中繼器、光纖連接器、耦合器等共同組成了光纖通信系統(tǒng)，用于將讀寫(xiě)器收到的射頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心;

　　3) 工業(yè)級(jí)交換機(jī)。將多路一體化讀寫(xiě)器(定位AP)的UDP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成單位內(nèi)部局域網(wǎng)，將信息匯聚到服務(wù)器中運(yùn)算。

　　2.3 APP查詢定位系統(tǒng)

　　人員位置、軌跡定位查詢展示

　　定位引擎同時(shí)支持AP主動(dòng)掃描模式和終端掃描模式，利用社區(qū)現(xiàn)有的Wi-Fi信號(hào)覆蓋，移動(dòng)終端進(jìn)行信號(hào)接入，擴(kuò)展支持對(duì)其他Wi-Fi設(shè)備(如筆記本電腦、PDA、Wi-Fi手機(jī)等)的定位。

　　2.3.1 APP定位查詢系統(tǒng)功能

　　1) 人員定位查詢追蹤

　　通過(guò)佩戴人員的卡式電子標(biāo)簽或者電子腕帶，在移動(dòng)終端(手機(jī)、PDA等)輸入被定位人員的標(biāo)簽ID號(hào)，實(shí)時(shí)顯示人員位置信息。

　　2) 人員軌跡查詢

　　在移動(dòng)設(shè)備終端輸入人名或者標(biāo)簽ID號(hào)查找指定人員在一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)軌跡。

　　3) 養(yǎng)老院內(nèi)人員位置導(dǎo)航

　　通過(guò)輸入起點(diǎn)和終點(diǎn)，可以規(guī)劃一條路徑，進(jìn)行人員位置導(dǎo)航

　　4) 加強(qiáng)服務(wù)管理

　　通過(guò)APP移動(dòng)終端，可以快速與養(yǎng)老院內(nèi)管理人員、保安、保潔、物業(yè)取的聯(lián)系，以獲得高效服務(wù)

　　5) 確保老人的安全管理

　　老人佩戴定位標(biāo)簽，如果老人未經(jīng)過(guò)授權(quán)出大門(mén)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，減少老人走失案件的發(fā)生，養(yǎng)老院管理人員也可以通過(guò)手機(jī)APP或者WEP實(shí)時(shí)查看老人的位置，接受老人發(fā)出的主動(dòng)求助信息，快速響應(yīng)。

　　6) 越界報(bào)警、

　　某些區(qū)域?qū)儆谖ｋU(xiǎn)區(qū)例如，游泳池、機(jī)房等，未經(jīng)允許的人員進(jìn)入將發(fā)出報(bào)警信息;也可以在某些區(qū)域可以設(shè)定某些人員在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)不準(zhǔn)離開(kāi)，如果離開(kāi)或消失系統(tǒng)告警，例如規(guī)定時(shí)間不能離開(kāi)養(yǎng)老院。

　　7) 視頻聯(lián)動(dòng)

　　可以給每個(gè)定位設(shè)備綁定一個(gè)攝像頭，通過(guò)在監(jiān)控端的地圖上，點(diǎn)擊定位設(shè)備圖調(diào)用定位設(shè)備所在區(qū)域的視頻。當(dāng)有特定的告警時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出發(fā)生告警的區(qū)域的視頻。

　　2.4 養(yǎng)老院室內(nèi)定位系統(tǒng)

　　實(shí)現(xiàn)室內(nèi)人員區(qū)域定位，可以實(shí)現(xiàn)樓層定位與更精確房間定位

　　定位到樓層

　　在養(yǎng)老院大樓內(nèi)，以樓層為定位單元，也就是只需要知道老人在哪個(gè)樓層就可以了，需要在樓梯出口區(qū)域安裝一臺(tái)雙頻吸頂式定位基站，為保證老人出了樓梯，無(wú)論從哪個(gè)方向行走都能被其一個(gè)激活天線激活到，因此要在樓梯口的走廊左右兩側(cè)的和對(duì)面墻安裝激活天線，激活天線采用棒狀天線，安裝位置離在本層樓地面約1.5米高的位置，，當(dāng)樓層里有重點(diǎn)區(qū)域時(shí)，可在當(dāng)前樓層把重點(diǎn)區(qū)域從樓層單元里分出來(lái) 作為另外一個(gè)定位單元，該定位單元也需要添加雙頻定位基站。

　　上圖把老人定位到樓層的設(shè)備安裝方式

　　定位到房間

　　需要更精確定位，也就需要知道老人在哪一層的哪一個(gè)房間里，則除需要在樓梯出入口處安裝設(shè)備外，還需要在每個(gè)房間門(mén)口1.5高位置安裝一個(gè)125K棒狀激活天線，房?jī)?nèi)安裝一個(gè)單頻定位基站，在走廊區(qū)域安裝雙頻定位基站，擴(kuò)展4路125K低頻天線到房間門(mén)口，上圖為把老人定位到房間的設(shè)備安裝方式。

　　高精度定位

　　需要實(shí)時(shí)知道老人在哪一層，哪一個(gè)房間的具體那個(gè)位置，則要在每個(gè)需要的空間里安裝高精度基站。

　　2.4.1 養(yǎng)老院室內(nèi)定位硬件組成

　　1) 吸頂式讀寫(xiě)器(2.4G單頻定位基站)安裝在每個(gè)房間里面，實(shí)時(shí)接收進(jìn)入房間內(nèi)的標(biāo)簽信息，基于信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)的方式，定位人員在房間內(nèi)

　　2) 吸頂式定位基站(125K與2.4G雙頻一體機(jī))安裝在走廊過(guò)道上，擴(kuò)展4路低頻激活線圈，每個(gè)房間門(mén)口離地1.5米進(jìn)行安裝，安裝在門(mén)口的邊門(mén)上，用于判斷人員進(jìn)出房間

　　3) 高精度定位基站(2.4G單頻高精度定位基站)安裝在每個(gè)需要定位的空間。

　　4) 卡式電子標(biāo)簽或者腕帶式標(biāo)簽，老人進(jìn)行佩戴，進(jìn)行人員定位，緊急情況進(jìn)行按鈕求助報(bào)警

　　5) 光纖通訊系統(tǒng)，光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、光纖、中繼器、光纖連接器、耦合器等共同組成了光纖通信系統(tǒng)，用于將讀寫(xiě)器收到的射頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

　　2.4.2 硬件安裝注意事項(xiàng)

　　1) 吸頂式讀寫(xiě)器(2.4G單頻定位基站)安裝在房間正中央，采用吸頂式安裝方式，注意讀寫(xiě)器安裝高度(一般在3-4米)、接頭(電源頭，網(wǎng)絡(luò)接頭)采用15V電源適配器供電傳輸。

　　2) 吸頂式定位基站(125K與2.4G雙頻一體機(jī))安裝在走廊過(guò)道上，四個(gè)房間共用一臺(tái)設(shè)備，每個(gè)房間門(mén)口安裝一支125K低頻天線，注意吸頂式定位基站設(shè)備的安裝位置與高度，每個(gè)房間門(mén)口離地1.5米安裝天線

　　3) 高精度定位基站(2.4G單頻高精度定位基站)直接安裝在需要定位的空間頂部，POE供電。

　　4) 光纖通信系統(tǒng)安裝主要注意接頭防水。