IDC机房人员管理监控系统解决方案.doc

idc机房人员管理监控系统解决方案杭州星纬物联技术有限公司2012年11月276日目录1.前言42.现在分析52.1.问题52.2.目标53.解决方法64.系统概述65.系统架构75.1.视频监控系统105.2.rfid人员定位系统115.3.红外双鉴、幕帘人员移动探测系统165.4.中间件软件系统平台165.3.1.集中展示175.3.2.实时监控195.3.3.录像回放195.3.4.报警联动205.3.5.配置管理215.3.6.远程控制215.3.7.系统基本设置功能225.3.8.监控警报功能225.3.9.监控报警方式235.3.10.边界线及出入口监控功能235.3.11.行动轨迹监控235.3.12.指定人员查询246.技术体系246.1.光纤交换网络246.2.rfid人员定位276.3.无线传输网络306.4.高清化视频监控396.5.数据中间件456.6.ip化存储507.设备清单558.产品介绍598.1.200万高清网络球598.2.红外双鉴探测器618.3.红外幕帘探测器628.4.olt638.5.onu648.6.ipsan658.7.全向型读写器668.8.有源电子标签678.9.工业通用网关688.10.无线4路开关量节点701.前言22.现在分析32.1.问题32.2.目标33.解决方法34.系统概述45.系统架构55.1.视频监控系统75.2.rfid人员定位系统85.2.1.系统组成和架构85.2.2.系统定位示意图95.2.3.系统功能106.技术体系116.1.rfid人员定位116.1.1.系统原理116.1.2.电子标签116.1.3.rfid自动识别工作原理126.1.4.区域定位原理126.2.高清化视频监控136.2.1.高清网络摄像机原理及组成146.2.2.ip化高清摄像机的意义176.2.3.优势186.3.数据中间件206.3.1.中间件组成216.3.2.中间件特点236.4.ip化存储246.4.1.ip化存储组成及原理266.4.2.ip化存储的优势277.产品介绍291. 前言随着现代信息化建设的发展和普及，各行业对各类信息系统的依赖性日益提高，计算机系统已成为业务系统的重要组成部分，其数量与日俱增，配套的信息机房设备也日益增多。目前，政府和企事业单位的业务工作已实现了数字化、网络化的计算机管理，许多单位都建筑专用的计算机网络机房。管辖较多属下单位的机房分布较散，机房管理与维护已成为一项重要工作。目前，许多机房的管理人员不得不采用 24 小时专人值班，定时巡查机房环境设备，这样不仅加重了管理人员的负担，而且更多的时候，安全隐患不能及时排除，单位主管部门及有关领导，也不能及时掌握机房的日常管理情况。同时，机房维护人员的复杂，对机房的安全保密性，对机房设备的安全运行无疑是一个不利因素。为了解决上述存在的问题，对机房的各种维护人员加强监控和管理，实施机房人员管理智能化监控系统，有效管理机房维护人员，保证机房设备运行的安全性和稳定性，是很有必要的。 实施机房人员管理监控系统后，可带来明显的管理、经济和社会效益：1.提升机房的管理水平，提高单位的管理形象； 2.对分布在各地的多个机房实现集中监控和管理；实现机房24小时无人值守，节省人员财力； 3.对出入机房的人员实现科学有效的监控和管理，增强机房的安全防范；4.对机房内人员的工作轨迹进行跟踪，实时监测维护人员的行动轨迹。5.实现主管领导在自己的办公室里或是在外地随时浏览各个机房的日常情况。总之，机关及企事业单位建立实施机房人员管理监控系统后，可以提高管理水平，提高人员管理效率，提高机房设备运行的安全性和稳定性，确保管理及经营业务的正常开展。 2. 现在分析1.2.2.1. 问题1. 工作及维护人员太多，同时维护。2. 机房面积较大3. 维护人员，维护的工作内容，现场管理人员不是非常清楚、明白4. 机房现场维护人员工作情况无法实时了解机房内无人员管理及跟踪智能化监控系统2.2. 目标1. 利用rfid技术，建立人员区域内定位移动轨迹系统2. 机房内增设高清摄像机，多角度进行监控，避免存在盲区3. 人员移动轨迹与视频监控系统的结合和统一设计4. 利用红外双鉴、幕帘，探测人员移动区域范围5. 系统平台集中管理与业务联动6. 视频图像与人员移动轨迹，进行统一集中存储与回放7. 维护人员移动轨迹出现异常，可联动进行报警8. 业务系统支持远程调度管理与监控，同时支持扩展与兼容3. 解决方法1. 机房内通道口及人员走道，增设高清球型摄像机。2. 机房内通道口及人员走道，增设自动跟踪球型摄像机。3. 机房天花板上增设rfid读写器，从上往下进行信号覆盖，覆盖距离为12米。4. 在机房天花板上安装红外双鉴、幕帘，安装方式为壁挂式于天花板上，覆盖方向从上往下，覆盖距离为12米，部署按每50平方米安装一个，进行人员区域范围移动检测。5. 中间件软件系统集中管理，支持人员定位轨迹移动、回放等6. 动力环境监控系统与视频数据进行业务联动；3.4.4. 系统概述本方案针对现有机房人员管理存在的问题，基于第三代视频监控技术与物联网rfid技术、无线数据网技术，采用视频监控系统与rfid区域人员定位系统及红外双鉴、幕帘，区域范围人员移动探测系统，解决现有机房维护人员复杂，人员多，移动轨迹无法确定等问题，对维护人员进行综合管理，现场人员轨迹移动与视频进行联动，采用高清自动网络跟踪球对人员移动进行跟踪，对人员的移动轨迹与机房内部结构图进行匹配，对移动轨迹的记录并回放、保存。视频监控系统方案，采用先进的全ip数字解决方案，采用网络硬盘录像方案机（nvr）为基本核心的监控系统建设模式，语音对讲系统、前端报警系统均通过以太网接入嵌入式网络硬盘录像机，监控摄像机采用红外网络高清球机/红外网络枪式摄像机通过网络直接接入嵌入式网络硬盘录像机。数据采集与报警系统采用无线系统接入中间件，nvr接入数据中间件。该视频监控系统方案是目前国内网络化、高清化、一体化、智能化综合监控方案。采用红外网络高清球机与红外枪机、网络硬盘录像机，施工非常的简单，只需要一根网线即可，不再需要铺设线缆、视频同轴电缆、也无需进行光纤熔接等繁琐并专业化程度较高的工程施工。可与网络存储产品系列的完美结合，网络摄像机通过网络传输至监控中心，监控中心配有网络存储产品，进行网络集中录像存储，解决了ip网络摄像机网络集中存储的难题，客户端通过ip网络摄像机即可查询到存放在网络存储服务器的录像，进行查询回放和下载到本地备份。rfid人员管理及定位系统，采用目前国际上最先进的rfid 技术的区域实时定位系统。该系统能够及时、准确的将各个区域人员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管理。当有突发事件时，管理人员也可根据该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。红外双鉴、幕帘，区域范围人员移动探测系统，采用无线数据网技术，在机房天花板上安装红外双鉴、幕板帘，安装方式为壁挂式于天花上，覆盖方向从上往下，覆盖距离为12米，部署按每50平方米安装一个，进行人员区域范围移动检测。 5. 系统架构基于rfid技术的人员定位与管理系统及采用ip化视频监控系统解决方案为业务部门提供新型化服务接口和界面，系统对业务进行支撑。系统使用中间件技术和云计算技术对业务系统提供服务，对数据业务进行抽象，对各种设备进行接入和预处理。ip光通讯网络用于信息通道建设，承载各种核心业务。设备层则负责采集人员定位与移动轨迹信息与人员移动视频图像信息，支撑人员实时移动监测。系统采用统一制定设备和软件标准、以中间件为核心确定接入设备类型和标准，使系统先开具备了标准性、规范性、扩展性和平滑升级的能力。而且方便与各种应用系统对接，也方便各种特色业务的添加和开发。图1描述人员管理监控系统总体架构。图2描述人员管理监控系统平面布防图。图2 人员定位管理监控系统平面布防图图3描述人员管理监控系统侧面布防图。图3 人员定位管理监控系统侧面布防图 系统有如下几部分构成：1. 视频监控系统2. rfid人员定位系统3. 红外双鉴、幕帘探测系统4. 数据中间件系统5.5.1. 视频监控系统选用高清网络摄像机，监视机房内布防区域并实时显示、记录现场录像，发现异常可自动跟踪报警，并联动录像；选用高清网络自动跟踪球，对现场人员移动轨迹自动跟踪，与rfid人员移动轨迹，进行复核。目标：1) 视频监控子系统能够利用视频探测技术，监视布防区域并实时显示、记录现场图像。2) 对现场人员移动轨迹，进行自动跟踪。3) 可与其他子系统进行联动。4) 执行控制、操作指令的响应时间不大于1s。5) 根据预定监控区域、探测目标、环境条件及摄像机性能的不同，有效监控范围应覆盖预定监控区域，避免存在盲区，与其他系统进行功能互补、警报复核。6) 显示图像与实时图像传输时延不大于1s。7) 支持单路回放、多路同步回放，可按摄像机编号、日期、时间进行简单快捷的回放检索。8) 可调整回放画面亮度、对比度和音量。具备探测功能的监控设备漏报率为零，误报率每日平均单路不应超过1次。9) 能够接入主流厂家的编码设备；摄像机部署：1. 机房内大门安装130万高清网络摄像机监控大门的进出情况。2. 在机房内部四个角落里安装130万高清网络摄像机，人员走道每条通道出入口各安装一个高清网络摄像机，中间位置安装多个网络自动跟踪球，进行人员自动跟踪，尽量做到避免减少视频存在盲区。5.2. rfid人员定位系统rfid人员定位系统基于嵌线入式技术、移动计算技术、无射频识别技术等，系统利用现有成熟的工业tcp/ip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。rfid人员定位管理系统通过rfid技术，实现了大范围的准确人员监控，利用成熟的can总线/r485线数据传输组网系统连接人员定位基站、阅读器和人员随身携带的无线发射器（电子标签），通过人员定位基站和人员管理专用软件以及后台数据库进行数据交换实现站内人员的跟踪定位和安全管理。目标：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、求助报警、合理调度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。rfid读写器部署：1. 机房内人员走道集合点进行安装1个读写器，安装方式为壁挂式于机房天花板之上，覆盖距离为51102米（可调），覆盖方式为全向型角度可在180度，覆盖范围按面积200平方米安装1个。2. 可根据机房面积大小与室内设备的摆放不同，可进行按一定区域面积大小进行均匀布置rfid读写器,部署范围可在50平方米。下图为rfid读写器安装位置，如图所示。3.4. 图3 rfid读写器安装位置网络传输方式：系统采用无线跟有有线相结合的方式，在一些布线困难或不能布线的地方，可以采用无线网络来进行数据传输。5.1.2.3.4.5.5.1.5.2.5.2.1. 系统组成和架构与组成 系统采用以b/s结构为主，c/s结构为辅的总体架构，适应不同用户和部门的业务需要。后台数据库采用sql server 2005,运行可靠，平稳，易维护。系统架构图如下：图4 人员定位系统架构图rfid人员定位系统主要由人员定位管理软件、后台数据库、数据中继设备、阅读器、电子标签等设备构成。人员定位管理软件主要用于对收集数据的处理，并通过人员定位显示屏实时反映出受监控人员位置，可以在需要时通过无线语音指挥系统下发指令给无线终端进行人员管理。后台数据库主要用于收集和储存从阅读器中上传的数据，用于数据回溯和提供给定位管理软件进行数据处理。中继设备用于实现阅读器数据上传，使用485线组网的阅读器最长走线距离大概在1000m，需要通过中继设备来上传数据，避免距离太远导致数据丢失。阅读器主要用于电子标签数据的接收、筛选并上传数据至后台数据库。电子标签由受控人员随身携带，实时上传数据给就近的阅读器，以实现人员跟踪定位功能。下图为人员定位系统网络拓扑图。 图5 人员定位网络系统拓扑图工作原理：根据需要管理的区域，安装好相应的rfid识别平台,并设定其的识别范围为需要管理的区域。当移动工作人员携带rfid卡进入到识别平台的可识读范围内,rfid识别平台会自动识读该卡，并将该卡的进入时间，卡号存入识别平台的flash存储器中，同时通过通讯网络连同识别平台的id编号一起发送到服务器。识别平台不断读到rfid卡的信号，直到携卡人离开识读范围，其最后一次的读卡时间即为离开时间，离开时间也会记录到flash存储器中，并会通过通讯网络传送回服务器。系统管理员可以在后台管理系统中查询该信息。rfid人员定位管理系统由电子标签、读写器（接收器）、网络设备、计算机、服务器和系统软件组成。下图为rfid管理系统的系统网络结构图。图4 系统网络结构图5.2.2. 系统定位示意图如上图所示：读写器固定在预定的不同位置点，具有较大的接收范围；当电子标签进入读写器工作范围后，读写器就会接收到电子标签发出的信号，根据多种上报数据进行分析后，系统可判断出电子标签所在区域，从而实现电子腕带的范围定位。在实际应用中，每个网络版的读写器会分配到一个固定的ip地址，并根据现场地形安放好。当佩戴上电子标签的人或物件经过读写器的工作范围时（如图中的红人），人或物件佩戴的电子标签就会将信息发送到读写器。当读写器接收到这个电子标签发出的信息并经过网络传送出来后，根据电子标签id号，接收器的ip地址，对照现场的设备安放资料，就可以得出“某人/某物在某一时间经过某个监控区域”的记录，实现对人员或物件的追踪监控。5.2.3. 系统功能6. 人员身份识别:工作人员的事先就已在系统中注册，其个人资料和卡号都存在监控主机内；当外来访客进入时，需要先到系统中注册一张临时的rfid卡，并发放给该来访人员携带。当携卡人出现在某识别平台的可识读范围内时，监控主机就会受到该识别平台传来的rfid卡号和时间，通过查询事先注册的信息，管理人员在监控主机就知道该携卡人是谁。7. 人员定位:每个识别平台都事先在系统内标定地理位置，当携卡人出现在该识别平台的识读范围内时，系统就可以判明该携卡人当前的位置，实现人员定位。8. 人员行径纪录：系统管理员可以根据纪录到的定位信息，通过时间匹配，可以描绘该携卡人的行径轨迹。9. 位置人员查询：系统管理人员可查询某一识别平台当前识别范围内的所有rfid标签，从而确定某位置范围的人员情况。并可通过摄像头察看是否具体情况，以判定是否正常。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。5.3. 红外双鉴、幕帘人员移动探测系统本系统采用无线数据网技术，利用红外双鉴、幕帘探测器，通过壁挂式安装方式，安装在机房天花板上，覆盖方向从上往下，覆盖距离为12米，部署按每50平方米安装一个，进行对区域范围内人员移动检测，结合rfid人员定位系统，对维护人员的运动轨迹进行精确的管理。 下图为系统架构图。目标：1) 对区域范围人员移动进行探测。2) 与rfid人员定位系统结合，对人员移动轨迹更加精确。3) 对维护人员的工作情况，进行更加精确的监测。探测器部署：1. 安装方式采用壁挂式，安装位置在机房内天花板上。2. 覆盖方向从上往下，覆盖距离为12米。部署范围面积按每5050平方米安装一个，与无线开关量节点进行对接。3.工业通用网关，按每2000平方米安装1个，与无线开关量节点进行对接。 5.4. 中间件软件系统平台idc机房中间件软件系统平台实现平台一体化、多系统联动，是一种应用级的业务功能，非原有系统独立的子系统功能。可以用使用者和操作员提供更直观的体验，拥有更高的业务效率。1.1.2.3.4.5.5.1.5.2.5.3.5.3.1. 集中展示l 视频图像、移动视频、语音、报警、gps、车辆等全部信息，能集中、综合、同时显示； l 并提供监控信息与物理位置的对应关系。l 回放界面l 电子地图界面l 报警自动弹出画面l 视频浏览区u 实时视频浏览u 实现视频监视窗口数146891316202536任选，并可以结合设备列表及监视计划可以做任何组合的图像分组轮巡。u 右键可实现抓图，颜色调节，语音对讲，视频矩阵控制等功能。5.3.2. 实时监控l l支持画面分割功能；l l支持视频模式切换；l l支持同时标清视频、高清视频浏览；l l支持双向语音对讲功能；l l支持实时视频屏幕抓拍、识别、保存，实现报警事件处理应用；l l支持信道名模糊检索功能；l l支持3d三维定位；5.3.3. 录像回放l l 支持时间、地点和报警类型等信息检索； l l 支持播放、快放、慢放、单帧放、拖曳、暂停； l l支持录像标记； l l支持录像追踪； l l支持db33/t629-2007协议跨平台调阅； 5.3.4. 报警联动l l支持各类事件报警及处理，实现现场报警和远程报警； l l 支持报警优先级及事件排序，自动切换报警发生画面； l l 支持视频动态告警；5.3.5. 配置管理l l支持设备编号、属性；l l支持用户权限管理；l l支持报警输入、类别、输出设置；1) 支持平台内的客户端用户对讲。5.3.6. 远程控制1) 支持对视频监控设备和环境监测设备进行控制，控制范围包括：摄像机（包括云台、镜头等）、灯光、系统、空调等；2) 可以对摄像机进行视角、方位、焦距、光圈、景深的调整，还可以对摄像机的雨刷，加热器等辅助设备进行控制，支持用鼠标拖曳的方式控制摄像机的监控方位、视角，实现快速拉近、推远、定焦被监控对象；3) 选择一幅图像，点击3d缩放按钮，然后点住鼠标左键，在主画面上拉出需要查看的区域，然后松开左键，球机的云台就会自动定位到所拉的画面区域,方便用户快速直接的进行云台的定位；4) 支持对有预置位的摄像机添加、删除、修改、调用、查询预置位的操作；5) 能对云台摄像机或球机多个预置位、多条巡航线路、多个巡航方案的进行设定，可以设定在不同的时间段执行不同的巡航方案；6) 可以对摄像机设置长时间驻留的预置位，系统在用户对该摄像机控制操作结束后设定的时间段内，使摄像机回复到默认的监视位置；7) 可以远程控制声光告警设备，例如：警铃警笛等；8) 支持用户权限管理提供优先级划分，高优先级用户可以在低优先级用户使用时获取控制权，低优先级用户不能再使用，同级别的用户满足先到先得的原则获得控制权；9) 支持对管理的rpu进行远程升级、重新启动、参数配置等控制；10) 支持远程设置osd（on-screen display）信息的方式，使设置变电站的视频显示下发的提示信息。5.3.7. 系统基本设置功能系统的某些功能必须在管理人员对系统进行了相应的设定后，才能正常运作。设定会因应不同的应用环境而有所不同。系统的每个基本功能都有设置项目需要管理人员根据具体情况进行设定。系统的基本设置包括： 人员权限设置 人员类型设置 监控区域设置 警报设置5.3.8. 监控警报功能监控警报功能是整个rfid监控系统的核心功能。通过该功能，监控人员可以很快的知道大楼内的人员分布情况；可以追踪某一特殊对象的“活动轨迹”，这些都是以前的监控系统所不能实现的功能。5.3.9. 监控报警方式监控报警方式有二种，越界警报和断线警报。两种警报都会产生警报声响。这警报功能可以与视像，门禁，警报讯号，和自动发送电邮、短讯等系统功能联防启动。在系统中更可加入同区管理人员位置显视功能模块。 5.3.10. 边界线及出入口监控功能在活动区域的围墙或者出入口上安装警界线，任何时候如果有被监管对象接近围墙范围内，都会激发警报系统。 围墙的警界线范围可设定为2米至5米内。 警界线可藏在围墙内不容易发现。如下图示意：5.3.11. 行动轨迹监控受监控人员身上戴有标签，系统可以实时知道其具体位置，到过哪些地方，接触过哪些人，经常和哪些人在一起，可方便对受监控人员的控制和防止意外等情况的出现。5.3.12. 指定人员查询通过条件查询可以查询某指定人员，并反映出该人员目前所处位置。5.3.13. 自动报警当出现监管对象故意或者意外对标签进行破坏、特定时间清点缺席、非授权人员闯入禁区、管理人员按动紧急救援按钮等情况出现时，系统按事故性质自动启动警报。并提供预先设置的应急提示信息。5.3.14. 显示报警位置系统报警后，系统即时找出并显示事故发生区域，管理人员可以有目标地尽快到达现场并进行控制处理。6. 技术体系6.1. 光纤交换网络1.11.2光交换网络是是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了pon技术，在链路层使用以太网协议，利用pon的拓扑结构实现了以太网的接入。6.1.1. 结构及特点光交换网络由中心侧设备olt、前端侧设备onu和分光器、光纤构成。图63.15.1 为光交换网络组网结构图。图63.15.1 光交换网络组成结构图 基本特点 中心侧设备olt与前端侧设备onu之间信号传输基于ieee 802.3以太网帧 传输线路速率下行/上行：1250 mbit/s / 1250 mbit/s 以mac控制子层的mpcp（multi point control protocol）机制为基础，mpcp通过消息、状态机和定时器来控制访问p2mp的拓扑结构 p2p仿真子层是无源光网络/mpcp协议中的关键组件 逻辑分光比1：32（1：64） 支持a、b类odn分光器网络 光交换网络特点： 只需铺设1或2根光纤到现场 需n+1个光收发器 设备占用局端机房空间最小 传输中不需有源设备 设备集中管理6.1.2. 光交换网络的原理1) 光交换网络的信道复用技术v 光交换网络系统采用wdm技术，实现单纤双向传输。v 信道速率上下行各1.25gbps2) 光交换网络的传输原理 上行v 上行采用tdm时分复用方式v 在上行方向，每个前端侧设备onu根据中心侧设备olt分配的时隙，在不同的时隙内发送数据包。v 在分路器的上行方向，各个支路不同时间段的光信号在主干上汇聚成连续的光信号，避免了光信号的传输冲突。3) 光交换网络的传输原理 下行v 下行采用广播方式。v 逻辑链路标识llid。为每个注册的前端侧设备onu分配一个唯一的llid中心侧设备olt建立和维护llid与用户mac的关系对应表，根据该表来转发数据v 安全性前端侧设备onu通过收到数据帧中的llid来决定是接收还是抛弃数据包在下行方向采用aes加密，杜绝使用伪造的前端侧设备onu来窃取数据6.1.3. 光网络技术优势1. 大容量、超长距离、长寿命，n 上下行对称1.25g，n 在1：32大分路比的情况下，支持 20km传输距离n 光缆寿命远大于双绞线、同轴电缆2. 完善的triplay业务支持能力，通过一个单一的光纤接入系统综合解决数据、语音、视频的综合业务接入 。图6.1.3 多数据接入图3. 对多点拓扑结构，只需增加前端侧设备onu数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，大大降低光纤资源耗费。4. 无源特性大大降低运维成本n 中心侧设备olt和前端侧设备onu之间均为无源器件，可靠性高n 无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，极大的降低运维难度及运维成本（opex）6.2. rfid人员定位1.2.3.4.5.6.6.1.6.2.1. rfid技术系统原理rfid（radio frequency identification technology）射频识别技术是一种通过射频信号自自动识别目标对象并获取相关数据的非接触式自动识别技术。从概念上来讲，rfid类似于条码扫描，条码扫描技术是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光电信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而rfid则使用专用的rfid读写器及专门的可附着于目标物的rfid单元，利用rf信号将信息由rfid单元传送至rfid读写器。rfid 应用系统由4 部分组成：(1) rfid 电子标签。rfid 电子标签能够贮存有关物体的数据信息(约1 kbits)。在自动识别管理系统中，每个rfid 标签中保存着一个物体的属性、状态、编号等信息。标签通常安装在物体表面，具有一定的无金属遮挡的视角。(2)读写器，用于识读及写入标签数据，其主要功能是:查阅rfid 电子标签中当前贮存的数据信息;向空白rfid 电子标签中写入预贮存的数据信息;修改(重新写入)rfi d 电子标签中的数据信息;与后台管理计算机进行信息交互。(3)发送接收信号的天线。天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。(4)通信网络系统。包括数据库服务器和其他信息系统。数据库服务器负责处理读写器传送过来的信息，并进行信息处理。将重要信息存储在数据库中。其他信息系统根据需要向读写器发送指令，对标签进行相应操作。rfid人员定位系，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。6.2.2. 人员定位系统原理6.2.3. 人员定位管理是由监控中心主计算机在系统软件支持下，通过数据传输接口和生产场地铺设的通讯光/电缆，无间断、即时地对生产场地安装的无线数据采集器进行数据信息采集，无线数据采集器将自动采集有效识别距离内的标识卡的信息，并无间断、即时地通过传输网络将相关数据传送至监控中心。数据信息经分析处理后，将工作人员动态分布在主计算机界面中得以实时反映，从而实现生产现场安全状态在中心数字化管理的目的。6.2.4.6.2.5. 图6.2.2 工作原理图根据客户监测需求，在施工现场、关键设备、作业面等地点安装无线数据采集器，并通过电缆/光纤数据传输接口相互连接为高速工业以太网，从而构成完整通讯线路。管理单位输入工作人员相关信息后，向工作人员颁发并装备标识卡。6.2.6. 系统数据库记录该标识卡相对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期等基本信息。6.2.7. 进入现场的工作人员必须随身携带标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别。系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的路段、时间等资料传输到监控中心进行数据管理，并可同时在位图上出现提示信息，显示通过人员的姓名。如果感应的无线标识卡号无效或进入限制区域，系统将自动报警，安全监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。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、设备、人员上，阅读器用于当附着电子标签的待识别物品、设备、人员通过其读出范围时，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。6.2.8. rfid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-write units，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、tcp/ip等通讯接口等组成，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、wifi、gprs、tcp/ip等与上位机连接，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。6.2.9. 区域定位原理a b c为阅读器，接收范围为恒定，tag1 tag2 tag3 为同一参数且增益型标签。增益自动可循环（分别为0db 1db 2db 3db）。在发射数据时候同时可发送本身的天线增益数据。示意图：以图示 tag1为例子，当标签增益最大为2db时，abc阅读器都能接收到信号当标签增益最大为1db时。ab阅读器能接收到信号当标签增益最大为0db时，a阅读器能接收到信号由此可以通过软件可计算出tag1最靠近a，即把tag1定位在a附近，实现区域型定位以tag2为例子：当标签增益最大为2db时，abc阅读器都能接收到信号当标签增益最大为1db时，abc阅读器都能接收到信号当标签增益最大为0db时，b阅读器都能接收到信号同样可以通过软件可计算出tag2最靠近b，即把tag2定位在b附近.6.3. 无线传输网络无线数据网简称“wdn”,无线数据技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，是一种基于ieee 802.15.4无线标准的组网、安全和应用软件方面的技术。它支持3种主要的自组织无线网络类型，即星型网(sty)、集群树状网(cluster tree)和网状网(mesh)。图5描述无线数据网络三种类型。图 63.32 无线数据网络三种类型无线数据网综合了传感器技术、嵌入式系统技术、网络无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器节点实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，而每个传感器节点都具有无线通信功能，并组成一个无线网络，将测量数据通过自组多跳的无线网络方式传送到监控中心。无线通信网络按照组网控制方式一般分为两类：一类是集中式控制的，即有中心的；另一类是分布式的。第一类无线网络的运行要依赖预先部署的网络基础设施，典型的例子有：依靠基站和移动交换中心的蜂窝移动通信系统，基于接入点和有线骨干网模式工作的无线局域网。ad hoc网是分布式无线网络的典型，它是不依赖任何基础设施的移动节点之间的短时间互联。由于无线电波的衰减特性，其覆盖范围十分有限，两个无法直接进行通信的节点的一次通信需要若干次中继（多跳 multi-hop）才能完成。普通节点通过由分层的网络协议和分布式算法的相互协调担当分组转发功能路由器，实现了网络的自组织（self-organized）19。图5描述无线数据网络典型结构。图 1.4 无线数据网络结构无线数据网发源自无线传感器网(简称wdn)，在国外的发展已有一两百年的历史，它诞生于电气时代，电气时代广泛使用模拟电压技术，传感器也不例外。早在1999年，美国的移动计算和网络国际会议就指出：无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。美国橡树岭国家实验室则在2002年断言，it时代正在从计算机网络向无线数据网络转变。近年来，wdn研究几乎是呈爆炸式发展，美国麻省理工学院、哈佛大学、康奈尔大学、斯坦福大学等世界著名大学，以及包括intel、microsoft、ibm、dust、crossbow在内的著名企业都纷纷开展wdn方面的研究，此外欧洲、亚洲各国的很多大学和研究机构也纷纷投入了大量的研发力量开展这方面的研究。1.2.3.3.1.3.2.6.3.1. wdn组成wdn在系统中分为三个部分：中心节点、路由节点和终端节点。中心节点和路由节点是整个网络的关键路径，由于中心节点比较少，交互量比较大；路由承担重要的路径功能；终端节点负责数据采集和动作执行。中心节点在产品上对应即为无线网关，亦称之为：物联网网关。1) 中心节点（网关）中心节点是wdn网络的核心设备，应用于主要场所。网络采用具有自动组网能力的wdn无线通信协议，支持多种网络数据接口，如gprs、3g、adsl、wifi等，具有前端数据预处理与现场分析能力。无线模块将传感器采集到的数据通过wdn协议传输至中心节点，中心节点通过有线（rj45）或无线（gprs、wifi、3g）通信与数据中心交互，完成数据存取和命令控制。中心节点作为wdn网络的最上层汇聚节点实现wdn与以太网的数据交换，可以远程配置各节点的信道、传输速率等参数。通过人工配置，可以使得wdn组成树型网络，组成数据传输网络。可以通过统计分析各节点数据，依据“蜂窝”原理计算出各节点的信道及传输速率，下发给节点，使wdn自动组成速度恒定的多“蜂窝”网络。2) 路由节点路由节点在整个wdn网络中起到承上启下的作用，在本系统的多信道设计中，路由节点具备双信道的功能，上行链路和下行链路各使用一个信道，互不干扰。路由节点只具备路由功能，不具备终端节点的采集功能。路由节点是整个网络的关键节点，供电方式采用有源供电，路由节点在整个系统中数量不多，承担组成关键路径的作用。本系统中，路由节点下层连接终端节点，上层连接中心节点或路由节点，负责数据的中转。下行终端节点与路由节点保持心跳，路由节点记录终端节点的在线或离线状态，当终端节点的状态发生变化时，路由将信息上报到中心节点。路由节点缓存下发的信令，当终端节点激活无线模块时（上传采集数据包或心跳包时），将信令发送给终端节点。3) 终端节点温湿度采集器、门磁信号采集器、水浸信号采集器、烟雾采集都是终端节点。由于不需要事先布线，后期可以根据业务情况调整节点部署，移动位置或添加新的传感器节点。终端节点设计成只需要组一级网络，而且只作为叶子节点。终端节点由射频模块、变送电路和传感单元组成。向上层节点转发采集的数据，接收上层节点的指令并执行。节点实现低功耗。上行采用定时加中断的方式工作；下行信令由路由节点缓存，当终端节点唤醒无线模块时（上传采集数据包或心跳包）路由节点在应答中通知终端节点有信令需要接收，终端节点依信令进入信道监听模式（需要控制监听的时间，以免太过耗电），接收处理完毕后，再次进入休眠状态。6.3.2. wdn特点1. 施工方便：无需接拉数据线，即插即用，自动快速组网，无需人工干预。2. 大容量：单网关接入200500个节点能力，远大于有线的几十个节点能力，可大大减少组网投入。3. 可靠性高：嵌入式与专用低功耗器件、精简的射频电路以及组网的多路径冗余备份，使系统里的设备可以可靠稳定地运行4. 总体成本低:单网关的高容量、近乎于零的施工成本、平稳的扩容能力，使得项目总体成本远低于传统方案。可以降低用户系统总造价，可以为工程和方案提供商提供更高的效益空间5. 扩展与增容方便：增加新类型和新的节点只需要安装节点本身即可，无须改造数据线/装修/布局等。6. 数据安全:对数据传输进行加密处理，确保数据的准确性和安全性。7. 自主产权组网协议：ism免费频段，抗干扰能力强，可以灵活控制组网拓扑和特性。有别于zigbee限制于国外的组网能力，可以更灵活地修改适合于国情的组网结构，针对行业特性使用最优的组网方式8. 简便的二次开发能力：平台、网关、传输节点都可以进行快速的二次开发能力，提供完备的开发包和仿真平台，提供最快1小时的对接能力。可方便地与现有系统对接并升级现有解决方案无线数据网的一大特点是没有数据传输线，方便部署。节点支持电池供电，支持低功耗的待机算法、组网算法、硬件低功耗方法。目前无线数据网常用的频段有433470mhz，是仪器仪表公用免费频段。有470512mhz频段。充电站需要根据现场环境和数据传输要求和通讯距离，选择合适的无线频段，还要避免和其它系统的干扰。无线数据网的特点是低成本、大容量。实际中的系统速率并不高，一般为20kbps250kbps。当大量数据接入系统后，数据实时性会大受影响。需要系统支持多种数据优先级和信道划分。目前最先进的技术是使用信道划分技术。对于静态节点和动态节点使用不同信道并发工作。为避免相同信道引起的同频干扰问题及降低碰撞侦听的碰撞机率，需要使用自动搜频和信道部署技术，研究性能最好的信道部署和分布技术，即避免同频干扰问题，同时减少搜索的机率。多蜂窝的干扰主要是同频干扰。蜂窝间的信道分布、信号覆盖范围，以及引入的信道搜索是要考虑的问题12。6.3.3. wdn主要参数产品型号tw-tng-xxxxxxx频段433mhz，470510mhz发射功率50mw250mw（可调）传输速率 20256kbps接收灵敏度-107dbm误码率10-6传输距离无遮挡：800米/1700米/2000米以上严重遮挡：50米/160米/200米 绕射能力在密集绿化和高密度楼间距的环境下绕射8栋楼160米距离网络结构星型网、树型网、网状网组网能力200-500点温度-2070湿度5%95%相对湿度（无冷凝）网络深度916级信道32信道带宽200k调制方式fsk,gfsk时延100ms6.3.4. wdn关键技术商用的无线数据网络需要实现下列关键功能，才能支撑实际项目中的数据传输需要。1) 复杂场景下传输距离与组网实现多遮挡复杂环境下无线数据会发生多径情况，会发生数据丢失情况，发发生数据强弱不断变化情况，相应的无线射频部分及协议异常处理和容错要能支撑这些情况的处理。2) 复杂路径优化选择算法传统的mesh网络以组网为目的，并非以数据传递为目的。网络稳定时间长，数据传递路径不优。带来的问题是时延长、带宽利用率低。效率最佳的网络是最短的组网路径，以及节点职责的相对固定。tnet体系组网协议使用全自动优化路径选择算法以及人工部署半干预技术辅助实现最佳的现场效果。解决传统mesh网组网行为不确定的情况。3) 有源无源交叉使用的全网低功耗算法无线数据网的核心技术之一是低功耗算法，业界有很多算法，如多个能量感知的路由协议，定向扩散和谣传路由等基于查询的路由协议，gear和gem等基于地理位置的路由协议，speed和reinfoe-m等支持qos的跌幅协议。最有效的工业级算法是tnet体系的有源无源交叉使用的低功耗算法。体系将节点职能进行了划分，对关键节点使用节能算法和重点供电，对终