基于物联网技术的智慧养老综合管理系统技术方案书.doc

基于物联网技术的智能养老 技术方案书第 1 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统技术方案书目 录1. 背景.52. 系统概述. 63. 系统设计原则.63.1. 实用性.73.2. 易用性.73.3. 稳定性.83.4. 可靠性.83.5. 先进性.83.6. 兼容性.84. 系统设计方案.94.1. 设计依据.94.2. 系统设计.104.2.1. 系统拓扑图.104.2.2. 系统组成. 114.3. 设备布设.164.3.1. 主干网设备.164.3.2. 终端设备.174.4. 设备布置图.174.5. 设备清单.175. 系统基本原理简介.185.1. ZigBee 技术简介 .185.1.1. ZigBee 技术概述 .185.1.2. Zigbee 技术特点.195.2. 通信原理.195.2.1. 基站/基站控制单元与服务器通信.195.2.2. 基站与基站通信.205.2.3. 基站与各智能终端通信 .205.3. 定位原理.206. 系统主要功能.216.1. 实时定位及紧急求救功能.216.1.1. 实时定位及轨迹.216.1.2. 移动无线求救.226.1.3. 老人运动状态监测.226.1.4. 区域闯入报警.236.2. 固定式无线呼叫功能.236.3. 老人防走失功能.246.4. 在线巡更功能.246.5. 离床报警系统功能.256.6. 视频监控及联动功能.256.7. 一卡通功能.25基于物联网技术的智慧养老综合管理系统技术方案书6.8. 对讲通讯功能.256.9. 大屏显示系统功能.267. 系统特点.267.1. 多系统合一、高效灵活.267.2. 一套主干网，系统成本低.267.3. 多种组网方式，施工难度小 .267.4. 信号全覆盖，无死角.267.5. 三维结合二维，双架构平台 .277.6. 实时定位，定位更精确.277.7. 开放式数据接口，兼容性高 .278. 系统技术规格.289. 系统硬件简介.289.1. 硬件介绍.289.1.1. 基站控制单元.289.1.2. 吸顶基站.299.1.3. 室内桌面基站.309.1.4. 室外工业基站.319.1.5. 定位卡.339.1.6. 定位腕表.349.1.7. 胸牌.359.1.8. 无线呼叫器.369.1.9. 离床报警智能床垫.379.1.10. 数字对讲机.389.1.11. 开关电源.399.1.12. 监控主机.419.1.13. 服务器.429.1.14. 显示大屏.429.2. 系统软件.439.2.1. 主界面.449.2.2. 主要功能.4610. 工程施工安排.5610.1. 施工流程.5610.2. 初步工程进度安装表.5711. 培训及售后服务.5811.1. 培训.5811.1.1. 系统介绍.5811.1.2. 定位终端的使用.5911.1.3. 设备维护.5911.1.4. 系统软件的使用.6011.2. 售后服务承诺.6111.3. 售后服务形式.6111.4. 设备扩容.6111.5. 软件升级.6212. 公司简介.62第 3 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统 技术方案书12.1. 公司简介.6212.2. 质量保证.6312.2.1. 电路板的生产.6312.2.2. 元器件的保证.6312.2.3. 产品的生产.6312.2.4. 生产过程的质控.6412.2.5. 产品的出厂检验.6412.2.6. 产品的包装、运输及现场调试 .6412.3 现场案例图.6512.4 客户（非矿山）.66 1. 背景根据世界通用的老龄化国家标准，65 岁老人占全国人口的 7%或 60 岁老人占全国人口的10%，那么这个国家已经进入老龄化。根据中国老龄工作委员会发布的报告，中国已于 1999年进入老龄化国家。2014 年 2 月 19 日中国民政部副部长窦玉沛在国新办新闻发布会上公布中国 60 岁老人数量已超过 2 亿，占人口总数的 14.9%。由于中国是在经济不发达的情况下进入老龄化社会，社会养老保障制度不完善，养老成为我国面临的一个十分突出的社会问题。养老产业是为老年人群提供产品和服务的特殊行业，发展养老产业即有利于满足老年人的社会需求，形成健康老龄化社会，又有利于产业结构的调整升级，缓解就业压力，减轻社会保障负担。随着社会经济的发展及人们生活水平的提高，老人不在满足于生活的温饱，而是追求高品质的老年生活，加之我国独生子女政策，使得居家养老的功能弱化，社会养老服务的的需求显得越来越迫切。当前养老产业正逐步走入市场化，目前新型的养老模式在逐步形成，如开放式养老院、养老公寓、养老社区等。该类型的养老机构具有完善的养老配套设施及专业的管理人员，再加之开放式的群居生活，不仅能够满足老年人对居家养老的自由及情感的需求，还能够为老人提供更便捷舒适的生活和更高的安全保障。安全需求是人的最基本且最重要的需求，尤其是在老年人当中，由于身体原因更易出现安全问题。因此，安全对养老社区、养老机构、居家养老来说是极其重要的部分。如何实现科学管理，提高老人的生活安全性、舒适性，以及如何提高养老社区、养老机构、居家养老管理的工作效率，降低管理成本，已成为当前养老机构关注的重点。2014 年 6 月 20 日国家民政部办公厅下发“关于开展国家智能养老物联网应用示范工程的通知”，通知要求尽快在养老机构中建立起智能化的物联网综合系统，包含定位求助、老人跌倒、卧床监测、痴呆老人防走丢等功能。通过示范工程的建设，依托养老机构对集中照料人员开展智能化服务，研究探索养老机构对周边社区老人开展社区化服务新模式，建立健全技术标准体系，形成一批技术应用成果，促进智能养老物联网相关产业的健康发展。海能通信作为物联网技术应用的国家高新技术企业，在智慧养老系统建设方面走在前列，并已在多个养老机构应用。系统专注于老人的人身安全，通过定位、呼叫、传感、视频、一卡通等系统的建设，打造智慧养老安全防护综合管理平台，为老人人身安全提供保驾护航。第 5 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统 技术方案书2. 系统概述系统建设以满足老年人养老服务的需求，保障老年人的安全健康、提升养老机构管理水平、促进养老智慧化信息化为出发点，应用物联网技术，在养老机构建立智慧养老综合管理系统平台，综合管理系统包括实时定位及紧急求救系统、呼叫系统、老人防走丢系统、在线巡更系统、离床卧床监测系统，并集成视频联动系统、一卡通系统、对讲通讯系统、MIS信息管理系统，各子系统在同一个平台展现，并可根据需求可合可分。基于以上系统为老人提供一个安全、方便、舒适的生活环境，同时系统的建设也进一步提高了养老机构工作的实时、高效及科学性。系统基于 ZigBee 无线射频技术而设计，并结合 GPS 定位、视频监控、传感、RIFD、对讲通信、网络通信等技术。系统主干网由网络交换机、ZigBee 基站（基站控制单元、ZigBee基站）组成，智能终端包括定位腕表、定位卡（带 GPS 及不带 GPS 两种）、胸牌、智能床垫、固定式无线呼叫器）等设备组成。系统的建成将开创养老机构的管理及服务新模式，促进养老机构的服务、管理水平的提高，为养老行业的健康发展提供有力支持。3. 系统设计原则系统的设计以提高养老机构老人安全及养老机构管理效率为目的，以实现养老机构管理工作的安全、实时、高效、科学为着眼点，以信息系统推广及全面应用为核心，以低投入、第 6 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统 技术方案书高效益、重质量为目标，在数字信息化系统建设的总体框架内进行系统设计和总体规划。为满足养老机构对老人安全防护管理的需求，整个系统采用实用、易用、稳定、可靠、先进、兼容的设计原则。3.1.实用性 系统功能强大：系统功能包含固定式呼叫（床头、洗手间呼叫）、移动式呼叫（呼叫器随身携带）、实时定位、防走丢、传感监测（跌倒、离床卧床监测）、视频联动、一卡通信息管理等功能； 系统成本低：系统基于同一个 ZigBee 网络，所有 ZigBee 智能终端共用一套主干网设备（共用基站），可方便扩展多种 ZigBee 智能终端，如离床卧床传感器、护工联动胸牌等，无需再布设新的主干网设备，且基站的无线覆盖距离可达 100 米（可视条件下），可利用较少的设备实现监控区域的信号全覆盖，节省了成本； 系统设备便于安装布设：系统设备组网方式有 485 组网、TCP/IP 组网、无线组网等多种组网方式，无 TCP/IP 网络的地方可使用 485 组网、有 TCP/IP 网络的地方可就近接入、不方便布线的地方可采用无线传输，施工布设极为方便。3.2.易用性 对于老人：固定式呼救器仅需像开关一样按下即可实现报警、定位卡/定位腕表（移动式呼救器）上也有用户紧急呼叫的按钮，按下 3s 即可实现报警、离床卧床传感器则无需老人进行操作即可实施监测老人离床卧床状态，因此系统各类终端都是简单操作即可，同时定位卡/定位腕表也可集成一卡通，使得老人无需再多携带一张卡，对于老人极为方便； 对于护工：护工胸牌仅需佩戴在胸前，如发现附近有报警，会即可以声光方式提醒护工前往查看，并在屏幕上显示报警信息及位置； 对于管理员：系统界面采用 3D/GIS 地图，具有良好的人机交互界面，所有异常报警信息均自动弹窗并发出声光报警提示，且可直接查询/定位到报警目标，无需复杂的操作，方便管理人员使用； 对于管理方的系统维护：系统均通过严格测试及实际项目长期运行考验，稳定、可靠，无需复杂的后期维护。第 7 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统 技术方案书3.3.稳定性首先系统设备均经过严格测试及实际项目检验；其次系统设备具有异常自修复功能；另外系统具有设备链路自动检测功能，如设备链路出现异常可及时报警，并显示故障设备的ID、位置等信息，方便维护。3.4.可靠性系统定位采用 RSSI 场强定位算法，支持零位、一维及二维定位，定位精度 5-10 米；系统可实现无线信号全覆盖，且系统所有报警功能都具有严格的算法支撑，可避免漏报、误报现象的发生。3.5.先进性系统建设的核心技术采用先进的物联网技术（ZigBee 无线射频技术），ZigBee 定位技术采用 2.4G 频段，传输速率可达 2Mbps，而且采用了自调频技术，使得干扰的影响大为降低。接收端和发射端之间并不需要连续性工作，从而大大降低了功耗、延长电池续航时间。此外，更重要的是无线射频技术为双向传输模式，避免单向传输容易出现信号断续的情况。2.4Ghz为公共频段并不需要向任何组织或者个人交纳专利费用，其成本相对其它无线网络技术（如：WiFi/蓝牙等）要低廉不少。系统设备采用 2.4G 无线模块配合我公司自主研发设计辅助电路以及单片机加密处理程序，形成一套先进的、安全稳定的电子系统。3.6.兼容性系统设计充分考虑养老机构信息化系统建设的多方面的需求。养老机构的系统建设包括众多系统，如医疗系统、消费系统、门禁系统、视频监控系统等，那么实现综合管理系统与各系统的交互，就能够充分利用系统数据，实现更科学高效的管理。系统数据交互主要体现在如下几个方面：1、与医疗系统交互：实现老人信息互通，建立统一的老人信息档案；2、与消费系统互通：建立一卡通消费系统，实现轻松快捷的消费方式；3、与门禁交互：人员定位卡可集成门禁功能，实现门禁与人员定位一体化建设；4、与视频监控系统联动：如出现异常情况时，系统的报警信息传输到视频监控系统，第 8 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统 技术方案书可以及时调取现场视频监控资料。4. 系统设计方案4.1.设计依据GB/T 293532012 养老机构基本规范GB 50867-2013 养老设计建筑设计规范GB50348-2004 安全防范工程设计规范GB/T50314-2006 智能建设设计标准Q/HNDM001-2012 海能通信人员定位管理系统企业标准GB4208-2008 外壳防护等级（IP 代码）GB/T191-2008 包装储运图示标志GB/T 2423.1-2001 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A：低温GB/T 2423.2-2001 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 B：高温GB/T 2423.4-2008 电工电子产品环境试验 第 2 部分: 试验方法 试验 Db 交变湿热（12h12h 循环）GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法试验 Ea 和导则：冲击GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法试验 Ed：自由跌落GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验 第 2 部分: 试验方法 试验 Fc: 振动(正弦)GB/T10111-2008 随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序GB/T2829-2002 周期检验计数抽样程序及表 (适用于对生产过程稳定性的检验)GB/T 9969-2008 工业产品使用说明书总则第 9 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统 技术方案书4.2.系统设计4.2.1. 系统拓扑图系统由数据采集端、服务器端、客户端组成：1、数据采集端：采集端硬件包括基站控制单元、基站、定位腕表、定位卡、护工胸牌、智能床垫、固定式无线呼叫器、摄像头等组成，所有采集的数据通过 TCP/IP 网络上传到服务器。2、服务器端：服务器端安装分析程序和数据库，主要用于分析处理数据采集端上报的数据，这些处理包括：位置信息、报警信息、传感数据信息、设备信息等，从而将处理结果展示到客户端软件上。3、客户端：客户端主要用基本信息的录入及数据的显示。录入的信息包括人员及设备的的基本信息；显示的信息包括人员及设备位置显示、各类报警信息、各类数据查询结果显示、各分类统计信息显示等。数据采集端、服务器端、客户端共同组成了智慧养老综合管理系统，通过三个部分的有机结合，实现各类数据（人员、设备等数据）的上传、数据的分析处理、数据的显示，从而实现养老机构的信息化管理。第 10 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统 技术方案书4.2.2. 系统组成4.2.2.1. 实时定位及紧急求救系统实时定位及紧急求救系统的适用范围为养老机构内，系统硬件包括基站控制单元（485组网时使用该设备）、基站、定位腕表、定位卡、胸牌组成。首先在养老机构的室内场所（房间、走廊、楼层出入口、楼栋出入口）、室外道路、园林等场所布设一定数量的基站，使得养老机构内信号全覆盖，然后为老人佩戴定位腕表/定位卡、为护工（工作人员）佩戴胸牌。定位终端（腕表、卡、胸牌）周期性的向基站发送无线数据，这些数据包括（ID 等基本信息、信号强度信息、报警信息等），基站采集数据后将信息上报的服务器，经服务器分析处理后，将处理结果展示到客户端上；同事基站也将接收到的服务器的指令信息发送到定位终端上，如老人求救报警信息发送到护工胸牌上、向定位腕表发送短消息等，从而实现对老人的实时定位、轨迹查看、紧急求救、危险快速定位救援等功能，当需要查询老人位置或老人发出呼救信息时，可对其进行快速定位，及时救援。第 11 页基于物联网技术的智慧养老综合管理系统 技术方案书4.2.2.2. 固定式无线呼叫系统固定式无线呼叫系统与定位系统共用一套主干网设备（由基站控制单元、基站）。首先在走廊内安装一定数量的基站，使得信号能够覆盖附近所有房间，然后在床头或卫生间内安装无线呼叫器；无线呼叫器作为接入终端，通过 ZigBee 无线射频模块与基站进行通讯，实现数据的采集与上报。当老人在房间内出现异常时，可及时发出呼叫信息，呼叫信息在监控主机和分机中显示，同时呼叫信息也通过基站发送到护工胸牌上，从而获得及时救援或服务。4.2.2.3. 老人防走失系统老人防走丢采用 ZigBee 定位与 GPS 定位无缝结合的双重定位方式，从而解决了 ZigBee无法实现室外远距离定位、GPS 无法实现室内定位的问题。当老人携带防丢器在 ZigBee 信号区内活动时，此时 GPS 处于关闭状态，定位采用 ZigBee第 12 页基于物联网技术的智