养老院智能人员定位系统

基于半有源RFID技术的养老院人员定位系统解决方案浙江宝森信息科技发展有限公司目录1前言42系统简介53系统组成631定位设备包括632定位系统软件74系统功能841人员监控8411人员区域实时定位8412区域人员统计及电子点名9413人员查找10414消失告警10415越界报警10416滞留时间过和告警11417轨迹回放11418视频联动12419人员临时授权124110电子标签报警124111人员求助124112电池电量不足报警1242后台部分功能介绍13431管理后台登录13432、标签录入13433档案管理14434区域管理15435设备管理15446系统管理15437统计报表165定位系统前端软件系统截图1751客户端登录界面1752系统主界面1753人员位置信息显示1854实时人数统计，电子点名1855查看指定人员位置1956非法进入重要区1957人员移动轨迹查看206系统原理217区域设计与设备安装要求2471设备说明2472设备安装设计26721食堂定位区域划分和设备安装设计26722住宿楼区域定位设备安装和区域划分28723其他区域定位设计3273设备各个位置安装参考标准和要求32731各种环境设备安装位置图3574系统拓扑408系统特点41技术特点429主要设备性能介绍4491定位基站R8014492定位基站R9204593人员标签46931RWT90646932RWT73547933RWT700471前言随着社会老龄化、高龄化、空巢化和病残化的迅速发展，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,这样就给现有的养老管理上带来了压力，由于服务人员有限，无法及时顾及到的每个位置的老人，老人的安全问题给管理者带来了不少的难度；如果老人的安全无法得到保障，子女也会为老人在养老院的生活担心不已，所以必须要采取一种有效的方式来照顾这些老人。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，浙江宝森信息科技发展有限公司开发出一套RFID智能人员定位系统。通过该系统能时时掌握老人在养老院内的位置，并对其及时提供服务，特别是当老人发生紧急情况，需要院方提供救助时，“定位”更显重要。无论何时，一旦老人需要帮助时，都能快速定位，并第一时间自动提示，各岗位服务人员立刻赶往现场。2系统简介RFID是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别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别技术，可以快速读写、长期跟踪管理，因而在智能识别领域受到广泛青睐。同时，随着物联网技术在我国的快速发展，作为物联网支撑技术的RFID技术被认为是有发展前途的信息技术之一。未来几年中，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。定位服务是非常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、WIFI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定位已经具有很大的优势。养老院智能人员定位系统，是一种区域性的定位系统，就是利用高频24G和低频125K的RFID技术，对人和物的自动识别和区域性定位，实现对人和物的管理，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、重点区域管理等等。3系统组成养老院智能人员定位系统主要由定位设备和定位系统软件两大部分组成。31定位设备包括（1）RFID24GHZ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24G，双频基站频率为24G和125K，定位基站主要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。（2）定位标签定位标签为24G加125K有源RFID电子标签，定位标签定时向外发送24G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，所以人员标签的一块电池，正常情况下能用一年以上。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。（3）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。（4）网络设备（5）计算机及服务器（6）125K激活天线激活天线通过二芯屏蔽线与双频基站相连接，激活天线主要安装在出入口区域，辅助进出判断和定位，激活天线分为地感式天线和棒状天线两种。32定位系统软件养老院智能人员定位系统采用云计算技术，通过云计算的设计可以把大量的数据处理工作通过多台服务器共同来完成，避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。1、系统核心程序主要是负责数据的管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。2、信息采集程序主要负责采集定位标签的数据，并对标签进行定位计算。3、展示端程序负责地图显示，人员位置显示，告警输出等等。4、后台管理负责对设备管理，人员与物品跟标签的关联，人员、物品的档案管理，定位区域管理，以及各种查询统计等等。4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间过长报警区域人员聚集过多告警越界、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失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管理标签管理档案资料管理告警规则管理历史信息管理设备管理地图管理报表管理用户管理41人员监控411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412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，例如晚上休息时间，可对老人进行点名，看看是否有老人还没回房休息。413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。414消失告警可重点监控某些标签，当这些标签离开指定区域或消失时系统发现相应的告警415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），未经允许的人员进入将发出报警信息。也可以在某些区域可以设定某些人员在设定的时间内不准离开，如果离开或消失系统告警，例如深夜有老人离开房间时。416滞留时间过和告警可设定人员进入某些区域，超过一定时间系统告警，防止老人发生意外，可设定某些区域，限定老人进入时间，当老入进入超过限定时间时系统会提示护理人员前去查看。417轨迹回放可查询某个标签指定时间段的移动轨迹，这个时间段这个标签都去过哪些区域。418视频联动可以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，系统会自动调出发生告警的区域的视频。419人员临时授权当某个人员需要暂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间。4110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4111人员求助标签上有功能按键，当人员遇到危险或其情况需要求助时只需要按下功能键系统就会显示求助的位置，并调出附近的摄像机视频，方便护理人员快速现场提供帮助。4112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。42后台部分功能介绍431管理后台登录432、标签录入标签可以根据实际情况进行分组和分类，有物品类，和人员类，人员类还有管理人员和普通被定位人员各类别在地图上以不同的图标显示。433档案管理1、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2、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。434区域管理1、地图管理增加、查看和修改地图信息。2、区域管理在地图上进行区域划分和管理。3、重要区域白名单，给进入重要区域的人员授权435设备管理对每个定位设备进行设置，添加等，以及对摄像头的管理446系统管理用户管理可设定各种用户权限，用户登录系统后根据自己的权限进行相应的操作和浏览符合权限的内容。437统计报表1、警告记录查看所有标签或指定标签的所有警告记录。2、查看标签告警报表查看告警报表的方式有多种可以查看所有某个时间段的所有告警记录，并生成报表；可按报警时间统计报警的数量；可按报警标签报警时间统计；也可按标签报警类型统计等5定位系统前端软件系统截图51客户端登录界面52系统主界面此界面图，用户自己可更换。53人员位置信息显示图上人形图示代表人员实时位置54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55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56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57人员移动轨迹查看通过输入人员标签号、需要回放的时间段来查看人员或物的移动轨迹。、6系统原理本系统是属于一种感知定位系统，利用RFID远距离识别的原理。对进入某些区域的标签进行自动识别和区域性定位。也就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就是一种有源的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间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，所以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。定位系统就是通过每个基站检测到的每个标签不同的场强大小，来判断标签当前所在区域。如下图有两个区，A和BA区B区标签101基站1基站2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，所以，系统很容易判断出，标签当前位置是在A区。但是在实际环境使用中，标签在A区时，偶尔也会出现，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况影响系统的位置判断，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一的编号，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断标签当前所在区域。如下图激活天线3102A区B区激活天线3100标签101基站1基站2在上图中，当基站2检测到的标签101信号好于基站1时，但是标签带的激活天线的编号是3100，不是3102，所以这时系统不会认为标签在B区，这样提高了标签位置判断的准确性。7区域设计与设备安装要求71设备说明定位基站分为双频基站和单频基站，双频基站可以接激活天线（最多四路）和两个24G天线头，单频基站只能接两个24G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72设备安装设计养老院智能人员定位系统主要是以区域为定位单元，定位单元没有大小规定，可以是一个的房间，也可以是一个很大的车间，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。721食堂定位区域划分和设备安装设计如下图所示的区域向上外区食堂厨房包间1包间2二楼AP定位基站天线地埋激活天线图例露天活动区根据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。也就是该区域可划分就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1、激活天线的安装如上图中红色线长方形的地方需要地埋激活天线，地埋激活天线，适合于在面上没有金属的地方，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。2、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722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向上向上庭院房间1房间2房间3房间4房间5房间6房间7房间8房间9阅览室卫生间大厅房间11房间10房间12房间13室外如上图，当我们定位精度只需要达到楼层级别时，那么上图的区域划分设计为室外区、庭院、大楼一楼，设安装如下图向上向上庭院房间1房间2房间3房间4房间5房间6房间7房间8房间9阅览室卫生间大厅房间11房间10房间12房间13室外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，黑色圆点就是安装基站天线的位置，也就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向上AP向上集中办公室卫生间房间办公室二楼走廊棒状激活天线基站天线基站房间房间房间房间房间房间房间房间房间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，也就需要知道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15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，如下图向上AP向上集中办公室卫生间房间办公室二楼走廊棒状激活天线基站天线房间房间房间房间房间房间房间房间房间定位到房间的设备安装示意图（基站位置省略）在上图中定位区域可以以每一个房间来划分一个定位基站，走廊为一个定位区域。723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15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。73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方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，做进出判断。1、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。激活线圈线圈可以埋入地下，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，但是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15米以上，线圈地埋时要避开金属物和电源线。如下图激活天线与基站通过2芯05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。2、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25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05平方，走廊区域的基站可以贴顶或壁挂安装，基站天线和基站可以安装在石膏板或木板的吊顶内。基站天安装如下图731各种环境设备安装位置图1、房间区域做房间级别的定位，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效果图12、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3、楼梯4、大楼出入口5、室外区域74系统拓扑图定位系统网络拓扑图8系统特点本定位系统采用云计算方式，云定位服务（CENTERSERVICE）作为系统的中枢，采用集群式部署，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示程序的并发连接。系统管理员可以通过管理终端登录到WEB后台管理系统，对档案资料和系统权限进行管理并存入数据库；WEB后台管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，采用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，根据每个人员的每天的行程安排来判断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重的告警信息通过手机短信的方式发生给相关人员。可以定期将区域的人员统计信息显示在LED屏幕上。可以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。系统管理员通过监控展示程序（MONITOR）登录到云定位服务后，可以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管理员。监控展示程序还可以通过硬盘录像机获取摄像头的视频图像，对定位现场的情景进行进一步的了解，及时的做出响应。RFID接收器人员标签数据库服务器RFID接收器RFID接收器WEB后台管理系统监控展示软件TCPTCPRFID接收器RFID接收器管理终端管理终端监控展示软件TCPSSLTCPSSL人员标签RFID接收器报警短信HTTPHTTP模拟摄像头硬盘录像机模拟摄像头视频流视频流视频流视频流人员标签物品标签物品标签物品标签网络摄像机视频流视频流云定位核心服务器云采集服务器云采集服务器系统集群式部署图技术特点1、采用云计算技术，系统能够根据负载情况来增减定位服务器的数量。2、定位算法完善，采用多种定位器，可以在各种复杂的环境中对标签进行精确的定位。3、系统采用先进的中间件技术，采用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。采用集中式拓扑结构，同时支持多个采集程序和多个监控终端。4、系统容量大，能够支持20000个标签和1000个接收器进行定位；可以通过添加硬件的方式来实现系统容量的线性扩展。5、高可用性，定位服务采用集群方式部署，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724的服务标准。6、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。7、系统的适应性强，可以在WINXP/WIN2008/WIN7等WINDOWS系列系统上运行。8、海量数据存储，数据存储支持SQLSERVER、MYSQL等主流数据库系统，支持海量数据的存储和信息查询检索；数据存储采用磁盘整列，数据安全性高。9、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。10、支持第三方软件集成，可以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。11、系统部署灵活，定制能力强。除了基本的定位、告警、人员统计等功能外，还可以根据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烁指令、在学校考勤中给家长发送短信等。9主要设备性能介绍91定位基站R801产品技术特性识别距离070米半径（可视距离）识别速度200公里/小时采集能力采集每秒100张以上的标签识别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24GHZ2483GHZ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DC7515V5001000MA外形尺寸18013560MM不含天线重量08KG安装方式抱箍捆绑详细说明工作模式读写器的工作模式为“被动或主动式”，一般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管理系统中。特殊应用中也可向标签写入数据或更改参数。识别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，最大识别距离可达到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别距离具有非常大的优势。当用户对识别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，并可通过软件调节读写器的增益来达到所需的识别距离。识别速度能力在读写器的有效识别范围内有源电子标签以最高200KM/H的速度运行时，可以保证稳定识别。这一特性可完全保证高低速运动状态中的人员、物品的身份识别。读写器能够同时读取500张以上的有源电子标签，识别准确率99999；在极短的时间内可以确保全部识别不漏读。这一特性特别适合学校、特大型企事业单位的人员管理以及大量资产监控定位、仓储管理应用。典型应用区域定位RTLS人员区域定位（监控）系统范围包括医院、养老院、学校、旅游部门、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）等管理应用。资产监控RTLS资产监控（区域定位）系统范围包括涉密资产、贵重物品、仓储物品、流转资产RWR801全向型读写器（防水）92定位基站R920识别距离0100米识别速度200公里/小时识别能力同时识别200张以上的标签识别角度全向天线增益4DBI，双天线工作频段24GHZ、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