智慧养老定位报警系统

1、智慧养老安全报警管理系统北京新锐科创科技有限公司2017年 2 月 13 日185-1199-7376张1、养老公寓现状分析在中国 人口老龄化加剧的背景下，为满足不断升级的养老需求，老年公寓和养老社区的建设在加速进行，老年公寓内的安全管理对于运营者面临如下问题： 由于社区和机构室内外活动区域较多，老人在活动过程中一旦遇到摔跤、病发等突然情况的时候，不能第一时间通知管家进行救助，只能选择无奈等待或者自己想办法。 室内定位领域传统 RFID技术，依靠区域定位难以满足全园无死角定位要求，而超宽带定位技术其成本问题难以在民用领域规模推广。行业需要一种性价比极高的定位产品，满足智能化养老项目的运用。 在

2、管理方面，老年公寓的信息化一般还是采用物业式的监控摄像头查看，不能主动的预警和防范，对于事故的原因的处理情况没有切实的安全事故报告，对于老人家属和院领导来讲不能形成系统的说明，也不利于形成利于安全制度建立的依据。 集团型养老公寓或者是连锁型养老公寓对于项目功能区的规划只是项目设计者的经验来规做，功能区选择和配套上不能按照老人的真实活动数据来思考，哪些功能区是受老人欢迎常去的，每周、月、年的各个功能区的老人访问量是怎样的，不同类别的老人常活动的区域是哪里等等方面缺乏详细的数据，不利于做后续养老项目的延伸和完善。公司依靠行业顶级的无线通讯专家和数据安全开发团队，整合国际上最领先的 2.4G高频通信

3、技术、天线技术、光通信技术、嵌入式技术、工业以太网传输技术、数据库处理技术、计算机软件技术、地理信息系统技术、互联网技术等多学科的综合课题攻关，研发和建设了这套智慧养老安全报警管理系统。此系统运用物联网 zigbee射频识别技术实现自动身份识别、位置跟踪、预警和自动报警、应急指挥和规范管家人员的行为，使用安全可靠的信息采集方式，并将信息系统中的个人信息和现实中的个人真正关联起来，实现实时追踪和报警。同时系统还把老人的安全事故报告，项目功能区活动分析报告等大数据信息进行归纳整理，以便运营管理者进行分析决策。这样才能真正意义上实现养老公寓管理信息化、智能化、规范化，实现“向科技要管理”。2、 系统

4、建设意义建立安全防范机制、安全警钟长鸣；安全事件的实时跟踪；安防摄像联动，主动追踪；大数据统计，精确分析；全程精确定位、位置无死角；3、系统建设要求及时反应养老公寓情况、增加老人安全防范级别、加强安全保障措施，部署物联网设备及配套集成平台软件，实时定位人员信息及时反应老人救助行为，实现与视频、门禁一卡通等自动化监管设施联合动作，提高应急响应速度和事件的处置速度，有效提高养老公寓的管理水平和管理效率，同时为老年公寓运营管理提供可参考的大数据信息，便于养老公寓合理分配资源，为老人提供更加优质的服务。4、系统建设指导思想系统建设以提高养老公寓管理工作信息化水平、预防入住老人发生安全事故、建立行为分析

5、大数据平台为目的，以实现养老公寓管理工作的实时、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、高效益、重质量为目标，在数字智能化老年公寓建设的总体框架内进行系统设计和总体规划，按照“统筹规划、分步建设、边建边用、逐步完善”的整体建设思路，全面推老年公寓安全管理工作的信息化、数据化进程。5、系统技术架构及特点新锐科创智慧养老安全报警跟踪系统是以实时三点定位技术为核心，采用硬件 +软件的形式围绕养老机构业务流进行展开。硬件采用 zigbee 无线自组网技术进行实时定位和信号传输。网络部分采用无线网络有线网络形式，独立部署；软件部分采用B/S 架构，服务端采用 java+tomcat

6、mysql 架构，采用 java 、css、html5 等成熟技术开发；手机客户端基于安卓平台开发。5.1 定位技术对比随着智慧养老时代的到来，为了避免人员安全事故的出现，中高端的养老社区都逐步装备了人员定位系统。对于人员的定位技术可谓是种类繁多，但是各技术之间还是有不小的差别。在室外可以利用GPS对人员进行定位，但是在室内GPS信号由于建筑物的遮挡、钢筋水泥对信号的干扰、定位精度不高等因素使其无法正常使用。下面我们来看一下常用技术的优劣势对比：1、WI-FI 技术Wi-Fi定位应用采用在区域内安置无线基站，根据待定位Wi-Fi设备的信号特征，结合无线基站的拓扑结构，综合确定待定位Wi-Fi设

7、备的坐标。 Wi-Fi定位技术便于利用现有的无线设备实现定位功能，但由于Wi-Fi 的安全性较差，功耗较高，频谱资源已趋近饱和，因此，不利于终端设备的长期携带和大规模应用。2、射频识别（ RFID）技术它是利用电磁感应原理，通过无线激发近距离无线标签，实现信息读取的技术。射频识别距离从几厘米到十几米。 RFID 用于人员定位的典型应用来自人员考勤系统的拓展，主要进行人员是否存在于某个区域的辨识，不能做到实时跟踪，并且定位应用还没有标准的网络体系，因此，不适用于大型设备的巡检，人员安全的确认等用途。3、UWB技术UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦

8、波窄脉冲传输数据，通常利用TDoA（到达时间差）和 ToF（时间到达）算法实现人员或物品位置的信息。此外，对所需定位的物品或人员UWB技术需要铺设基站和佩戴标签。UWB技术最高可实现厘米级的定位水平，但是定位成本很高，适用于定位面积小，高经济附加值的行业，在工厂领域动辄大几百万的投入，和对人的厘米级定位有点“大才小用”。4、ZigBee 定位技术ZigBee是基于 IEEE802.15.4 标准的低功耗局域网协议。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域。正是其在工业领域的特点，其干扰性、低功耗、全双工、免布线等特点，就具备了定位系统的基础性能，

9、其在通信协议栈和算法处理后可实现性价比极高的标签定位系统。定位精度可达3m，局部地区精度 1m,完全满足工厂领域在成本控制前提下对人员的定位需求。5.2 新锐科创定位原理简介针对项目现场复杂的环境，新锐科创创造性的把 zigbee 定位方式进行升级，第一：把单点感应定位、两点直线定位和三点平面定位进行整合，根据基站所处的位置不同，调整定位策略，确保复制环境下的定位效果。第二：系统不单纯依靠 RSSI信号值进行处理，同时利用最先进的飞行时间算法（ TDoA ）对信号进行优化处理，使无线信号最大程度不受外界因素的干扰。以 Zigbee 技术组网和定位有如下优点：定位精度高：公司定位在原有 zigb

10、ee 协议栈基础上进行升级优化，使定位精度达到 3 米，局部定位精度 1 米，充分满足工厂对工人实时定位的需求。数据安全： Zigbee 技术独有的 128k 加密算法，抗干扰能力强，可防止数据的泄露和无线信号的干扰。节能低功耗：公司识别卡在协议上对电池使用作了优化，使定位卡的电池更加耐用。电池的工作时间可以达到一年以上，同时低功耗对人体的辐射也很低，相当于手机万分之一。免布线：产品在项目实施过程中只需要把电源线部署到设备安装位置即可，不需要额外的其他布线，省去大量的布线成本，更便于日常的维护、排障；全双工通信：，公司产品在通信商上采用全双工通信，实现了发射端和接收端的双向互动的通讯方式，确保

11、数据再上传和下发的过程中信号能有效接收。海量地址空间：扩展了控制的地址，高达 6 万 4 千个地址，在一些大型工厂项目中，不受节点的限制。6、智慧养老安全报警管理系统功能：智慧养老安全报警管理系统方案设计总体采用无线Zigbee 技术、计算机通讯技术、数据加密技术等多种尖端高新领域技术建立多功能的人员定位系统，即具有定位功能又有基于位置数据的服务功能，系统建成后拥有统一的管理平台和数据库，为管理决策提供最翔实基础数据，是养老公寓智能管控系统通过信息技术提升管理能力的重要平台。养老公寓智能化安全防范管理系统由三部分组成，第一、养老公寓智能化安全防范系统核心硬件（包括：老人腕带、固定式标签、吸顶式

12、定位基站、吸顶式室内定位网关、室外定位基站、室外网关、智能感应床垫等）；第二、养老公寓智能化安全防范系统软件（包括前端展示软件和后台管理软件组成）；第三、中间件（包括服务器、交换机、 PC机、不间断电源等）。在系统整体架构、服务设备选型、标签功能选型、基础数据采集等方面，均充分考虑后续功能的实现，兼顾设备的兼容性、系统的扩充性、功能的扩展性和应用的多样性；系统开发和资源建设符合统一的技术规范和表征体系，注重开发工作的连续性和共享性，注意为后续系统的研发、推广留有规范的数据及控制接口。统一开发应用技术、数据存储格式、信号传输制式、互联接口模式等技术指标；在智慧养老的项目中，入住老人会分配一张定位

13、识别卡，这张可除了有门禁等功能外，识别卡会实时发送位置信号给通信基站和网关，这样当老人遇到危险需要救助的时刻，管家或者监控中心会根据老人的位置信息进行救助，同时也可以给管家和安保人员配备员工卡，在危险信号发出时可根据管家位置开展就近救助。在救助完成后会形成有助于运营团队分析的事故报告，同时系统在后台会根据机构运营方的需求进行实时统计和分析。系统有如下功能：1) 跟踪定位：老人一旦报警，相关的安全员和领导可及时收到报警信息，系统会自动锁定求救人员，并实时跟踪的位置信息，安保人员可准确到达报警老人所在地点，避免无效出警，为老人脱困争取宝贵时间。2) 服务按钮：随老人生活习惯可在房间内安装固定式无线

14、呼叫器（电池供电，位置灵活方便），当老人在房间内遇到非安全情况需要呼叫管家时，只需按下服务按钮，即可将服务信息及时、准确地传递给同区护物业主管客户端，主管收到信息后会安排人员上门服务。3) 固定报警：在老人在生活中，对于经常活动的区域（阅览室、活动室），可根据需要灵活安装临时固定报警器，无需布线，老人一旦遇到突发情况，可随时方便报警；4) 多种报警模式：紧急按键报警，危险区域报警，低电预警，电子越界预警，离床报警、体征监测报警等多种报警模式。可根据老人活动路线及生命体征等情况进行报警。5) 轨迹查询：安全负责人可对携带员工卡的护士、管家等负责安全值守人员进行位置实时进行查询，这样可根据护士、管

15、家等人员实时位置进行调度、指挥。并对相关员工在过去一定时间内的活动轨迹进行动画回放，查看员工卡一定时间内的行走路线。6) 事态分级跟踪： 安全报警跟踪系统采用国际领先的传输技术，可按照处理时间来分级传送至院领导移动终端，机构领导无论身处何地都可以第一时间掌握报警信息，以便根据事态进展进行远程指挥和协调，力争把安全隐患控制在最小影响。7) 电子围栏：通过室外微基站和软件设置建立电子围栏区域，一旦老人未经登记离开院区，会自动报警；8) 智能扫取：系统通过智能扫取模块，可准确扫取管家人员到达现场展开救助的详细信息并自动推送至值班室和领导客户端，同时在后台存储记录，以便值班室和相关院领导对现在指挥、协

16、调。9) 事故追溯及安全事故报告：系统会每次所发生事件形成追溯闭环，以便准确记录事件发生的时间、地点以及过程等记录，并形成涵盖事故全过程的安全事故报告。安全事故报告对事情后续的处理提供更多的线索，为养老社区内老人应急事件的流程规范化、合理化打下基石。10) 智能感应床垫：系统中智能感应床垫可实时监测老人的心率和在离床情况，当老人心率异常或者离床一定时间后，系统会发出报警通知护理人员及时查看。11) 智能分析：系统智能数据模块对每年、每月发生的报警事件进行统计，在多方位不同维度统计发生的次数、时间段、首次响应时间、管家响应时间、管家到达时间、事件处理时间、事件类型等重要指标。同时也可根据定位数据

17、统计出不同功能区域老人活动频次和老人个人的活动数据，便于运营机构对老年人的活动特点进行梳理，促进社区机构更好的服务老人。12) 门禁一卡通：新锐科创识别卡内部集成 IC.ID 卡芯片，支持市场上主流的一卡通技术，老人只需要携带一张卡即可实现人员定位、移动报警和门禁、梯控、消费等功能；7、系统组成新锐科创定位系统主要由定位设备和定位系统软件两大部分组成。7.1定位设备包括（1） 室内（外）微基站微基站有室内微基站和室外微基站两种，室内微基站吸顶安装，内置全向天线可接受标签发出的无线信号，室外微基站为杆装或者壁装，外壳防水设计。（2） 定位标签定位标签主要定时向定位基站发送无线信号，标签内置电池，

18、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佩戴式，可根据老人的喜好选择标签。（3） 通信网关分为室内网关和室外网关两种，通信网关起到一个桥梁的作用，通过无线 ZigBee 信号与通信基站进行通信，并把基站所接收的定位数据转换成 TCP/IP数据同上位机进行交互。（4） 服务呼叫器：固定式服务报警标签内置电池，可黏贴在老人室内固定位置 , 老人按下就会通知管家上门服务。（5） 感应床垫：即插即用型，可监测离床和心率心跳等身体体征变化。（6） 计算机及服务器7.2定位系统软件新锐科创安全管理系统采用分层管理架构，在确保信息处理能力的同时，提升

19、了数据的安全，定位软件由三个部分组成。1) 数据采集和文件访问：主要是负责接收网关传输上来的原始信息并对原始信息处理建立起数据仓库，同时针对可用的数据做好备份和存储。对数据处理后建立系统内部的通信接口（内部 API）2) 核心系统：分为设备管理、基础数据、消息推送、地图管理四个板块进一步对软件进行封装，建立起对外业务的开放接口（开放 API），养老行业客户和项目信息化系统的对接正是通过开放 API 建立对接。3) 业务系统：围绕养老机构内业务流程开展，如：用户管理、报警处理、巡更报告等同项目具体业务相关的功能。项目系统架构如下：8 系统特点1、采用自识别技术，系统能够根据负载情况来增减定位服务

20、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 5000个标签和 1000 个基站进行定位；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 7*24 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/WI

21、N7等 WINDOWS系列系统上运行。8、海量数据存储，数据存储支持 SQL SERVER、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、一卡通等。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，还可以根据项目方的要求对数据进一步的梳理和分析。9、硬件介绍9.1室内微基站（普通基站 XR-IR2001）工作原理：识别标签发送无线信号给微基站，当识

22、别卡信号被微基站接收到后，微基站会把接收到达数据包（识别卡 ID、呼叫报警、信号强度、低电报警等）通过 2.4G 无线信号发送给通信网关，同时会通信网关下发的指令传递给标签。微基站采用吸顶式设计，外观简洁大方。室内微基站（ XR-IR2001）主要参数 :1) 工作电压： DC12V；2) 工作电流： 500mA；3) 识别角度：全向型4) 识别能力：单基站同时识别 250 张5) 工作频率： 2.4GHz；6) 通信距离：室内通信 100-200 米；7) 支持网络节点数： 65535个；8) 数据接口： RJ45或 GPRS,9) 调制方式： DSSS直序扩频，10) 频率范围： 2.40

23、5GHz - 2.480GHz,11) 无线信道： 16，12) 发射功率： 25dBm13) 接收灵敏度： -94 dbm,14) 天线连接：内置 SMA天线 ,15) 防止冲突： CSMA-CA和 GTS的 CSMA-CA；16) 安全性：基于循环冗余校验 (CRC)的数据包完整性检查，采用 AES-128加密算法；17) 稳定性： WDT看门狗设计，保证系统稳定；18) 兼容性：采用 2.0 的 SMA与 DIP 接口，支持串口软件升级；19) 数据传输：支持点对点、点对多点、对等和 Mesh网络，具备中继路由和终端设备功能；20) 封装特性： ABS工程塑料；21) 环境大气压： 80

24、kPa110kPa；22) 环境温度： -20 +70；23) 安装方式：吸顶安装或者壁装；24) 设备尺寸： 210mm、厚度 36mm或者 168mm、厚度 50mm9.2 室内通信网关（中心基站 XR-IC200）-室内通信网关主要参数1)2)3)4)工作电压： DC12V；工作电流： 320mA；无线频率： 2.4GHz；通信方式： TCP/IP,2.4G 无线5)6)7)8)9)10)识别角度：全向型支持网络节点数： 65535个；数据接口： RJ45或 GPRS,调制方式： DSSS直序扩频，频率范围： 2.405GHz - 2.480GHz,无线信道： 16，11) 发射功率：

25、25dBm12) 接收灵敏度： -94 dbm,13) 天线连接：内置 SMA天线 ,14) 防止冲突： CSMA-CA和 GTS的 CSMA-CA；15) 识别能力：单基站同时识别 250张；16) 安全性：基于循环冗余校验 (CRC)的数据包完整性检查，采用 AES-128加密算法；17) 稳定性： WDT看门狗设计，保证系统稳定；18) 兼容性：采用 2.0 的 SMA与DIP接口，支持串口软件升级；19) 数据传输：支持点对点、点对多点、对等和Mesh网络，具备中继路由和终端设备功能；20) 通信距离：单点通信 100-200 米；21) 封装特性： ABS工程塑料；22) 环境大气压

26、： 80kPa 110kPa；23) 环境温度： -25 +60；24) 安装方式：吸顶安装或者壁装；25) 配件： 220V转 12V 适配器，安装底座；26) 设备尺寸： 168mm、厚度 50mm9.3佩戴式识别卡 （XR-ZB1001）佩戴式识别卡可随身携带，识别卡采用主动式信号发送，在保证报警信号准确传输的同时，全面提升定位的精度。佩戴式识别卡主要参数1) 识别距离： 0 150 米；2) 按键：一个；3) LED指示灯： 1 个，运行状态、报警提示；4) 低电报警：主动给上位机软件发送命令；5) 识别速度： 80 公里 / 小时；6) 识别能力：具备 200 张/ 秒的防冲突能力；

27、7) 识别方式：内置全向天线；8) 工作频段： 2.4G 无线；9) 工作电压： 3.0V；10) 工作电流： 100mA。11) 安全性：基于循环冗余校验 (CRC)的数据包完整性检查，采用 AES-128加密算法；12) 稳定性： WDT看门狗设计，保证系统稳定；13) 兼容性：采用 2.0 的 SMA与 DIP 接口，支持串口软件升级，可拓展一卡通功能；14) 数据传输：支持点对点、点对多点、对等和 Mesh网络，具备中继路由和终端设备功能；15) 外壳材质： ABS工业塑料；16) 佩戴方式：胸前佩戴，钥匙链佩戴；17) 电池续航时间： 1-1.5 年；9.4腕带式识别卡 （XR-ZB

28、1002） - 卡片式腕带式识别卡可随身携带，识别卡采用主动式信号发送，在保证报警信号准确传输的同时，全面提升定位的精度。佩戴式识别卡主要参数1) 识别距离： 0 150 米；2) 识别速度： 80 公里/ 小时；3) 按键：一个；4) LED指示灯： 1 个，运行状态、报警提示；5) 低电报警：主动给上位机软件发送命令；6) 识别能力：具备 200 张 / 秒的防冲突能力；7) 识别方式：内置 PCB全向天线；8) 工作频段： 2.4G 无线；9) 工作电压： 3.0V；10) 工作电流： 100mA。11) 安全性：基于循环冗余校验 (CRC)的数据包完整性检查，采用 AES-128加密算

29、法；12) 稳定性： WDT看门狗设计，保证系统稳定；13) 兼容性：采用 2.0 的 SMA与 DIP 接口，支持串口软件升级，可拓展一卡通功能；14) 数据传输：支持点对点、点对多点、对等和 Mesh网络，具备中继路由和终端设备功能；15) 外壳材质： ABS工业塑料；16) 佩戴方式：胸前佩戴，钥匙链佩戴；17) 电池续航时间： 1-1.5 年；9.5 智能感应床垫（ XR-PB03）智能感应床垫即插即用，只需铺在床上， 不需要进行任何操作，就能自动通过医疗器械级的传感器在用户睡眠过程中实现各类重要生理参数的实时监护与统计分析。主要参数：1) 工作电流：交流 220V;2) 数据传输方式： wifi 或 2.4G无线；3) 监测睡眠 : 实时监护患者的呼吸事件、打鼾事件、睡眠呼吸暂停事件，并可即时向医护人员报警 ;4) 呼吸实时监护：实时监护用户的呼吸状态，并可以通过电脑工作站、手机终端等实时接收监护数据；5) 检测心率 : 用户静卧平躺在床上即可实时监护心率，实现长期跟踪识别，判断健康状况及健康风险管理；6) 记录在床 / 离床、离床次数、离床时间统计等；7) 探知连续体动、其他异常状态；8) 探知离床长时间没有返回等异常状态；9) 慢病之源睡眠呼吸暂停（ O