基于RFID双频半有源技术精神病院、医院人员定位系统人员定位系统

1、 精神病院、医院人员定位系统精神病院、医院人员定位系统目 录1.系统意义02.系统简介13.系统架构与方案阐述13.1定位设备组成部分23.2定位系统软件组成24.系统功能介绍34.1人员区域实时定位34.2区域人员统计及电子点名34.3人员查找34.4消失告警34.5越界、离开报警34.6滞留时间过长告警34.7轨迹回放44.8视频联动44.9人员临时授权44.10电子标签故障报警44.11人员求助44.12行程安排54.13巡逻安排55.系统软件介绍55.1管理后台登录55.2定位标签与人员信息绑定65.3设备添加65.4区域管理75.5设备管理95.6系统管理95.7统计报表96.系统前

2、端软件截图107.系统原理147.1区域设计与设备安装要求167.2大楼区域定位设备安装和区域划分181)定位到楼层182)定位到房间207.3设备各个位置安装参考标准和要求211)激活天线的安装要求212)基站和基站天线的安装要求237.4各种环境设备安装位置图248.系统拓扑299.系统特点2910.系统硬件介绍321)RW-R920吸顶式定位基站322)RW-R931半球型读写器（基站天线）333)RW-R910 触发型读写器334)RW-T700双频电子标签345)RW-T710电子防拆腕带356)RW-T725电子校徽标签3611.售后服务361. 系统意义1.1 对人员实时监督管理

3、（信息中心可实时查看人员位置信息、人员数量、任何房间人员信息、人员动态变化、人员遇突发事情求助、进入危险区域告警信息等）。1.2 主动预警，解决事故发生滞后性问题，将事故发生隐患提前暴露，避免事故发生1.3 突然场景再现，物联网技术与现有视频联动可实时查看现场情况，为调配相关人员及时解决突发情况提供依据1.4 减轻工作人员管理的工作量，减少人力成本投入，提高工作效率1.5 提高管理工作的信息化水平，推动对人员的管理工作向制度化、规范化、实时化、发展，确保人员安全稳定，为逐步实现“智能化全方位监管”奠定坚实基础。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

4、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 植入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、Wi-Fi定位、RFID定位、ZigBee定位、

5、蓝牙Bluetooth定位等等。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。RFID智能定位系统，是一种区域性的定位系统，就是利用高频2.4G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. 系统架构与方案阐述RFID定位系统主要由定位设备和定位系统软件两大部分组成3.1 定位设备组成部分1) RFID-2.4GHz吸顶式定位基站。（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

6、2.4G，双频基站频率分为2.4G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) RFID定位标签。定位标签为2.4G与125K双频半有源RFID电子标签，定位标签定时向外发送2.4G信号，和接收125K激活信号。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2年以上。人员定位标签有腕带式和卡片式，卡片式上可定制功能按键，可用于求救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) 125K激活天线。低频激活天线通过二芯屏蔽

7、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，低频激活天线分为地感式线圈天线和棒状天线两种。5) 网络设备6) 计算机及服务器3.2 定位系统软件组成RFID智能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，定位系统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

8、) 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. 系统功能介绍4.1 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4.2 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。并显示缺席人员的姓名。4.3 人员查找在监控端程序可输入人名或标签号查找指定人员位置当前所处位置，并同时弹出人员所在位置的视频。4.4 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清失时系统发现相应的告警4.5 越界、离开报警某些区域属于重要区，未经允许的人

9、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 。4.6 滞留时间过长告警可设某些特定区域，被定位人员进入这些区域不能超过规定时间，超过规定时间系统告警。4.7 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，可把把轨迹生成报表。4.8 视频联动 可以给每个定位设备绑定一个摄像头，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。4.9 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

10、一定的时间。例如：监区长要找张天谈话，系统可临时授权允许张三进监长办公室15分钟或更长时间。4.10 电子标签故障报警 电子标签的故障，主要是指标签电池电压低；佩戴在人员手上的腕带被破坏或被拆除；只要佩戴在人员手上的腕带被脱下来系统都会的提示告警；无论是剪断，还是用工具正常拆除，系统都会有告警。当标签的电池电压过低时系统也会提示，此时需要尽快更换电池。4.11 人员求助卡片式定位标签上有功能按键，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。4.12 行程安排可提前安排人员行程，如：张三上午8点11点必须在车间工作，11点半到12点间必须在食

11、堂，晚上7点到第二天7点半必须在监舍。如果9点的时候，张三未经授权离开车间出现在食堂。系统就会告警：张三非法离开车间进入食堂。4.13 巡逻安排可以按时间段安排指定人员到指定地定巡逻，如果指定时间内指定人员没到指定地点巡逻，系统就会告警。并把每天巡逻记存储在案，方便日后查询。5. 系统软件介绍5.1 管理后台登录5.2 定位标签与人员信息绑定5.3 设备添加1、 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， 被定位人员张三要每天24小时不能离开5112监室，如果，张三离开，系统就会报警，提示：张三非法离开5112监室

12、。2、 物品信息设置可在系统中对危险物品的信息进行设置和与定位标签进行关联。5.4 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例如，给所有警员授权，允许进行走廊门口区域，其他未授权人员出现在走廊门口区域时系统就会告警，也可以通过客户端给其他人员临时授权，允许指定人员某时间段进入该区域 5.5 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5.6 系统管理用户管理：可以给不的用户分配不同的权限，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。5.7 统计报表1、 警告记录查

13、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6. 系统前端软件截图6.1 客户端登录界面6.2 系统主界面此界面图，用户自己可更换。6.3 人员位置信息显示图上人形图示代表人员实时位置6.4 实时人数统计，电子点名缺席人员会在显示在告警列表里，右键人员图标可查看人员详细信息6.5 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6.6 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6.7 人员移动轨迹查看通过输入人员标签号、

14、ID编号、或人员名称和需要回放的时间段来查看人员或物的移动轨迹。7. 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，能实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

15、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B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

16、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： 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。7.1 区域设计与设备安装要求1) 设备说

17、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2.4G天线头，单频基站只能接两个2.4G天线头，不能接激活天线。双频吸顶式定位基站与棒状激活天线图双频吸顶式基站与激活线圈单频定位基站定位基站配件2) 设备安装设计RFID精神病院、医院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，也可能是一层楼，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。7.2 大楼区域定位设备安装和区域划分1) 定位到楼层如上图，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，

18、设安装如下图：大楼一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大楼二层定位区域划分和设备安装示意图2) 定位到房间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1.5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，定位基站设备安装在走廊上，如下图： 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

19、以每一个房间来划分一个定位基站，走廊为一个定位区域。7.3 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2.4G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低频棒状激活天线：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，那么激活天线的信号要完整的覆盖门口宽度，如下图。低频激活线圈：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

20、如果是安装在出入口，线圈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，如果门的高度小于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1.5米以上，线圈埋地时要避开金属物和电源线。如下图：激活天线（棒状天线或者线圈天线）与基站通过2芯0.5平方屏蔽信号线相联，信号线的长度不能超过20米，信号线与激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 定位基站和基站天线的安装高度要大于2.5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，定位基站与基

21、站天线通过4芯线连接，每芯是0.5平方，走廊区域的定位基站吸顶或壁挂安装，定位基站线和基站天线可以安装在石膏板或木板的吊顶内。定位基站和基站天线安装如下图：7.4 各种环境设备安装位置图1) 房间区域做房间级别的定位，要求在房间门口安装一台定位基站主机和一个基站天线，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台定位基站主机，定位基站主机、基站天线和棒状激活天线安装位置如下图：房间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2) 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8. 系统拓扑 图：定位系统网络拓扑图9

22、. 系统特点本精神病院、医院人员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

23、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。系统集群式部署图技术特点

24、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。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。2) 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。3) 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。4) 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。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。5) 系统的

25、适应性强，可以在WINXP/WIN2008/WIN7等WINDOWS系列系统上运行。6) 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。7) 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。8) 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。9) 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

26、等。10. 系统硬件介绍1) RW-R920吸顶式定位基站 识别距离 ： 0 150米识别速度 ： 200 公里 / 小时识别能力 ： 同时识别 500张以上的标签识别角度 ： 全向天线增益 ： 4dBi，双天线工作频段 ： 2.4GHz、125KHz（可扩3路低频天线）功耗标准 ： 工作功率为毫瓦级接口标准 ： RS232、RS485、Wiegand、RJ45、TTL、WiFi等可选电源标准 ： DC 7.524V   8003000mA尺    寸 ： 180mm、厚度51mm重    量 ： 0.7

27、kg安装方式 ： 吊顶或墙面安装，提供专用安装卡件2) RW-R931半球型读写器（基站天线） 识别距离 ： 0 150米识别速度 ： 200 公里 / 小时识别能力 ： 同时识别 500张以上的标签识别角度 ： 全向天线增益 ： 4dBi，双天线工作频段 ： 2.4GHz功耗标准 ： 工作功率为毫瓦级接口标准 ： RS232、RS485、RJ45、TTL、等可选尺    寸 ： 180mm、厚度51mm重    量 ： 0.7kg安装方式 ： 吊顶或墙面安装，提供专用安装卡件3) RW-R910 触发型读写器识别距离 ： 0 150米识别速度 ： 200 公里 / 小时识别能力 ： 同时识别 500张以上的标签工作频段 ： 2.4GHz、125KHz（可扩3路低频天线）接口标准 ： RS232、RS485、Wiegand、RJ45、TTL、WiFi、GPRS等可选扩展I/O ： 开关量信号输入与输出各3路电源标准 ： DC 7.524V 8003000mA尺 寸 ： 266×178×46mm重 量 ： 1.8kg安装方式 ： 专用安装支架或立杆套件4) RW-T700双频电子标签识别距离 ： 0 150米可调识别速度 ： 200公里 / 小时识别能力