智简园区WLAN智慧物联技术白皮书

1、华为智简园区 WLAN 智慧物联技术白皮书华为智简园区 WLAN 智慧物联技术白皮书摘要摘要本文描述 WLAN 智慧物联应用，涉及资产管理、健康管理、能效管理等。从技术角度， 是 WLAN AP 在 Wi-Fi 的基础上，通过内置蓝牙模块、内置 IoT 插卡或外接 IoT 扩展模块，实现 IoT 应用与Wi-Fi 融合，实现双网合一，实现 Wi-Fi 覆盖的同时，满足各行业智慧增值。华为智简园区 WLAN 智慧物联技术白皮书目录目录 HYPERLINK l _bookmark0 摘要i HYPERLINK l _bookmark1 概述3 HYPERLINK l _bookmark2 产生背景

2、3 HYPERLINK l _bookmark3 技术实现3 HYPERLINK l _bookmark4 实现架构3 HYPERLINK l _bookmark5 无线技术4 HYPERLINK l _bookmark6 技术实现9 HYPERLINK l _bookmark7 智慧园区9 HYPERLINK l _bookmark8 企业办公资产管理9 HYPERLINK l _bookmark9 能效管理10 HYPERLINK l _bookmark10 智慧零售12 HYPERLINK l _bookmark11 电子价签12 HYPERLINK l _bookmark12 智能导购

3、13 HYPERLINK l _bookmark13 智慧医疗16 HYPERLINK l _bookmark14 婴儿防盗16 HYPERLINK l _bookmark15 输液管理19 HYPERLINK l _bookmark16 智慧教育20 HYPERLINK l _bookmark17 健康管理20 HYPERLINK l _bookmark18 客户价值24 HYPERLINK l _bookmark19 统一入口24 HYPERLINK l _bookmark20 统一管理24 HYPERLINK l _bookmark21 灵活扩展24 HYPERLINK l _bookm

4、ark22 A 缩 略语25 1 概 述产生背景世界信息产业革命第三次浪潮物联网，预示未来任何物体，在任何时间和任何地点都能连接到网络上，将彻底的改变人们的生活方式。在这次浪潮下，智慧园区也应势而生。智慧园区希望依托物联网技术，构建一个统一的数据服务平台，将各系统的运行数据信息汇总，实现高效、便捷的集中式管理，实现数字化园区。本文描述 WLAN 智慧物联应用，涉及资产管理、健康管理、能效管理等。从技术角度， 是 WLAN AP 在 Wi-Fi 的基础上，通过内置蓝牙模块、内置 IoT 插卡或外接 IoT 扩展模块，实现 IoT 应用与Wi-Fi 融合，实现双网合一，实现 Wi-Fi 覆盖的同时

5、，满足各行业智慧增值。技术实现实现架构图1-1 物联网 AP 技术架构图图 1-1 为物联网 AP 技术架构图。在华为的物联网 AP 上保持了原有的 Wi-Fi 模块，可以为 Wi-Fi 终端用户提供 WI-FI 接入服务，同时Wi-Fi 模块也可以为 Wi-Fi Tag 提供定位服务。物联网 AP 内置蓝牙 4.0 模块，可以通过 Bluetouth4.0 的协议与 Beacon 通信，提供蓝牙定位服务。另外物联网 AP 内部还提供了 13 个标准的 Mini-PCI-E 扩展槽位，可以插入满足 Mini-PCI-E 接口标准的物联网模块。物联网 AP 还提供USB 接口， 可以插入 USB

6、 直插模块，或通过 USB 延长线插入 USB 拓展模块。通过扩展槽或者 USB 接口接入的各个厂商的物联网模块，通过其私有的协议与物联网终端设备进行通信。对物联网 AP 来说，AP 不需要处理各个厂商私有的协议，AP 只需要将各个模块处理后的数据做数据转发即可。无线技术在物联网场景中，使用了很多不同的无线连接技术。比如，2G/3G/4G 蜂窝技术、Wi-Fi、Bluetooth、RFID、ZigBee 和 LoRa 等技术都可以被用来作为物联网的连接方式。这些技术在覆盖距离、能够提供的带宽和工作频率等上的各不相同。这里主要介绍物联网 AP 支持的几种无线接入技术：Bluetooth、RFID

7、 和 ZigBee。RFIDRFID（Radio Frequency Identification ）即射频识别技术，俗称电子标签，通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、储存和管理RFID 系统通常由电子标签、读写器和天线三部分组成：电子标签：由芯片和标签天线或线圈组成，通过电感耦合或电磁反射原理与读写器进行通信；读写器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备 ，有时候也成为读卡器；天线：电子标签和读写器都天线。电子标签的天线一般内置标签内。读写器的天线可以内置在读写器中，也可以通过射频线与读写器天线接口相连。电子标签、读写器和信息处理系统之间的信息交互流程如图 1-2

8、所示：读写器将要发送的信息，经编码后加载到高频载波信号上再经天线向外发送。进入读写器工作区域的电子标签接收此信号，卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过片上天线再发送给器，读写器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理。若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电子标签内部电荷泵提升工作电压，提供电压擦写E2PROM。若经判断其对应密码和权限不符，则返回出错信息。电子标签和读写器之间通过无线的方式通信，读写器和信息处理系统之间通过有线方式通信。在物联网

9、 AP 中，读写器通过插卡的方式内置在 AP 上，利用物联网 AP 上的上行网口与信息处理系统通信。电子标签与读写器之间的无线工作频率一般有三种：低频、高频和超高频。低频：工作频率为 120134KHz，技术成熟，市场上绝大部分 RFID 产品工作在这个频率。数据信息量小且传输慢，读写距离近（小于 10cm），主要应用于门禁、考勤刷卡等场景。高频：工作频率 13.56MHz，技术成熟，在市场的占比仅次于低频，数据传输较快。读写距离近(小于 1m)，主要应用于智能货架、图书管理等场景。超高频：工作频率 860MHz960MHz、2.45GHz 和 5.8GHz。RFID 产品发展最快的频段。数据

10、传输很快，读写距离远（3m-50m），主要应用于供应链管理、后勤管理等场景。蓝牙 4.0蓝牙技术是使用最广泛的全球短距离无线标准之一。蓝牙技术联盟（SIG）于 2010 年 7 月发布了蓝牙 4.0，以低功耗（BLE）作为新版本的主要技术点，其本身也兼容了经典蓝牙技术。蓝牙 4.0 提供了单模和双模两种模式，其中双模包含了 BLE 和经典蓝牙，单模只有 BLE。BLE 提供了一种星型拓扑结构，主设备管理着连接，并且可以连接多个从设备；从设备只能连接一个主设备。图1-2 BLE 星型拓扑结构主设备和从设备之间通过无线方式通信。在物联网 AP 中，主设备通过 AP 的上行网口与蓝牙服务器通信。BL

11、E 的无线通信工作 2.4G 频段，占用 40 个信道，每个信道 2MHz 带宽。其中 3 个为固定的广播信道，37 个为用来跳频的数据信道。主设备与从设备之间通信连接过程如下图所示，总结起来可以分为以下几种状态：图1-3 BLE 主从设备通信连接过程待机状态：设备没有传输和发送数据，并且没有连接到任何设备上。广播状态：广播设备以一定的广播时间间隔，在 3 个固定的广播信道（37、38、39）上发送广播消息；广播消息是单向的，不需要任何的连接。扫描状态：扫描设备在 3 个固定的广播信道（37、38、39）上监听广播消息。初始化状态：在初始过程中，扫描设备和广播设备将完成建立连接。扫描设备发送一

12、个连接请求信息，连接请求消息里包括了连接时间发送的信道、时间等信息。广播设备接收连接，两个设备进入连接状态。连接发起方（扫描设备）成为主设备，接收方（广播设备）成为从设备。连接事件：主设备和从设备立连接后，他们之间的通信称为连接事件。主设备和从设备的通信按照指定的间隔周期性的发生，通信的信道在 036 之间按照算法进行跳频。主设备和从设备都可以从连接事件状态中主动断开连接。一边发起断开，另一边必须在断开连接之前回应这个断开请求。ZigBeeZigBee 技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，具有近距离、自组织、低功耗、低数据速率等特点。ZigBee 标准由 ZigBee 联盟发布，物理层和

13、MAC 对一个 IEEE 的802.15.4 标准。ZigBee 支持星型组网、MESH 组网和混合组网（星型组网+MESH 组网）三种不同的组网方式。图1-4 ZigBee 组网拓扑在 ZigBee 的组网中有三种角色的节点：ZigBee 协调者（ZC）、ZigBee 路由器和 ZigBee终端节点（ZED）。ZC 是网络的协调者，负责建立和管理整个网络，当网络建立后 ZC 也是一个 ZR。ZR 提供路由信息，同时执行负责允许其他设备加入这个网络的功能。ZED 是终端节点，对于维护这个网络没有责任。ZigBee 组网中，节点之间通过无线方式通信。ZigBee 无线通信主要工作在三个频段上，

14、分别是用于欧洲的 868MHz 频段，用于美国的 915MHz 频段，以及全球通用的 2.4GHz 频段。但这三个频段的信道带宽并不相同，它们各自的信道带宽分别是 0.6MHz、2MHz 和 5MHz，分别有 1 个、10 个和 16 个信道。ZigBee 可以提供的数据速率比较低，速率对于 2.4GHz 频段只有 250kbps，而 868MHz 频段只有 20kbps，915MHz 频段只有40kbps。ZigBee 节点之间采用基于 CSMA/CA 的随机接入信道技术（协议定义了CSMA/CA 和 GTS 两种方式，不过 ZigBee 实际上并没有对时分复用 GTS 技术进行相关的支持）

15、通信。ZigBee 网络支持两种路由算法，树路由和网状网路由。树状路由只有两个方向向子节点发送或者向父节点发送，不需要路由表，节省存储资源，但缺点是很不灵活，并且路由效率低。网状路由实际上是 AODV 路由算法的一个简化版本，非常适合无线自组织网络的路由，需要节点维护一个路由表，耗费一定的存储资源，但往往能达到最优的路由效率，而且使用灵活。 2 技术实现智慧园区企业办公资产管理基于 RFID 技术的资产管理通过 RFID Tag 与资产的捆绑，使 RFID Tag 能唯一标识该资产，RFID Tag 周期性发送广播帧，RFID 阅读器接收广播帧，并将广播帧信号强度和 Tag 信息上送资产管理服

16、务器，资产管理服务器将定位结果图形化显示实现对资产的实时跟踪和定位，并可以实现资产移动轨迹查看和自动盘点等功能。图2-1 基于 RFID 技术的资产管理组网示意图基于 RFID 技术的资产管理使用的是 ISM 2.4GHz 频段，同样具备低功耗等优点，RFID Tag 的电池续航能达到 35 年。RFID Tag 的区域定位原理是基于阅读器覆盖范围的区域定位，阅读器接收 RFID Tag 信号并将信号强度等信息上送资产管理服务器，资产管理服务器根据信号强度判断该Tag 处在哪个阅读器的覆盖范围。通常区域定位的精度约为 20m30m，满足一般企业对贵重资产管理的实时监控需求。与 BLE 的资产管

17、理不同的是：BLE Tag 阅读器是 AP 的内置蓝牙模块。RFID Tag 阅读器是插在物联网 AP Mini-PCI-E 接口的 RFID 插卡。下面是基于 BLE 技术资产管理的主要工作逻辑。RFID 插卡接收 RFID Tag 信号绑定在资产上用于唯一标记该资产的 RFID Tag，会周期性的广播信标帧。RFID Tag 信标帧被 RFID 插卡所识别并读取，插卡与Tag 之间遵循的是合作方的私有协议，华为没有对 RFID Tag 帧格式做定义。目前，RFID 资产管理方案中 RFID Tag 和 RFID 插卡由先施提供。RFID 插卡与物联网 AP 对接RFID 插卡硬件上通过物联

18、网 AP 内置的 Mini-PCI-E 接口对接，合作厂商需要按照华为的 Mini-PCI-E 接口规范提供插卡，以保证插卡与 AP 在硬件上完美对接。RFID 插卡与 AP 之间的数据通信使用的是串口通信协议，目前，AP 的Mini-PCI-E 接口提供 115200bit/s、57600bit/s、38400bit/s、19200bit/s、9600bit/s 的串口波特率， 这些波特率都可以配置，可以根据不同厂商的插卡灵活选择。RFID 插卡与 AP 通信时，虽然 AP 只做回传管道不需要关心插卡承载的业务，但 AP 需要准确识别 RFID 插卡是否上送了完整的数据，是否可以转为以太报文

19、发送出去。所以， 合作方提供的 RFID 插卡的软件接口需要遵循华为Mini-PCI-E 接口软件通信规范。资产管理服务器RFID 资产管理服务器由合作方提供，AP 收到插卡数据后，根据配置好的上位机的 IP 地址和端口号，通过上行以太链路发送给资产管理服务器。资产管理服务器对资产实时监控，显示资产移动轨迹等。能效管理在企业办公区域，使用物联网 AP 部署企业办公Wi-Fi，同时通过物联网 AP 融合 IoT 应用，部署能效管理系统，能效管理系统与 Wi-Fi 双网合一，降低了用户网络部署和运维的成本。使客户在享用 Wi-Fi 无线办公的同时，通过能效管理智能绿色的对楼宇内的照明、空调等电器实

20、行集中监管、智能控制。实时统计和分析建筑总体能耗情况，并采取有效的方式调整能源使用方式，减少能源浪费，提升企业效益。能效管理在整体组网逻辑上也可以分为终端层、接入层、网络层和应用层。图2-2 能效管理组网示意图终端层：能效管理终端层是各种传感器和智能开关等。传感器逻辑上可以分为三个模块：无线通信模块（ZigBee）、环境探测模块和功能执行模块。传感模块会将探测环境数据，该数据通过无线通信模块发送给 IoT 网关，IoT 网关根据环境数据匹配能效管理策略，发送给传感器的功能执行模块执行能效管理或控制。能效管理中常见的传感器有：温度传感器、光传感器、红外传感器以及气流传感器等。传感器上送的数据量很

21、小，在包级别。据 AR 反馈能效管理插卡空口实际使用时约 30- 60pps（每秒 30-60 个数据包）。能效管理传感器和 ZigBee 插卡之间可以组建Mesh网络，1 个 Mesh 网络最大可以有 50 个基点，最大 4 跳，相邻 Mesh 几点之间的距离不超过 25m。局点部署时终端层规划参考：将原有的机械开关换成智能墙面开关或调光开关或单控单调模块将原有的机械插座换成智能插座安装三相负荷开关，用于连接和控制空调安装光运合体感应器，感应室内人体运动，监测室内光照强度。安装温湿度传感器， 监测室内温湿度接入层： 在接入层 ZigBee 插卡通过 ZigBee 射频与传感器通信。ZigBe

22、e 插卡通过串口与 AP 通信，串口通信速率为 115200bits/s。ZigBee 插卡使用的是 2.4GHz 频段，在网络部署时，可以通过 BEMS 修改 ZigBee 使用的频点，尽量避开 2.4GHz Wi-Fi 信道。网络层：网络层主要的网元是 AP 和 IoT 网关，AP 需要根据插卡的请求与 IoT 网关和 EEM 分别建立基于 TCP 的数据管道和管理管道。AP 主要负责将插卡串口的上行报文转换成以太报文头传给 IoT 网关，或者将 IoT 网关的下行数据转换成串口数据透传给插卡。IoT 网关是网络层本地 IoT 数据的集中运算点，会根据本地传感器上送的数据进行策略匹配，并将

23、策略匹配结果发给传感器执行。比如：IoT 网关收到温度传感器传来的数据是温度过高，则 IoT 根据温度传感器的数据进行策略匹配， 匹配出开启空调，空调调到 26 摄氏度的策略，则发给传感器，传感器功能模块执行该策略。应用层：在应用层 BEMS（建筑物能源管理系统）提供客户界面，用户通过 BEMS 配置各种能效管理策略。EEM（企业能源模块）主要负责策略分发，BEMS 将能效管理配置信息下发给EEM，EEM 将配置信息转化为控制策略，并分发给 IoT 网关。智慧零售电子价签电子价签又称为ESL（Electronic shelf labels，电子货架标签），它是以电子纸或 LCD等材质的电子价签

24、取代纸质价签显示价格内容。电子价签可以通过射频从服务器自动获取内容更新自己显示的内容，省去了人工更新价签的人工成本。有的电子价签还能够显示更多内容，比如打折促销，产品规格。具体的工作流程如下图所示：图2-3 电子价签工作流程示意图电子价签 ESL 管理系统需要与客户 ERP 系统对接，客户商品编码、价格等信息能同步到 ESL 管理系统内。电子价签运作流程如下：各门店 ESL 管理系统服务器向总部客户 ERP 系统请求数据更新。获取价格变更信息。ESL 服务器获取数据后按照任务计划下发价签更新任务给 ESL 插卡，ESL 插卡缓存数据等待ESL 价签发起更新请求。ESL 价签是一种低功耗 RFI

25、D 终端，ESL 价签射频模块周期性的唤醒，并主动向插卡查询是否有自己的更新任务。如果有，则获取数据刷新显示内容。如果没有，则价签射频模块继续进入休眠状态，等待下一个周期的射频模块唤醒。ESL 系统在无线侧使用了 RFID 2.4GHz 技术，与 Wi-Fi 2.4GHz 之间有相互干扰。虽然， 两者有项目干扰，但电子价签使用场景具备以下特点：停止营业后进行价签更新：电子价签行业合作伙伴的调查显示，绝大部分电子价签场景是在商场打烊后进行电子价签更新。以防止更新价签妨碍商场的正常营业，防止引起不必要的客户投诉。营业中进行价签更新：很少出现这种更新场景，即使有这种场景也是比较小的门店，比如面包店，

26、价签数量往往在几十个以内，业务数据量很小因此，在实际使用时两者业务往往是错峰的，干扰影响可以接受。而且，如果对业务流程使用的不同频点做了合理设置，避开 Wi-Fi 常用的 1、6、11 信道，干扰影响将降到最低。智能导购智能导购适用于商场购物场景，它可以降低人工导购员的数量，降低客户人力成本。商场顾客可以按照自己意愿随意挑选商品，避免导购员时时在身边促销，或者找不到导购员的情况，提升顾客购物体验。同时，智能导购系统还能做大数据分析，分析商品的受欢迎程度，指导客户制定及时准确的营销策略。最终，提升企业利润。图2-4 智能导购应用示意图智能导购根据客户的关注价值点和投资预算可分为“导购屏+大数据统

27、计的智能导购”和“仅大数据统计的智能导购”两种场景：图2-5 智能导购业务场景组网示意图导购屏+大数据统计的智能导购：该场景下除了使用了 BLE 标签外，还在货架上安装了导购屏，BLE 标签数据通过导购屏上行到智能导购服务器做大数据统计与分析。同时， 导购屏根据标签对应的商品播放相关商业导购内容。导购屏和标签离的很近，基本在 1m 以内。一般情况下 1 列货架就有 1 个显示屏。导购屏与标签之间使用 BLE4.0 通信，导购屏上行使用 Wi-Fi 通信。仅大数据统计的智能导购：该场景下仅使用了 BLE 标签，BLE 标签数据通过 AP 内置蓝牙模块上行到智能导购服务器做大数据统计与分析。由于没

28、有导购屏，需要 AP 内置蓝牙模块将标签的报文透传给智能导购服务器，所以该场景只能使用内置蓝牙模块的 AP。BLE 标签与 AP 内置蓝牙模块的有效传输距离为 10m。所以，该子场景需要考虑 AP Wi-Fi 的覆盖距离与内置 BLE 的覆盖距离，在网规层面要充分考虑覆盖半径的差异，一般 AP 间距在 15m 左右。BLE 标签内置了重力感应器，当物品被拿起或放下时，标签能感应到拿起或放下的动作， 并发送广播帧。BLE 标签可对于 5s 内的连续拿起不做计数，所以在实际配置 AP 上送周期时建议上报周期小于 5s 或实时上报。在有导购屏的场景，该广播帧会被附近的导购屏获取。如果没有导购屏，则会

29、被 AP 内置蓝牙模块所接收。BLE 标签需要与物品做关联，才能唯一代表该商品。可通过手机 APP 实现物品与 BLE 标签绑定的，通过手机摄像头扫一扫和手机蓝牙实现。导购屏有内置的 BLE 收发器可以接收 BLE 标签的信息，会根据标签 ID 播放标签所绑定商品的商业内容。导购屏使用 Wi-Fi 上行，导购屏收到 BLE 标签信息后，除播放对应内容外，还会将 BLE 标签的信息通过 Wi-Fi 上行送给智能导购服务器，做大数据统计与分析。导购屏内容第一次使用时从服务器下载，类似HTTP 应用，在导购屏本地会有内容缓存，在播放时如果服务器响应没有更新则直接播放本地内容。智能导购业务都是由终端侧

30、发起，终端侧主动与服务器通信。导购屏/标签与智能导购服务器之间只要保证路由可达即可完成智能导购业务流程。配置正确的导购服务器的 IP 地址和端口号，智能导购可以支持 NAT 穿越。有些客户不需要导购屏，仅需要 BLE 标签做大数据统计以指导销售策略。则可以只在物品上绑定 BLE 标签，通过 AP 内置蓝牙模块接收 BLE 标签广播帧，华为带有内置蓝牙模块的室内 AP 均可以作为其接入点。智慧医疗婴儿防盗婴儿防盗包括有以下子功能：婴儿佩戴安全手环：婴儿手环信息、婴儿个体信息和母亲信息等在后台服务器做绑定，服务器通过出口监视器实时记录婴儿所处位置，母亲通过手机 APP 可以确认婴儿身份，防止错抱。

31、在病房部署 RFID 阅读器和出口监视器：手环 RFID 模块通过对出口监视器的识别并发送出口监视器的信息；RFID 阅读器接收手环发送的信息，并将信息上送服务器；服务器根据出口监视器 ID 等信息实时显示婴儿位置。在病房区域关键出入口部署出口监视器和声光报警器，当手环靠近出口监视器时， 出口监视器识别婴儿手环并触发声光报警器报警，实现“电子围栏”的防盗功能。图2-6 婴儿防盗组网示意图婴儿防盗手环使用 RFID 技术，手环有两个模块，一个是 433MHz 射频模块一个是125KHz 射频模块（有源）。婴儿手环的 433MHz 射频模块主要负责与 RFID 阅读器通信，收发 RFID 信息。婴

32、儿手环的 125KHz 射频模块工作在监听模式，负责监听出口监视器发送的 125KHz 的信标帧。婴儿防盗分为母婴配对、婴儿区域定位和婴儿防盗电子围栏三个子功能。图2-7 母婴配对流程示意图母婴配对：在新生儿出生时，佩戴婴儿安全手环，并将婴儿信息、婴儿手环信息和母亲信息录入后台服务器，做捆绑。当新生儿从产房第一次抱到母亲面前时，母亲病房的出口监视器会使用 125KHz 射频广播自己的 ID 等信息，婴儿手环 125KHz 模块侦听到该信息后，通过 433MHz 射频发送婴儿手环信息和侦听到的出口监视器信息。该信息被 RFID 插卡的433MHz 射频接收，并上送服务器，服务器匹配母婴捆绑信息。

33、母亲通过银江提供的手机 APP，从后台服务器获取母婴匹配结果，能在 APP 上看到婴儿的基本信息和目前的基本信息。也可以通过 APP 的扫码功能扫描婴儿手环的二维码，获得更精确的匹配信息。说明：假设病房有多位母亲，仅靠出口监视器只能匹配出自己的婴儿在这个房间。需要通过扫码进一步确认面前的婴儿就是自己的。图2-8 婴儿防盗流程示意图婴儿位置监控和婴儿防盗：在病房区域关键出入口部署出口监视器，在电子围栏门禁入口部署出口监视器和声光报警器。出口监视器使用有线以太链路上行接入交换机。在医疗管理服务器设置好各出口监视器的位置信息。婴儿在移动过程中，靠近出口监视器时（一般距离小于 4m），婴儿手环的 12

34、5KHz模块会监听到出口监视器的信标帧。婴儿手环识别该信息，并将出口监视器 ID 等信息通过自己的 433MHz 射频模块发送给 RFID 插卡。插卡以串口的形式把报文发送给 AP，AP 通过上行以太链路传输给医疗管理服务器。如果出口监视器是电子围栏的门禁，则该出口监视器 125KHz 射频模块会发出特殊的信标帧。婴儿手环监听到该帧，通过 433MHz 射频模块发送告警信息给出口监视器的 433MHz 模块。出口监视器接收后立刻触发声光报警器报警，同时上送告警信息给医疗管理服务器。医疗管理服务器根据上送的出口监视器 ID 等信息，实现婴儿的区域定位，实时监测婴儿位置。并实现婴儿防盗，记录婴儿防

35、盗告警等信息。输液管理输液管理依靠输液传感器将输液情况实时上报给输液管理服务平台，实现对病人输液过程的全称监控，防止意外发生，以及及时为病人换针。图2-9 输液管理示意图医院输液时，会给病人佩戴病人腕带，数据库中会将病人的基本信息，诊断信息、所在床位、输液药品信息以及输液流程信息记录下来，通过手持终端扫描病人腕带的条形码可以从数据库中获取病人的输液信息。输液管理是在给病人注射时，扫描病人腕带条形码，使输液管理平台获取当前病人的输液信息，输液管理平台会根据不同的输液调整基准参数，输液感应器传输输液过程数据， 输液管理平台根据输液信息和输液感应器参数综合计算，实现输液过程的监控和预警。在给病人输液

36、时，通过移动扫描终端扫描病人腕带条形码，使输液管理服务平台获取病人的输液信息。输液传感器将输液参数通过 433MHz 射频模块发送给 RFID 插卡。RFID 插卡通过Mini-PCI-e 接口以串口的形式将报文送给 AP，AP 将其转换为以太报文，通过上行以太链路发送给输液管理服务平台。输液管理服务平台根据输液信息参数以及传感器参数进行综合计算，并显示输液计算结果，实现病人对输液的全称监控和危险预警等功能。智慧教育健康管理WLAN 对于健康管理主要应用于学生健康管理。学生健康管理主要分为两大块：学生自动考勤和学生体征检测。学生考勤的基本原理：在学校门口放置射频读卡器，来监测学生的进校出校情况

37、。图2-10 学生考勤原理示意图假设两台阅读器分别标识成 A 点机（设备 ID001）及 B 点机（设备 ID002），A 点机一般安装在学校大门外则，B 点机安装在大门内则，当学生先经过 A 点机再经过 B 点机时，判断为学生进校，当学生先经过 B 点机再经过 A 点机时，系统判断为学生出校。阅读器接收到标签信息并经过中间传送到平台，平台根据电子标签 ID 号，阅读器 ID 号， 标签记录时间等要素进行比对，就可以得出“某人在某一时间进出”的记录，实现对人员的状态记录。学生体征检测基本原理：学生通过携带物联网厂商提供的智能手环来获取身体的运动健康信息，包含实时心率、记步、睡眠等数据。手环通过

38、传感器采集数据，经过以太网或移动通信的网络途径，将数据传送至后台服务器，后台服务器对采集的数据进行解析处理，并实时把数据发至数据用户的平台上供用户进行查看。图2-11 手环示意图图2-12 学生体征检测原理示意图在组网设计上，健康管理设备组网层次与其他网络类似，分为终端层，接入层，以及业务应用层几个层面。华为的物联网 AP 与健康管理的基站插卡一起位于接入层，主要负责向管理插卡提供能源与网络连接，将接入层的数据上传到管理层。上位机系统终端应用NetworkRouterSwitchACRFID 2.4GHzAPRFID 2.4GHzAP手环RFID2.4GHz手环RFID2.4GHz图2-13 学生健康管理组网示意图手环与插卡的交互：手环通过自身的两种 RFID 与插卡的 433M 与 2.4G 两个射频进行通信。上传的数据中，设备会做两级缓存。第一级在终端也就是手环上，手环收集健康数据后不会每条数据都及时上传，而会在手环上做一段时间缓存，在数据达到一定量之后合并上传。对于学生离开覆盖区的情况（下课回家），则可能做更长的时间缓存，对于手环上传的数据，插卡会做第二级的缓存，对数据进行打包合并后，再通过