RFID區(qū)域?qū)崟r(shí)人員定位系統(tǒng)解決方案
一、系統(tǒng)簡介
RFID是一種通信技術(shù)，可通過無線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與 特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。因此，RFID是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可以快速讀寫、長期跟蹤管理，因而在智能識(shí)別領(lǐng)域受到廣泛青睞。同 時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國的快速發(fā)展，作為物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)的RFID技術(shù)被認(rèn)為是有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。未來幾年中，將有更多的產(chǎn)品中會(huì)被 植入RFID標(biāo)簽，RFID技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)是相當(dāng)?shù)膹V泛。
RFID智能定位系統(tǒng)，是一種區(qū)域性的定位系統(tǒng)，就是利用2.4G和低頻125K的RFID技術(shù)，對(duì)人和物的自動(dòng)識(shí)別和區(qū)域性定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)人和物的管理，如：人員考勤、人員和物品查找、人員和物品的區(qū)域限定、人員統(tǒng)計(jì)、視頻聯(lián)動(dòng)、歷史軌跡查詢、重點(diǎn)區(qū)域管理等等。
二、系統(tǒng)意義
對(duì)人員實(shí)時(shí)監(jiān)督管理(可實(shí)時(shí)查看人員位置、人員數(shù)量、任何房間人員信息、人員動(dòng)態(tài)變化、人員遇突發(fā)事情求助、進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域告警信息等)。
主動(dòng)預(yù)警，解決事故發(fā)生滯后性問題，將事故發(fā)生隱患提前暴露，避免事故發(fā)生
突然場(chǎng)景再現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)有視頻聯(lián)動(dòng)可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況，為調(diào)配相關(guān)人員及時(shí)解決突發(fā)情況提供依據(jù)
減輕工作人員管理的工作量，減少人力成本投入，提高工作效率
推動(dòng)對(duì)人員的管理工作向制度化、規(guī)范化、實(shí)時(shí)化發(fā)展，確保人員安全穩(wěn)定，為逐步實(shí)現(xiàn)“智能化監(jiān)管”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
三、系統(tǒng)架構(gòu)與方案闡述
RFID定位系統(tǒng)主要由定位標(biāo)簽、定位基站和定位系統(tǒng)軟件兩大部分組成
3.1 定位設(shè)備組成部分
1)RFID-2.4GHz吸頂式定位基站。(也叫閱讀器、定位AP)定位基站分單頻、雙頻兩種，單頻基站頻率為2.4G，雙頻基站頻率分為2.4G和125K，定位基站主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，并上傳到定位服務(wù)器，安裝在定位區(qū)域內(nèi)。
2)RFID定位標(biāo)簽。定位標(biāo)簽為2.4G與125K雙頻半有源RFID電子標(biāo)簽，定位標(biāo)簽定時(shí)向外發(fā)送2.4G信號(hào)，和接收125K激活信號(hào)。標(biāo)簽內(nèi)置電池，電池可更換，因?yàn)闃?biāo)簽的功耗較低，所以人員標(biāo)簽的一塊電池，正常情況下能用2年以上。人員定位標(biāo)簽有腕帶式和卡片式，卡片式上可定制功能按鍵，可用于求救呼叫或位置上報(bào)功能。
3)手持式讀寫器。也叫手持終端，能接收定位標(biāo)簽發(fā)出的無線信號(hào)，并在自身屏幕是顯示出配帶標(biāo)簽的人員簡單信息。
4)125K激活天線。低頻激活天線通過二芯屏蔽線與雙頻基站相連接，激活天線主要安裝在出入口區(qū)域，輔助進(jìn)出判斷和定位，低頻激活天線分為地感式線圈天線和棒狀天線兩種。
5)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
6)計(jì)算機(jī)及服務(wù)器
3.2定位系統(tǒng)軟件組成
RFID智能定位系統(tǒng)采用云計(jì)算技術(shù)，通過云計(jì)算的設(shè)計(jì)可以把大量的數(shù)據(jù)處理工作通過多臺(tái)服務(wù)器共同來完成，避免了單臺(tái)服務(wù)器處理所有的數(shù)據(jù)帶來的運(yùn)算壓力，定位系統(tǒng)軟件由四個(gè)部分組成。
1)系統(tǒng)核心程序：主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理和接收數(shù)據(jù)采集端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并對(duì)采集端送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、查詢、統(tǒng)計(jì)等等。
2)信息采集程序：主要負(fù)責(zé)采集定位標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行定位計(jì)算。
3)展示端程序：負(fù)責(zé)地圖顯示，人員位置顯示，告警輸出等等。
4)后臺(tái)管理：負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備管理，人員與物品跟標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)，人員、物品的檔案管理，定位區(qū)域管理，以及各種查詢統(tǒng)計(jì)等等。
四、系統(tǒng)功能介紹
4.1、人員區(qū)域?qū)崟r(shí)定位及統(tǒng)計(jì)
能夠?qū)崟r(shí)定位佩帶定位標(biāo)簽的人員所在區(qū)域，并顯示在監(jiān)控端地圖上
4.2、越界、消失報(bào)警
某些區(qū)域?qū)儆谥匾獏^(qū)，未經(jīng)允許的人員進(jìn)入將發(fā)出報(bào)警信息 。也可以在某些區(qū)域可以設(shè)定某些人員在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)不準(zhǔn)離開，如果離開或消失系統(tǒng)告警 。
4.3、軌跡回放
可查詢某個(gè)標(biāo)簽時(shí)間段的移動(dòng)軌跡，這個(gè)時(shí)間段這個(gè)標(biāo)簽都去過哪些區(qū)域，可把把軌跡生成報(bào)表。
4.4、視頻聯(lián)動(dòng)
可以給每個(gè)定位設(shè)備綁定一個(gè)攝像頭，通過在監(jiān)控端的地圖上，點(diǎn)擊定位設(shè)備圖調(diào)用定位設(shè)備所在區(qū)域的視頻。當(dāng)有特定的告警時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出發(fā)生告警的區(qū)域的視頻。
4.5電子標(biāo)簽故障報(bào)警
電子標(biāo)簽的故障，主要是指標(biāo)簽電池電壓低;佩戴在人員手上的腕帶被破壞或被拆除;
只要佩戴在人員手上的腕帶被脫下來系統(tǒng)都會(huì)的提示告警;無論是剪斷，還是用工具正常拆除，系統(tǒng)都會(huì)有告警。當(dāng)標(biāo)簽的電池電壓過低時(shí)系統(tǒng)也會(huì)提示，此時(shí)需要盡快更換電池。
4.6人員求助
卡片式定位標(biāo)簽上有功能按鍵，當(dāng)人員遇到危險(xiǎn)或其情況需要求助時(shí)只需要按下功能鍵系統(tǒng)就會(huì)顯示求助的位置 ，并調(diào)出附近的攝像機(jī)視頻。
4.7 行程安排
可提前安排人員行程，如：張三上午8點(diǎn)11點(diǎn)必須在車間工作，11點(diǎn)半到12點(diǎn)間必須在食堂，晚上7點(diǎn)到第二天7點(diǎn)半必須在監(jiān)舍。如果9點(diǎn)的時(shí)候，張三未經(jīng)離開車間出現(xiàn)在食堂。系統(tǒng)就會(huì)告警：張三非法離開車間進(jìn)入食堂。
五、系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)是屬于一種感知定位系統(tǒng)，利用RFID遠(yuǎn)距離識(shí)別的原理。對(duì)進(jìn)入某些區(qū)域的標(biāo)簽進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和區(qū)域性定位。也就是當(dāng)人員佩戴定位標(biāo)簽，到達(dá)某個(gè)區(qū)域后，在遠(yuǎn)端的定位系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)檢測(cè)到佩戴標(biāo)簽的人員當(dāng)前所在區(qū)域，并顯示在區(qū)域地圖上。
本系統(tǒng)中的定位標(biāo)簽就是一種有源的RFID電子標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)不重復(fù)的編號(hào)，每個(gè)標(biāo)簽編號(hào)綁定一個(gè)人的身份信息。定位標(biāo)簽每隔一定時(shí)間會(huì)主動(dòng)向外周圍發(fā)送電磁波，電磁波上載著標(biāo)簽的編號(hào)和其他定位信息。布設(shè)每個(gè)定位區(qū)域的讀寫器(基站)會(huì)時(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)采集到的標(biāo)簽信號(hào)，然后把檢測(cè)的標(biāo)簽信號(hào)和標(biāo)簽的編號(hào)上傳到定位服務(wù)器，因?yàn)槊總€(gè)定位基站所處的物理位置不同，所以同一個(gè)標(biāo)簽不同的的基站檢測(cè)到的標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度是不一樣。定位系統(tǒng)就是通過每個(gè)基站檢測(cè)到的每個(gè)標(biāo)簽不同的場(chǎng)強(qiáng)大小，來判斷標(biāo)簽當(dāng)前所在區(qū)域。
如下圖：有兩個(gè)區(qū)，A和B
在上圖中，人員佩戴編號(hào)為101的標(biāo)簽進(jìn)入A區(qū)后，在A區(qū)的基站1和在B區(qū)的基站2同時(shí)檢測(cè)到標(biāo)簽101;基站1和基站2都把自己檢測(cè)到的標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度上傳到定位服務(wù)器;原理上，基站2檢測(cè)到的標(biāo)簽的信號(hào)是有墻體遮擋的信號(hào)，而基站1的檢測(cè)到的信號(hào)是沒墻體遮擋的，信號(hào)要比基站2檢測(cè)到的信號(hào)要好，所以，系統(tǒng)很容易判斷出，標(biāo)簽當(dāng)前位置是在A區(qū)。
但是在實(shí)際環(huán)境使用中，標(biāo)簽在A區(qū)時(shí)，偶爾也會(huì)出現(xiàn)，基站2的信號(hào)會(huì)比基站1的信號(hào)要好，為了防止 這種偶然性的情況影響系統(tǒng)的位置判斷，我們需要在每個(gè)區(qū)域的出入口處安裝一個(gè)激活天線路徑標(biāo)記，該標(biāo)記與他所在區(qū)域關(guān)聯(lián)。如下圖，每個(gè)區(qū)都一個(gè)關(guān)聯(lián)激活天線，每個(gè)激活天線都有一個(gè)的編號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽靠近該天線時(shí)就會(huì)帶上天線的編號(hào)，標(biāo)簽向外發(fā)送信號(hào)時(shí)同時(shí)也會(huì)發(fā)送該編號(hào)。系統(tǒng)通過每個(gè)區(qū)域的基站檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度加上標(biāo)簽所帶的激活天線編號(hào)來判斷標(biāo)簽當(dāng)前所在區(qū)域。如下圖：
在上圖中，當(dāng)基站2檢測(cè)到的標(biāo)簽101信號(hào)好于基站1時(shí)，但是標(biāo)簽帶的激活天線的編號(hào)是3100，不是3102，所以這時(shí)系統(tǒng)不會(huì)認(rèn)為標(biāo)簽在B區(qū)，這樣提高了標(biāo)簽位置判斷的準(zhǔn)確性。
5.1大樓區(qū)域定位設(shè)備安裝和區(qū)域劃分
1)定位到樓層
需要在每個(gè)區(qū)域的出入口安裝基站天線和基站以及激活天線。下圖是二樓以上的設(shè)備安裝位置層的設(shè)備安裝方式
2)定位到房間
如果需要更精確定位，也就需要知道在哪一層的哪一個(gè)房間里，則除需要在樓梯出入口處安裝設(shè)備外，還需要在每個(gè)房間門口1.5米高位置安裝一個(gè)棒狀激活天線，房間門口內(nèi)外各安裝一個(gè)基站天線，定位基站設(shè)備安裝在走廊上。
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