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敬老院人员定位管理系统

2018年11月07日

  1 系统原理

  1.1 工作原理

  该方案主要是利用RFID技术,通过低频定位器、标识卡及读写器等终端设备,利用RFID无线通信技术将信息传输到采集服务器,并实现上层的各种应用,从而实现对敬老院长者的身份识别、定位跟踪和轨迹查询等功能。系统终端主要包括低频定位器、RFID基站、RFID标识卡、采集系统。

   低频定位器:主动式发送器,当标识卡进入低频信号范围以后,能够接收到定位器连续发送的125KHZ低频信号,信号包括其自身编号,能够用于进行不同定位器的区分与识别,识别范围为2-8m。

   RFID腕带型标识卡:给敬老院内需要监控的人员佩戴,具有唯一编号,可主动接受125KHz低频信号,并通过2.4G上传相关信息,能够实现身份认证、定位跟踪和监控等功能。

   RFID基站:主要是作为信息传输设备,实现敬老院监控区域信号全覆盖,可接收卡发送的信息,并将信息上传到采集服务器。

   采集系统:对基站上传的数据进行处理,实现上层的各种应用。

  对敬老院长者佩带RFID智能腕带,采用非随意拆卸式的腕带,工作频段在125K和2.4G,能够实时监控人员的位置,这样可以实时掌握人员数量,当长者擅自离开或进入某一非法区域时,系统将报警,便于进行及时处理,系统同时会记录每个长者的历史行动轨迹,便于查询统计。

  1.2 RFID技术介绍

  射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification Technology)是成熟于20世纪末,21世纪初的一种非接触式的最新自动识别技术,目前正在全世界的各种行业中得以推广应用。

  它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

  RFID是一项易于操控,简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术,其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。

   识别工作无须人工干预;

   它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式,且无需接触或精确瞄准;

   可自由工作在各种恶劣环境下;

   可进行高度的数据集成;

   由于该技术很难被仿冒、侵入,使RFID具备了极高的安全防护能力。

  一个最基本的RFID系统一般包括以下几个部份:

   标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;

   阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;

   天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。

  电子标签中一般保存有约定格式的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。(除以上基本硬件配置外,还应包括相应的应用软件)。

  2 系统功能

  2.1 系统概述

  本系统是把电子标签戴在敬老院长者身上,对长者的位置和信息进行管理,在敬老院房里长者移动非许可的地域时,跟踪其位置而触发报警铃,从而确保长者的安全。位置信息主要通过标识卡感应固定在通道(如门,走廊口)处的定位器,并将数据传回到基站再以无线或有线方式传输到内部LAN网络后至服务器,最终实现实时管理信息。

  2.1.1 软件系统结构

  软件系统结构图

  2.1.2 系统主界面

  系统主界面图

  2.1.3 功能简述

   人员监控管理:利用有源RFID射频识别技术实现人员定位、跟踪监控、报警管理的功能。

   区域管理:实时显示某个区域的人数及人员信息,并实现区域报警管理。

   报警管理:显示越界报警、呼救报警、拆卸腕带报警、设备故障报警等。

   轨迹查询:对历史轨迹、历史数据报表等可查询打印。

   车辆管理:日常员工车辆管理,和接送病人车辆路线管理,包括车辆进出统计、车辆行驶路线、轨迹跟踪,以及敬老院外出车辆GPS联动管理。

   视频监控:集成敬老院内现有视频设备,提供视频查看功能,以及报警时提供视频联动功能。

  2.2 应用功能

  2.2.1 实时人员定位

  人员跟踪定位是利用RFID技术,针对敬老院人员流动情况分区域管理与监控的需求,系统能够根据长者佩戴的射频卡信息,实时显示人员的位置及状态信息,并且根据需要可在地图上进行标注。

  人员定位效果图如下所示:

  人员定位效果图

  人员信息查询图示:

  人员信息查询图示

  2.2.2 区域管理

  可实时显示监控区域的人员分布情况,实时显示人员的位置及状态。显示区域信息,实时更新信息。包括区域历史信息纪录查询。

  对指定持卡长者的位置进行跟踪管理,显示指定长者的行动轨迹,掌握其日常行动范围,对于某些重点防范的长者,可判断出其走失的可能性,可提前做出必要的防范。

  2.2.3 轨迹记录和回放

  系统可实时记录每个长者和护理人员的行动轨迹,提供查询历史位置记录数据。同时,可回放任意长者或护理人员的轨迹数据,按时间段在地图上进行回放(可选择有轨迹或无轨迹、设置播放速度等)。

  2.2.4 报警管理

  系统可以对长者进行实时定位和异常报警。一般的报警有以下分类:

   超时报警

  对指定标签设置,在某指定区域内停留不得超过指定时间,如果超过指定时间就会报警。可以限制长者在指定区域的停留时间,以防危险情况发生。

   越界报警

  针对不同人员,对某些重点区域设置禁止进入、禁止离开不同权限。如果有未经允许的人员非法进入或离开指定区域则马上报警,提醒相关人员采取行动。

   呼救报警

  护理人员或长者戴有呼救按钮的腕带,一旦发生紧急状况,可以按下报警按钮,监控中心点定位系统将会及时收到报警信息和报警位置,并快速找到事发现场。

   腕带剪断报警

  佩戴在长者手上的腕带卡,需要专门仪器才可以拆卸。若非法强行拆卸或剪断腕带,该腕带标签将会不断地向相同发送非法拆卸或剪断报警信息。

   设备故障报警

  主要是针对腕带、基站等设备的故障进行报警,如信号消失、信号中断、设备电池电量不足、设备损坏等。

  报警信息查询示意图:

  报警信息查询示意图

  2.2.5 考勤巡更管理

  人员定位管理系统可提供巡更管理、人员考勤日报和详细报表等功能。

   巡更管理

  通过巡更任务设置,可以对巡更任务管理,包括查询、添加、修改、删除功能,巡更管理界面如下图所示:

  巡更管理操作界面图

  2.2.6 视频联动管理

  视频联动功能是通过将基站与视频监控设备绑定,当发生报警后,系统会及时调用视频监控设备朝向事件发生场所,记录报警地点视频信息,反之亦然,即当监控设备发现监控区域内有可疑情况发生时,系统会及时调用智能管理系统,对监控区域内人员进行定位分析记录等功能。

  系统可直接利用敬老院内现有视频设备,无需额外采购新视频设备实现视频联动功能,减少建设成本。

  2.2.7 车辆监控管理

  智能车辆管理包括日常员工车辆管理,和接送长者车辆路线管理等。

   车辆信息

  通过为进出车辆发卡可以将车辆信息与卡结合,实现车辆不停车进出大院,确定车辆在大院内位置,实时掌控车辆位置信息,人员信息,和该车在大院的移动信息。

   路线管理

  结合GPS系统,监控外出车辆的行走路线,是否按照规定路线行驶,实时掌控外出车辆位置和状态信息。

  2.3 拓展功能

  2.3.1 敬老院资产管理

  在需要进行管理的资产上安装有源的电子标签,实现资产的智能化管理:

   重要资产实时监控

  对敬老院里重要的资产,安装有源电子标签,电子标签可整合多种传感器,当货物发生异常,如振动、倾斜,标签被撕毁等,系统会主动报警。

   轨迹跟踪及回放

  在安装了信号接收器,有信号覆盖的地方,可对指定货物的位置进行跟踪管理,显示货物的行动轨迹。并且可以选定某一时间段,对货物在该时间段内的行动轨迹进行回放。

   资产盘点

   对于安装了有源电子标签的重要资产,系统可以进行实时的自动盘点,并能定位每个资产的存放位置。

  2.3.2 门禁管理

  敬老院的管理比一般场所的管理严格,对人员身份及权限的识别要求更严格和更准确,系统可整合指纹识别、人脸识别等技术,对重要区域或通道进行严格管控,只有符合权限的人员才能通过。

  门禁管理

  3 总体方案设计

  3.1 系统总体布点设计

  系统通过在敬老院中室内外的房间、楼层、广场、围墙、通道等地方,按照客户要求布置定位器,实现人员定位,布设基站实现信号覆盖,对所需监控的长者配发相应的电子标签,从而实现对长者的监控和管理。

   布点情况说明:

   定位器:主动式发送器,当标识卡进入低频信号范围以后,能够接收到定位器连续发送的125KHZ低频信号,分为四路天线和两路天线两种,每路天线信号包括其自身编号,能够用于进行不同定位器号的区分与识别,可以结合敬老院现有建筑环境定位到走廊、房间,或者用于判断人员的进出门等,实际环境下信号范围为0-5m。

   室外基站:用于覆盖医院内非建筑所有空旷环境信号接收。

   室内基站:用于完全覆盖所有建筑物内部信号的接收。

  3.2 系统总体架构

  系统总体架构示意图

  系统总体结构主要包括:前端数据采集系统、数据传输系统、数据处理服务系统以及Web上层应用系统四大部分。

  前端数据采集系统为RFID无线传输系统,主要由无线射频腕带标识卡、低频定位器、RFID基站、现场总线/局域网组成。其主要作用是以无线方式采集标识卡发送的目标位置数据和其他数据。

  数据传输系统主要由数据采集计算机、数据服务器和上传专线组成,主要作用是将采集的数据上传到数据中心进行存储处理。

  数据处理服务系统主要包括GIS系统、应用服务器、系统管理工作站等。该系统设在监控中心,其主要作用是对数据进行分析处理,并为上层应用系统提供各种数据服务。

  Web上层应用系统主要是将采集系统采集的数据通过软件平台,实现各种业务功能显示,给敬老院管理方以直观的效果显示,并实现各种数据报表统计管理。

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