RFID区域实时人员定位系统

　　一、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，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。

　　二、系统意义

　　对人员实时监督管理(可实时查看人员位置、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)。

　　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

　　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

　　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

　　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。

　　三、系统架构与方案阐述

　　RFID定位系统主要由定位标签、定位基站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) 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。

　　四、系统功能介绍

　　4.1、人员区域实时定位及统计

　　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、越界、消失报警

　　某些区域属于重要区，未经允许的人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 。

　　4.3、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。

　　4.4、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。

　　4.5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。

　　4.6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。

　　4.7 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。

　　五、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。

　　5.1大楼区域定位设备安装和区域划分

　　1)定位到楼层

　　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

　　2)定位到房间

　　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。

　　六、系统拓扑

　　七、硬件介绍

　　Ø UK-R253 微蜂窝读写器

　　识别距离 ： 0 ～ 100米可调

　　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 ： 2.4 GHz ～ 2.4835 GHz

　　功耗标准 ： 工作功率为毫瓦级

　　通信机制 ： 基于 HDLC 时分多址和同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　接口标准 ： RJ45

　　扩展I/O ： 开关量信号输入与输出各2路(可选)

　　电源标准 ： DC 7.5～12V 500～1000mA

　　封装特性 ： 耐酸碱防火阻燃、工程PC

　　防水等级 ： 不防水

　　工作湿度 ： 5%~95%

　　工作温度 ： -25度 ～ +65度

　　存储温度 ： -35度～ +75度

　　尺 寸 ： Φ168mm*38mm

　　重 量 ： 350g

　　安装方式 ： 吸顶

　　Ø UK-R710 低频激活器

　　激活范围 ： 2路低频天线，激活距离最远达到7m

　　激活速度 ： 最大400 公里 / 小时通过时可被激活

　　激活能力 ： 同时激活500张以上的标签

　　激活角度 ： 全向

　　中心频率 ： 125KHz

　　抗干扰性 ： 采用时分多址技术，多设备互不干扰

　　穿透能力 ： 低频波长2500m可穿越人体和墙体

　　电源标准 ： DC 12～24V 1000～3000mA

　　工作温度 ： -40～+85℃

　　封装特性 ： PC工程塑料封装

　　可 靠 性 ： 防水防冲击，满足工业环境要求

　　尺 寸 ： φ110X 30mm

　　重 量 ： 120g

　　安装方式 ： 吸顶安装

　　Ø UK-T710 有源腕带

　　识别距离 ： 0～ 150米

　　识别速度 ： 120公里 / 小时

　　识别能力 ： 具备200张/秒的防冲突性能

　　识别方式 ： 全向识别

　　工作频段 ： 2.4 GHz &有源125KHz&13.56M

　　通讯速率 ： 250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s

　　通信机制 ： 基于时分多址和码分多址同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　防拆功能 ： 可提供多达2路的防拆(报警)功能;非授权强力取下立刻发无线报警信号 ：需特定设备进行物理和无线指令复位

　　功耗标准 ： 平均工作功率为微瓦级

　　电池配置 ： 锂锰电池，容量550mAh

　　使用寿命 ： 1~1.5 年，使用授权密钥可更换电池

　　封装特性 ： PA工程塑料，抗高强度跌落与振动

　　环境特性 ： 工作温度-40℃ ～85℃

　　工作湿度<95%

　　可 靠 性 ： 防浸泡防冲击，满足工业环境要求

　　外 形 ： 腕带或脚镣型，可提供OEM定制服务

　　尺 寸 ： 58×42×16.5mm

　　重 量 ： 55g

　　安装方式 ： 螺丝锁紧

　　Ø UK-T700双频电子标签

　　识别距离 ： 0～ 100米可调

　　识别速度 ： 200公里 / 小时

　　识别能力 ： 具备200张/秒的防冲突性能

　　识别方式 ： 全向识别

　　工作频段 ： 2.45GHz、125KHz、13.56MHz可复选

　　通讯速率 ： 1Mb/s

　　通信机制 ： 基于 HDLC 时分多址和同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　读写功能 ： 176B～1K存储空间(可选)

　　功耗标准 ： 平均工作功率为微瓦级

　　电池配置 ： 纽扣电池，容量750mAh

　　使用寿命 ： 3年左右，不可更换电池

　　电压检测 ： 电压低于预设值时以无线提示(可选)

　　封装特性 ： ABS工程塑料，抗高强度跌落与振动

　　环境特性 ： 工作温度-40℃ ～85℃

　　工作湿度<95%

　　可 靠 性 ： 防冲击，满足工业环境要求

　　尺 寸 ： 86×54×5 mm

　　重 量 ： 18g

　　安装方式 ： 双面胶粘贴或挂扣