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工業4.0精確位置感知,分米級高精度定位系統

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智慧養老

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養老院敬老院老人實時定位解決方案

文章來源:       發布時間:2019-07-29     瀏覽次數:

  1. 系統意義

  1.1 對老人院人員實時監督管理(信息中心可實時查看老人位置信息、老人數量、任何房間老人信息、老人院人員動態變化、老人遇突發事情求助、進入危險區域告警信息等)。

  1.2 主動預警,解決事故發生滯后性問題,將事故發生隱患提前暴露,避免事故發生

  1.3 突然場景再現,物聯網技術與現有視頻聯動可實時查看現場情況,為調配相關人員及時解決突發情況提供依據

  1.4 減輕老人院工作人員管理的工作量,減少人力成本投入,提高工作效率

  1.5 提高老人院管理工作的信息化水平,推動老人院對老人的管理工作向制度化、規范化、實時化、發展,確保老人安全穩定,為逐步實現老人院“智能化全方位監管”奠定堅實基礎。

  2. 系統架構與方案闡述

  養老院人員定位系統有三部分組成:遠距離門禁進出管理系統、APP定位查詢系統、室外區域定位管理系統、室內定位系統。是利用現代化的技術手段結合現有養老院人員管理的實際情況,建立一套具有人員區域實時定位、人員查找、越界(危險區域)報警、視頻聯動、遠距離考勤、 軌跡回放、人員按鍵求助等功能系統。人員定位與遠距離門禁進出管理系統前端信息采集后傳輸到后臺管理系統,后臺管理系統根據標簽進出門禁進出先后順序及讀寫器接收到的RSSI場強值計算出人員進出門禁的先后順序及人員所在位置;在具備WIFI覆蓋的地方,移動終端APP通過WIFI與后臺服務器交互獲取某人的實時位置信息,從而實現位置實時跟蹤;

  2.1 遠距離門禁進出管理系統

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  吸頂式定位基站安裝在養老院大樓門口,引出兩組125K線圈,分別是激活線圈A1和激活線圈A2,當帶有雙頻電子腕帶標簽的老人或者訪客進入大樓大門時,距離激活線圈A1 1~3.5米的范圍時,低頻激活器發出電磁波信號激活雙頻電子標簽,標簽被喚醒后,將標簽本身的ID信息及激活線圈A1以一定速率發送給吸頂式定位基站,讀寫器收到雙頻電子標簽發出的射頻信號及激活線圈ID并通過TCP/IP接口傳遞給后臺;當佩戴雙頻電子標簽的人員進入到大門內側時,激活器攜帶的電磁波能量逐漸減弱直至不能再激活雙頻電子標簽,而激活線圈A2激活雙頻電子標簽,同樣雙頻電子標簽將本身的ID信息及激活線圈A2以一定速率發送給吸頂式定位基站,讀寫器收到雙頻電子標簽發出的射頻信號及激活線圈ID并通過TCP/IP接口傳遞給后臺,后臺根據低頻激活器喚醒標簽、吸頂式定位基站根據讀取數據的先后順序及不同的激活器天線的ID編號做出判斷;

  2.1.1 遠距離門禁進出管理系統功能

  1) 權限設置:老人門禁進出權限設置,未經授權的老人進出門禁,后臺自動記錄進出時間并可通過短信提醒相關人員注意或者進行報警,以確保安全;

  2) 位置跟蹤:實時定位人員進出那棟樓,準確獲知人員進出時間記錄;

  3) 安全防范外來人員:訪客人員,臨時授權,規劃指定到達社區樓,非法進入其他樓棟,后臺及時報警;

  2.1.2 硬件組成部分

  1) 吸頂式定位基站。安裝固定在大樓的大門口,引出兩路低頻天線,用于激活喚醒雙頻電子表情,同時一體化讀寫器進行腕帶標簽數據的接收傳輸 ;

  2) 低頻棒狀天線或者低頻纜式線圈天線。低頻天線接在吸頂式定位基站上,用于激活雙頻電子標簽,實現人員進出判斷;

  3) 光纖通訊系統,光發信機、光收信機、光纖、中繼器、光纖連接器、耦合器等共同組成了光纖通信系統,用于將讀寫器收到的射頻信號傳輸到監控中心。

  2.1.3 硬件安裝注意事項

  1) 吸頂式讀寫器安裝時需注意安裝高度(一般在3-4米)、接頭防水(電源接頭、網絡接頭、125K低頻延長線饋線接頭);

  2) 低頻棒狀天線或者低頻線圈天線通過延長線接在吸頂式定位基站,如果大樓寬度小于5M,采用棒狀天線進行安裝,在大門的外側內側安裝激活天線,安裝位置離地面約1.5米高的位置。如果大樓的寬度大于5M,為了保證激活的穩定性,采用地埋低頻纜式天線的安裝方式,切割地面埋設低頻線圈。門口里側外側各部署低頻線圈,兩組線圈的間隔不小于1.5M;

  3) 光纖通信系統安裝主要注意接頭防水;

  1.2 養老院室外人員區域定位系統 室外區域定位采用測算節點之間連接信號強度(RSSI)的方法,利用無線信號的空間傳輸衰減模型估算出節點間傳輸距離。

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  信號傳輸衰減模型的測量原理

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  室外人員區域定位系統架構圖

  在室外區域,比如主干道、室外空曠區域等,安裝2.4G有源全向定位基站,定位基站的覆蓋區域為100m,人員佩戴雙頻電子標簽,人員進入2.4G讀寫器識別區域,標簽主動發送的數據被讀寫器接收到傳輸到后臺進行處理,通過測算節點(讀寫器或者AP、電子標簽)之間鏈接信號強度(RSSI)的方法,利用無線信號空間傳輸衰減模型估算出節點間傳輸的距離,邏輯算法進行處理,最終算出定位點數據,定位區域最小在6到8M區域。

  2.2.1 養老院室外人員定位效果圖

  在養老院室外,需要進行定位追蹤的人員,佩戴專用的卡片電子標簽或腕帶式電子標簽,經過養老院室外的一定區域時,部署在養老院室外的定位基站設備實時讀取標簽數據傳輸到后臺進行處理,告知人員當前的位置信息,該被定位人員的親屬可以在室內中控主機上或者查詢機或者手機APP上實時查詢當前人員的位置。

  2.2.2 室外定位系統功能

  1) 智慧物業管理

  l 訪客管理:可通過對訪客進行定位、活動軌跡跟蹤查看,以實現安保人員為訪客提供及時服務,同時還可提升小區安防級別;

  l 保安、保潔人員管理:通過RFID無線定位技術可看到保安是否按照規定線路巡邏,可即時通知保安及時方便的為老人提供服務;可實時查看保潔員位置,可精確到樓

  l 車輛管理:可通過對地面車輛的定位,讓養老院人員了解到小區地面不同停車區域范圍內空余車位的數量,以便讓安保人員對進出小區的臨時車輛進行及時的疏導;

  l 視頻聯動:定位系統和社區監控系統聯動,當有報警事件發生時,系統自動彈出報警點附近的視頻,讓養老院相關人員及時實時看到現場情況。

  2) 智慧家居

  l 適用于養老院的管理功能:監控與養老院孤寡老人關聯的家人的活動軌跡功能

  l 給老人佩戴定位標簽后,如果老人擅自跑出養老院大門,系統自動發出報警,減少老人丟失案件的發生;

  l 養老院相關人員通過手機APP或者Web看實時查看家人位置,接受老人發出的主動求助信息,快速響應。

  3) 智慧養老

  l 雙頻電子標簽卡有警情按鈕,老人摔倒或發生其他危險狀況,可隨時觸動按鈕報警,養老院相關人員接受報警信息,避免險情惡化。

  l 短信提醒:若一旦發生目標離開重點區域或者出口,或進入危險區域,發送短信給相關工作人員進行及時處理。我們的系統通過API將實時報警信息上報給短信推送平臺,提供觸發條件,最終由短信系統完成短信的發送。

  2.2.3 硬件組成

  1) 一體化讀寫器也叫定位AP,安裝部署在每個視頻監控攝像頭位置點上和攝像頭進行綁定,實時接收雙頻電子標簽發送的數據信息并實現視頻聯動。

  2) 光纖通訊系統,光發信機、光收信機、光纖、中繼器、光纖連接器、耦合器等共同組成了光纖通信系統,用于將讀寫器收到的射頻信號傳輸到監控中心;

  3) 工業級交換機。將多路一體化讀寫器(定位AP)的UDP網絡轉換成單位內部局域網,將信息匯聚到服務器中運算。

  2.3 APP查詢定位系統

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  人員位置、軌跡定位查詢展示

  定位引擎同時支持AP主動掃描模式和終端掃描模式,利用社區現有的Wi-Fi信號覆蓋,移動終端進行信號接入,擴展支持對其他Wi-Fi設備(如筆記本電腦、PDA、Wi-Fi手機等)的定位。

  2.3.1 APP定位查詢系統功能

  1) 人員定位查詢追蹤

  通過佩戴人員的卡式電子標簽或者電子腕帶,在移動終端(手機、PDA等)輸入被定位人員的標簽ID號,實時顯示人員位置信息。

  2) 人員軌跡查詢

  在移動設備終端輸入人名或者標簽ID號查找指定人員在一段時間的運動軌跡。

  3) 養老院內人員位置導航

  通過輸入起點和終點,可以規劃一條路徑,進行人員位置導航

  4) 加強服務管理

  通過APP移動終端,可以快速與養老院內管理人員、保安、保潔、物業取的聯系,以獲得高效服務

  5) 確保老人的安全管理

  老人佩戴定位標簽,如果老人未經過授權出大門,系統自動發出報警,減少老人走失案件的發生,養老院管理人員也可以通過手機APP或者WEP實時查看老人的位置,接受老人發出的主動求助信息,快速響應。

  6) 越界報警、

  某些區域屬于危險區例如,游泳池、機房等,未經允許的人員進入將發出報警信息;也可以在某些區域可以設定某些人員在設定的時間內不準離開,如果離開或消失系統告警,例如規定時間不能離開養老院。

  7) 視頻聯動

  可以給每個定位設備綁定一個攝像頭,通過在監控端的地圖上,點擊定位設備圖調用定位設備所在區域的視頻。當有特定的告警時,系統會自動調出發生告警的區域的視頻。

  2.4 養老院室內定位系統

  實現室內人員區域定位,可以實現樓層定位與更精確房間定位

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  定位到樓層

  在養老院大樓內,以樓層為定位單元,也就是只需要知道老人在哪個樓層就可以了,需要在樓梯出口區域安裝一臺雙頻吸頂式定位基站,為保證老人出了樓梯,無論從哪個方向行走都能被其一個激活天線激活到,因此要在樓梯口的走廊左右兩側的和對面墻安裝激活天線,激活天線采用棒狀天線,安裝位置離在本層樓地面約1.5米高的位置,,當樓層里有重點區域時,可在當前樓層把重點區域從樓層單元里分出來 作為另外一個定位單元,該定位單元也需要添加雙頻定位基站。

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  上圖把老人定位到樓層的設備安裝方式

  定位到房間

  需要更精確定位,也就需要知道老人在哪一層的哪一個房間里,則除需要在樓梯出入口處安裝設備外,還需要在每個房間門口1.5高位置安裝一個125K棒狀激活天線,房內安裝一個單頻定位基站,在走廊區域安裝雙頻定位基站,擴展4路125K低頻天線到房間門口,上圖為把老人定位到房間的設備安裝方式。

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  高精度定位

  需要實時知道老人在哪一層,哪一個房間的具體那個位置,則要在每個需要的空間里安裝高精度基站。

  2.4.1 養老院室內定位硬件組成

  1) 吸頂式讀寫器(2.4G單頻定位基站)安裝在每個房間里面,實時接收進入房間內的標簽信息,基于信號強度(RSSI)的方式,定位人員在房間內

  2) 吸頂式定位基站(125K與2.4G雙頻一體機)安裝在走廊過道上,擴展4路低頻激活線圈,每個房間門口離地1.5米進行安裝,安裝在門口的邊門上,用于判斷人員進出房間

  3) 高精度定位基站(2.4G單頻高精度定位基站)安裝在每個需要定位的空間。

  4) 卡式電子標簽或者腕帶式標簽,老人進行佩戴,進行人員定位,緊急情況進行按鈕求助報警

  5) 光纖通訊系統,光發信機、光收信機、光纖、中繼器、光纖連接器、耦合器等共同組成了光纖通信系統,用于將讀寫器收到的射頻信號傳輸到監控中心。

  2.4.2 硬件安裝注意事項

  1) 吸頂式讀寫器(2.4G單頻定位基站)安裝在房間正中央,采用吸頂式安裝方式,注意讀寫器安裝高度(一般在3-4米)、接頭(電源頭,網絡接頭)采用15V電源適配器供電傳輸。

  2) 吸頂式定位基站(125K與2.4G雙頻一體機)安裝在走廊過道上,四個房間共用一臺設備,每個房間門口安裝一支125K低頻天線,注意吸頂式定位基站設備的安裝位置與高度,每個房間門口離地1.5米安裝天線

  3) 高精度定位基站(2.4G單頻高精度定位基站)直接安裝在需要定位的空間頂部,POE供電。

  4) 光纖通信系統安裝主要注意接頭防水。



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