基于半有源RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)
一．RFID技術(shù)說明
1.文檔說明
此方案目的是讓集成商、工程商及使用方了解物聯(lián)網(wǎng)RFID定位技術(shù)在人員定位的設(shè)計理念、原則、整體規(guī)劃及如何發(fā)揮其巨大作用的并詳細闡述相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備工作原理、安裝位置等信息，以便集成商、工程商、使用方正確認識物聯(lián)網(wǎng)在人員定位領(lǐng)域帶來的革命性變革及目前該技術(shù)存在的不足，樹立物聯(lián)網(wǎng)在人員定位正確的認識。如您在閱讀過程中，遇到任何不解和困惑，請與沈陽凱泰有限公司聯(lián)系。
2.半有源技術(shù)簡介
半有源RFID產(chǎn)品，結(jié)合有源RFID產(chǎn)品及無源RFID產(chǎn)品的優(yōu)勢，在低頻125KHZ頻率的觸發(fā)下，讓微波2.45G發(fā)揮優(yōu)勢。半有源RFID技術(shù)，也可以叫做低頻激活觸發(fā)技術(shù)，利用低頻近距離準確定位，微波遠距離識別和上傳數(shù)據(jù)，來解決單純的有源RFID和無源RFID沒有辦法實現(xiàn)的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠距離識別及上傳數(shù)據(jù)。真正做到“運籌帷幄之中，決勝千里之外”的大將風(fēng)范。
3.術(shù)語縮寫與解釋
lRFID/射頻識別：一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸
l半有源電子標簽：頻段2.45G復(fù)合125K技術(shù)，標簽未進入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)，便于標簽電量壽命的延長；當(dāng)標簽進入閱讀器的讀取區(qū)域時，同時受到激活器發(fā)出的射頻信號激勵，進人工作狀態(tài)。
l低頻激活器：處于實時尋址狀態(tài)，實時“主動式”偵測周邊的有源電子標簽，并將自身攜帶ID編碼及天線ID編號發(fā)送到有源電子標簽接收模塊。
lRFID讀寫器：接收并解調(diào)電子標簽發(fā)送出的射頻信號（包括標簽的ID信息，激活器的ID編碼和天線的ID編號等等）
l電子防拆卸腕帶：半有源電子標簽做成腕帶式，當(dāng)電子腕帶被拆卸時，能發(fā)出報警信息的腕帶被稱為防拆卸電子腕帶
l手持式讀寫器: 也叫手持終端，能接收定位標簽發(fā)出的無線信號，并在自身屏幕是顯示出配帶標簽的人員簡單信息。
4.半有源RFID人員定位相對其他人員定位技術(shù)的比較
l相對于有源RFID產(chǎn)品：
半有源RFID產(chǎn)品做人員定位管理，定位精度更準確，可定位到每個房間；做到相同定位精度，半有源RFID產(chǎn)品，成本要少很多，到達相同的效果，成本基本為有源RFID產(chǎn)品的一半；
半有源RFID產(chǎn)品，識別距離誤差更小，大概為10cm，而有源RFID，只能是一個大概的模糊距離，信號飄忽不定，沒辦法做到準確；
半有源RFID標簽，平時處于休眠狀態(tài)，不耗電，很省電的，電池可用5年，而有源RFID標簽，平時不斷的發(fā)送信號，要耗電很多。
l相對于GPS衛(wèi)星定位：
半有源RFID產(chǎn)品定位，可以定位到每棟樓的每個房間，而GPS定位，只能到城市的某個區(qū)域某條街道某個小區(qū)某棟樓。
l相對于手機區(qū)域定位：
半有源RFID產(chǎn)品定位，可以定位到每棟樓的每個房間，而手機定位，只能到城市的某個區(qū)域某條街道某個小區(qū)某棟樓。
綜上所述，相比較而言，無論是從經(jīng)濟成本上，還是定位及效果上面，半有源RFID技術(shù)產(chǎn)品，都有其獨特的優(yōu)勢所在，也是上海仁微電子最初選擇半有源RFID技術(shù)作為公司核心技術(shù)的緣由。
二. 人員定位需求分析
1.需求分析
當(dāng)前傳統(tǒng)人員管理模式存在以下問題：區(qū)域較分散，需要多人進行現(xiàn)場管理；無法實時知悉人員分布情況，不能確定人員的位置（是否擅自離開等）；不能做到管理到每個人；在人員遇到危險情況時，不能及時確定人員位置；無法查看人員歷時軌跡信息。傳統(tǒng)人員管理模式不僅在管理效率上較低，而且不能從根本上解決監(jiān)管到每個人的問題。雖然半有源RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)的應(yīng)用，可以從根本上解決人員管理存在的問題。半有源RFID技術(shù)不但解決了需要多人現(xiàn)場管理的問題，同時也極大的提高了工作效率。這種模式可以大大的改善管理模式，降低人員管理的成本。
2.人員定位功能性
l實時監(jiān)控
地圖實時監(jiān)控，可顯示人員及設(shè)備分布情況
l人員查詢定位
可對人員信息進行查詢定位，定位誤差5米以內(nèi)
l人員歷史軌跡回放
可對人員歷史軌跡回放，進行動畫顯示，回放人員從一個區(qū)域到另一個區(qū)域的軌跡路線
l報警
當(dāng)區(qū)域人員非法聚集，擅自離開指定區(qū)域或進入非法區(qū)域，系統(tǒng)報警提示
l視頻聯(lián)動
RFID技術(shù)與現(xiàn)有視頻聯(lián)動可實時查看事故發(fā)生的現(xiàn)場情況，為調(diào)配相關(guān)人員解決突發(fā)情況提供依據(jù)
三．系統(tǒng)簡介：
1.系統(tǒng)原理
半有源RFID技術(shù)人員定位系統(tǒng)通過RFID電子標簽的應(yīng)用，以電子標簽作為目前先進的標識碼，具備了不易破損、數(shù)據(jù)可靠、使用周期長、有效通訊距離長等特點，是替代條形碼、紅外線標識的佳選擇。將其安裝在受控目標上，來作為目標的標識進行追蹤和定位。
工作時，管理人員通過聯(lián)網(wǎng)的無線識別基站追蹤和定位目標。
a.半有源RFID電子標簽
半有源RFID電子標簽，是集成了有源RFID電子標簽和無源RFID電子標簽的優(yōu)勢，作為一種特殊的標示物。在平時情況，其處于休眠狀態(tài)不工作，不向外界發(fā)出RFID信號，只有在其進入低頻激活器的激活信號范圍時，標簽被激活后，才開始工作。
b.半有源RFID自動識別工作原理
結(jié)合低頻激活器，半有源RFID標簽，被激活后正常工作。而低頻激活器的激活距離是有限的，它只能在小距離小范圍準確激活，這樣，以低頻激活器為基點來定位，在不同的位置安裝不同的基點，然后在一個大區(qū)域用遠距離讀寫器識別讀取信號，之后用不同的上傳方式將信號上傳到管理中心，這樣，完成了整個信號的采集，傳輸，處理，應(yīng)用的整個過程。
c.人員定位原理
示意圖：
如上圖所示，我們采用RFID半有源技術(shù)做人員區(qū)域定位管理，在每個被監(jiān)控區(qū)域，如每個房間，安裝RFID讀寫器，每個讀寫器都有自己的設(shè)備編號，當(dāng)人員在房間里面時，人員佩戴的電子標簽被房間內(nèi)的讀寫器讀取到，這樣就判斷該人員在此房間里面；同時在走廊上每四個房間安裝一臺低頻激活器，延伸出4路天線，每個房間門口安裝一支低頻激活天線，這樣，人員在走廊內(nèi)移動時候會被不同的低頻激活器天線激活，從而實現(xiàn)人員的走廊移動判斷。
2.系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
a.系統(tǒng)組成和架構(gòu)
基于半有源RFID技術(shù)的人員區(qū)域定位管理系統(tǒng)由半有源RFID電子標簽、半有源低頻激活器、讀寫器（接收器、電子監(jiān)控基站）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計算機、服務(wù)器和系統(tǒng)軟件組成。下圖一個簡單的人員區(qū)域定位管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)：
b.系統(tǒng)區(qū)域定位示意圖
如上圖所示：通過不同的被激活的標簽所上傳的激活器的地址碼，可以判斷出不同激活器附近所在的人員情況，包括人員的數(shù)量，姓名，職務(wù)等信息。這樣，無論人員走到哪里，都會有當(dāng)?shù)氐募せ钇麈i定他們，來確定他們所在的具體位置，并且及時的將信息上傳至管理中心，管理中心經(jīng)過一系列的變換處理，得出相關(guān)的結(jié)果。同時，也很輕松的完成了我們的既定目的，就是對人員的區(qū)域定位管理。
定位到房間的的設(shè)備安裝示意圖
c.系統(tǒng)樓層定位示意圖
如圖所示，在每個樓道口安裝一臺一體機，然后延長出兩路低頻激活天線（天線擁有不同的ID），一路放在上樓道，一路放在下樓道，當(dāng)人員帶著卡上下樓時候，被不同的激活天線激活到，讀寫器收到帶著激活器ID的標簽信息，從而判斷人員在哪個樓層。
定位到樓層的的設(shè)備安裝示意圖
d.邊界定位設(shè)計
有些特殊人員的定位的圍墻區(qū)域是不允許人員靠近的，需要在沿著圍墻安裝兩道激活邊激界，和定位基站，兩道激活邊界相距好不小于4米，一道激活邊界可安裝在圍墻的墻體內(nèi)、圍墻外、圍墻內(nèi)，但要遠離高壓電線，與壓線的距離不要小于3米，不要接觸其他金屬，如：鐵圍欄，路燈柱等，與這些金屬要有10厘米以上的距離，如下圖：
邊界天線2安排在圍墻外，邊界天線1安裝在圍墻內(nèi)
邊界天線形成的信號區(qū)示意圖
e．門禁進出管理系統(tǒng)
如上圖所示，我們給每一個需要管理的門禁安裝一臺低頻激活器，每臺激活器引出2路低頻激活天線，分別是1號天線，2號天線，各自布置在門禁的外面和里面，而在門禁旁邊安裝一臺我們公司自主研發(fā)生產(chǎn)的2.45G遠距離讀寫器，作為信號接收器。當(dāng)人員佩戴著半有源RFID低頻激活標簽，進入門禁時，依次被激活天線1號和激活天線2號激活，這樣系統(tǒng)則判斷出人員進入門禁，相反，則系統(tǒng)辨識為出門。就這樣完成了整個門禁系統(tǒng)人員進出判斷的管理。
門禁設(shè)備安裝示意圖
f. 設(shè)備隱蔽安裝
安裝設(shè)備時候，我們可以充分利用安裝現(xiàn)場的基礎(chǔ)條件，靈活掌握安裝方式，一般我們的激活天線安裝在天花板上，隱秘安裝，形成美觀、簡潔的風(fēng)格。
四．半有源RFID系統(tǒng)軟件介紹（舉例）
1. 前臺登陸界面
通過專用的用戶名和密碼，可進入前臺管理界面，進行系統(tǒng)運行；
2. 軟件界面導(dǎo)航圖
3． 追蹤定位監(jiān)控整體流程
4. 后臺管理登陸界面
后臺管理登入界面，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，人員信息，設(shè)備信息，區(qū)域管理等做控制。
5. 人員檔案模塊
建立每個人員的數(shù)字檔案，詳細記錄每個人員各種信息，并且建立多維的查詢系統(tǒng)，可以簡單快捷查詢各種信息?？梢哉显瓉淼娜藛T信息系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享。記錄被管理人員的日常行為，可以全面分析其行為模式。
管理員資料：包括標簽ID，人員編號，姓名，性別，證件名稱，證件號碼，證件地址，郵政編碼，聯(lián)系電話，人員級別，人員類別，狀態(tài)，備注，照片，簡歷，特征；
可對人員資料進行新增、修改、刪除、查詢。
人員資料包括：人員系統(tǒng)ID、電子標簽ID號、人員編號、姓名、性別、證件名稱、證件號碼、證件地址、證件地址郵政編碼、聯(lián)系地址、聯(lián)系地址郵政編碼、聯(lián)系電話號碼、身份級別、權(quán)限組ID、實際權(quán)限字符串、受控對象狀態(tài)。
比如可以在管理終端輸入人員ID或姓名，對人員進行快速定位。
包括五部分：人員資料管理，管理員資料管理，監(jiān)控設(shè)備管理，電子地圖管理，監(jiān)控區(qū)域管理。
6. 人員實時位置監(jiān)控
7. 實時人數(shù)統(tǒng)計，電子點名
8. 非法進入重要區(qū)
9. 查看指定人員位置
10．軌跡回放
11. 設(shè)備管理
設(shè)備資料：包括設(shè)備ID，設(shè)備編號，設(shè)備名稱，設(shè)備IP，類別，位置，狀態(tài)，備注；
12. 標簽資料管理
對腕帶標簽進行維護管理，增加，刪除及修改?？稍O(shè)置腕帶標簽的啟用與終止。
13. 電子圖管理
對電子地圖進行維護管理，增加，刪除及修改，細化至具體樓層房間。
注：電子地圖部分需另行探討需求。
14. 區(qū)域管理
可設(shè)置管理策略，對特定區(qū)域進行維護管理，增加，刪除及修改。一個區(qū)域有獨立的定位器ID與接收器ID與中繼器ID，有大容納人數(shù)。
五． 主要設(shè)備性能介紹
