RFID老年公寓人员定位识别系统解决方案

关键词：RFID无线定位   养老院/老年公寓   腕表式电子标签

【摘要】随着人口老龄化的趋势日益加快，老年人口越来越多，面临着很多老年人安全管理的事宜。针对这一需求新导智能推出老年公寓/敬老院的人员健康监护与服务系统，通过为每个老年人佩戴有源电子腕带标签，实现实时监护、历史活动轨迹查询、健康档案管理、SOS紧急求救、越界报警、安保移动考勤、门禁一卡通等应用，大幅度的提升了对于老年人安全管理水平，实现了对老年公寓的智能化管理。

一、方案背景

    随着人口老龄化的趋势日益加快，老年人口越来越多，面临着很多老年人安全管理的事宜。而养老院是老年人活动、生活的一个很重要的场地，于是，对养老院老年人的安全管理问题，成为社会越来越关注的问题。针对目前敬老院等大型公共场所等对于人员的进出管理和智能化区域、定位精确定位、求助报警的需求，目前，市场上有各种不同类别的解决方案，从最初的GPS定位管理，手机定位管理，到后来的无源RFID，都不同程度的对养老院老年人的管理水平有所提高，对老年人的安全问题得到一些有效的解决，但依然的，还是存在一些问题。比如，信号的覆盖范围，老人的精确定位问题，需要定位到每个区域，以方便保安巡视人员在接到报警第一时间去处理，老年人无意识的跌倒求助报警问题等，以上的系统都没法解决。

    鉴于这些问题的存在，结合苏州新导智能科技有限公司在有源RFID技术领域的技术优势，我公司特意开发了本套系统“养老院人员区域定位管理系统”。该方案通过为每个老年人佩戴有源电子腕带标签，让管理员不用时刻跟踪就能实时、准确的知道老人的活动轨迹。每个标签都在管理系统中记录了老人的基本信息，健康状况，病史及家属联系方式等信息，通过视觉化的软件系统，便于随时定位查看，方便对老年公寓的智能化管理。同时，能够很好的解决了自动化识别人员的进出，小区安保人员与被监护的老年人所处位置的区域性定位管理，跌倒/紧急医疗求助报警等功能需求。该系统还可以实现智能监控管理，人员信息资料管理、越界报警、按钮求助报警、历史行走轨迹追踪等功能。大幅度的提升了对于老年人安全管理水平，实现了对老年公寓的智能化管理。

二、系统介绍

针对老年公寓的需求，我们设计了以下系统：

每个房间门口和每个楼层的出口、每栋楼门口以及公寓门口都安放固定阅读器，用来识别每位老人所佩戴的由所属楼层监控的腕带标签，使得通过楼层的监控电脑（在监控室）或管理员的随身PDA，即可掌握老人的物理位置及其他信息。从而实现了老人和管理员等的24小时即时状态监护，保障老人安全。我们的目的是通过改善对老人的看护，以降低意外事故的发生频率，提高公寓的管理水平。

通过由电池供电的RFID腕带标签带在老人身上，并且分别于每个房间门口和每个楼层的出口以及每栋楼门口和公寓门口放置识别标签的设备，并向位置软体传递定位资料，人员的物理位置即可以图形方式显示于控制软体的介面中。

该RFID老人定位系统采用RFID有源智慧电子标签，工作频率在2.4GHz，不会对医疗等其他设备造成干扰。其大小约4*7cm，厚度小於2mm，可以制成腕带、胸卡等形式。给需要追踪监护的老人佩戴上电子标签，就可以将他们的即时资讯一手掌握。通过区域网路可以监控老人的即时位置、状态等资讯，然后在控制软体中读取出来。公寓管理人员只需通过滑鼠简单操作便可获知老人的即时位置以及状态资讯，从而迅速找到他们并对其实施相应的医疗程式。

三、系统原理

首先在楼的每个房间门口和每个楼层的出口以及楼门口安放若干个读卡器，并且将它们通过网络布线和每层监护室的计算机联网。

同时给每个老人佩带一个腕带标签（电子标签），每个老人的腕带标签和他所在房间的读卡器是配套的。当佩戴电子腕带的老人进入楼以后，只要通过或接近安置在院内的任何一个读卡器，读卡器即会马上感应到信号同时立即上传到对应监护室的计算机上，计算机马上就可判断出具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间，身体状况等），并且判断老人是否走错房间，同时把它显示在监护室的电脑显示屏上并做好备份。管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图点击院内某一位置，计算机即会把这一区域人员情况统计并显示出来。如果老人在规定时间内离开所在房间，监护室发出信号，并显示人员的具体情况，去向以及预计返回时间。

同样，老人如果在规定时间内不在房间或走错房间的，监护室发出警报，提示管理员进行相应的管理操作。

腕带上有个小按钮，老人如果在紧急状况下可以按按钮，通知管理人员自己发生了紧急状况，需要帮助。当有老人按按钮，附近的读卡器就能识别到，并且发信号给控制中心，通知控制中心老人的具体位置。

监控室的计算机会根据一段时间的老人移动信息整理出这一时期的每个老人的各种活动表。另外一旦公寓内发生事故，可根据电脑中的人员分布信息马上查出事故地点的人员情况，然后可再用特殊的探测器在事故处进一步确定人员位置，以便帮助管理人员以准确快速的方式解决事故。

如果发生的事故监护室解决不了，监护室管理人员可以直接通知总监控中心的人员，请求支援。根据腕带的信息，定位具体的地理位置，总监控中心的大屏幕上就能和视频监控相连，定位到具体的某一个监控画面，监控发生的状况，及时根据状况采取相应的下一步措施。

一楼总监控室的监控界面： 

通过电脑和软件系统组成。从而实现对老人的监管，再配合相关的前端信息提取设备以及报警器实现报警功能。

四、系统功能

1）实时定位
　根据老人佩戴的RFID终端设备，只要在小区内都可以定位，并在电子地图上显示。在寻找某个人员的位置时，输入人员姓名或编号便可快速定位要查找的人和工作人员的的所在地点。Anywhere（任何地点），Anytime（任何时间），Anything（任何事情），保证实时移动准确可靠，为老人的安全提供保障，为工作人员的管理提供强有力的支撑。

2）历史追踪
　可在电子地图上实时动态显示人员的位置，管理人员可动态掌握人员的数量和分布情况，鼠标移至人员的图标上，便可查看人员详细信息。系统可以全天候的记录所有人员经过的时间和地点，可对人员的运动路线进行跟踪和回放，掌握其详细活动的路线和时间。

3）门禁集成
　在通过一些重要的出入口的时候，人员的终端都会与RFID读写器进行通信，很好的利用RFID远距离识别的特点，大批量读取，老人不用刷卡，一切全自动的进行，每一次读取的信息都会传到后台管理系统，并在数据库中进行记录。支持高速度移动物体或人员数据的读取。

4）档案管理
　从老人入住的第一天，老人的信息可以录入系统，包括基本信息，健康信息，注意事项等。分配老人的终端有RFID电子标签，标签可以存储一些信息，拥有唯一的ID号，可以根据数据库的信息进行绑定。管理人员可以分配给工作人员不同的权限，可对老人信息增删改查，随时的对老人的档案信息进行编辑处理，实现对老人的全过程管理。最大的特点就是可以以人员为节点，可以进行追踪，寻址。这也是物联网的核心精髓所在。

5）SOS报警
　老人/安保等相关人员佩戴的终端上具有SOS报警功能按钮，一旦发生紧急状况，可以按下报警按钮（为了避免可能碰到按钮而误操作，设置为长按3秒），然后平台上会收到报警信息，及时显示人员所在的位置，可以随时调出人员的信息，以及老人个人的健康状况、曾患过的疾病等相关信息，为医护人员的快速响应、紧急求助提供指引，工作人员可迅速进行支援。

6）短信提醒
　在老人的档案管理中，在数据库建立老人联系人的表单视图，系统根据信息的收集和处理，设置短信提醒功能，可以对老人子女、亲属定期发送短信，老人家人能够了解老人的各种生活情况。体现养老院机构的主动人文关怀，让老人家人能够对养老院和老人有更多的了解，使得家人更加的放心。能够让人们了解远方的父母，了解他们的日常生活情况才是实实在在的。
 * 为可定制开发服务

7）移动考勤

在小区内部需要执勤的特定区域，或规定在某个时间段需要进行巡逻的例行巡查路线，通过部署一定的读写器设备进行区域覆盖，一旦携带有RFID手腕或设备卡的安保人员进入该区域，系统自动识别并实时显示在后台的电子地图中。同时，也可以对任意时间段内，某人的行走轨迹进行查询并回放。同时，通过后台的配置与设定，可以根据企业内部安保管理的需要，输出相应的考勤报表。

8）报表统计
　老人的信息收集和处理后，按照不同的因素可产生不同的报表，进行统计。比如可以针对老人的日常活动情况，进行数据挖掘分析，可以更合适的安排老人的活动，以及作息时间的调整。用更科学、更明显的方式来管理和安排，工作人员能够更加的便利顺畅，为老人提供更好的更主动的服务。

9）后台管理

除了以上具备的系统功能以外，系统还可以

实时布控区域目标动态显示功能：

1) 任一时间查询并显示受控区域目标的数量、分布情况及身份；

2) 查询一个或多个受控目标现在的实际位置；

3) 可实现信息多点共享，供多个部门及领导同时在不同地点查看；

丰富的地图功能：

具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、土层控制、地图打印等功能。

禁区报警功能：

对于指定的禁区，如果有非授权进入，实时报警，并显示进入禁区的目标及身份。

目标轨迹查询：

可查找某目标在某个时间段内所经历的路径，并在图中画出线路轨迹。

丰富的受控目标考勤能力：

可对出入布控区域的目标进行统计，实现目标的考勤记录，建立目标的各种信息报表（如：时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等等）。

突发事件控制：

一旦有突发事件，上位机上立即能显示出该现场的目标数量、信息，位置和历史情况等信息，大大提高安全管理工作的效率和效果。

五、系统优势

强大的系统处理能力：

1) 高度自动化；

2) 基于GIS 技术的地理信息显示、查询系统；

3) 完善的数据分析能力；

卓越的识别性能：

1) 高度的识别可靠性，100%的前端识别率；

2) 识别距离远（识别距离可达2-100 米可调）；

3) 极高的防冲突性（每个识别基站可最多同时识别数以百计的运动目标）；

4) 高度的识别稳定性（误码率小于10 万分之1）；

5) 快速的识别速度（最快可达到200 公里/小时的识别速度）。

现场优势：

1) 环境适应性：高抗干扰性，对干扰源、周界环境无特殊要求；

2) 安装方便性：一体化结构设计，无需外接天线；

3) 运行可靠性：内部电路高度集成化，器件故障率最小化。

电气特性：

1) 超低功耗：纳瓦级超低功耗设计，RFID标签在不更换电池的情况下可连续正常工作3年以上；

2) 方便性、安全性，标签无须外接电源，无须充电、无须更换电池；

3) 无辐射，对人体和环境无任何影响，更安全更健康。

系统硬件设计：

1、工控频段

采用2.4G 工控频段无线通讯无需无线电管制委员会批准，不需缴纳频谱占用费用。

2、超低功耗

RFID标签采用独特的纳瓦级超低功耗设计，确保能在电池支持下持续工作长达 3～5 年左右。同时，整体结构的低功耗设计既保证了设备的有效运转，又减少了应用实施的复杂性和成本。

3、网络容量大

一个区域定位网络可以容纳多达六万余的RFID识别目标和大量的接入点。大容量保证了网络强大的数据采集能力。同时，网络的高冗余性保证了整个网络在个别节点停止工作的情况下仍然可以正常运转。

4、高可靠性

APS实时定位系统核心技术目前采用独有定位算法，实现网络自唤醒，自容错，自愈合。

5、运行及维护成本低

APS所有硬件设备均采用免维护设计，建设和维护所需要的人工费用是很低，任何一个经过授权的RFID标签只要放在网络的无线信号覆盖范围内，就可自动加入网络工作，无须任何安装配置。高度智能化最大程度上降低了网络维护所需的人力和时间，加上网络节点本身价格低廉，使得系统的维护成本极低。

五、软硬件介绍

略