基于RFID的老人关爱室内定位系统方案

热门推荐： 深圳第一楼京基100物联网智能安防解决方案
                      专家论道：看物联网应用方案如何落地

老人关爱室内定位系统主要关注的对象为老年人，实际中也涉及到护理人员和管理人员的管理。针对这样的需求，专门设计并开发了一套软硬件结合的管理系统。在养老院的管理工作可以用更低的成本和时间成本，采集整理信息、工作人员能够针对老人的起居生活进行管理。在出现意外特殊情况的时候，系统会及时启动报警，工作人员能够据此做出最快的响应，从而为老年人的生命安全与健康舒适的生活提供保障。

整个系统结合RFID 技术、无线传输、通信等技术，和老人关爱应用相结合，融入了新的技术信息理念。在软件平台集合了养老管理的功能应用，具体功能为人员基本信息的管理，位置定位、监控报警、信息查询、数据维护等，达到实现集中养老服务和管理工作的信息化、智能化。

1、系统设计与实现

1.1 系统组成


系统由三个部分组成，分别是信息采集端、服务器端和客户端：

1、数据采集端：采集端硬件包括读写器、固定标签、卡。

定位卡周期性发送一次无线信号(无线信号包括定位信息、各类报警信息等)传送给固定标签，读写器负责实时采集定位卡信息并上传网络，经上层软件分析得出卡的位置，实现定位、报警等功能。

2、服务器端：服务器端安装分析程序和数据库，主要用于存储、分析处理数据采集端上报的数据，这些处理包括：人员身份信息、卡信息、位置信息、异常报警信息、设备链路信息、设备低电信息等。

3、客户端：客户端主要用基本信息的录入及数据的界面显示。录入的信息包括人员及定位卡的基本信息、基站信息、地图的基本信息;显示的信息包括人员图标及位置显示、各类报警信息、各类查询结果显示、各分类统计信息显示等。数据采集端、服务器端、客户端共同组成了人员定位管理系统，通过三个部分的有机结合，实现各类数据的上传、数据的分析处理、数据的显示，从而实现实时、全面的人员监控。

1.2 系统架构

老人关爱室内定位系统是基于MySQL轻量级数据库，采用组件式开发的三层结构系统。三层结构分别为：

数据库：管理人员及设备信息数据。

中间层：用于人员及设备信息增加、修改、删除等系统设置的工作。

表示层：用户日常查询定位等管理工作。

1.3 系统基本原理

老人关爱室内定位系统基于RFID技术，采用RSSI信号场强测量算法，精度为5m。


首先根据区域现场具体情况，放置一定数量的定位基站。人员携带一张定位卡，当人员进入该区域时，固定标签接收到卡的信息，并将信息传给读写器，然后上传至服务器，经系统软件处理可计算出人员在地图上的坐标信息，并在地图上以人员图标+姓名的方式显示出来。

测距原理：

定位卡与定位基站的距离和信号强度成正比，当定位卡离固定标签越近时，固定标签接收到卡的信号就越强，反之越弱;系统根据距离与信号强度的函数关系，从而计算出定位卡与固定标签的距离。

定位卡周边的基站周期性的与定位标签进行测距操作，服务器结合测出的数据及固定标签的坐标信息计算出定位卡的坐标，从而确定定位标签的具体位置，实现定位。


1.4 定位算法

系统定位分为区域定位、直线定位和平面定位，区域定位主要实现对固定标签信号覆盖范围内的人员进行识别，当定位标签进入该区域，固定标签接收到标签信息，当信号强度达到设定的值，系统判断此标签在该区域内;直线定位针对较长区域，如道路等，系统根据固定标签接收到的信号的强弱，计算标签与两个固定标签的距离，进而确定其位置;平面定位主要针对较大型区域的定位，在区域内布设一定数量的固定标签，一般布设的区域的四周，每四个固定标签组成一个定位区域，定位的信号的强弱计算标签到固定标签的距离，再根据固定标签的坐标信息计算出标签在此区域内的X、Y坐标，实现标签的定位。

1.4.1 区域定位原理

如图，每个固定标签有一定的信号覆盖范围，当移动标签进入基站A的识别范围时，基站可接收移动标签发出的信息，进而得知标签此时所在的区域位置。

示意图如下：


1.4.2 直线定位原理

如下图：当人员携带移动标签处于两固定标签之间(信号全覆盖)，标签周期性的与固定标签进行测试，系统根据测距结果移动标签的位置。


1.4.3 平面定位原理

如图，A、B、C、D为固定标签，当人员携带定位标签进入四个固定标签内时，标签周期性的与固定标签进行测距，系统根据测距结果和基站的坐标信息，计算出定位标签的坐标信息。


1.5 设备布置规则

1.5.1 固定标签的位置设置原则

固定标签的无线信号覆盖距离为100米(可视距离)，固定标签位置设置需根据现场环境进行布设，如需全覆盖基站设置原则如下：

楼栋出入口;

楼层之间及楼层走廊内;

楼层的房间内;

楼栋之外的空旷区域;

保安巡更点、保洁人员工作场所;

其它需要监控的区域。

1.5.2 布线原则

固定标签可采用有源或无源供电，采用网络传输。

有源供电指取市电供电，无源指采用电池供电，信息的传输可利用先用TCP/IP网络进行传输。

3.6 系统主要功能实现

1.6.1 人员实时定位

人员携带定位卡进入监控区域，四周固定标签不断与卡进行测距，系统根据测距结果及基站的坐标信息，从而计算出人员的坐标信息，实现定位。

基于实时定位，可实时观察人员的分布情况。


1.6.2 老人跌倒报警

当老人发生事故时(如跌倒)，定位卡内的重力感应装置会发出求救信号发送给系统，系统的定位功能可定位到发出求救信号的老人的当前位置，医护人员能够对老人及时救援。

1.6.3 人员历史轨迹回放

人员携带定位卡行进时，系统每隔一定的距离自动记录该人员所到达的地点，由此形成人员历史轨迹记录，以列表形式显示轨迹信息，并可进行动画播放轨迹。