基于RFID的养老院人员定位系统

     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，结合我公司有源RFID技术的优势，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”。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。

2 技术介绍

2.1 RFID技术简介

RFID 是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，射频识别技术是 20世纪 90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术。射频频识别技术是一项利用射频信号通过微波反射原理实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID技术是一种无接触自动识别技术，其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。

新导智能的老年人员管理系统是采用目前最先进的Active 无线射频识别技术，针对小区老年人员情况分区管理与监控的需求，专门设计开发的一套软硬件结合的应用系统。它有两个部分组成，即电子标签和阅读器。应用中，电子标签可以是卡片式或手腕式不同类型的有源高清RFID识别卡，另外阅读器用于当携带RFID识别可或手腕式RFID设备通过其信号覆盖范围时，自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出或将特定的信息写入，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。

养老院实时定位追踪系统通过RFID(电子标签)的应用，以电子标签作为目前最先进的标识码，具备了不易破损、数据可靠、使用周期长、有效通讯距离长等特点，是替代条形码、红外线标识的最佳选择。将其安装在监护对象，如老年人、宠物、安保人员等特种对象身上，来作为目标的唯一标识进行追踪和定位。

 

2.2 有源RFID技术特点及优势

     有源RFID是一项易于操控、简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可在各种恶劣环境下自由工作，短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体；长距射频产品多用于交通上，识别距离可达上百米米，如自动收费或识别车辆身份等。其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的，主要有以下几个方面：

2.2.1 有源RFID的特点

读取方便快捷：数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大，有效识别距离可达到100米以上；

识别速度快：终端一进入磁场，读写器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个终端，实现批量识别；

数据容量大：数据容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字；若包含字母，存储量则会更少；RFID终端则可以根据用户的需要扩充到数十K；

使用寿命长，应用范围广：其无线电通信方式，使之在粉尘、油污等高污染环境和放射性环境中，工作人员不必身在其中就可进行工作。终端的封闭式包装使得寿命大大超过印刷的条形码；

标签数据可动态更改：利用编程器可以写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间比打印条形码更少；

更好的安全性：不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为终端数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；

动态实时通信：终端以每秒50～100次的频率与读写器进行通信，所以只要RFID终端所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

3 总体介绍

3.1、系统原理

我们采用RFID有源技术做人员区域定位管理，在每个被监控区域，安装有源定位基站，当老人走到某个读写器所覆盖的范围，就会被读写器读到，在后台的定位管理软件就会实时显示出老人的位置，当老人按下按钮，相关的按钮报警信息被读写器读到，也会实时在后台显示出来。当保安在巡逻的时候，他每经过一个位置点，都会被记录下来，可以查看他的活动轨迹，可以设置相关的考勤信息，看保安是否按照规定在规定的时间内到达某个区域，或者随时查看其历史的执勤巡逻轨迹。

3.2、总体结构

1）系统组成和架构

系统由“读写器”、“双频人员电子标签”、 “服务器”、“定位数据库”、“应用软件”等关键设备组成。基本定位流程如下：

1.       在社区在安装分布图布置一定数量的读写器，读写器的数量由所需覆盖的范围和定位精度决定；

2.       将每一个读写器通过以太网连接到后台定位服务器，构成无线定位网络；

3.       在社区内安放定位用基准电子标签；

4.       将双频人员电子标签分配给老人和工作人员，“标签”与“人”之间建立一一对应关系；

5.       在服务器中安装并运行定位软件，定位数据可直接写到数据库中，或集成到其它系统中。

 

新导智能的RFID 人员区域定位系统的整体构架如图1所示：

 

 

 

此系统根据我们的实际洞察与调研，在满足小区的信息化定位管理的同时，精简了管理，同时也融入了对老人主动关怀的设计思想。也充分尊重老人的自由与隐私，在具体的应用功能中进行了反复的斟酌。充分尊重老人的自由，确保其生活质量不因为此受到影响；尊重老人的隐私，确保在正常情况下的个人空间不过渡侵犯。采用物联网RFID技术、通信、定位等等技术，能够将其有效的结合，一切目的就是为老人提供更好的服务，管理人员能够方便管理，节省成本，把拥有成本（TCO）降到最低。

 

2）定位示意图

 

如上图所示：通过不同的读写器所读到的标签的信息，可以知道每个区域的位置信息，包括人员的数量，姓名，职务等信息。这样，无论人员走到哪里，都会有当地的读写器锁定他们，来确定他们所在的具体位置，并且及时的将信息上传至管理中心，管理中心经过一系列的变换处理，得出相关的结果。同时，也很轻松的完成了我们的既定目的，就是对人员的区域定位管理。

3）门禁进出管理系统

如上图所示，我们给每一个需要管理的门禁安装一台低频激活器，每台激活器引出2路低频激活天线，分别是1号天线，2号天线，各自布置在门禁的外面和里面，而在门禁旁边安装一台我们公司自主研发生产的2.45G远距离读写器，作为信号接收器。当人员佩戴着半有源RFID低频激活标签，进入门禁时，依次被激活天线1号和激活天线2号激活，这样系统则判断出人员进入门禁，相反，则系统辨识为出门。就这样完成了整个门禁系统人员进出判断的管理。

 

4、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。