老年公寓智能化安全防范管理系統(tǒng)

2. 項目背景
2.1 現(xiàn)狀分析
隨著人口老齡化的趨勢日益加快，老年人口越來越多，面臨著很多老年人安全管理的事宜。而老年公寓是老年人活動、生活的一個很重要的場地，于是，對老年公寓老年人的安全管理問題，成為社會越來越關(guān)注的問題。針對目前敬老院等大型公共場所等對于人員的進出管理和智能化區(qū)域、定位精確定位、求助報警的需求，目前，市場上有各種不同類別的解決方案，從最初的GPS定位管理，手機定位管理，到后來的無源RFID、有源RFID無線射頻管理系統(tǒng)，都不同程度的對老年公寓老年人的管理水平有所提高，對老年人的安全問題得到一些有效的解決，但依然的，還是存在一些問題。比如，老人的精確定位問題，需要定位到每個房間，老年人無意識的跌倒求助報警問題等，以上的系統(tǒng)都沒法解決。鑒于這些問題的存在，結(jié)合我們公司半有源RFID技術(shù)的優(yōu)勢，特意開發(fā)了本套系統(tǒng)“老年公寓智能化安全防范系統(tǒng)”該方案，很好的解決了人員自動化進出判斷管理，人員的精確定位、區(qū)域性定位管理，跌倒求助報警等功能需求。該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)智能監(jiān)控管理，人員信息資料管理、越界報警、按鈕求助報警、追蹤等功能。大幅度的提升了對于老年人安全管理水平。
2.2 系統(tǒng)建設意義
1. 對老年公寓人員實時監(jiān)督管理（信息中心可實時查看老人位置信息、老人數(shù)量、任何房間老人信息、老年公寓人員動態(tài)變化、老人遇突發(fā)事情求助、進入危險區(qū)域告警信息等）。
2. 主動預警，解決事故發(fā)生滯后性問題，將事故發(fā)生隱患提前暴露，避免事
故發(fā)生；
3. 突然場景再現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)有視頻聯(lián)動可實時查看現(xiàn)場情況，為調(diào)配相關(guān)人員及時解決突發(fā)情況提供依據(jù)；
4. 減輕老年公寓工作人員管理的工作量，提高工作效率
5. 提高老年公寓管理工作的信息化水平，推動老年公寓對老人的管理工作向制度
化、規(guī)范化、實時化發(fā)展，確保老人安全穩(wěn)定，為逐步實現(xiàn)老年公寓“智能化全方位監(jiān)管”奠定堅實基礎(chǔ)。
3. 系統(tǒng)設計
3.1 系統(tǒng)建設原則
系統(tǒng)研發(fā)與建設遵循以下原則：
注重整體規(guī)劃
養(yǎng)老院智能化安全防范管理系統(tǒng)由老人基本情況管理、設備標簽管理、電子地圖范圍定位和老人考評管控4個子系統(tǒng)構(gòu)成，它們分屬于老年公寓信息管理平臺的不同應用層次，其中老人基本情況管理和設備標簽管理屬于總體平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，與單位管理、字典庫管理、老年公寓老人權(quán)限管理系統(tǒng)同屬于基礎(chǔ)平臺；電子地圖管理和人員考核管控系統(tǒng)屬于總體平臺的應用層。因此，要在老年公寓信息管理平臺的框架內(nèi)進行系統(tǒng)規(guī)劃，作為老年公寓信息化建設的組成部分進行設計和開發(fā)。
立足自主研發(fā)
系統(tǒng)建設的核心技術(shù)采用市場通用的標準2.4G 及125K低頻觸發(fā)技術(shù)，2.4G傳輸效率達到了2Mbps，接收端和發(fā)射端之間并不需要連續(xù)性工作，從而大大降低了功耗、延長電池續(xù)航時間。同時為了避免27Mhz無線頻段容易出現(xiàn)互相干擾的現(xiàn)象，2.4G還采用了自動調(diào)頻技術(shù)，接收端和傳輸端能夠找到可用頻段。此外，更重要的是2.4G 無線射頻技術(shù)為雙向傳輸模式，避免27Mhz單向傳輸容易出現(xiàn)信號斷續(xù)的情況。2.4Ghz為公共頻段并不需要向任何組織或者個人交納專利費用，其成本相對其他無線網(wǎng)絡技術(shù)（如：WiFi/藍牙等）要低廉不少。采用2.4G無線模塊配合我公司自主研發(fā)設計輔助電路以及單片機加密處理程序，形成一套安全穩(wěn)定的電子定位系統(tǒng)。
著眼未來發(fā)展
在系統(tǒng)整體架構(gòu)、服務設備選型、設備標簽類型、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集等方面，均充分考慮后續(xù)功能的實現(xiàn)，兼顧設備的兼容性、系統(tǒng)的擴充性、功能的擴展性和應用的多樣性；
強化系統(tǒng)規(guī)范
系統(tǒng)開發(fā)和資源建設符合統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和表征體系，注重開發(fā)工作的連續(xù)性和共享性，注意為后續(xù)系統(tǒng)的研發(fā)、推廣留有規(guī)范的數(shù)據(jù)及控制接口。統(tǒng)一開發(fā)應用技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲格式、信號傳輸制式、互聯(lián)接口模式等技術(shù)指標；
發(fā)揮建設效益
系統(tǒng)開發(fā)與建設要結(jié)合老年公寓現(xiàn)有實際情況，在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎(chǔ)上進一步加強養(yǎng)老院的管理工作；按照統(tǒng)籌規(guī)劃、邊建邊用、逐步完善的建設思路，充分發(fā)揮建設效益。
3.2 系統(tǒng)工作原理
老年公寓智能化管理及安全防范系統(tǒng)通過RFID電子標簽的應用，以RFID電子標簽作為目前最先進的標識碼，它具備不易破損、數(shù)據(jù)可靠、使用周期長、有效通訊距離遠等特點，是替代條形碼、紅外線標識的最佳選擇。將其安裝在受控目標上，作為目標的唯一標識進行追蹤和定位。工作時，管理人員通過聯(lián)網(wǎng)的無線識別基站進行追蹤和定位目標。
雙頻按鈕電子標簽采用“主動或被動方式”兩種模式進行工作，腕帶主動發(fā)射信號或由讀寫器（或低頻激活器）的指令觸發(fā)后發(fā)射信號。分布在各區(qū)域或門禁內(nèi)外的激活器一直在主動近距離發(fā)射125KHz低頻電磁波信號，經(jīng)過任一激活器信號范圍內(nèi)的防拆卸雙頻按鈕電子標簽都能夠被順利激活，并獲取到該激活器發(fā)射的數(shù)字編號、計算出RSSI場強值。雙頻按鈕電子標簽隨后將 “標簽自身ID＋標簽狀態(tài)信息（電壓是否正常？防拆卸狀態(tài)是否正常？等）＋激活器編號＋RSSI值” 等數(shù)據(jù)以2.4GHz頻率無線發(fā)射出去。安裝在門口、通道口的遠距離讀寫器天線接收到從雙頻按鈕電子標簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調(diào)和解碼然后送到養(yǎng)老院安全防范管理系統(tǒng)軟件進行相關(guān)處理，系統(tǒng)根據(jù)邏輯判斷其合法性及位置信息等。
3.3 系統(tǒng)總體設計圖紙

系統(tǒng)總體設計圖紙
3.4 系統(tǒng)功能
1） 老年公寓老人實時跟蹤監(jiān)測及突發(fā)事件按鈕求助，位置自動顯示；
2） 實時查詢、打印當前及某時間段內(nèi)老人數(shù)量、活動軌跡及分布情況；
3） 老人進入危險區(qū)域后臺自動報警。有些區(qū)域為限制區(qū)域，不經(jīng)授權(quán)的人員非法闖入后臺系統(tǒng)自動報警并彈出事發(fā)點視頻窗口；在老年公寓重要關(guān)口，可事先設定通過權(quán)限及時間段權(quán)限，未經(jīng)授權(quán)人員出入關(guān)口將自動引發(fā)報警；
4） 軌跡回放，老年公寓管理人員及有權(quán)限領(lǐng)導根據(jù)自己的權(quán)限可以查詢某一時間段內(nèi)某一個老人或者某一批老人在某段時間的運動軌跡；
5） 緊急報警求助，當老人遇到突發(fā)事情（摔倒）時，可按動腕帶標簽求助按鈕求救；
6） 一卡通功能，雙頻按鈕電子標簽內(nèi)置了非接觸一卡通芯片，可以實現(xiàn)就餐、內(nèi)部消費等功能；
7） 查詢統(tǒng)計和報表功能，管理系統(tǒng)能自動生成符合管理者日常管理所使用
各種圖表包括：柱狀圖、餅圖、曲線圖、列表等。這些圖表可方便的幫助老年公寓管理者分析統(tǒng)計一段時期以來的各類人員的工作情況、活動情況，以及各類報警事件的發(fā)生情況、發(fā)生頻率、發(fā)生地點、發(fā)生原因等管理所必需的各類
因素。
8） 視頻聯(lián)動，現(xiàn)場實時在線；在老年公寓關(guān)鍵地方安裝監(jiān)控探頭，探頭全
天候工作，信息實時存儲在硬盤存儲器內(nèi)。當閱讀器接收到特殊ID時，發(fā)一條指令給后臺服務管理器，從而在軟件上彈出視頻框，管理人員可即時查詢發(fā)生異常情況位置及現(xiàn)場情形，避免險情。
3.5 養(yǎng)老院智能化安全防范管理系統(tǒng)軟件介紹
養(yǎng)老院智能化安全防范管理系統(tǒng)軟件包括兩部分，第一、前端展示系統(tǒng)，第二、后臺基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)
3.5.1 前端展示系統(tǒng)
客戶端登陸界面

系統(tǒng)主界面

3.5.2 后臺基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)
后臺基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)包括客戶端登陸界面、信息管理、電子地圖、系統(tǒng)管理、統(tǒng)計報表五個部分，具體展示如下：
客戶端登陸界面

信息管理

統(tǒng)計報表

4. 系統(tǒng)建設規(guī)劃
養(yǎng)老院智能化安全防范管理系統(tǒng)的設計包括門禁控制系統(tǒng)、人員實時定位系統(tǒng)，二個部分互為獨立又密切關(guān)聯(lián)，共同形成了老年公寓安全防范體系。
以下我們將從老年公寓智能化安全防范管理系統(tǒng)2個組成部分詳細講解。

4.1 養(yǎng)老院門禁控制系統(tǒng)示意圖

4.1.1 硬件組成
1） 全向讀寫器，安裝固定在養(yǎng)老院圍墻上，每隔100米安裝一套，用于接收雙頻按鈕電子標簽發(fā)射出的無線射頻信號；
2） 激活器，安裝在需要判斷的出入口，門里側(cè)和外側(cè)各安放一組激活器天線，用于激活雙頻按鈕電子標簽和將自身編碼遠程寫入雙頻按鈕電子標簽芯片中，該編碼通過2.4G標簽無線遠程傳輸給全向讀寫器；
3） 光纖通訊系統(tǒng)，光發(fā)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(tǒng)，用于將讀寫器收到的射頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
4.1.2 硬件安裝注意事項
1） 全向讀寫器安裝需注意安裝高度（一般在3-4米）和位置、接頭防水（電源接頭、網(wǎng)絡接頭）
2） 激活器的安裝，激活器安裝高度一般為2-3米，注意接頭防水處理；激活器天線為門口里側(cè)外側(cè)各一組，做人員精確進出判斷。
3） 光纖通信系統(tǒng)安裝主要注意接頭防水；
4.2 養(yǎng)老院人員實時定位系統(tǒng)示意圖

4.2.1 硬件組成
1） 全向讀寫器，安裝固定在老年公寓圍墻上，每隔100米安裝一套，用于接收防拆卸雙頻按鈕電子標簽發(fā)射出的無線射頻信號；
2） 激活器，安裝在房間、門禁、走廊上，門禁激活器根據(jù)門禁的實際情況選擇安裝棒狀激活器天線和地感式激活器天線，用來激活進入門禁的雙頻按鈕電子標簽；監(jiān)舍安裝棒狀激活器，用來激活器房間內(nèi)雙頻按鈕電子標簽并判斷其位置信息。激活器將自身編碼遠程寫入雙頻按鈕電子標簽芯片中，該編碼通過2.4G標簽無線遠程傳輸給定向讀寫器；
3） 工業(yè)級交換機，將多路定向讀寫器和全向讀寫器的UDP網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換成單位內(nèi)部局域網(wǎng)，將信息匯聚到服務器中運算。
4.2.2 硬件安裝注意事項
1） 全向讀寫器安裝需注意安裝高度（一般在3-4米）和位置、接頭防水（電源接頭、網(wǎng)絡接頭）、棒狀天線方位；
2） 激活器的安裝，門禁激活器安裝分為棒狀天線安裝和地感式天線安裝，棒狀天線安裝高度一般為1.5米高度，門禁內(nèi)外各安裝一對棒狀天線（棒狀天線成L型交叉）；地感天線安裝時需根據(jù)門禁長度來實施，一般線圈長度為門禁寬度減去40公分，線圈寬度在40-50公分為宜（確切長短需根據(jù)現(xiàn)場來定）；監(jiān)舍定位激活器安裝一般選擇棒狀天線，根據(jù)每個房間深度，一般放置2-3根棒狀天線，每根天線覆蓋信號范圍在1-3米半徑；