一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

RFID是一種通信技術(shù)，可通過無線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與 特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。因此，RFID是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可以快速讀寫、長(zhǎng)期跟蹤管理，因而在智能識(shí)別領(lǐng)域受到廣泛青睞。同 時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)的快速發(fā)展，作為物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)的RFID技術(shù)被認(rèn)為是有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。未來幾年中，將有更多的產(chǎn)品中會(huì)被 植入RFID標(biāo)簽，RFID技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)是相當(dāng)?shù)膹V泛。

定位服務(wù)是非常受到人們青睞和重視的一項(xiàng)技術(shù)。目前，人們比較熟知的定位服務(wù)是GPS(全球定位系統(tǒng))，還有我們的國(guó)家的北斗定位系統(tǒng)；而越來越多的其它無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也開始進(jìn)入定位服務(wù)這一領(lǐng)域，而RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用，使得在室內(nèi)，和其他特定區(qū)域的定位 上，RFID定位已經(jīng)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

RFID智能定位系統(tǒng)，是一種區(qū)域性的定位系統(tǒng)，就是利用2.4G和低頻125K的RFID技術(shù)，對(duì)人和物的自動(dòng)識(shí)別和區(qū)域性定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)人和物的管理，如：人員考勤、人員和物品查找、人員和物品的區(qū)域限定、人員統(tǒng)計(jì)、視頻聯(lián)動(dòng)、歷史軌跡查詢、重點(diǎn)區(qū)域管理等等。

二、系統(tǒng)意義

（1）對(duì)人員實(shí)時(shí)監(jiān)督管理（可實(shí)時(shí)查看人員位置、人員數(shù)量、任何房間人員信息、人員動(dòng)態(tài)變化、人員遇突發(fā)事情求助、進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域告警信息等）。

（2）主動(dòng)預(yù)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(chǎng)景再現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)有視頻聯(lián)動(dòng)可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況，為調(diào)配相關(guān)人員及時(shí)解決突發(fā)情況提供依據(jù)。

（4）減輕工作人員管理的工作量，減少人力成本投入，提高工作效率。

（5）推動(dòng)對(duì)人員的管理工作向制度化、規(guī)范化、實(shí)時(shí)化發(fā)展，確保人員安全穩(wěn)定，為逐步實(shí)現(xiàn)“智能化全方位監(jiān)管”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、系統(tǒng)架構(gòu)與方案闡述

RFID定位系統(tǒng)主要由定位標(biāo)簽、定位基站和定位系統(tǒng)軟件兩大部分組成。

1.定位設(shè)備組成部分

（1）RFID-2.4GHz吸頂式定位基站。（也叫閱讀器、定位AP）定位基站分單頻、雙頻兩種，單頻基站頻率為2.4G，雙頻基站頻率分為2.4G和125K，定位基站主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，并上傳到定位服務(wù)器，安裝在定位區(qū)域內(nèi)。

（2）RFID定位標(biāo)簽。定位標(biāo)簽為2.4G與125K雙頻半有源RFID電子標(biāo)簽，定位標(biāo)簽定時(shí)向外發(fā)送2.4G信號(hào)，和接收125K激活信號(hào)。標(biāo)簽內(nèi)置電池，電池可更換，因?yàn)闃?biāo)簽的功耗較低，所以人員標(biāo)簽的一塊電池，正常情況下能用2年以上。人員定位標(biāo)簽有腕帶式和卡片式，卡片式上可定制功能按鍵，可用于求救呼叫或位置上報(bào)功能。

（3）手持式讀寫器。也叫手持終端，能接收定位標(biāo)簽發(fā)出的無線信號(hào)，并在自身屏幕是顯示出配帶標(biāo)簽的人員簡(jiǎn)單信息。

（4）125K激活天線。低頻激活天線通過二芯屏蔽線與雙頻基站相連接，激活天線主要安裝在出入口區(qū)域，輔助進(jìn)出判斷和定位，低頻激活天線分為地感式線圈天線和棒狀天線兩種。

（5）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

（6）計(jì)算機(jī)及服務(wù)器

2.定位系統(tǒng)軟件組成

RFID智能定位系統(tǒng)采用云計(jì)算技術(shù)，通過云計(jì)算的設(shè)計(jì)可以把大量的數(shù)據(jù)處理工作通過多臺(tái)服務(wù)器共同來完成，避免了單臺(tái)服務(wù)器處理所有的數(shù)據(jù)帶來的運(yùn)算壓力，定位系統(tǒng)軟件由四個(gè)部分組成。

（1）系統(tǒng)核心程序：主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理和接收數(shù)據(jù)采集端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并對(duì)采集端送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、查詢、統(tǒng)計(jì)等等。

（2）信息采集程序：主要負(fù)責(zé)采集定位標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行定位計(jì)算。

（3）展示端程序：負(fù)責(zé)地圖顯示，人員位置顯示，告警輸出等等。

（4）后臺(tái)管理：負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備管理，人員與物品跟標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)，人員、物品的檔案管理，定位區(qū)域管理，以及各種查詢統(tǒng)計(jì)等等。

四、系統(tǒng)功能介紹

1.人員區(qū)域?qū)崟r(shí)定位及統(tǒng)計(jì)

能夠?qū)崟r(shí)定位佩帶定位標(biāo)簽的人員所在區(qū)域，并顯示在監(jiān)控端地圖上

2.越界、消失報(bào)警

某些區(qū)域?qū)儆谥匾獏^(qū)，未經(jīng)允許的人員進(jìn)入將發(fā)出報(bào)警信息 。也可以在某些區(qū)域可以設(shè)定某些人員在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)不準(zhǔn)離開，如果離開或消失系統(tǒng)告警。

3.軌跡回放

可查詢某個(gè)標(biāo)簽指定時(shí)間段的移動(dòng)軌跡，這個(gè)時(shí)間段這個(gè)標(biāo)簽都去過哪些區(qū)域，可把把軌跡生成報(bào)表。

4.視頻聯(lián)動(dòng)

可以給每個(gè)定位設(shè)備綁定一個(gè)攝像頭，通過在監(jiān)控端的地圖上，點(diǎn)擊定位設(shè)備圖調(diào)用定位設(shè)備所在區(qū)域的視頻。當(dāng)有特定的告警時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出發(fā)生告警的區(qū)域的視頻。

5.電子標(biāo)簽故障報(bào)警 

電子標(biāo)簽的故障，主要是指標(biāo)簽電池電壓低；佩戴在人員手上的腕帶被破壞或被拆除；

只要佩戴在人員手上的腕帶被脫下來系統(tǒng)都會(huì)的提示告警；無論是剪斷，還是用工具正常拆除，系統(tǒng)都會(huì)有告警。當(dāng)標(biāo)簽的電池電壓過低時(shí)系統(tǒng)也會(huì)提示，此時(shí)需要盡快更換電池。

6.人員求助

卡片式定位標(biāo)簽上有功能按鍵，當(dāng)人員遇到危險(xiǎn)或其情況需要求助時(shí)只需要按下功能鍵系統(tǒng)就會(huì)顯示求助的位置 ，并調(diào)出附近的攝像機(jī)視頻。

7.行程安排

可提前安排人員行程，如：張三上午8點(diǎn)11點(diǎn)必須在車間工作，11點(diǎn)半到12點(diǎn)間必須在食堂，晚上7點(diǎn)到第二天7點(diǎn)半必須在監(jiān)舍。如果9點(diǎn)的時(shí)候，張三未經(jīng)授權(quán)離開車間出現(xiàn)在食堂。系統(tǒng)就會(huì)告警：張三非法離開車間進(jìn)入食堂。

五、系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)是屬于一種感知定位系統(tǒng)，利用RFID遠(yuǎn)距離識(shí)別的原理。對(duì)進(jìn)入某些區(qū)域的標(biāo)簽進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和區(qū)域性定位。也就是當(dāng)人員佩戴定位標(biāo)簽，到達(dá)某個(gè)區(qū)域后，在遠(yuǎn)端的定位系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)檢測(cè)到佩戴標(biāo)簽的人員當(dāng)前所在區(qū)域，并顯示在區(qū)域地圖上。

本系統(tǒng)中的定位標(biāo)簽就是一種有源的RFID電子標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)不重復(fù)的編號(hào)，每個(gè)標(biāo)簽編號(hào)綁定一個(gè)人的身份信息。定位標(biāo)簽每隔一定時(shí)間會(huì)主動(dòng)向外周圍發(fā)送電磁波，電磁波上載著標(biāo)簽的編號(hào)和其他定位信息。布設(shè)每個(gè)定位區(qū)域的讀寫器（基站）會(huì)時(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)采集到的標(biāo)簽信號(hào)，然后把檢測(cè)的標(biāo)簽信號(hào)和標(biāo)簽的編號(hào)上傳到定位服務(wù)器，因?yàn)槊總€(gè)定位基站所處的物理位置不同，所以同一個(gè)標(biāo)簽不同的的基站檢測(cè)到的標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度是不一樣。定位系統(tǒng)就是通過每個(gè)基站檢測(cè)到的每個(gè)標(biāo)簽不同的場(chǎng)強(qiáng)大小，來判斷標(biāo)簽當(dāng)前所在區(qū)域。

如下圖：有兩個(gè)區(qū)，A和B

在上圖中，人員佩戴編號(hào)為101的標(biāo)簽進(jìn)入A區(qū)后，在A區(qū)的基站1和在B區(qū)的基站2同時(shí)檢測(cè)到標(biāo)簽101；基站1和基站2都把自己檢測(cè)到的標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度上傳到定位服務(wù)器；原理上，基站2檢測(cè)到的標(biāo)簽的信號(hào)是有墻體遮擋的信號(hào)，而基站1的檢測(cè)到的信號(hào)是沒墻體遮擋的，信號(hào)要比基站2檢測(cè)到的信號(hào)要好，所以，系統(tǒng)很容易判斷出，標(biāo)簽當(dāng)前位置是在A區(qū)。

但是在實(shí)際環(huán)境使用中，標(biāo)簽在A區(qū)時(shí)，偶爾也會(huì)出現(xiàn)，基站2的信號(hào)會(huì)比基站1的信號(hào)要好，為了防止 這種偶然性的情況影響系統(tǒng)的位置判斷，我們需要在每個(gè)區(qū)域的出入口處安裝一個(gè)激活天線路徑標(biāo)記，該標(biāo)記與他所在區(qū)域關(guān)聯(lián)。如下圖，每個(gè)區(qū)都一個(gè)關(guān)聯(lián)激活天線，每個(gè)激活天線都有一個(gè)唯一的編號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽靠近該天線時(shí)就會(huì)帶上天線的編號(hào)，標(biāo)簽向外發(fā)送信號(hào)時(shí)同時(shí)也會(huì)發(fā)送該編號(hào)。系統(tǒng)通過每個(gè)區(qū)域的基站檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度加上標(biāo)簽所帶的激活天線編號(hào)來判斷標(biāo)簽當(dāng)前所在區(qū)域。如下圖：

在上圖中，當(dāng)基站2檢測(cè)到的標(biāo)簽101信號(hào)好于基站1時(shí)，但是標(biāo)簽帶的激活天線的編號(hào)是3100，不是3102，所以這時(shí)系統(tǒng)不會(huì)認(rèn)為標(biāo)簽在B區(qū)，這樣提高了標(biāo)簽位置判斷的準(zhǔn)確性。

1.大樓區(qū)域定位設(shè)備安裝和區(qū)域劃分

（1）定位到樓層

需要在每個(gè)區(qū)域的出入口安裝基站天線和基站以及激活天線。下圖是二樓以上的設(shè)備安裝位置層的設(shè)備安裝方式

（2）定位到房間

如果需要更精確定位，也就需要知道在哪一層的哪一個(gè)房間里，則除需要在樓梯出入口處安裝設(shè)備外，還需要在每個(gè)房間門口1.5米高位置安裝一個(gè)棒狀激活天線，房間門口內(nèi)外各安裝一個(gè)基站天線，定位基站設(shè)備安裝在走廊上。

六、系統(tǒng)拓?fù)?nbsp;

七、硬件介紹

1.FY-2415R 吸頂閱讀器

識(shí)別距離                0 ～ 100米可調(diào)

識(shí)別速度                200 公里 / 小時(shí)

識(shí)別能力                同時(shí)識(shí)別 500張以上的標(biāo)簽

工作頻段                2.4 GHz ～ 2.4835 GHz

功耗標(biāo)準(zhǔn)                工作功率為毫瓦級(jí)

通信機(jī)制                基于 HDLC 時(shí)分多址和同步通信機(jī)制

抗干擾性                頻道隔離技術(shù)，多個(gè)設(shè)備互不干擾

安全性                    加密計(jì)算與安全認(rèn)證，防止鏈路偵測(cè)

接口標(biāo)準(zhǔn)                RJ45

擴(kuò)展I/O                開關(guān)量信號(hào)輸入與輸出各2路(可選)

電源標(biāo)準(zhǔn)                DC 7.5～12V   500～1000mA

封裝特性                耐酸堿防火阻燃、工程PC

防水等級(jí)                不防水

工作濕度                5%~95%

工作溫度                -25度 ～ +65度

存儲(chǔ)溫度                -35度～ +75度

尺寸                        Φ168mm*38mm

重量                        350g

安裝方式                吸頂

2.FY-L1200 低頻激活器

激活范圍                2路低頻天線，激活距離最遠(yuǎn)達(dá)到7m

激活速度                最大400 公里 / 小時(shí)通過時(shí)可被激活

激活能力                同時(shí)激活500張以上的標(biāo)簽

激活角度                全向

中心頻率                125KHz

抗干擾性                采用時(shí)分多址技術(shù)，多設(shè)備互不干擾

穿透能力                低頻波長(zhǎng)2500m可穿越人體和墻體

電源標(biāo)準(zhǔn)                DC 12～24V  1000～3000mA

工作溫度                -40～+85℃

封裝特性                PC工程塑料封裝

可靠性                    防水防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求

尺寸                        φ110X 30mm

重量                        120g

安裝方式                吸頂安裝

3.有源腕帶

識(shí)別距離                0～ 150米

識(shí)別速度                120公里 / 小時(shí)

識(shí)別能力                具備200張/秒的防沖突性能

識(shí)別方式                全向識(shí)別

工作頻段                2.4 GHz &有源125KHz&13.56M

通訊速率                250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s

通信機(jī)制                基于時(shí)分多址和碼分多址同步通信機(jī)制

抗干擾性                頻道隔離技術(shù)，多個(gè)設(shè)備互不干擾

安全性                    加密計(jì)算與安全認(rèn)證，防止鏈路偵測(cè)

防拆功能                可提供多達(dá)2路的防拆（報(bào)警）功能；非授權(quán)強(qiáng)力取下立刻發(fā)無線報(bào)警信號(hào) ：需特定設(shè)備進(jìn)行物理和無線指令復(fù)位

功耗標(biāo)準(zhǔn)                平均工作功率為微瓦級(jí)

電池配置                鋰錳電池，容量550mAh

使用壽命                1~1.5 年，使用授權(quán)密鑰可更換電池

封裝特性                PA工程塑料，抗高強(qiáng)度跌落與振動(dòng)

環(huán)境特性                工作溫度－40℃ ～85℃

工作濕度                ＜95％

可靠性                    防浸泡防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求

外形                        腕帶或腳鐐型，可提供OEM定制服務(wù)

尺寸                        58×42×16.5mm

重量                        55g

安裝方式                螺絲鎖緊

4.雙頻電子標(biāo)簽

識(shí)別距離                0～ 100米可調(diào)

識(shí)別速度                200公里 / 小時(shí) 

識(shí)別能力                具備200張/秒的防沖突性能 

識(shí)別方式                全向識(shí)別

工作頻段                2.45GHz、125KHz、13.56MHz可復(fù)選

通訊速率                1Mb/s

通信機(jī)制                基于 HDLC 時(shí)分多址和同步通信機(jī)制

抗干擾性                頻道隔離技術(shù)，多個(gè)設(shè)備互不干擾

安全性                    加密計(jì)算與安全認(rèn)證，防止鏈路偵測(cè)

讀寫功能                176B～1K存儲(chǔ)空間（可選）

功耗標(biāo)準(zhǔn)                平均工作功率為微瓦級(jí)

電池配置                紐扣電池，容量750mAh

使用壽命                3年左右，不可更換電池

電壓檢測(cè)                電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)以無線提示(可選)

封裝特性                ABS工程塑料，抗高強(qiáng)度跌落與振動(dòng)

環(huán)境特性                工作溫度－40℃ ～85℃

工作濕度                ＜95％

可靠性                    防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求

尺寸                        86×54×5 mm

重量                        18g

安裝方式                雙面膠粘貼或掛扣

八、案例介紹

上海東明路地鐵站 工地人員定位系統(tǒng)

貴州某看守所人員定位系統(tǒng)

南京市某監(jiān)獄人員定位系統(tǒng)

遵義務(wù)川自治縣某小學(xué)人員定位系統(tǒng)