一、 需求背景

　　玩具室面積約100多個(gè)平方，有兩個(gè)進(jìn)出門(mén)禁監(jiān)控點(diǎn)建設(shè)，RFID標(biāo)簽有腕帶式和電子胸卡兩種供家長(zhǎng)選擇，要求電子標(biāo)簽無(wú)輻射、無(wú)過(guò)敏、舒適的特點(diǎn)求。實(shí)現(xiàn)如下功能：

　　1. 親子定位系統(tǒng)功能：

　　1、實(shí)現(xiàn)大人、兒童的定位腕帶標(biāo)簽關(guān)聯(lián);

　　2、大人通過(guò)關(guān)聯(lián)標(biāo)簽可以通過(guò)自助查詢終端對(duì)兒童進(jìn)行定位、位置查詢，地圖顯示位置;

　　3、佩戴腕帶標(biāo)簽的兒童或大人離開(kāi)定位區(qū)域系統(tǒng)告警;

　　4、兒童與家長(zhǎng)不在同一個(gè)區(qū)域時(shí)系統(tǒng)告警。

　　2. 貴重物品防盜系統(tǒng)需求：

　　玩具室貴重玩具的定位、統(tǒng)計(jì)查詢、及物品離開(kāi)定位區(qū)域的系統(tǒng)報(bào)警等功能。

　　二、 使用流程介紹

　　玩具室定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)盡最大的努力考慮不更改兒童與大人的使用習(xí)慣，讓操作盡量簡(jiǎn)單和通俗易懂。另外系統(tǒng)也將安全提高到第一位，包括兒童的安全、大人的提醒、物品的監(jiān)控等方面。

圖1 玩具室布局圖

　　如圖1所示，玩具室的長(zhǎng)為20米，寬為15米，假設(shè)有20個(gè)玩具堆，商場(chǎng)大門(mén)及玩具室門(mén)口各安裝有一個(gè)報(bào)警器，使用流程設(shè)計(jì)如下：

　　1. 前臺(tái)登記

　　大人和兒童一塊在前臺(tái)進(jìn)行登記，兒童不可以單獨(dú)到玩具室活動(dòng)。大人領(lǐng)取電子胸卡，兒童佩戴電子腕帶，電子胸卡與兒童腕帶是一對(duì)一配對(duì)的。

　　2. 玩耍定位

　　當(dāng)兒童在玩具堆中玩耍時(shí)，大人可以通過(guò)咨詢前臺(tái)管理員查詢到與自己綁定的兒童的位置，系統(tǒng)可以提示相應(yīng)兒童的活動(dòng)軌跡及最后所在的玩具堆號(hào)碼，方便大人了解。

　　3. 系統(tǒng)報(bào)警

　　當(dāng)兒童或大人攜帶電子產(chǎn)品單獨(dú)離開(kāi)玩具室時(shí)，系統(tǒng)會(huì)有報(bào)警提醒前臺(tái)管理員，玩具室門(mén)口的聲光報(bào)警器會(huì)告警提醒，另外大兒佩戴的胸卡也會(huì)有LED燈閃爍和聲音提醒。當(dāng)兒童和大人攜帶電子產(chǎn)品一起離開(kāi)玩具室時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警，當(dāng)檢測(cè)到離開(kāi)大門(mén)時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。

　　4. 物品管理

　　兒童玩耍時(shí)會(huì)將玩具亂放，另外也有無(wú)意攜帶走玩具的情況，系統(tǒng)對(duì)貴重的玩具提供管理，管理員可以通過(guò)系統(tǒng)找到亂放的玩具，當(dāng)玩具離開(kāi)玩具室時(shí)，前臺(tái)管理員會(huì)有報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器會(huì)告警。

　　三、 系統(tǒng)介紹

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　如圖2所示，玩具室無(wú)線定位系統(tǒng)將人和物密切地聯(lián)系起來(lái)，統(tǒng)一地在一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行管理和監(jiān)督，為兒童營(yíng)造一個(gè)快樂(lè)的樂(lè)園，為大人建造一個(gè)放心的場(chǎng)所，更方便管理員的管控。

　　1. 定位標(biāo)簽

圖3 標(biāo)簽三視圖

　　玩具室里每個(gè)玩具堆貼一個(gè)定位標(biāo)簽，標(biāo)簽里會(huì)記錄玩具堆的位置信息。定位標(biāo)簽的三視圖如圖3所示。另外商場(chǎng)大門(mén)和玩具室門(mén)口處會(huì)貼三個(gè)定位標(biāo)簽，以確保人員通過(guò)時(shí)能進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤地判斷。

圖4 大門(mén)進(jìn)出管理

　　如圖4所示，玩具室門(mén)貼有三個(gè)標(biāo)簽，當(dāng)有兒童接近玩具室門(mén)大概1米左右時(shí)，三個(gè)標(biāo)簽判斷確認(rèn)兒童的位置，并確認(rèn)是否有大人陪同，若沒(méi)有的情況下，報(bào)警器2即會(huì)告警。當(dāng)貴重物品接近玩具室時(shí)，當(dāng)三個(gè)標(biāo)簽確認(rèn)到貴重物品即將離開(kāi)玩具室門(mén)時(shí)，報(bào)警器2也會(huì)告警。定位標(biāo)簽特性如表格1所示。

　　2. 大人胸卡

圖5 大人胸卡

　　如圖5所示，大人胸卡可以掛在脖子上，方便大人攜帶，胸卡上的字體和內(nèi)容可以定制，方便商場(chǎng)宣傳。胸卡的特性如表格2所示。

　　3. 兒童腕帶

圖6 兒童腕帶

　　兒童腕帶的效果圖如圖6所示，設(shè)計(jì)考慮小巧精致和安全防水等特點(diǎn)，最終的外觀需要再與客戶確認(rèn)。腕帶的設(shè)計(jì)參數(shù)如表格3所示。

　　4. 信號(hào)放大器

圖7 信號(hào)放大器

　　如圖7中所示，放大器的目的是為了增加信號(hào)覆蓋范圍，由于玩具室過(guò)大或內(nèi)部布局較復(fù)雜，加上玩具堆和高峰期人數(shù)的影響，兒童玩耍的位置如果離接收主機(jī)太遠(yuǎn)，信號(hào)就沒(méi)有辦法發(fā)送成功，此時(shí)可以將信號(hào)發(fā)給放大器作為中轉(zhuǎn)，放大器再將信號(hào)發(fā)給主機(jī)做處理。放大器的特性如表格4所示。

　　5. 主機(jī)

圖8 主機(jī)三視圖

　　一個(gè)玩具室配一個(gè)主機(jī)。主機(jī)通過(guò)所在的2.4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)找到兒童腕帶標(biāo)簽的具體位置后，給到電腦處理顯示，主機(jī)的三視圖如圖8所示，主機(jī)特性如表格5所示。

　　四、 系統(tǒng)軟件

　　1. 人員定位

圖9 人員定位界面

　　如圖9所示，主頁(yè)面顯示可以看出玩具堆中兒童與大人所在的位置分布，五角形代表兒童，三角形代表大人，系統(tǒng)會(huì)時(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)大人與兒童的人數(shù)。

圖10 人員位置搜索

　　如圖10所示，當(dāng)管理員想搜索兒童的具體位置，可將該兒童的姓名(如李小明)或ID號(hào)輸入然后點(diǎn)搜索，系統(tǒng)會(huì)將李小明小朋友經(jīng)過(guò)的所有區(qū)域都體現(xiàn)出來(lái)，顏色深淺表示呆的時(shí)間的長(zhǎng)短，系統(tǒng)會(huì)將李小明的活動(dòng)軌跡連成一條線，并指向小明現(xiàn)在所在的位置，圖中分析為15號(hào)玩具堆。

圖11 非法離開(kāi)報(bào)警

　　當(dāng)標(biāo)簽非法離開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)提示報(bào)警，頁(yè)面效果如圖11所示，另外報(bào)警器會(huì)聲光提醒。

　　2. 物品管理

圖12 物品管理界面

　　如圖12所示，物品管理頁(yè)面會(huì)時(shí)刻顯示玩具室里所有貴重玩具所在的位置，并進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)。另外系統(tǒng)會(huì)提醒放錯(cuò)位置的玩具。

圖13 物品搜索

　　如圖13所示，與人員搜索類似，系統(tǒng)輸入物品對(duì)應(yīng)的ID號(hào)，系統(tǒng)會(huì)將該物品的具體信息列出，圖中信息說(shuō)明28號(hào)變形金剛應(yīng)該從8號(hào)堆拿到1號(hào)堆中。

　　貴重物品被帶走的情況與人員標(biāo)簽非法離開(kāi)的現(xiàn)象是一致的。

　　3. 發(fā)卡設(shè)置

　　圖14 發(fā)卡設(shè)置界面

　　發(fā)卡設(shè)置如圖14所示，對(duì)管理員進(jìn)行發(fā)卡，統(tǒng)一人員管理。

　　五、 優(yōu)勢(shì)亮點(diǎn)

圖15 玩具室定位系統(tǒng)

　　1. 無(wú)布線省力

　　系統(tǒng)采用2.4G無(wú)線組網(wǎng)通訊，充分保證了安裝的便攜性和后續(xù)維護(hù)的方便，定位標(biāo)簽小巧輕便，不受玩具堆位置的影響，直接黏貼即可使用，使用時(shí)間達(dá)到2年以上。

　　2. 供電安全

　　定位標(biāo)簽、兒童腕帶、大人胸卡全都采用電池供電，系統(tǒng)將安全放在第一位，考慮到玩具室是兒童最多的地方，所以盡量減少220V供電，特別是在玩具堆中。

　　3. 去死角識(shí)別

　　由于2.4G無(wú)線信號(hào)是以球面波的方式發(fā)送出去，這樣對(duì)安裝在玩具堆和門(mén)口的定位標(biāo)簽的安裝方向沒(méi)有特殊要求，不管兒童是以哪個(gè)方向通過(guò)玩具堆或門(mén)口，都能被系統(tǒng)識(shí)別。

　　4. 輻射影響小

　　無(wú)源標(biāo)簽工作時(shí)需要主機(jī)提供能量，所以對(duì)主機(jī)的無(wú)線信號(hào)發(fā)射功率相對(duì)要求較高，當(dāng)無(wú)線信號(hào)功率達(dá)到一定值時(shí)會(huì)對(duì)人體有危害。相對(duì)無(wú)源標(biāo)簽，有源標(biāo)簽可自身提供能量，這樣主機(jī)和標(biāo)簽的發(fā)射功率可以做得很小，是手機(jī)輻射的十分之一左右。

　　5. 工作時(shí)間長(zhǎng)

　　定位標(biāo)簽用到的是低數(shù)據(jù)量、低功耗的無(wú)線技術(shù)，休眠功耗為uA級(jí)別，這樣定位標(biāo)簽可以長(zhǎng)時(shí)間工作，工作時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)2年以上。