一、系統(tǒng)簡介

RFID是一種通信技術，可通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與 特定目標之間建立機械或光學接觸。因此，RFID是一種非接觸式自動識別技術，可以快速讀寫、長期跟蹤管理，因而在智能識別領域受到廣泛青睞。同 時，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術在我國的快速發(fā)展，作為物聯(lián)網(wǎng)支撐技術的RFID技術被認為是有發(fā)展前途的信息技術之一。未來幾年中，將有更多的產(chǎn)品中會被 植入RFID標簽，RFID技術的應用將會是相當?shù)膹V泛。

定位服務是非常受到人們青睞和重視的一項技術。目前，人們比較熟知的定位服務是GPS(全球定位系統(tǒng))，還有我們的國家的北斗定位系統(tǒng)；而越來越多的其它無線網(wǎng)絡技術也開始進入定位服務這一領域，而RFID技術在物聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用，使得在室內，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。

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，對人和物的自動識別和區(qū)域性定位，實現(xiàn)對人和物的管理，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、視頻聯(lián)動、歷史軌跡查詢、重點區(qū)域管理等等。

二、系統(tǒng)意義

1）對人員實時監(jiān)督管理（可實時查看人員位置、人員數(shù)量、任何房間人員信息、人員動態(tài)變化、人員遇突發(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)技術與現(xiàn)有視頻聯(lián)動可實時查看現(xiàn)場情況，為調配相關人員及時解決突發(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）推動對人員的管理工作向制度化、規(guī)范化、實時化發(fā)展，確保人員安全穩(wěn)定，為逐步實現(xiàn)“智能化全方位監(jiān)管”奠定堅實基礎。

三、系統(tǒng)架構與方案闡述

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

3.1定位設備組成部分

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，定位基站主要是負責數(shù)據(jù)采集標簽發(fā)出的信號，并上傳到定位服務器，安裝在定位區(qū)域內。

2）RFID定位標簽。定位標簽為2.4G與125K雙頻半有源RFID電子標簽，定位標簽定時向外發(fā)送2.4G信號，和接收125K激活信號。標簽內置電池，電池可更換，因為標簽的功耗較低，所以人員標簽的一塊電池，正常情況下能用2年以上。人員定位標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功能。

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

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)絡設備

6）計算機及服務器

3.2定位系統(tǒng)軟件組成

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

1）系統(tǒng)核心程序：主要是負責數(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)，并對采集端送來的數(shù)據(jù)進行比對、查詢、統(tǒng)計等等。

2）信息采集程序：主要負責采集定位標簽的數(shù)據(jù)，并對標簽進行定位計算。

3）展示端程序：負責地圖顯示，人員位置顯示，告警輸出等等。

4）后臺管理：負責對設備管理，人員與物品跟標簽的關聯(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)計等等。

四、系統(tǒng)功能介紹

4.1、人員區(qū)域實時定位及統(tǒng)計

能夠實時定位佩帶定位標簽的人員所在區(qū)域，并顯示在監(jiān)控端地圖上

4.2、越界、消失報警

某些區(qū)域屬于重要區(qū)，未經(jīng)允許的人員進入將發(fā)出報警信息 。也可以在某些區(qū)域可以設定某些人員在設定的時間內不準離開，如果離開或消失系統(tǒng)告警。

4.3、軌跡回放

可查詢某個標簽指定時間段的移動軌跡，這個時間段這個標簽都去過哪些區(qū)域，可把把軌跡生成報表。

4.4、視頻聯(lián)動

可以給每個定位設備綁定一個攝像頭，通過在監(jiān)控端的地圖上，點擊定位設備圖調用定位設備所在區(qū)域的視頻。當有特定的告警時，系統(tǒng)會自動調出發(fā)生告警的區(qū)域的視頻。

4.5電子標簽故障報警 

電子標簽的故障，主要是指標簽電池電壓低；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)都會的提示告警；無論是剪斷，還是用工具正常拆除，系統(tǒng)都會有告警。當標簽的電池電壓過低時系統(tǒng)也會提示，此時需要盡快更換電池。

4.6人員求助

卡片式定位標簽上有功能按鍵，當人員遇到危險或其情況需要求助時只需要按下功能鍵系統(tǒng)就會顯示求助的位置 ，并調出附近的攝像機視頻。

4.7 行程安排

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

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遠距離識別的原理。對進入某些區(qū)域的標簽進行自動識別和區(qū)域性定位。也就是當人員佩戴定位標簽，到達某個區(qū)域后，在遠端的定位系統(tǒng)，能實時檢測到佩戴標簽的人員當前所在區(qū)域，并顯示在區(qū)域地圖上。

本系統(tǒng)中的定位標簽就是一種有源的RFID電子標簽，每個標簽都有一個不重復的編號，每個標簽編號綁定一個人的身份信息。定位標簽每隔一定時間會主動向外周圍發(fā)送電磁波，電磁波上載著標簽的編號和其他定位信息。布設每個定位區(qū)域的讀寫器（基站）會時時檢測每個采集到的標簽信號，然后把檢測的標簽信號和標簽的編號上傳到定位服務器，因為每個定位基站所處的物理位置不同，所以同一個標簽不同的的基站檢測到的標簽信號強度是不一樣。定位系統(tǒng)就是通過每個基站檢測到的每個標簽不同的場強大小，來判斷標簽當前所在區(qū)域。

如下圖：有兩個區(qū)，A和B

　　在上圖中，人員佩戴編號為101的標簽進入A區(qū)后，在A區(qū)的基站1和在B區(qū)的基站2同時檢測到標簽101；基站1和基站2都把自己檢測到的標簽信號強度上傳到定位服務器；原理上，基站2檢測到的標簽的信號是有墻體遮擋的信號，而基站1的檢測到的信號是沒墻體遮擋的，信號要比基站2檢測到的信號要好，所以，系統(tǒng)很容易判斷出，標簽當前位置是在A區(qū)。

　　但是在實際環(huán)境使用中，標簽在A區(qū)時，偶爾也會出現(xiàn)，基站2的信號會比基站1的信號要好，為了防止 這種偶然性的情況影響系統(tǒng)的位置判斷，我們需要在每個區(qū)域的出入口處安裝一個激活天線路徑標記，該標記與他所在區(qū)域關聯(lián)。如下圖，每個區(qū)都一個關聯(lián)激活天線，每個激活天線都有一個唯一的編號，當標簽靠近該天線時就會帶上天線的編號，標簽向外發(fā)送信號時同時也會發(fā)送該編號。系統(tǒng)通過每個區(qū)域的基站檢測到的信號強度加上標簽所帶的激活天線編號來判斷標簽當前所在區(qū)域。如下圖：

　　在上圖中，當基站2檢測到的標簽101信號好于基站1時，但是標簽帶的激活天線的編號是3100，不是3102，所以這時系統(tǒng)不會認為標簽在B區(qū)，這樣提高了標簽位置判斷的準確性。

5.1大樓區(qū)域定位設備安裝和區(qū)域劃分

1）定位到樓層

　　需要在每個區(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備安裝位置層的設備安裝方式 

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房間里，則除需要在樓梯出入口處安裝設備外，還需要在每個房間門口1.5米高位置安裝一個棒狀激活天線，房間門口內外各安裝一個基站天線，定位基站設備安裝在走廊上。

六、系統(tǒng)拓撲 

七、硬件介紹

7.1 FY-2415R  吸頂閱讀器

識別距離 ： 0 ～ 100米可調

識別速度 ： 200 公里 / 小時

識別能力 ： 同時識別 500張以上的標簽

工作頻段 ： 2.4 GHz ～ 2.4835 GHz

功耗標準 ： 工作功率為毫瓦級

通信機制 ： 基于 HDLC 時分多址和同步通信機制

抗干擾性 ： 頻道隔離技術，多個設備互不干擾

安 全 性 ： 加密計算與安全認證，防止鏈路偵測

接口標準 ： RJ45

擴展I/O  ： 開關量信號輸入與輸出各2路(可選)

電源標準 ： DC 7.5～12V   500～1000mA

封裝特性 ： 耐酸堿防火阻燃、工程PC

防水等級 ： 不防水

工作濕度 ： 5%~95%

工作溫度 ： -25度 ～ +65度

存儲溫度 ： -35度～ +75度

尺    寸 ： Φ168mm*38mm

重    量 ： 350g

安裝方式 ： 吸頂

7.2 FY-L1200 低頻激活器

激活范圍 ： 2路低頻天線，激活距離最遠達到7m

激活速度 ： 最大400 公里 / 小時通過時可被激活

激活能力 ： 同時激活500張以上的標簽

激活角度 ： 全向

中心頻率 ： 125KHz

抗干擾性 ： 采用時分多址技術，多設備互不干擾

穿透能力 ： 低頻波長2500m可穿越人體和墻體

電源標準 ： 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

 7.3 有源腕帶

識別距離 ： 0～ 150米

識別速度 ： 120公里 / 小時

識別能力 ： 具備200張/秒的防沖突性能

識別方式 ： 全向識別

工作頻段 ： 2.4 GHz &有源125KHz&13.56M

通訊速率 ： 250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s

通信機制 ： 基于時分多址和碼分多址同步通信機制

抗干擾性 ： 頻道隔離技術，多個設備互不干擾

安 全 性 ： 加密計算與安全認證，防止鏈路偵測

防拆功能 ： 可提供多達2路的防拆（報警）功能；非授權強力取下立刻發(fā)無線報警信號 ：需特定設備進行物理和無線指令復位

功耗標準 ： 平均工作功率為微瓦級

電池配置 ： 鋰錳電池，容量550mAh

使用壽命 ： 1~1.5 年，使用授權密鑰可更換電池

封裝特性 ： PA工程塑料，抗高強度跌落與振動

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

尺    寸 ： 58×42×16.5mm

重    量 ： 55g

安裝方式 ： 螺絲鎖緊

7.4 雙頻電子標簽

識別距離 ： 0～ 100米可調

識別速度 ： 200公里 / 小時 

識別能力 ： 具備200張/秒的防沖突性能 

識別方式 ： 全向識別

工作頻段 ： 2.45GHz、125KHz、13.56MHz可復選

通訊速率 ： 1Mb/s

通信機制 ： 基于 HDLC 時分多址和同步通信機制

抗干擾性 ： 頻道隔離技術，多個設備互不干擾

安 全 性 ： 加密計算與安全認證，防止鏈路偵測

讀寫功能 ： 176B～1K存儲空間（可選）

功耗標準 ： 平均工作功率為微瓦級

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 ： 電壓低于預設值時以無線提示(可選)

封裝特性 ： ABS工程塑料，抗高強度跌落與振動

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)

遵義務川自治縣某小學人員定位系統(tǒng)