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1、养老院人员定位方案建议书北京瑞德艾迪科技有限公司2012 北京瑞德艾迪科技有限公司 方案建议书目 录1.概述- 2 -2.需求分析- 2 -（1）实现的功能- 2 -A人员定位：- 2 -B紧急呼救：- 3 -C电池告警：- 3 -（2）工作流程- 3 -A人员定位：- 3 -B紧急呼救：- 3 -C电池告警：- 3 -3.系统方案介绍- 4 -（1）系统组网- 5 -（2）系统组成- 5 -（3）工作原理- 9 -A人员定位：- 9 -B紧急呼救：- 9 -C电池告警：- 9 -4.施工方案介绍- 10 -（1）阅读器的放置- 10 -（2）电源线、信号线走线- 10 -（3）层与层之间的电
2、源和共地- 11 -（4）网络的架设- 11 -5.主要设备选型- 11 -1. 概述养老院主要服务对象是老年人，老龄问题比较突出。因为年龄的偏大，老年人或多或少在身体上有些不便，自理程度不如年轻人，比较容易出事故。养老院里的基础建设日趋先进，一般都配套有花园、健身场所、娱乐场所、休闲场所等，这些设施首先丰富了老人们的生活，为老人的生活添光增彩；同时也给老人们带来潜在的不便。因为场所涉及的地方大，管理人员不可能顾及到每个位置的第位老人，当老人出现问题时，需要服务人员以最快的速度，找到老人所在位置，进行相应的帮助。所以必须要采取一种有效的方式来照顾老人，而实时确定老人在老院内的位置，并对其及时提
3、供服务，“定位”更显重要。养老院里的老人们由于年龄大及身体状态差，所以会经常出现突发状态，能有一种手段使老人们在紧急时刻第一时间通知护理人员是保证老人们能够及时得到救治的关键。由于外来陌生人员进入养老院造成的安全问题也不可忽视，需要一种技术手段辅助实现外来人员在园区内的活动信息，以确保园区的安全。2. 需求分析（1） 实现的功能XX养老院园区共建7栋老人住宿楼、公共活动场所及停车场，通过本系统将实现如下功能：A 人员定位：*通过为园区人员佩戴电子标签，可通过电脑实时监测人员所在的园区内的位置及行动轨迹；*通过为来访人员配发电子标签，可通过电脑实时监测访客所在的园区内的位置及行动轨迹；*通过为外
4、来车辆配发电子标签，可通过电脑实时监测外来车辆所在的园区内的位置及行动轨迹。B 紧急呼救：在老人出现紧急状态或特殊需求时按下随身佩戴的电子标签上的紧急按钮可第一时间通知护理员，护理员通过电脑及时了解老人所处的位置并赶往处理；C 电池告警：电子标签内置电池电量告警功能，在电池电量低时发送信息至监控中心，护理人员依此提示老人更换电子标签电池，避免由于电子标签电量不够造成的定位问题；（2） 工作流程A 人员定位：人员定位工作流程B 紧急呼救：紧急呼救工作流程C 电池告警：电池告警工作流程3. 系统方案介绍此项目涉及七栋住宿楼，将近2000位老人，同时使用对于整个系统的需求将是非常庞大的，如何高效、实
5、时、安全的解决老人定位是系统设计的关键。本系统中采用了几个关键技术，即高速定位采集信息系统、超低功耗传感网络系统和大量数据混沌理论传输系统，正是由于采用了这些核心技术，才可以高效、安全的解决整个老人院定位系统方案。这里绘制了一张整体方案示意图如图1所示，每个方格子代表一个房间；每个房间内放着一个阅读器（Reader），阅读器都有自己特定的编码，代表这个阅读器所在的房间；图中的人形代表一个老人，且每个老人身上都配带有已编号的电子标签，并且每间隔一定的时间（1分钟，时间可以设置，主要和电池使用相关）会向外发送自己的编码信息，这里就利用到了超低功耗传感网络系统技术；老人院的每一个房间都安装有电子标签
6、阅读器，并且每个阅读器都实时监听它附近的电子标签所发出的信息这里就利用到了高速定位采集信息系统技术；每一层楼都有阅读器总线交换机，负责把该层楼所有阅读器所收集的信息打包并且上传给老人院整体信息交换机；老人院整体信息交换机轮寻每一层的总线交换机所收集到的老人位置信息，并把数据上传给计算机进行处理，这里就利用到了大量数据混沌理论传输系统技术。图1 养老院定位系统方案的整体应用示意图（1） 系统组网（2） 系统组成u 电子标签 电子标签即为老人随身携带的定位器，它是一个已经编好系列号并且可以每间隔一定时间（1分钟，时间可以设置，主要和电池使用相关）向外发送信息的设备。每个电子标签的系列号都是独一无二
7、的，并且在使用前就在计算机上有登记每个系列号电子标签所对应的老人信息。下图给出了电子标签系统示意图：图3 电子标签系统示意图 上图所示电子标签就是采用前面提到的超低功耗传感网络系统技术，其中的处理器用于定时唤醒电路的工作，并保证电路在绝大多数时间下都处理睡眠状态（睡眠状态电流小于10uA），以保证电池提供的电量能维持电子标签长久工作，可以连续使用1年以上。电池采用7#电池（也可以采用锂电池或银芯电池），采购方便，更换容易。同时处理器还用于处理系列号的烧写，数据的编码及控制无线收发器等。该电子标签的天线为内置天线，尺寸小，性能好，发射功率小且安全稳定，防摔抗灰尘，等功能。u 读卡器 读卡器（也叫
8、阅读器）用于接收电子标签发出的信号，处理接收信号后把数据打包传送给上一级的数据交换机。每一个房间都有一个阅读器，以确保电子标签在楼内任何地点发出的信息都能补捕获。其功耗很低，3V电源电流100mA，总功率小于500mW，如果24V供电去掉转换损耗等开销，也能保证每个阅读器供电小于10mA电路。 图4 阅读器系统示意图 这里的阅读器就是采用了前面介绍的高速定位采集信息系统技术，这里就不对该技术进行更加深入的介绍了。阅读器采用上一级交换机输出的电源进行供电，可节约系统成本，且大大降低了施工的难度和提高了整个系统的稳定系和远程操作性。无线收发器实时接收信号，以监听电子标签在任何时间发出来的信息，在设
9、计上阅读器的无线收发器可实现同时监听300个以上的电子标签。处理器用于管理无线收发模块工作，并且对接收到的电子标签信息进行打包。u 楼层CAN总线交换机 读卡器是从机，只有当上一层交换机发起询问后才有数据回复，以保证各阅读器之间的数据通信不会发生阻塞，这里就涉及到前面提到的大量数据混沌理论传输系统。楼层CAN总线交换机负责把该层楼所有读卡器所收集的信息打包并且上传给养老院整体信息交换机，并且给读卡器供电。 图5楼层CAN总线交换机系统示意图 楼层CAN总线交换机处理器用于控制CAN收发器和数据包重组，首先该交换机向下级CAN设备发起轮询，并且收集该楼层所有阅读器的标签信息；带有读卡器编号和对应
10、的电子标签编号的信息经过数据重组后，组成一个大的数据包，当上一级CAN总线发起询问时再进行数据上传。u CAN总线总交换机 CAN总线总交换机负责轮询楼层交换机，获取每个楼层的阅读器定位信息，并且把数据上传给服务器。它与服务器的连接方式可以是PCI或USB或网络接口。下图给出了CAN总线总交换机的系统结构示意图： 图6 CAN总线总交换机系统示意图 上图中的电源模块要注意一点的就是为了防雷、共模干扰等，需要将每层楼的电源进行隔离，这里建议使用变压器隔离。 所有读卡器所收集到的电子标签信息都会上传到该交换机，由处理器处理解包后，通过PCI、USB或网络接口发送给计算机。u 后台数据库及应用软件
11、后台数据库及应用软件需要一台工业级电脑，电脑的操作系统可以使windows操作系统也可以使Linux操作系统，其特点是具有足够大的存储空间，可以存储之前的所有的老人位置信息的数据，并备份到另外的硬盘空间中去。并且系统稳定，保证UPS电源供电等。 应用软件包括几个部分，分别是数据采集存储部分、数据分析处理部分、图表层显示软件部分：1. 数据采集存储部分，将从CAN总线总交换机的数据提取到计算机中，并进行数据压缩存储在硬盘空间中的数据库中，并分类放置，以备今后查验和寻找2. 数据分析处理部分，将采集到的数据进行分析和处理，主要操作时去处包头包尾，校验包等，然后将有用的数据进行混沌计算，提取每个老人
12、的当前位置信息，传给图表层显示软件部分3. 图表层显示软件部分，该图标层显示软件为一张平面图，类似图1所示，图上可以清楚的显示每个老人所在的位置，同样可以实现如老人不在所有房间则报警等其他应用4. 权限管理部分，包括管理员权限，用户权限，用户信息对应电子标签信息等内容5. 查询功能，可以通过老人的姓名查询老人的位置，记录老人的作息等，方便疾病治疗和临床医学工作。（3） 工作原理A 人员定位： 读卡器的覆盖半径是510米，电子标签每隔2秒发送3次。当电子标签进入某个读卡器的接收范围后，电子标签发送信号，读卡器将获取电子标签发来的信号并存储下来。楼层CAN总线交换机每隔一段时间（时间根据实际情况设
13、置）轮询一次读卡器并读取读卡器的信息，同时保存下来。CAN总线总交换机每隔一段时间（时间根据实际情况设置）轮询一次楼层CAN总线交换机并读取楼层CAN总线总交换机的信息，同时转发至计算机，计算机将同步刷新显示，并以轨迹的方式显示老人的当前状态和活动情况。B 紧急呼救：电子标签配置有紧急按钮，在老人出现紧急事情况时，可按下该按钮2钞钟。电子标签会自动（一开始每隔10秒上报一次，连续6次后，每隔1分钟上报一次，2小时后自动停止）上报紧急呼救信号至计算机，计算机收到信号后会产生产声光告警提示工作人员，同时系统会反馈信息给电子标签，电子标签收到确认信息后会停止发送。当老人有特殊需要不想被定位，可连续按
14、下该按钮3次，电子标签将暂时停止工作，一个小时后，电子标签将自动恢复正常工作。C 电池告警： 电子标签具备电池电量检测功能，当电池电量小于极限值时，电子标签会主动上报电池告警信号，读卡器获取告警信号后将转发计算机，计算机收到信号后产生相应的告警显示，提示工作人员为老人的标签更换电池。4. 施工方案介绍该施工方案包括多个部分，这里主要针对工程施工的内容进行剖析介绍，主要是阅读器如何放置、电源线信号线在养老院中如何走线、供电问题、信号质量问题等。 由于7栋楼结构形式基本一致，所以施工方案仅以1#住宿楼为例进行说明。（1） 阅读器的放置 如养老院建筑图7所示，一个房间内有3名老人，且房间的尺寸为4.5m*8m，一个阅读器足够覆盖全部范围，每层楼有20个房间，需要20个阅读器，但是每层楼还有楼梯2个，活动室多间，共需要增加10个阅读器才可以覆盖所有的房间，也就是说每层共需要30个阅读器，而总共6层楼需要180个阅读器。图7 养老院建筑图 放置位置可以根据具体的房间布局决定，一般情况下应该放置在房间天花板的正中间位置最佳，如施工不方便应放置在靠近一侧墙体的无障碍
