玩具室人員及物品無線定位系統(tǒng)

　　一、 需求背景

　　玩具室面積約100多個平方，有兩個進出門禁監(jiān)控點建設(shè)，RFID標(biāo)簽有腕帶式和電子胸卡兩種供家長選擇，要求電子標(biāo)簽無輻射、無過敏、舒適的特點求。實現(xiàn)如下功能：

　　1. 親子定位系統(tǒng)功能：

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

　　2、大人通過關(guān)聯(lián)標(biāo)簽可以通過自助查詢終端對兒童進行定位、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定位區(qū)域系統(tǒng)告警;

　　4、兒童與家長不在同一個區(qū)域時系統(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)計查詢、及物品離開定位區(qū)域的系統(tǒng)報警等功能。

　　二、 使用流程介紹

　　玩具室定位系統(tǒng)的設(shè)計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，玩具室的長為20米，寬為15米，假設(shè)有20個玩具堆，商場大門及玩具室門口各安裝有一個報警器，使用流程設(shè)計如下：

　　1. 前臺登記

　　大人和兒童一塊在前臺進行登記，兒童不可以單獨到玩具室活動。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一配對的。

　　2. 玩耍定位

　　當(dāng)兒童在玩具堆中玩耍時，大人可以通過咨詢前臺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)兒童的活動軌跡及最后所在的玩具堆號碼，方便大人了解。

　　3. 系統(tǒng)報警

　　當(dāng)兒童或大人攜帶電子產(chǎn)品單獨離開玩具室時，系統(tǒng)會有報警提醒前臺管理員，玩具室門口的聲光報警器會告警提醒，另外大兒佩戴的胸卡也會有LED燈閃爍和聲音提醒。當(dāng)兒童和大人攜帶電子產(chǎn)品一起離開玩具室時，系統(tǒng)不會報警，當(dāng)檢測到離開大門時，系統(tǒng)報警。

　　4. 物品管理

　　兒童玩耍時會將玩具亂放，另外也有無意攜帶走玩具的情況，系統(tǒng)對貴重的玩具提供管理，管理員可以通過系統(tǒng)找到亂放的玩具，當(dāng)玩具離開玩具室時，前臺管理員會有報警信號，報警器會告警。

　　三、 系統(tǒng)介紹

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　如圖2所示，玩具室無線定位系統(tǒng)將人和物密切地聯(lián)系起來，統(tǒng)一地在一個平臺上進行管理和監(jiān)督，為兒童營造一個快樂的樂園，為大人建造一個放心的場所，更方便管理員的管控。

　　1. 定位標(biāo)簽

圖3 標(biāo)簽三視圖

　　玩具室里每個玩具堆貼一個定位標(biāo)簽，標(biāo)簽里會記錄玩具堆的位置信息。定位標(biāo)簽的三視圖如圖3所示。另外商場大門和玩具室門口處會貼三個定位標(biāo)簽，以確保人員通過時能進行準(zhǔn)確無誤地判斷。

圖4 大門進出管理

　　如圖4所示，玩具室門貼有三個標(biāo)簽，當(dāng)有兒童接近玩具室門大概1米左右時，三個標(biāo)簽判斷確認(rèn)兒童的位置，并確認(rèn)是否有大人陪同，若沒有的情況下，報警器2即會告警。當(dāng)貴重物品接近玩具室時，當(dāng)三個標(biāo)簽確認(rèn)到貴重物品即將離開玩具室門時，報警器2也會告警。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)計考慮小巧精致和安全防水等特點，最終的外觀需要再與客戶確認(rèn)。腕帶的設(shè)計參數(shù)如表格3所示。

　　4. 信號放大器

圖7 信號放大器

　　如圖7中所示，放大器的目的是為了增加信號覆蓋范圍，由于玩具室過大或內(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太遠(yuǎn)，信號就沒有辦法發(fā)送成功，此時可以將信號發(fā)給放大器作為中轉(zhuǎn)，放大器再將信號發(fā)給主機做處理。放大器的特性如表格4所示。

　　5. 主機

圖8 主機三視圖

　　一個玩具室配一個主機。主機通過所在的2.4G無線網(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，主機的三視圖如圖8所示，主機特性如表格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)會時時統(tǒng)計大人與兒童的人數(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號輸入然后點搜索，系統(tǒng)會將李小明小朋友經(jīng)過的所有區(qū)域都體現(xiàn)出來，顏色深淺表示呆的時間的長短，系統(tǒng)會將李小明的活動軌跡連成一條線，并指向小明現(xiàn)在所在的位置，圖中分析為15號玩具堆。

圖11 非法離開報警

　　當(dāng)標(biāo)簽非法離開時，系統(tǒng)提示報警，頁面效果如圖11所示，另外報警器會聲光提醒。

　　2. 物品管理

圖12 物品管理界面

　　如圖12所示，物品管理頁面會時刻顯示玩具室里所有貴重玩具所在的位置，并進行數(shù)量統(tǒng)計。另外系統(tǒng)會提醒放錯位置的玩具。

圖13 物品搜索

　　如圖13所示，與人員搜索類似，系統(tǒng)輸入物品對應(yīng)的ID號，系統(tǒng)會將該物品的具體信息列出，圖中信息說明28號變形金剛應(yīng)該從8號堆拿到1號堆中。

　　貴重物品被帶走的情況與人員標(biāo)簽非法離開的現(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，對管理員進行發(fā)卡，統(tǒng)一人員管理。

　　五、 優(yōu)勢亮點

圖15 玩具室定位系統(tǒng)

　　1. 無布線省力

　　系統(tǒng)采用2.4G無線組網(wǎng)通訊，充分保證了安裝的便攜性和后續(xù)維護的方便，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. 去死角識別

　　由于2.4G無線信號是以球面波的方式發(fā)送出去，這樣對安裝在玩具堆和門口的定位標(biāo)簽的安裝方向沒有特殊要求，不管兒童是以哪個方向通過玩具堆或門口，都能被系統(tǒng)識別。

　　4. 輻射影響小

　　無源標(biāo)簽工作時需要主機提供能量，所以對主機的無線信號發(fā)射功率相對要求較高，當(dāng)無線信號功率達(dá)到一定值時會對人體有危害。相對無源標(biāo)簽，有源標(biāo)簽可自身提供能量，這樣主機和標(biāo)簽的發(fā)射功率可以做得很小，是手機輻射的十分之一左右。

　　5. 工作時間長

　　定位標(biāo)簽用到的是低數(shù)據(jù)量、低功耗的無線技術(shù)，休眠功耗為uA級別，這樣定位標(biāo)簽可以長時間工作，工作時間可以長達(dá)2年以上。