智能社區(qū)人員區(qū)域定位系統(tǒng)

　　1.系統(tǒng)意義

　　1)建設(shè)智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化、人性化、安全化、快捷化的生活體驗(yàn)社區(qū)的現(xiàn)實(shí)需求;

　　2)提升小區(qū)物業(yè)的管理水平、小區(qū)安防級別，改善物業(yè)的服務(wù)形象。提高對居民意見的響應(yīng)速度，可通過對保安、保潔人員的定位、實(shí)時(shí)對講等技術(shù)手段，以更快的響應(yīng)速度為居民提供優(yōu)質(zhì)服務(wù);

　　3)通過移動(dòng)客戶端可以對突發(fā)事件進(jìn)行應(yīng)急指揮;

　　4)智能社區(qū)系統(tǒng)的樓盤格外吸引消費(fèi)者的注意，而在樓市降溫的時(shí)候擁有智能的樓盤也以其較高的含金量成為“抗跌”樓盤。

　　2.系統(tǒng)架構(gòu)

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　2.1 系統(tǒng)架構(gòu)說明

　　智能社區(qū)人員區(qū)域定位系統(tǒng)有三部分組成：遠(yuǎn)距離門禁進(jìn)出管理系統(tǒng)、室外定位管理系統(tǒng)、app定位查詢系統(tǒng);室外定位系統(tǒng)、門禁進(jìn)出管理系統(tǒng)前端信息采集后以RJ45以太網(wǎng)UDP模式傳輸?shù)胶笈_管理系統(tǒng)，后臺管理系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)出門禁進(jìn)出先后順序及讀寫器接收到的RSSI場強(qiáng)值計(jì)算出人員進(jìn)出門禁的先后順序及人員所在位置;在具備wifi覆蓋的地方，移動(dòng)終端APP通過wifi與后臺服務(wù)器交互獲取某人的實(shí)時(shí)位置信息，從而實(shí)現(xiàn)位置實(shí)時(shí)跟蹤;

　　2.2 門禁進(jìn)出管理系統(tǒng)

　　2.2.1 門禁進(jìn)出示意圖

　　門禁進(jìn)出示意圖

　　一體化讀寫器安裝在住宅樓門口，引出兩組125K線圈，分別是激活線圈A1和激活線圈A2，當(dāng)帶有雙頻電子腕帶標(biāo)簽的兒童或者訪客進(jìn)入住宅樓大門時(shí)，距離激活線圈A1 1~3.5米的范圍時(shí)，低頻激活器發(fā)出電磁波信號激活雙頻電子腕帶標(biāo)簽，標(biāo)簽被喚醒后，將標(biāo)簽本身的ID信息及激活線圈A1以一定速率發(fā)送給一體化讀寫器，讀寫器收到雙頻電子腕帶發(fā)出的射頻信號及激活線圈ID并通過TCP/IP接口傳遞給后臺;當(dāng)佩戴電子腕帶的人員進(jìn)入到大門內(nèi)側(cè)時(shí)，激活器攜帶的電磁波能量逐漸減弱直至不能再激活雙頻電子標(biāo)簽腕帶，而激活線圈A2激活雙頻電子腕帶，同樣雙頻電子腕帶將本身的ID信息及激活線圈A2以一定速率發(fā)送給一體化讀寫器，讀寫器收到雙頻電子腕帶標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號及激活線圈ID并通過TCP/IP接口傳遞給后臺，后臺根據(jù)低頻激活器喚醒標(biāo)簽、一體化讀寫器讀取數(shù)據(jù)的先后順序及不同的激活器天線的ID編號做出判斷;

　　注明，當(dāng)住宅樓的門口寬度小于5M時(shí)，可以采用棒狀天線，這樣施工安裝更簡單。

　　2.2.2 門禁進(jìn)出功能

　　1)權(quán)限設(shè)置：兒童、老人門禁進(jìn)出權(quán)限設(shè)置，未經(jīng)授權(quán)的兒童、老人進(jìn)出門禁，后臺自動(dòng)記錄進(jìn)出時(shí)間并可通過短信提醒家長注意，以確保安全;

　　2)位置跟蹤：實(shí)時(shí)定位人員進(jìn)出哪棟樓，準(zhǔn)確獲知人員進(jìn)出時(shí)間記錄;

　　3)安全防范外來人員：訪客人員，臨時(shí)授權(quán)，規(guī)劃指定到達(dá)社區(qū)樓，非法進(jìn)入其他樓棟，后臺及時(shí)報(bào)警;

　　2.2.3 硬件組成

　　1)一體化讀寫器。安裝固定在住宅樓的大門口，引出兩路低頻天線，用于激活喚醒雙頻電子腕帶，同時(shí)一體化讀寫器進(jìn)行腕帶標(biāo)簽數(shù)據(jù)的接收傳輸 ;

　　2)低頻棒狀天線或者低頻纜式線圈天線，低頻天線接在一體化讀寫器上，用于激活雙頻電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出判斷;

　　3)光纖通訊系統(tǒng)，光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、光纖、中繼器、光纖連接器、耦合器等共同組成了光纖通信系統(tǒng)，用于將讀寫器收到的射頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

　　2.2.4 硬件安裝注意事項(xiàng)

　　1)一體化讀寫器安裝時(shí)需注意安裝高度(一般在3-4米)、接頭防水(電源接頭、網(wǎng)絡(luò)接頭、125K低頻延長線饋線接頭);

　　2)低頻棒狀天線或者低頻纜式線圈天線，低頻天線接在一體化讀寫器上，如果住宅樓寬度小于5M，采用棒狀天線進(jìn)行安裝，在大門的外側(cè)內(nèi)側(cè)安裝激活天線，安裝位置離地面約1.5米高的位置。如果住宅樓的寬度大于5M，為了保證激活的穩(wěn)定性，采用地埋低頻纜式天線的安裝方式，切割地面埋設(shè)低頻線圈。門口里側(cè)外側(cè)各部署低頻線圈，兩組線圈的間隔不小于1.5M;

　　3)光纖通信系統(tǒng)安裝主要注意接頭防水;

　　2.3 社區(qū)室外人員區(qū)域定位管理

　　2.3.1 室外區(qū)域定位原理

　　室外區(qū)域定位采用測算節(jié)點(diǎn)之間連接信號強(qiáng)度(RSSI)的方法，利用無線信號的空間傳輸衰減模型估算出節(jié)點(diǎn)間傳輸距離。

　　信號傳輸衰減模型的測量原理

　　2.3.2 室外定位系統(tǒng)架構(gòu)

　　室外區(qū)域定位系統(tǒng)架構(gòu)

　　2.3.3 室外定位系統(tǒng)效果示意圖

　　社區(qū)智能定位系統(tǒng)效果示意圖

　　在社區(qū)內(nèi)部，需要進(jìn)行定位跟蹤的人員，佩戴專用的卡片電子標(biāo)簽或腕帶式電子標(biāo)簽，經(jīng)過社區(qū)內(nèi)的一定區(qū)域時(shí)，部署在社區(qū)的定位基站設(shè)備實(shí)時(shí)讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_進(jìn)行處理，告知人員當(dāng)前的位置信息，該被定位人員的親屬可以在室內(nèi)中控主機(jī)上或者查詢機(jī)或者手機(jī)APP上實(shí)時(shí)查詢當(dāng)前人員的位置。

　　2.3.4 室外定位系統(tǒng)功能

　　1)智慧物業(yè)管理

　　訪客管理：可通過對訪客進(jìn)行定位、活動(dòng)軌跡跟蹤查看，以實(shí)現(xiàn)安保人員為訪客提供及時(shí)服務(wù)，同時(shí)還可提升小區(qū)安防級別;

　　保安、保潔人員管理：通過無線定位技術(shù)可看到保安是否按照規(guī)定線路巡邏，可即時(shí)通知保安為附近的業(yè)主提供服務(wù);可查看到保潔員所在的位置，可精確到樓;

　　車輛管理：可通過對地面車輛的定位，讓物業(yè)人員了解到小區(qū)地面不同停車區(qū)域范圍內(nèi)空余車位的數(shù)量，以便讓安保人員對進(jìn)出小區(qū)的臨時(shí)車輛進(jìn)行及時(shí)的疏導(dǎo);

　　視頻聯(lián)動(dòng)： 定位系統(tǒng)和社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)有報(bào)警事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)彈出報(bào)警點(diǎn)附近的視頻，讓物業(yè)或業(yè)主第一時(shí)間看到現(xiàn)場情況。

　　2)智慧家居

　　適用于業(yè)主的管理功能：監(jiān)控與業(yè)主關(guān)聯(lián)的家人、寵物的活動(dòng)軌跡功能，業(yè)主自購卡片的管理功能，對用戶數(shù)據(jù)、卡片信息的批處理功能;

　　給兒童佩戴定位標(biāo)簽后，如果兒童擅自跑出社區(qū)大門，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，減少兒童被拐賣案件的發(fā)生;

　　業(yè)主通過手機(jī)APP或者Web看實(shí)時(shí)查看家人位置，接受老人或小孩發(fā)出的主動(dòng)求助信息，快速響應(yīng)。

　　3)智慧資產(chǎn)管理

　　業(yè)主或社區(qū)貴重資產(chǎn)貼上定位標(biāo)簽后，可納入社區(qū)定位監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，業(yè)主或物業(yè)可實(shí)時(shí)查看貴重資產(chǎn)位置;

　　當(dāng)貴重資產(chǎn)發(fā)生位移或者振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息，提醒業(yè)主或者物業(yè)注意防盜，有效制止盜竊現(xiàn)象。

　　4)智慧養(yǎng)老服務(wù)

　　現(xiàn)在老人居住的環(huán)境有兩種最常見，一是住在家里，另外就是住在養(yǎng)老院。居家養(yǎng)老的老年人佩戴定位卡后，家屬可對老人進(jìn)行實(shí)時(shí)位置監(jiān)護(hù);

　　定位卡有警情按鈕，老人摔倒或發(fā)生其他危險(xiǎn)狀況，可隨時(shí)觸動(dòng)按鈕報(bào)警，家屬或小區(qū)物業(yè)接受報(bào)警信息，避免險(xiǎn)情惡化。

　　5)擴(kuò)展服務(wù)

　　短信提醒：若一旦發(fā)生目標(biāo)離開重點(diǎn)區(qū)域或者出口，或進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，發(fā)送短信給相關(guān)工作人員進(jìn)行及時(shí)處理。我們的系統(tǒng)通過API將實(shí)時(shí)報(bào)警信息上報(bào)給短信推送平臺，提供觸發(fā)條件，最終由短信系統(tǒng)完成短信的發(fā)送。

　　2.3.5 硬件組成

　　1)一體化讀寫器也叫定位AP。安裝部署在每個(gè)視頻監(jiān)控?cái)z像頭位置點(diǎn)上和攝像頭進(jìn)行綁定，實(shí)時(shí)接收電子腕帶發(fā)送的數(shù)據(jù)信息并實(shí)現(xiàn)視頻聯(lián)動(dòng);

　　2)光纖通訊系統(tǒng)，光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、光纖、中繼器、光纖連接器、耦合器等共同組成了光纖通信系統(tǒng)，用于將讀寫器收到的射頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心;

　　3)工業(yè)級交換機(jī)，將多路一體化讀寫器(定位AP)的UDP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成單位內(nèi)部局域網(wǎng)，將信息匯聚到服務(wù)器中運(yùn)算。

　　2.4app定位查詢系統(tǒng)

　　2.4.1 人員位置、軌跡定位展示

　　人員位置、軌跡定位查詢展示

　　定位引擎同時(shí)支持AP主動(dòng)掃描模式和終端掃描模式，利用社區(qū)現(xiàn)有的Wi-Fi信號覆蓋，移動(dòng)終端進(jìn)行信號接入，擴(kuò)展支持對其他Wi-Fi設(shè)備(如筆記本電腦、PDA、Wi-Fi手機(jī)等)的定位。

　　2.4.2 app定位查詢系統(tǒng)功能

　　1)人員定位查詢跟蹤

　　通過佩戴人員的電子腕帶，在移動(dòng)終端輸入被定位人員的標(biāo)簽ID號，實(shí)時(shí)顯示人員位置信息。

　　2)人員軌跡查詢

　　在移動(dòng)設(shè)備端輸入人名或標(biāo)簽ID號查找指定人員在一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)軌跡;

　　3)社區(qū)內(nèi)人員位置導(dǎo)航

　　通過輸入起點(diǎn)和終點(diǎn)，可以規(guī)劃一條路徑，進(jìn)行人員位置導(dǎo)航;

　　4)加強(qiáng)服務(wù)管理

　　通過APP移動(dòng)終端，可以快速與小區(qū)保安、物業(yè)、保潔取得聯(lián)系，以獲得高效服務(wù);

　　5)確保兒童、老人安全管理

　　給兒童佩戴定位標(biāo)簽后，如果兒童擅自跑出社區(qū)大門，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，減少兒童被拐賣案件的發(fā)生;業(yè)主也可通過手機(jī)APP或者Web看實(shí)時(shí)查看家人位置，接受老人或小孩發(fā)出的主動(dòng)求助信息，快速響應(yīng)。

　　6)貴重物品防盜告警

　　當(dāng)貴重資產(chǎn)發(fā)生位移或者振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息，提醒業(yè)主或者物業(yè)注意防盜，有效制止盜竊現(xiàn)象。

　　7)越界報(bào)警

　　某些區(qū)域?qū)儆谖ｋU(xiǎn)區(qū)例如，游泳池、機(jī)房等，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，例如規(guī)定時(shí)間不能離開社區(qū)

　　8)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)會自動(dòng)調(diào)出發(fā)生告警的區(qū)域的視頻。

　　3.PC端定位軟件介紹

　　3.1客戶端登錄界面

　　3.2 系統(tǒng)主界面

　　3.3 室內(nèi)定位界面

　　4.國內(nèi)幾種定位技術(shù)比較

　　國內(nèi)常規(guī)定位技術(shù)有Wifi定位、RFID定位、Zigbee定位等幾種方式，下面我們將詳細(xì)分析這幾種定位原理、優(yōu)缺點(diǎn)以供貴單位參考：

　　4.1 WIFI定位

　　1)WiFi定位原理

　　Zigbee、WiFi定位都采用測算節(jié)點(diǎn)(讀寫器或者AP、電子標(biāo)簽)之間鏈接信號強(qiáng)度(RSSI)的方法，利用無線信號空間傳輸衰減模型估算出節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)木嚯x;空間自由傳輸模型的RSSI衰減估算公式如下：

　　Lss=32.44+10klgd+10klgf，其中d為節(jié)點(diǎn)距離(單位為Km)，f為頻率，單位為MHZ;k為路徑衰減因子(多徑繞射、障礙物等)。在d不變的情況下，k的值越大意味著RSSI值衰減越嚴(yán)重。

　　2)WiFi定位優(yōu)勢

　　a)Wifi標(biāo)準(zhǔn)解決方案的整個(gè)定位系統(tǒng)都采用基于802.11a/b/g/n等標(biāo)準(zhǔn)硬件，因此能夠最好地利用已有的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，在已有wifi覆蓋網(wǎng)絡(luò)中安裝部署方便、費(fèi)用低廉;

　　b)經(jīng)濟(jì)擴(kuò)展功能強(qiáng)，因?yàn)檎麄€(gè)WIFI定位系統(tǒng)都與其它客戶共享網(wǎng)絡(luò)，因此有效的降低了另外安裝無線網(wǎng)絡(luò)的必要性，因此用戶可以先小范圍部署然后再隨著接入點(diǎn)增多擴(kuò)展更多的定位運(yùn)用;

　　3)WiFi定位劣勢

　　a)功耗大，采用紐扣式鋰電池3032 550毫安，按照標(biāo)簽每秒鐘發(fā)送一次信號，工作壽命不超過2個(gè)月;大規(guī)模的部署將會給售后服務(wù)帶來很大的麻煩。

　　b)雨雪、障礙物等都會影響路徑衰減因子，導(dǎo)致標(biāo)簽信號到達(dá)每個(gè)AP的RSSI值不同而導(dǎo)致定位誤差增大;

　　c)采集數(shù)據(jù)工作量較大，而且為達(dá)到較高的精度，固定點(diǎn)AP的位置測算設(shè)置比較復(fù)雜;

　　4.2 半有源RFID定位(仁微專有定位技術(shù))

　　1)半有源RFID定位組成

　　半有源RFID定位系統(tǒng)組成：低頻激活器、電子標(biāo)簽、閱讀器、定位軟件;低頻激活器利用125K低頻觸發(fā)技術(shù)及低頻信號界線明顯的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)位置跟蹤;電子標(biāo)簽具有全球惟一的ID號碼并按照事先預(yù)定時(shí)間向外發(fā)送電子載波(包含標(biāo)簽ID、激活器ID、RSSI場強(qiáng)值、電量狀態(tài)等);讀寫器實(shí)時(shí)接收電子標(biāo)簽發(fā)出的載波信號并將載波信號傳輸?shù)胶笈_管理系統(tǒng)。

　　2)半有源RFID定位原理

　　a)室內(nèi)半有源RFID定位原理

　　激活器主動(dòng)發(fā)射連續(xù)低頻脈沖信號(載波數(shù)據(jù)中含該激活器編號);配套的低頻激活標(biāo)簽持續(xù)打開低頻接收功能，當(dāng)收到某激活器的激活信號時(shí)，該標(biāo)簽的低頻芯片將實(shí)時(shí)解析出該激活器編號，同時(shí)檢測出該低頻信號的RSSI場強(qiáng)值，然后喚醒并傳入MCU單片機(jī)，接著打開板載的2.4G無線射頻芯片進(jìn)行一次強(qiáng)信號發(fā)射(無線發(fā)射的數(shù)據(jù)包中含標(biāo)簽ID和激活器編號以及低頻場強(qiáng)RSSI值)。有效識別范圍內(nèi)的2.4G讀寫器將收到該標(biāo)簽以2.4G頻段發(fā)射的數(shù)據(jù)包，解析出該數(shù)據(jù)包中的標(biāo)簽ID號和激活器編號后以及RSSI值后立刻上傳到上位機(jī)電腦。上位機(jī)根據(jù)事先設(shè)置在各個(gè)地方的激活器、讀寫器位置做出位置判定并實(shí)時(shí)在定位軟件中顯示出來;

　　b)室外半有源RFID定位原理

　　“仁微電子”室外半有源RFID定位原理與WIFI、zigbee定位技術(shù)原理一樣，都采用測算節(jié)點(diǎn)(讀寫器或者AP、電子標(biāo)簽)之間鏈接信號強(qiáng)度(RSSI)的方法，利用無線信號空間傳輸衰減模型估算出節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)木嚯x;

　　3)半有源RFID定位優(yōu)勢

　　a)功耗低，公司采用nrdic公司最新產(chǎn)品，超低功耗，待機(jī)功耗6-7μA;工作功耗12μA。標(biāo)簽采用單紐扣式鋰電池3032 550毫安電池，按照每秒鐘發(fā)送2次信號，可穩(wěn)定工作1-2年;

　　b)定位精度高，室內(nèi)定位精度借助激活器可達(dá)3-4米;室外采用類似WiFi、zigbee定位原理，定位精度可達(dá)6-8米;

　　c)擴(kuò)充性能好，一卡通用集遠(yuǎn)距離車輛門禁進(jìn)出、人員門禁進(jìn)出、人員消費(fèi)、貴重物品防盜、求助告警、泊車引導(dǎo)、位置跟蹤、溫濕度檢測等功能為一體，且可在卡片印刷廣告，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)收;

　　d)成本較低，隨著RFID半有源技術(shù)的大規(guī)模運(yùn)用，核心芯片價(jià)格也在逐步下降，在整個(gè)定位領(lǐng)域中，總體成本較低;

　　4)RFID定位劣勢

　　a)室外精度與WiFi、Zigbee技術(shù)相當(dāng)，較UWB技術(shù)較差;

　　b)精度易受到身體、雨水等環(huán)境影響;

　　4.3 Zigbee定位

　　1)Zigbee定位原理

　　Zigbee定位采用測算節(jié)點(diǎn)(讀寫器或者AP、電子標(biāo)簽)之間鏈接信號強(qiáng)度(RSSI)的方法，利用無線信號空間傳輸衰減模型估算出節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)木嚯x;

　　2)Zigbee定位優(yōu)勢

　　a)功耗低 由于ZigBee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1 mW,而且采用了休眠模式，因此ZigBee設(shè)備相比較wifi省電但沒有RFID定位技術(shù)省電;

　　b)網(wǎng)絡(luò)容量大一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和1個(gè)主設(shè)備，組網(wǎng)方式靈活。

　　3)Zigbee定位劣勢

　　a)通訊速率低，在2.4GHZ的頻段只有250kb/s，而且只是鏈路上的速率，除掉信道競爭應(yīng)答和重傳等消耗，真正能被應(yīng)用所利用的速率可能不足100kb/s，并且余下的速率可能要被鄰近多個(gè)節(jié)點(diǎn)和同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)應(yīng)用所瓜分;

　　b)延時(shí)，由于zigbee采用隨機(jī)接入MAC層，且不支持時(shí)分復(fù)用的信號接入方式，因此不能很好的支持一些實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù);

　　c)成本較高，與半有源RFID定位技術(shù)相比較，成本較高;

　　d)室外精度與WiFi、半有源RFID技術(shù)相當(dāng)，較UWB技術(shù)較差;

　　e)精度易受到身體、雨水等環(huán)境影響;