上海地鐵11號線迪斯尼站工作人員定位系統(tǒng)

　　1. 引言

　　1.1. 物聯(lián)網(wǎng)-RFID技術

　　“當計算機和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展時，我們因為沒有掌握核心技術而走過一些彎路。在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術，盡快建立‘感知中國’中心?！?——溫家寶

　　物聯(lián)網(wǎng)從1999年提出概念到進入現(xiàn)實領域，經(jīng)歷了整整十二年的時光。利用物聯(lián)網(wǎng)等新技術來解決城市給地球、人類生活帶來的問題，也成為世界范圍的探索熱點。我國是物聯(lián)網(wǎng)技術的先行者之一，而今物聯(lián)網(wǎng)也被確定為“十二五”期間重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，全國各地也都加到對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的投入，“智慧地球”、“感知中國”的理念已經(jīng)深入人心。

　　信息產(chǎn)業(yè)的第一次浪潮是以信息處理PC機為代表;以互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)絡為代表的信息傳輸推動了信息產(chǎn)業(yè)的第二次浪潮;而以傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息獲取或信息感知，將會推動信息產(chǎn)業(yè)進入第三次浪潮?！?/P>

　　軌道交通地鐵站臺應用RFID技術勢必是一項革命性的創(chuàng)新!

　　RFID技術簡介：

　　射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification Technology)是成熟于20世紀末，21世紀初的一種非接觸式的最新自動識別技術，目前正在全世界的各種行業(yè)中得以推廣應用。

　　它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)。

　　RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應用技術，其所具備的獨特優(yōu)越性是其它識別技術無法企及的。

　　? 識別工作無須人工干預;

　　? 它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或精確瞄準;

　　? 可自由工作在各種惡劣環(huán)境下;

　　? 可進行高度的數(shù)據(jù)集成;

　　? 由于該技術很難被仿冒、侵入，使RFID具備了極高的安全防護能力。

　　一個最基本的RFID系統(tǒng)一般包括以下幾個部份：

　　? 標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象;

　　? 閱讀器(閱讀器)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式;

　　? 天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

　　電子標簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實際應用中，電子標簽附著在待識別物體的表面。讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達到自動識別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標簽信息被傳送到電腦上進行下一步處理。(除以上基本配置，還應包括相應的應用軟件)。

　　2. 軌道交通地鐵站臺工作人員定位系統(tǒng)

　　軌道交通地鐵站臺工作人員定位系統(tǒng)，主要與機房信息管理系統(tǒng)流程和功能相結合，動態(tài)跟蹤人員在地鐵站各工作區(qū)域的活動信息，匯總各區(qū)域工作人員數(shù)量，對于越權的行為進行及時告警，聯(lián)動攝像頭，查看人員視頻信息等。

　　2.1. 需求分析

　　? 軌道交通地鐵站臺工作人員每天換崗和交接班實現(xiàn)自動考勤;

　　? 進入地鐵工作區(qū)域的人員，需要進行相應的定崗管理;

　　? 傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)只能了解刷卡人員的進出情況，未刷卡的工作人員無法定義位置;

　　? 無法實時掌握人員當前所處的位置，進而實現(xiàn)固定場所內(nèi)人員的快速定位服務。

　　? 傳統(tǒng)的識別技術，如：虹膜識別、指紋識別、頭像識別等生物識別手段存在著識別速度過慢、工作不方便、對識別對象造成心理不適等問題。

　　2.2. 系統(tǒng)目標

　　遠距離射頻識別系統(tǒng)是通過遠距離、非接觸式采集電子標簽的信息，實現(xiàn)人員在移動狀態(tài)下的自動識別，從而實現(xiàn)目標的自動化管理。該系統(tǒng)產(chǎn)品集計算機軟硬件、信息采集處理、數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通訊、等技術綜合應用為一體的高性能識別技術，是實現(xiàn)信息化和自動化管理的基礎產(chǎn)品之一，是一種能有效對數(shù)據(jù)中心人員進行自動識別和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管的重要科技手段。

　　? 自動實現(xiàn)工作人員出/入各區(qū)域記錄，無需人工干預，不影響人員的正常工作，不改變?nèi)粘５墓ぷ髁晳T;

　　? 選定人員(可同時支持多個不同人員)后，屏幕可彈出多個關聯(lián)攝像頭的實時視頻，關聯(lián)攝像頭可隨人員的行走路線進行自動切換;

　　? 人員軌跡歷史回訪，(包括在各個點停留的時間記錄)，支持快進回放;

　　? 人員路徑非法的報警，人員基本信息、區(qū)域權限要求從甲方現(xiàn)有的門禁系統(tǒng)中實時獲取，讀取該人員門禁權限列表，進而計算出該人員的機房區(qū)域權限。報警時，提示最近的關聯(lián)攝像頭名稱，可跳轉到最近的多個關聯(lián)攝像頭;并顯示實時視頻;

　　? 地鐵站臺各區(qū)域內(nèi)人員數(shù)量統(tǒng)計(可按照各子機房單獨統(tǒng)計)

　　? 權限管理，控制有關人員可出入的地點，未授權卡非法通行提供報警信號

　　? 人員卡同時兼顧傳統(tǒng)門禁功能，集成HID芯片;

　　2.3. 體系結構

　　系統(tǒng)結構

　　主要包括三個部分，分別是服務器端，RFID采集系統(tǒng)，電子標簽。

　　- 服務器端承載著整個應用軟件系統(tǒng)，包括應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器等。

　　- RFID采集系統(tǒng)由RFID閱讀器，RFID定位器構成，部署在各站廳及關鍵區(qū)域。

　　- 電子標簽，即RFID標簽，內(nèi)置HID門禁卡，可定制為異形標簽方式。

　　通訊方式

　　服務器端和RFID采集系統(tǒng)之間采用TCP/IP協(xié)議，利用現(xiàn)有的局域網(wǎng)通訊。

　　RFID采集系統(tǒng)和電子標簽之間采用無線射頻通訊方式。

　　2.4. 系統(tǒng)功能及特點

　　2.4.1. 出入管理

　　地鐵站臺人員出入站廳各區(qū)域管理：主要包括人員出入站廳登記、離開站廳登記和人員出入跟蹤信息查詢。

　　? 人員基本信息、區(qū)域權限：從甲方現(xiàn)有的門禁系統(tǒng)中實時獲取，讀取該人員門禁權限列表，進而計算出該人員的機房區(qū)域權限。

　　? 數(shù)據(jù)接口：主要是現(xiàn)有地鐵站廳信息管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口，包括：

　　a) RFID標簽領用接口，由地鐵信息監(jiān)控系統(tǒng)進入機房登記功能提供。

　　b) RFID標簽歸還接口，由地鐵信息監(jiān)控系統(tǒng)離開站廳登記功能提供。

　　c) 人員活動區(qū)域信息數(shù)據(jù)接口，由RFID監(jiān)控系統(tǒng)提供。

　　2.4.2. 位置管理

　　人員位置管理，主要包括人員訪問區(qū)域監(jiān)控，區(qū)域閱讀器設置和管理，及相關數(shù)據(jù)采集接口等。人員監(jiān)控，用來展示進入地鐵站廳內(nèi)人員的一些告警信息，如超時，越權等告警信息。

　　? 區(qū)域閱讀器設置和管理，用來設置有源閱讀器相關信息，包括閱讀器類型，閱讀器基本信息維護，如增加，更新，刪除等，以及與地鐵站廳內(nèi)各區(qū)域的對應關系等。

　　? 區(qū)域閱讀器數(shù)據(jù)接口，區(qū)域閱讀器主要用來定位進入其覆蓋范圍的有源標簽，包括數(shù)據(jù)引擎程序和區(qū)域閱讀器信息采集指令接口。

　　? 數(shù)據(jù)接口，主要是現(xiàn)有地鐵站廳內(nèi)信息管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口，包括：

　　a) 人員訪問策略設置接口，由地鐵信息監(jiān)控系統(tǒng)進入地鐵登記功能提供。

　　b) 人員活動區(qū)域信息數(shù)據(jù)接口，由RFID監(jiān)控系統(tǒng)提供。

　　2.5. 系統(tǒng)功能描述

　　2.5.1. 標簽管理

　　標簽使用前需要在系統(tǒng)中提前進行登記，并設定其標簽屬性，比如訪客卡、員工卡等，登記時需要錄入的信息有標簽ID、標簽類型、合法區(qū)域、有效日期，如果設定的是員工卡，則需要關聯(lián)所屬員工信息，選擇對應的員工編號。

　　2.5.2. 人員進出登記管理

　　人員進出登記管理針對地鐵站廳內(nèi)工作人員，系統(tǒng)設備提供商，維護人員，當人員進入地鐵站廳內(nèi)之前，需要預先登記，登記的信息包括姓名、所屬供應商、維護系統(tǒng)，同時為每個進出人員分配一個RFID有源標簽，并指定其允許進入的機房、區(qū)域，允許進出的日期時間。

　　2.5.3. 監(jiān)控管理

　　2.5.3.1. 區(qū)域定義

　　系統(tǒng)為定制化地圖，需要規(guī)劃定義其區(qū)域?qū)傩裕炊x平面地圖的位置信息，并根據(jù)管理要求及監(jiān)控點布局情況，將不同機房內(nèi)部劃分為不同區(qū)域，填寫區(qū)域?qū)傩裕Q、編號、備注說明等。

　　2.5.3.2. 規(guī)則定義

　　閱讀器定位器的位置定義

　　RFID 閱讀器和定位器注冊登記時，根據(jù)實際安裝位置與實際區(qū)域進行關聯(lián)配置，表示該設備安裝的位置區(qū)域。其中一個定位器只能包含在一個特定的位置區(qū)域。

　　動態(tài)配置同步

　　上述配置的參數(shù)、規(guī)則、標識，在跟蹤服務器和采集服務器中需要用到，比如跟蹤時間間隔、重復性過濾規(guī)則等，跟蹤服務器與數(shù)據(jù)庫參數(shù)之間的同步有兩種方式：

　　1. 主動更新參數(shù)：跟蹤服務器在啟動時可以主動獲取這些參數(shù)，并以配置文件的方式保存在內(nèi)存中;

　　2. 被動更新參數(shù)：當系統(tǒng)管理員更新了系統(tǒng)參數(shù)或規(guī)則后，管理系統(tǒng)可以通過觸發(fā)按鈕，通知跟蹤服務器更新系統(tǒng)參數(shù)。

　　2.5.3.3. 實時跟蹤與報警

　　標簽信息采集

　　系統(tǒng)只支持有源標簽的信息采集，不支持無源標簽及其它設備的信息采集接口，該模塊運行在信息采集服務器上。

　　RFID 閱讀器接收有源Tag信息，獲取標簽的信號強度值和標簽ID，信息采集模塊最小的采集間隔為有源Tag自身設定的上傳時間間隔。

　　為減少接收到的有源Tag信息上傳到匯總服務器，系統(tǒng)可以調(diào)整信息采集的時間間隔，該模塊根據(jù)定義的時間間隔上報給匯總服務器。

　　信息采集服務器需要根據(jù)定義的時間間隔，過濾期間內(nèi)收集到的重復標簽信息，具體預過濾內(nèi)容包括：

　　? 在規(guī)定的采集時間間隔內(nèi)重復出現(xiàn)的標簽;

　　? 不需要跟蹤的標簽信息。

　　信息綜合分析

　　信息綜合分析模塊運行于匯總服務器，主要負責標簽信息的位置分析和報警狀態(tài)分析。

　　? 定位位置解析

　　在平面地圖中定義了各閱讀器位置，各閱讀器屬性也就包括了位置坐標，該模塊需要根據(jù)位置信息，利用位置分析算法進行位置解析，得出標簽的位置信息。其中標簽信息來源于同一時間點，所有的信息采集服務器反饋給匯總服務器的同一標簽信息。位置解析后上傳給監(jiān)控客戶端，上傳的信息包括設備ID、標簽獲取時間等。

　　? 標簽信息過濾

　　該模塊的標簽信息過濾與標簽信息采集模塊的預過濾不同在于，過濾條件和目的不同，主要進行重復性過濾，當該標簽位置不變時，不再向監(jiān)控平臺上傳標簽位置信息。

　　? 位置分析算法

　　RFID 閱讀器擁有X、Y坐標的位置屬性，同一時間點可能有1個或多個閱讀器識別到某一標簽，且反映的標簽信號強度也不同，而閱讀器 ID和信號強度是進行位置分析的主要依據(jù)。根據(jù)識別標簽的閱讀器數(shù)量和信號強度、行為特征以及機房內(nèi)的實際布局情況，實現(xiàn)定制化的進行位置分析算法。

　　? 日志處理

　　系統(tǒng)日志包括兩大類，一類是位置跟蹤軌跡，另一類為系統(tǒng)運行日志。

　　實時位置解析完成后，系統(tǒng)在上傳給監(jiān)控平臺的同時操作數(shù)據(jù)庫，保存該標簽的位置信息(具體日志表見數(shù)據(jù)庫接口)，信息內(nèi)容包括標簽ID、算法分析后的定位器和閱讀器 ID、生成時間、合法性標識，從而盡可能還原該該標簽的歷史出現(xiàn)軌跡。

　　系統(tǒng)運行日志包括系統(tǒng)登陸日志、參數(shù)同步日志、設備監(jiān)控日志、數(shù)據(jù)上傳或監(jiān)控平臺調(diào)用日志等，日志具體數(shù)據(jù)項可以由設計者確定。

　　2.5.3.4. 平面地圖監(jiān)控展現(xiàn)

　　系統(tǒng)基于平面地圖進行監(jiān)控展現(xiàn)，由于RFID人員定位實現(xiàn)的是區(qū)域性定位，并且與現(xiàn)場環(huán)境的不同，環(huán)境對RFID信號的影響程度也不同，導致其信號動態(tài)變化，影響定位精度、甚至準確性的判斷，因此為保證監(jiān)控質(zhì)量、提高監(jiān)控展現(xiàn)效果，監(jiān)控結果在地圖上展現(xiàn)是人所在的區(qū)域內(nèi)的某個位置上顯示。

　　2.5.3.5. 攝像頭聯(lián)動

　　選定人員(可同時支持多個不同人員)后，屏幕可彈出多個關聯(lián)攝像頭的實時視頻，關聯(lián)攝像頭可隨人員的行走路線進行自動切換。

　　報警時，提示最近的關聯(lián)攝像頭名稱，可跳轉到最近的多個關聯(lián)攝像頭(霍尼)并顯示實時視頻。

　　2.5.4. 信息綜合查詢

　　2.5.4.1. 基礎信息查詢

　　提供業(yè)務、人員對象的基本信息和詳細信息的查詢、關聯(lián)查詢。查詢結果以列表形式展現(xiàn)。

　　2.5.4.2. 監(jiān)控記錄查詢

　　通過該功能查詢地鐵站廳進出人員的記錄，并提供關聯(lián)查詢到其進入地鐵站廳的登記信息功能。監(jiān)控記錄信息包括記錄時間、監(jiān)控區(qū)域、監(jiān)控對象。

　　2.5.5. 統(tǒng)計報表

　　2.5.5.1. 按年月日進出人員統(tǒng)計

　　根據(jù)監(jiān)控記錄和進出登記情況，按照時間期間進行進出人員數(shù)量統(tǒng)計，分析地鐵站廳進出人員變化情況。

　　2.5.5.2. 按系統(tǒng)進行維護次數(shù)統(tǒng)計

　　根據(jù)監(jiān)控記錄和進出登記情況，按照維護系統(tǒng)進行分類，對維護次數(shù)進行統(tǒng)計分析，得出系統(tǒng)被維護次數(shù)的變化情況，參考評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性。