老人關(guān)愛室內(nèi)定位系統(tǒng)主要關(guān)注的對象為老年人，實(shí)際中也涉及到護(hù)理人員和管理人員的管理。針對這樣的需求，專門設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套軟硬件結(jié)合的管理系統(tǒng)。在養(yǎng)老院的管理工作可以用更低的成本和時(shí)間成本，采集整理信息、工作人員能夠針對老人的起居生活進(jìn)行管理。在出現(xiàn)意外特殊情況的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警，工作人員能夠據(jù)此做出最快的響應(yīng)，從而為老年人的生命安全與健康舒適的生活提供保障。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合RFID技術(shù)、無線傳輸、通信等技術(shù)，和老人關(guān)愛應(yīng)用相結(jié)合，融入了新的技術(shù)信息理念。在軟件平臺(tái)集合了養(yǎng)老管理的功能應(yīng)用，具體功能為人員基本信息的管理，位置定位、監(jiān)控報(bào)警、信息查詢、數(shù)據(jù)維護(hù)等，達(dá)到實(shí)現(xiàn)集中養(yǎng)老服務(wù)和管理工作的信息化、智能化。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，分別是信息采集端、服務(wù)器端和客戶端：

1、數(shù)據(jù)采集端：采集端硬件包括讀寫器、固定標(biāo)簽、卡。

定位卡周期性發(fā)送一次無線信號(hào)(無線信號(hào)包括定位信息、各類報(bào)警信息等)傳送給固定標(biāo)簽，讀寫器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集定位卡信息并上傳網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)上層軟件分析得出卡的位置，實(shí)現(xiàn)定位、報(bào)警等功能。

2、服務(wù)器端：服務(wù)器端安裝分析程序和數(shù)據(jù)庫，主要用于存儲(chǔ)、分析處理數(shù)據(jù)采集端上報(bào)的數(shù)據(jù)，這些處理包括：人員身份信息、卡信息、位置信息、異常報(bào)警信息、設(shè)備鏈路信息、設(shè)備低電信息等。

3、客戶端：客戶端主要用基本信息的錄入及數(shù)據(jù)的界面顯示。錄入的信息包括人員及定位卡的基本信息、基站信息、地圖的基本信息;顯示的信息包括人員圖標(biāo)及位置顯示、各類報(bào)警信息、各類查詢結(jié)果顯示、各分類統(tǒng)計(jì)信息顯示等。數(shù)據(jù)采集端、服務(wù)器端、客戶端共同組成了人員定位管理系統(tǒng)，通過三個(gè)部分的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的上傳、數(shù)據(jù)的分析處理、數(shù)據(jù)的顯示，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、全面的人員監(jiān)控。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

老人關(guān)愛室內(nèi)定位系統(tǒng)是基于MySQL輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫，采用組件式開發(fā)的三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。三層結(jié)構(gòu)分別為：

數(shù)據(jù)庫：管理人員及設(shè)備信息數(shù)據(jù)。

中間層：用于人員及設(shè)備信息增加、修改、刪除等系統(tǒng)設(shè)置的工作。

表示層：用戶日常查詢定位等管理工作。

1.3 系統(tǒng)基本原理

老人關(guān)愛室內(nèi)定位系統(tǒng)基于RFID技術(shù)，采用RSSI信號(hào)場強(qiáng)測量算法，精度為5m。

首先根據(jù)區(qū)域現(xiàn)場具體情況，放置一定數(shù)量的定位基站。人員攜帶一張定位卡，當(dāng)人員進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，固定標(biāo)簽接收到卡的信息，并將信息傳給讀寫器，然后上傳至服務(wù)器，經(jīng)系統(tǒng)軟件處理可計(jì)算出人員在地圖上的坐標(biāo)信息，并在地圖上以人員圖標(biāo)+姓名的方式顯示出來。

測距原理：

定位卡與定位基站的距離和信號(hào)強(qiáng)度成正比，當(dāng)定位卡離固定標(biāo)簽越近時(shí)，固定標(biāo)簽接收到卡的信號(hào)就越強(qiáng)，反之越弱;系統(tǒng)根據(jù)距離與信號(hào)強(qiáng)度的函數(shù)關(guān)系，從而計(jì)算出定位卡與固定標(biāo)簽的距離。

定位卡周邊的基站周期性的與定位標(biāo)簽進(jìn)行測距操作，服務(wù)器結(jié)合測出的數(shù)據(jù)及固定標(biāo)簽的坐標(biāo)信息計(jì)算出定位卡的坐標(biāo)，從而確定定位標(biāo)簽的具體位置，實(shí)現(xiàn)定位。

1.4 定位算法

系統(tǒng)定位分為區(qū)域定位、直線定位和平面定位，區(qū)域定位主要實(shí)現(xiàn)對固定標(biāo)簽信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的人員進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)定位標(biāo)簽進(jìn)入該區(qū)域，固定標(biāo)簽接收到標(biāo)簽信息，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定的值，系統(tǒng)判斷此標(biāo)簽在該區(qū)域內(nèi);直線定位針對較長區(qū)域，如道路等，系統(tǒng)根據(jù)固定標(biāo)簽接收到的信號(hào)的強(qiáng)弱，計(jì)算標(biāo)簽與兩個(gè)固定標(biāo)簽的距離，進(jìn)而確定其位置;平面定位主要針對較大型區(qū)域的定位，在區(qū)域內(nèi)布設(shè)一定數(shù)量的固定標(biāo)簽，一般布設(shè)的區(qū)域的四周，每四個(gè)固定標(biāo)簽組成一個(gè)定位區(qū)域，定位的信號(hào)的強(qiáng)弱計(jì)算標(biāo)簽到固定標(biāo)簽的距離，再根據(jù)固定標(biāo)簽的坐標(biāo)信息計(jì)算出標(biāo)簽在此區(qū)域內(nèi)的X、Y坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的定位。

1.4.1 區(qū)域定位原理

每個(gè)固定標(biāo)簽有一定的信號(hào)覆蓋范圍，當(dāng)移動(dòng)標(biāo)簽進(jìn)入基站A的識(shí)別范圍時(shí)，基站可接收移動(dòng)標(biāo)簽發(fā)出的信息，進(jìn)而得知標(biāo)簽此時(shí)所在的區(qū)域位置。

示意圖如下：

1.4.2 直線定位原理

當(dāng)人員攜帶移動(dòng)標(biāo)簽處于兩固定標(biāo)簽之間(信號(hào)全覆蓋)，標(biāo)簽周期性的與固定標(biāo)簽進(jìn)行測試，系統(tǒng)根據(jù)測距結(jié)果移動(dòng)標(biāo)簽的位置。

1.4.3 平面定位原理

A、B、C、D為固定標(biāo)簽，當(dāng)人員攜帶定位標(biāo)簽進(jìn)入四個(gè)固定標(biāo)簽內(nèi)時(shí)，標(biāo)簽周期性的與固定標(biāo)簽進(jìn)行測距，系統(tǒng)根據(jù)測距結(jié)果和基站的坐標(biāo)信息，計(jì)算出定位標(biāo)簽的坐標(biāo)信息。

1.5 設(shè)備布置規(guī)則

1.5.1 固定標(biāo)簽的位置設(shè)置原則

固定標(biāo)簽的無線信號(hào)覆蓋距離為100米(可視距離)，固定標(biāo)簽位置設(shè)置需根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行布設(shè)，如需全覆蓋基站設(shè)置原則如下：

樓棟出入口;

樓層之間及樓層走廊內(nèi);

樓層的房間內(nèi);

樓棟之外的空曠區(qū)域;

保安巡更點(diǎn)、保潔人員工作場所;

其它需要監(jiān)控的區(qū)域。

1.5.2 布線原則

固定標(biāo)簽可采用有源或無源供電，采用網(wǎng)絡(luò)傳輸。

有源供電指取市電供電，無源指采用電池供電，信息的傳輸可利用先用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

1.6 系統(tǒng)主要功能實(shí)現(xiàn)

1.6.1 人員實(shí)時(shí)定位

人員攜帶定位卡進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域，四周固定標(biāo)簽不斷與卡進(jìn)行測距，系統(tǒng)根據(jù)測距結(jié)果及基站的坐標(biāo)信息，從而計(jì)算出人員的坐標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)定位。

基于實(shí)時(shí)定位，可實(shí)時(shí)觀察人員的分布情況。

1.6.2 老人跌倒報(bào)警

當(dāng)老人發(fā)生事故時(shí)(如跌倒)，定位卡內(nèi)的重力感應(yīng)裝置會(huì)發(fā)出求救信號(hào)發(fā)送給系統(tǒng)，系統(tǒng)的定位功能可定位到發(fā)出求救信號(hào)的老人的當(dāng)前位置，醫(yī)護(hù)人員能夠?qū)先思皶r(shí)救援。

1.6.3 人員歷史軌跡回放

人員攜帶定位卡行進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)每隔一定的距離自動(dòng)記錄該人員所到達(dá)的地點(diǎn)，由此形成人員歷史軌跡記錄，以列表形式顯示軌跡信息，并可進(jìn)行動(dòng)畫播放軌跡。