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2.4G有源RFID在校园应用

1. 感控系统

感控系统是兴育物联在有源RFID领域经过多年技术积累和项目沉淀后提出的一套“感知”+“控制”系统。针对校园或者园区感知园内所有人员和物品上标签实时位置和状态信息,结合感知信息监测和控制园内灯光、水、电和空调等设备,达到万物互联实时在线。为各种应用,智能分析提供海量的基础数据。

感控系统是基于半有源射频通讯协议为核心的系列产品,针对校园的封闭环境提供五大功能模块,基于统一协议,可以统筹规划,分步实施,优化资源,节省投资和高效部署。

第一模块:人员。人员进出,轨迹管理,同时提供体质监测(心率、运动步数、睡眠监测等)。

第二模块:物品。物品监测、盘点和防盗。

第三模块:安全。门禁、出入口闸机、道闸等。

第四模块:环境。环境监测,包括温湿度、烟雾报警、燃气报警、空气质量监测、PM2.5监测等。

第五模块:能耗。提供全套电,水的统一监控管理。包括智能插座、智能开关面板、智能空开、智能空调面板等。

1.1.人员管理

人员管理主要是针对校园封闭环境的人员进出管理、宿舍管理、教室考勤管理和轨迹监测等。根据人员配对的不同标签还可以监测和采集人员的心率、运动步数、睡眠监测等体质数据。

1.1.1. 校门进出

1.1.1.1. 系统框图

在校门内外各安装一排地埋定标器,定标器横向和纵向距离推荐为5米,横向定标器数量根据校门宽度来决定。校门内外各安装一台2.4G阅读器,在室内安装感知主机一台,2.4G阅读器和地埋定标器一起接入感知主机。

该系统支持我司所有标签:三频卡、圆形标签、运动手环和智能手环。

1.1.1.2. 方案概述

佩戴标签学生进入校门时,先经过校外定标器,然后通过校内定标器,标签实时把经过定标器信息通过2.4G无线发送给阅读器,阅读器把接收信息上传感知主机,感知主机通过计算生成学生进校记录,反之出校一样。

方案优势:

不改变原有进出行为习惯,无感知体验;

适应性强,适应各种校门环境,只需覆盖校门进出通道即可;

无线通信数据处理和逻辑算法,傲视同行的进出准确率99.99%(实测)。

1.1.2. 宿舍进出

1.1.2.1. 系统框图

该方案主要用于通道宽度小于5米的环境,无需安装地埋,可以安装在楼顶、走道、楼梯间等。该方案由两台定标阅读器和一个感知主机组成。

1.1.2.2. 方案概述

该方案安装简单,部署灵活,可安装在任何宽度小于5米的通道口,两个定标阅读器安装距离在3.5-5米之间,离地在2-3.5米即可,通过RS485线缆接入感知主机。

1.1.3. 教室考勤

1.1.3.1. 单班牌

v 系统框图

v 系统说明

我们提供PRO.R-232嵌入式模块安装在班牌中,拓展班牌远距离无感考勤功能,佩戴手环或卡片等标签学生经过安装班牌教室门,无感班牌远距离识读学生信息,自动签到考勤。同时学生标签会定时与嵌入模块通信确保人员实时在线。嵌入式模块读取到的信息通过RS232与班牌交互数据。

1.1.3.2. 班牌+门禁读卡器

v 系统框图

v 系统说明

我们提供PRO.R-231嵌入式模块安装在班牌中,教室后门安装PRO.R-131门禁读卡器通过RS485接入嵌入式模块,同时嵌入式模块与班牌通过RS232通信。这样部署可以实现前后门教室的无感考勤签到功能。

1.1.4. 区域定位/运动轨迹管理

系统框图

在需要位置部署感知设备,当人员或物资经过覆盖区域,即自动识别定位,相关信息上传至系统,形成全过程行为轨迹图,为精准管理提供依据或事后追踪定位。在行走路径上若与监控设备同时安装,可进行RFID和视频联动。感知设备负责实现对监控区域的覆盖,获取人物车通过的时间地点等,监控摄像头获取图像,若需查询该时段或者该人员物车信息时,可以及时查询到视频轨迹信息。

1.1.5. 学生体质数据采集

学生佩戴智能手表,能实时监测学生的体质数据并能通过无线传输采集上传到系统平台。

1.1.5.1. 智能手表

智能学生手表,既是一种穿戴式智能设备,又是校园一卡通的数据载体,不仅具备传统校园一卡通所有功能,又扩展了计步,睡眠,体质监测与评价,校内人员考勤定位,走班签到管理等应用;

为了保证在有限电量供应条件下长时间工作,智能手表使用多模超低功耗半有源RFID技术。通过利用不同频段通信的特点,智能手表同时工作在125K,13.56Mhz,2.4G三个频点上,分别进行唤醒及侦听、支付和数据传输的操作。

1.1.5.2. 数据采集

1.2.物品管理

针对校园内办公设备、IT资产、实验仪器等物品进行登记、实时监测、出入登记和盘点等管理。

资产管理系统由RFID资产标签、RFID手持平板、RFID识别设备以及资产管理系统平台构成,根据不同场景和资产类型提供区域监测、资产进出管理及手持盘点三种管理模式。

对于办公场所/课室的资产可利用已部署的人员无感门禁考勤设备来实现资产的区域监测,实时在线盘点;减少硬件的投入费用,更大化利用现有投资。

对于重要场所例如机房、实验室等可以安装出入管理设备来监管,一旦资产离开该区域即产生告警信息;

对于经常移动的设备可以采用手持平板来人工盘点,工作人员手持平板,在可视2~3米内的资产将自动批量识别盘点,自动统计数据。

l RFID资产标签:挂或粘贴于校园资产表面,内置资产数据信息。

l RFID识别设备:主要用于出入通道,对有源电子标签进出进行识读。

l RFID手持平板:主要应用于校园资产盘点与校园资产快速扫描。

l 资产管理系统:主要应用校园资产管理、盘点管理等

l 手持平板资产管理APP:实现移动式校园资产扫描与校园资产盘点。

l 防拆告警:RFID资产标签从校园资产分离时,产生告警信息。

1.3.安全管理

针对办公室、机房以及库房等需要门禁功能的场所,感控系统提供标准门禁功能。

1.3.1. 系统框图

1.3.2. 功能描述

感控主机提供标准双门控制器功能:

PRO.N-121感控主机支持最大8万张授权卡片,支持最大26万条刷卡记录,每天8个每周7天共56个时间段。可远程开关门、远程锁定单个门。

PRO.N-121感控主机支持每个门双向读卡,满足出门/入门登记认证,支持读卡器采用韦根或RS485传输协议。感控主机通过TCP/IP通信协议与后台系统交互数据,通信时均有数据加密处理,保证数据安全。

感控主机采用继电器干节点信号输出,支持各种类型电锁,每个主机支持一组火警一组匪警输入、一组火警和一组匪警输出、两组出门开关、两组门磁信号接入。

感控主机支持采集环境温度和湿度数据,并产生告警信号;支持电源电压信号检测,超出电压范围告警。

技术参数:

序号

PRO.N-121

1

管理门数

2

2

尺寸

99×150mm

3

电源电压

12VDC

4

运行温度

-20℃~+70℃

5

运行湿度

10-90%RH,无冷凝

6

工作电流

≤200mA(DC12V,此电流不含电锁、读卡器等外设消耗电流)

7

数据存储

8万张授权卡、26万条记录容量

8

停电保护措施

海量高速闪存设计,断电保护10年

9

读卡器接口协议

韦根26,韦根34(出厂默认设置为韦根34),RS485

10

读卡器接口数量

4韦根读卡器接口,4个RS485读卡器接口

11

读卡器通信距离

100米(建议80米内)

12

其他输入接口

每门提供1组出门开关接口、1组门磁接口、每个主机提供1组消防联动接口、1组匪警联动接口

13

门锁继电器

2

14

门锁控制电流

每组继电器采用NC、COM、NO干节点输出、最大电压250V、最大电流6A

15

报警继电器

2组(1组消防告警输出、1组匪警告警输出)

16

通信方式

TCP/IP

17

通信速率

10/100M

18

通信距离

100

19

最大联网数

无限制

1.4.环境和能耗管理

近年来,随着社会经济与科技的发展,电器设备已经在各类型的学校里大面积铺设。而随着可持续发展政策的多年倡导,以及党关于建设“绿色校园”的号召,目前已经有越来越多的学校投入到绿色校园、节约型校园的建设当中。同时,由于不少学校的传统管理不到位、文明用水用电方面的宣传力度不够,“楼道长明灯”、“宿舍长流水”等不良现象仍旧频发,造成了能源与水资源的极大浪费,同时也带来了不少经济损失。此外,随着电器设备的多年使用以及电器线路的自然老化,由漏电隐患引起的重大安全事故也层出不穷。

基于上述背景,兴育物联感控系统在对人员物品的感知中,加入对环境和能耗信息的采集和控制。旨在帮助学校解决能源浪费问题解决用电安全隐患建设节约、环保、教育安全的绿色校园!

在环境和能耗管理中根据项目的部署情况可以采用以下多种组网模式。

1.4.1. 班牌模式

1.4.1.1. 系统框图

内置嵌入式模块电子班牌安装在教室前门,后门安装门禁读卡器,该系统能实现教室前后门的教室考勤、能耗管理和环境监测。

1.4.1.2. 方案概述

内置嵌入式模块电子班牌作为兴育物联网系统数据采集和控制信号上传下发中心节点,所有数据通过电子班牌主机网络与物联网平台系统进行数据交互。

该方案一套设备实现多种应用:

普通电子班牌功能:电子课表、班级风采、信息广播和消息留言等;

无感签到考勤:佩戴电子标签学生通过教室门时自动签到考勤;

能耗管理:通过电子班牌可以管理教室内安装的智能插座、智能开关面板、智能控制开关等设备,实现对教室灯光、空调、风扇等设备的统一控制和管理,实现能耗的采集,定时开关等功能;

环境监测:电子班牌可以采集室内安装的空气质量探测器、烟雾探测器、燃气探测器等设备数据,并能与其它设备进行联动如排气扇等实现舒适安全的教室环境。

1.4.2. 智能网关模式

1.4.2.1. 系统框图

每个教室安装一台智能网关,作为物联网系统采集和控制的中间节点,该网关5V供电,带网络接口,采集数据和控制信息直接和平台系统交互。

1.4.2.2. 方案概述

智能网关壁挂安装,与智能设备无线传输,与平台系统有线网络交互数据。当智能设备安装后需与该智能网关进行配对才能正常使用。

该系统能实现如下功能:

能耗管理:通过智能网关可以管理教室内安装的智能插座、智能开关面板、智能控制开关等设备,实现对教室灯光、空调、风扇等设备的统一控制和管理,实现能耗的采集,定时开关等功能;

环境监测:智能网关可以采集室内安装的空气质量探测器、烟雾探测器、燃气探测器等设备数据,并能与其它设备进行联动如排气扇等实现舒适安全的教室环境。

1.4.3. 感控主机模式

1.4.3.1. 系统框图

本方案主要由感控主机、门禁读卡器、出门读卡器及门锁等组成,出门读卡器作为物联网节点与智能设备进行无线数据交互,通过RS485与感控主机相连,由感控主机与物联网平台系统进行数据交互。

1.4.3.2. 方案概述

本感控方案作为完整教室物联网解决方案,既能感知教室的人、物和环境状态,也能控制教室的门禁、灯光、空调等。

该系统能实现如下功能:

门禁功能:无感门禁、节假日同步、定时常开和首卡开门等;

无感签到考勤:佩戴电子标签学生通过教室门时自动签到考勤;

能耗管理:通过出门读卡器可以管理教室内安装的智能插座、智能开关面板、智能控制开关等设备,实现对教室灯光、空调、风扇等设备的统一控制和管理,实现能耗的采集,定时开关等功能;

环境监测:出门读卡器可以采集室内安装的空气质量探测器、烟雾探测器、燃气探测器等设备数据,并能与其它设备进行联动如排气扇等实现舒适安全的教室环境。