老年公寓智能化安全防范管理系统

2. 项目背景
2.1 现状分析
随着人口老龄化的趋势日益加快，老年人口越来越多，面临着很多老年人安全管理的事宜。而老年公寓是老年人活动、生活的一个很重要的场地，于是，对老年公寓老年人的安全管理问题，成为社会越来越关注的问题。针对目前敬老院等大型公共场所等对于人员的进出管理和智能化区域、定位精确定位、求助报警的需求，目前，市场上有各种不同类别的解决方案，从最初的GPS定位管理，手机定位管理，到后来的无源RFID、有源RFID无线射频管理系统，都不同程度的对老年公寓老年人的管理水平有所提高，对老年人的安全问题得到一些有效的解决，但依然的，还是存在一些问题。比如，老人的精确定位问题，需要定位到每个房间，老年人无意识的跌倒求助报警问题等，以上的系统都没法解决。鉴于这些问题的存在，结合我们公司半有源RFID技术的优势，特意开发了本套系统“老年公寓智能化安全防范系统”该方案，很好的解决了人员自动化进出判断管理，人员的精确定位、区域性定位管理，跌倒求助报警等功能需求。该系统还可以实现智能监控管理，人员信息资料管理、越界报警、按钮求助报警、追踪等功能。大幅度的提升了对于老年人安全管理水平。
2.2 系统建设意义
1. 对老年公寓人员实时监督管理（信息中心可实时查看老人位置信息、老人数量、任何房间老人信息、老年公寓人员动态变化、老人遇突发事情求助、进入危险区域告警信息等）。
2. 主动预警，解决事故发生滞后性问题，将事故发生隐患提前暴露，避免事
故发生；
3. 突然场景再现，物联网技术与现有视频联动可实时查看现场情况，为调配相关人员及时解决突发情况提供依据；
4. 减轻老年公寓工作人员管理的工作量，提高工作效率
5. 提高老年公寓管理工作的信息化水平，推动老年公寓对老人的管理工作向制度
化、规范化、实时化发展，确保老人安全稳定，为逐步实现老年公寓“智能化全方位监管”奠定坚实基础。
3. 系统设计
3.1 系统建设原则
系统研发与建设遵循以下原则：
注重整体规划
养老院智能化安全防范管理系统由老人基本情况管理、设备标签管理、电子地图范围定位和老人考评管控4个子系统构成，它们分属于老年公寓信息管理平台的不同应用层次，其中老人基本情况管理和设备标签管理属于总体平台的基础数据层，与单位管理、字典库管理、老年公寓老人权限管理系统同属于基础平台；电子地图管理和人员考核管控系统属于总体平台的应用层。因此，要在老年公寓信息管理平台的框架内进行系统规划，作为老年公寓信息化建设的组成部分进行设计和开发。
立足自主研发
系统建设的核心技术采用市场通用的标准2.4G 及125K低频触发技术，2.4G传输效率达到了2Mbps，接收端和发射端之间并不需要连续性工作，从而大大降低了功耗、延长电池续航时间。同时为了避免27Mhz无线频段容易出现互相干扰的现象，2.4G还采用了自动调频技术，接收端和传输端能够找到可用频段。此外，更重要的是2.4G 无线射频技术为双向传输模式，避免27Mhz单向传输容易出现信号断续的情况。2.4Ghz为公共频段并不需要向任何组织或者个人交纳专利费用，其成本相对其他无线网络技术（如：WiFi/蓝牙等）要低廉不少。采用2.4G无线模块配合我公司自主研发设计辅助电路以及单片机加密处理程序，形成一套安全稳定的电子定位系统。
着眼未来发展
在系统整体架构、服务设备选型、设备标签类型、基础数据采集等方面，均充分考虑后续功能的实现，兼顾设备的兼容性、系统的扩充性、功能的扩展性和应用的多样性；
强化系统规范
系统开发和资源建设符合统一的技术规范和表征体系，注重开发工作的连续性和共享性，注意为后续系统的研发、推广留有规范的数据及控制接口。统一开发应用技术、数据存储格式、信号传输制式、互联接口模式等技术指标；
发挥建设效益
系统开发与建设要结合老年公寓现有实际情况，在现有系统基础上进一步加强养老院的管理工作；按照统筹规划、边建边用、逐步完善的建设思路，充分发挥建设效益。
3.2 系统工作原理
老年公寓智能化管理及安全防范系统通过RFID电子标签的应用，以RFID电子标签作为目前最先进的标识码，它具备不易破损、数据可靠、使用周期长、有效通讯距离远等特点，是替代条形码、红外线标识的最佳选择。将其安装在受控目标上，作为目标的唯一标识进行追踪和定位。工作时，管理人员通过联网的无线识别基站进行追踪和定位目标。
双频按钮电子标签采用“主动或被动方式”两种模式进行工作，腕带主动发射信号或由读写器（或低频激活器）的指令触发后发射信号。分布在各区域或门禁内外的激活器一直在主动近距离发射125KHz低频电磁波信号，经过任一激活器信号范围内的防拆卸双频按钮电子标签都能够被顺利激活，并获取到该激活器发射的数字编号、计算出RSSI场强值。双频按钮电子标签随后将 “标签自身ID＋标签状态信息（电压是否正常？防拆卸状态是否正常？等）＋激活器编号＋RSSI值” 等数据以2.4GHz频率无线发射出去。安装在门口、通道口的远距离读写器天线接收到从双频按钮电子标签发出的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到养老院安全防范管理系统软件进行相关处理，系统根据逻辑判断其合法性及位置信息等。
3.3 系统总体设计图纸

系统总体设计图纸
3.4 系统功能
1） 老年公寓老人实时跟踪监测及突发事件按钮求助，位置自动显示；
2） 实时查询、打印当前及某时间段内老人数量、活动轨迹及分布情况；
3） 老人进入危险区域后台自动报警。有些区域为限制区域，不经授权的人员非法闯入后台系统自动报警并弹出事发点视频窗口；在老年公寓重要关口，可事先设定通过权限及时间段权限，未经授权人员出入关口将自动引发报警；
4） 轨迹回放，老年公寓管理人员及有权限领导根据自己的权限可以查询某一时间段内某一个老人或者某一批老人在某段时间的运动轨迹；
5） 紧急报警求助，当老人遇到突发事情（摔倒）时，可按动腕带标签求助按钮求救；
6） 一卡通功能，双频按钮电子标签内置了非接触一卡通芯片，可以实现就餐、内部消费等功能；
7） 查询统计和报表功能，管理系统能自动生成符合管理者日常管理所使用
各种图表包括：柱状图、饼图、曲线图、列表等。这些图表可方便的帮助老年公寓管理者分析统计一段时期以来的各类人员的工作情况、活动情况，以及各类报警事件的发生情况、发生频率、发生地点、发生原因等管理所必需的各类
因素。
8） 视频联动，现场实时在线；在老年公寓关键地方安装监控探头，探头全
天候工作，信息实时存储在硬盘存储器内。当阅读器接收到特殊ID时，发一条指令给后台服务管理器，从而在软件上弹出视频框，管理人员可即时查询发生异常情况位置及现场情形，避免险情。
3.5 养老院智能化安全防范管理系统软件介绍
养老院智能化安全防范管理系统软件包括两部分，第一、前端展示系统，第二、后台基础信息管理系统
3.5.1 前端展示系统
客户端登陆界面

系统主界面

3.5.2 后台基础信息管理系统
后台基础信息管理系统包括客户端登陆界面、信息管理、电子地图、系统管理、统计报表五个部分，具体展示如下：
客户端登陆界面

信息管理

统计报表

4. 系统建设规划
养老院智能化安全防范管理系统的设计包括门禁控制系统、人员实时定位系统，二个部分互为独立又密切关联，共同形成了老年公寓安全防范体系。
以下我们将从老年公寓智能化安全防范管理系统2个组成部分详细讲解。

4.1 养老院门禁控制系统示意图

4.1.1 硬件组成
1） 全向读写器，安装固定在养老院围墙上，每隔100米安装一套，用于接收双频按钮电子标签发射出的无线射频信号；
2） 激活器，安装在需要判断的出入口，门里侧和外侧各安放一组激活器天线，用于激活双频按钮电子标签和将自身编码远程写入双频按钮电子标签芯片中，该编码通过2.4G标签无线远程传输给全向读写器；
3） 光纤通讯系统，光发信机、光收信机、光纤、中继器、光纤连接器、耦合器等共同组成了光纤通信系统，用于将读写器收到的射频信号传输到监控中心。
4.1.2 硬件安装注意事项
1） 全向读写器安装需注意安装高度（一般在3-4米）和位置、接头防水（电源接头、网络接头）
2） 激活器的安装，激活器安装高度一般为2-3米，注意接头防水处理；激活器天线为门口里侧外侧各一组，做人员精确进出判断。
3） 光纤通信系统安装主要注意接头防水；
4.2 养老院人员实时定位系统示意图

4.2.1 硬件组成
1） 全向读写器，安装固定在老年公寓围墙上，每隔100米安装一套，用于接收防拆卸双频按钮电子标签发射出的无线射频信号；
2） 激活器，安装在房间、门禁、走廊上，门禁激活器根据门禁的实际情况选择安装棒状激活器天线和地感式激活器天线，用来激活进入门禁的双频按钮电子标签；监舍安装棒状激活器，用来激活器房间内双频按钮电子标签并判断其位置信息。激活器将自身编码远程写入双频按钮电子标签芯片中，该编码通过2.4G标签无线远程传输给定向读写器；
3） 工业级交换机，将多路定向读写器和全向读写器的UDP网络转换成单位内部局域网，将信息汇聚到服务器中运算。
4.2.2 硬件安装注意事项
1） 全向读写器安装需注意安装高度（一般在3-4米）和位置、接头防水（电源接头、网络接头）、棒状天线方位；
2） 激活器的安装，门禁激活器安装分为棒状天线安装和地感式天线安装，棒状天线安装高度一般为1.5米高度，门禁内外各安装一对棒状天线（棒状天线成L型交叉）；地感天线安装时需根据门禁长度来实施，一般线圈长度为门禁宽度减去40公分，线圈宽度在40-50公分为宜（确切长短需根据现场来定）；监舍定位激活器安装一般选择棒状天线，根据每个房间深度，一般放置2-3根棒状天线，每根天线覆盖信号范围在1-3米半径；