智能社区人员区域定位系统

智能社区人员区域定位系统

一.系统意义

1)建设智能化、自动化、数字化、人性化、安全化、快捷化的生活体验社区的现实需求;

2)提升小区物业的管理水平、小区安防级别，改善物业的服务形象。提高对居民意见的响应速度，可通过对保安、保洁人员的定位、实时对讲等技术手段，以更快的响应速度为居民提供优质服务;

3)通过移动客户端可以对突发事件进行应急指挥;

4)智能社区系统的楼盘格外吸引消费者的注意，而在楼市降温的时候拥有智能的楼盘也以其较高的含金量成为“抗跌”楼盘。

二.系统架构

系统架构

2.1 系统架构说明

智能社区人员区域定位系统有三部分组成：远距离门禁进出管理系统、室外定位管理系统、app定位查询系统;室外定位系统、门禁进出管理系统前端信息采集后以RJ45以太网UDP模式传输到后台管理系统，后台管理系统根据标签进出门禁进出先后顺序及读写器接收到的RSSI场强值计算出人员进出门禁的先后顺序及人员所在位置;在具备wifi覆盖的地方，移动终端APP通过wifi与后台服务器交互获取某人的实时位置信息，从而实现位置实时跟踪;

2.2 门禁进出管理系统

2.2.1 门禁进出示意图

门禁进出示意图

一体化读写器安装在住宅楼门口，引出两组125K线圈，分别是激活线圈A1和激活线圈A2，当带有双频电子腕带标签的儿童或者访客进入住宅楼大门时，距离激活线圈A1 1~3.5米的范围时，低频激活器发出电磁波信号激活双频电子腕带标签，标签被唤醒后，将标签本身的ID信息及激活线圈A1以一定速

率发送给一体化读写器，读写器收到双频电子腕带发出的射频信号及激活线圈ID并通过TCP/IP接口传递给后台;当佩戴电子腕带的人员进入到大门内侧时，激活器携带的电磁波能量逐渐减弱直至不能再激活双频电子标签腕带，而激活线圈A2激活双频电子腕带，同样双频电子腕带将本身的ID信息及激活线圈A2以一定速率发送给一体化读写器，读写器收到双频电子腕带标签发出的射频信号及激活线圈ID并通过TCP/IP接口传递给后台，后台根据低频激活器唤醒标签、一体化读写器读取数据的先后顺序及不同的激活器天线的ID编号做出判断;

注明，当住宅楼的门口宽度小于5M时，可以采用棒状天线，这样施工安装更简单。

2.2.2 门禁进出功能

1)权限设置：儿童、老人门禁进出权限设置，未经授权的儿童、老人进出门禁，后台自动记录进出时间并可通过短信提醒家长注意，以确保安全;

2)位置跟踪：实时定位人员进出哪栋楼，准确获知人员进出时间记录;

3)安全防范外来人员：访客人员，临时授权，规划指定到达社区楼，非法进入其他楼栋，后台及时报警;

2.2.3 硬件组成

1)一体化读写器。安装固定在住宅楼的大门口，引出两路低频天线，用于激活唤醒双频电子腕带，同时一体化读写器进行腕带标签数据的接收传输;

2)低频棒状天线或者低频缆式线圈天线，低频天线接在一体化读写器上，用于激活双频电子标签，实现人员进出判断;

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。

2.2.4 硬件安装注意事项

1)一体化读写器安装时需注意安装高度(一般在3-4米)、接头防水(电源接头、网络接头、125K低频延长线馈线接头);

2)低频棒状天线或者低频缆式线圈天线，低频天线接在一体化读写器上，如果住宅楼宽度小于5M，采用棒状天线进行安装，在大门的外侧内侧安装激活天线，安装位置离地面约1.5米高的位置。如果住宅楼的宽度大于5M，为了保证激活的稳定性，采用地埋低频缆式天线的安装方式，切割地面埋设低频线圈。门口里侧外侧各部署低频线圈，两组线圈的间隔不小于1.5M;

3)光纤通信系统安装主要注意接头防水;

2.3 社区室外人员区域定位管理

2.3.1 室外区域定位原理

室外区域定位采用测算节点之间连接信号强度(RSSI)的方法，利用无线信号的空间传输衰减模型估算出节点间传输距离。

信号传输衰减模型的测量原理

2.3.2 室外定位系统架构

室外区域定位系统架构

2.3.3 室外定位系统效果示意图

社区智能定位系统效果示意图

在社区内部，需要进行定位跟踪的人员，佩戴专用的卡片电子标签或腕带式电子标签，经过社区内的一定区域时，部署在社区的定位基站设备实时读取标签数据传输到后台进行处理，告知人员当前的位置信息，该被定位人员的亲属可以在室内中控主机上或者查询机或者手机APP上实时查询当前人员的位置。

2.3.4 室外定位系统功能

1)智慧物业管理

访客管理：可通过对访客进行定位、活动轨迹跟踪查看，以实现安保人员为访客提供及时服务，同时还可提升小区安防级别;

保安、保洁人员管理：通过无线定位技术可看到保安是否按照规定线路巡逻，可即时通知保安为附近的业主提供服务;可查看到保洁员所在的位置，可精确到楼;

车辆管理：可通过对地面车辆的定位，让物业人员了解到小区地面不同停车区域范围内空余车位的数量，以便让安保人员对进出小区的临时车辆进行及时的疏导;

视频联动：定位系统和社区监控系统联动，当有报警事件发生时，系统自动弹出报警点附近的视频，让物业或业主第一时间看到现场情况。

2)智慧家居

适用于业主的管理功能：监控与业主关联的家人、宠物的活动轨迹功能，业主自购卡片的管理功能，对用户数据、卡片信息的批处理功能;

给儿童佩戴定位标签后，如果儿童擅自跑出社区大门，系统自动发出报警，减少儿童被拐卖案件的发生;

业主通过手机APP或者Web看实时查看家人位置，接受老人或小孩发出的主动求助信息，快速响应。

3)智慧资产管理

业主或社区贵重资产贴上定位标签后，可纳入社区定位监护系统，业主或物业可实时查看贵重资产位置;

当贵重资产发生位移或者振动时，系统自动发出报警信息，提醒业主或者物业注意防盗，有效制止盗窃现象。

4)智慧养老服务

现在老人居住的环境有两种最常见，一是住在家里，另外就是住在养老院。居家养老的老年人佩戴定位卡后，家属可对老人进行实时位置监护;

定位卡有警情按钮，老人摔倒或发生其他危险状况，可随时触动按钮报警，家属或小区物业接受报警信息，避免险情恶化。

5)扩展服务

短信提醒：若一旦发生目标离开重点区域或者出口，或进入危险区域，发送短信给相关工作人员进行及时处理。我们的系统通过API将实时报警信息上报给短信推送平台，提供触发条件，最终由短信系统完成短信的发送。

2.3.5 硬件组成

1)一体化读写器也叫定位AP。安装部署在每个视频监控摄像头位置点上和摄像头进行绑定，实时接收电子腕带发送的数据信息并实现视频联动;

2)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;

3)工业级交换机，将多路一体化读写器(定位AP)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。

2.4app定位查询系统

2.4.1 人员位置、轨迹定位展示

人员位置、轨迹定位查询展示

定位引擎同时支持AP主动扫描模式和终端扫描模式，利用社区现有的

Wi-Fi信号覆盖，移动终端进行信号接入，扩展支持对其他Wi-Fi设备(如笔记本电脑、PDA、Wi-Fi手机等)的定位。

2.4.2 app定位查询系统功能

1)人员定位查询跟踪

通过佩戴人员的电子腕带，在移动终端输入被定位人员的标签ID号，实时显示人员位置信息。

2)人员轨迹查询

在移动设备端输入人名或标签ID号查找指定人员在一段时间的运动轨迹;

3)社区内人员位置导航

通过输入起点和终点，可以规划一条路径，进行人员位置导航;

4)加强服务管理

通过APP移动终端，可以快速与小区保安、物业、保洁取得联系，以获得高效服务;

5)确保儿童、老人安全管理

给儿童佩戴定位标签后，如果儿童擅自跑出社区大门，系统自动发出报警，减少儿童被拐卖案件的发生;业主也可通过手机APP或者Web看实时查看家人位置，接受老人或小孩发出的主动求助信息，快速响应。

6)贵重物品防盗告警

当贵重资产发生位移或者振动时，系统自动发出报警信息，提醒业主或者物业注意防盗，有效制止盗窃现象。

7)越界报警

某些区域属于危险区例如，游泳池、机房等，未经允许的人员进入将发出报警信息;也可以在某些区域可以设定某些人员在设定的时间内不准离开，如果离开或消失系统告警，例如规定时间不能离开社区

8)视频联动

可以给每个定位设备绑定一个摄像头，通过在监控端的地图上，点击定位设备图调用定位设备所在区域的视频。当有特定的告警时，系统会自动调出发生告警的区域的视频。

三.PC端定位软件介绍

3.1客户端登录界面

3.2 系统主界面

3.3 室内定位界面

四.国内几种定位技术比较

国内常规定位技术有Wifi定位、RFID定位、Zigbee定位等几种方式，下面我们将详细分析这几种定位原理、优缺点以供贵单位参考：

4.1 WIFI定位

1)WiFi定位原理

Zigbee、WiFi定位都采用测算节点(读写器或者AP、电子标签)之间链接信号强度(RSSI)的方法，利用无线信号空间传输衰减模型估算出节点间传输的距离;空间自由传输模型的RSSI衰减估算公式如下：

Lss=32.44+10klgd+10klgf，其中d为节点距离(单位为Km)，f为频率，单位为MHZ;k为路径衰减因子(多径绕射、障碍物等)。在d不变的情况下，k 的值越大意味着RSSI值衰减越严重。

2)WiFi定位优势

a)Wifi标准解决方案的整个定位系统都采用基于802.11a/b/g/n等标准硬件，因此能够最好地利用已有的基础网络，在已有wifi覆盖网络中安装部署方便、费用低廉;

b)经济扩展功能强，因为整个WIFI定位系统都与其它客户共享网络，因此有效的降低了另外安装无线网络的必要性，因此用户可以先小范围部署然后再随着接入点增多扩展更多的定位运用;

3)WiFi定位劣势

a)功耗大，采用纽扣式锂电池3032 550毫安，按照标签每秒钟发送一次信号，工作寿命不超过2个月;大规模的部署将会给售后服务带来很大的麻烦。

b)雨雪、障碍物等都会影响路径衰减因子，导致标签信号到达每个AP的RSSI值不同而导致定位误差增大;

c)采集数据工作量较大，而且为达到较高的精度，固定点AP的位置测算设置比较复杂;

4.2 半有源RFID定位(仁微专有定位技术)

1)半有源RFID定位组成

半有源RFID定位系统组成：低频激活器、电子标签、阅读器、定位软件;低频激活器利用125K低频触发技术及低频信号界线明显的优势实现位置跟踪;电子标签具有全球惟一的ID号码并按照事先预定时间向外发送电子载波(包含标签ID、激活器ID、RSSI场强值、电量状态等);读写器实时接收电子标签发出的载波信号并将载波信号传输到后台管理系统。

2)半有源RFID定位原理

a)室内半有源RFID定位原理

激活器主动发射连续低频脉冲信号(载波数据中含该激活器编号);配套的低频激活标签持续打开低频接收功能，当收到某激活器的激活信号时，该标签的低频芯片将实时解析出该激活器编号，同时检测出该低频信号的RSSI场强值，然后唤醒并传入MCU单片机，接着打开板载的2.4G无线射频芯片进行一次强信号发射(无线发射的数据包中含标签ID和激活器编号以及低频场强RSSI值)。有效识别范围内的2.4G读写器将收到该标签以2.4G频段发射的数据包，解析出该数据包中的标签ID号和激活器编号后以及RSSI值后立刻上传到上位机电脑。上位机根据事先设置在各个地方的激活器、读写器位置做出位置判定并实时在定位软件中显示出来;

b)室外半有源RFID定位原理

“仁微电子”室外半有源RFID定位原理与WIFI、zigbee定位技术原理一样，都采用测算节点(读写器或者AP、电子标签)之间链接信号强度(RSSI)的方法，利用无线信号空间传输衰减模型估算出节点间传输的距离;

3)半有源RFID定位优势

a)功耗低，公司采用nrdic公司最新产品，超低功耗，待机功耗6-7μA;工作功耗12μA。标签采用单纽扣式锂电池3032 550毫安电池，按照每秒钟发送2次信号，可稳定工作1-2年;

b)定位精度高，室内定位精度借助激活器可达3-4米;室外采用类似WiFi、zigbee定位原理，定位精度可达6-8米;

c)扩充性能好，一卡通用集远距离车辆门禁进出、人员门禁进出、人员消费、贵重物品防盗、求助告警、泊车引导、位置跟踪、温湿度检测等功能为一体，且可在卡片印刷广告，实现创收;

d)成本较低，随着RFID半有源技术的大规模运用，核心芯片价格也在逐步下降，在整个定位领域中，总体成本较低;

4)RFID定位劣势

a)室外精度与WiFi、Zigbee技术相当，较UWB技术较差;

b)精度易受到身体、雨水等环境影响;

4.3 Zigbee定位

1)Zigbee定位原理

Zigbee定位采用测算节点(读写器或者AP、电子标签)之间链接信号强度(RSSI)的方法，利用无线信号空间传输衰减模型估算出节点间传输的距离;

2)Zigbee定位优势

a)功耗低由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1 mW,而且采用了休眠模式，因此ZigBee设备相比较wifi省电但没有RFID定位技术省电;

b)网络容量大一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和1个主设备，组网方式灵活。

3)Zigbee定位劣势

a)通讯速率低，在2.4GHZ的频段只有250kb/s，而且只是链路上的速率，除掉信道竞争应答和重传等消耗，真正能被应用所利用的速率可能不足

100kb/s，并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分;

b)延时，由于zigbee采用随机接入MAC层，且不支持时分复用的信号接入方式，因此不能很好的支持一些实时的业务;

c)成本较高，与半有源RFID定位技术相比较，成本较高;

d)室外精度与WiFi、半有源RFID技术相当，较UWB技术较差;

e)精度易受到身体、雨水等环境影响;