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，實際中也涉及到護理人員和管理人員的管理。針對這樣的需求，專門設計并開發(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行管理。在出現(xiàn)意外特殊情況的時候，系統(tǒng)會及時啟動報警，工作人員能夠據(jù)此做出最快的響應，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)愛應用相結(jié)合，融入了新的技術(shù)信息理念。在軟件平臺集合了養(yǎng)老管理的功能應用，具體功能為人員基本信息的管理，位置定位、監(jiān)控報警、信息查詢、數(shù)據(jù)維護等，達到實現(xiàn)集中養(yǎng)老服務和管理工作的信息化、智能化。

1系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由三個部分組成，分別是信息采集端、服務器端和客戶端：

1、數(shù)據(jù)采集端：采集端硬件包括讀寫器、固定標簽、卡。

定位卡周期性發(fā)送一次無線信號(無線信號包括定位信息、各類報警信息等)傳送給固定標簽，讀寫器負責實時采集定位卡信息并上傳網(wǎng)絡，經(jīng)上層軟件分析得出卡的位置，實現(xiàn)定位、報警等功能。

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

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及位置顯示、各類報警信息、各類查詢結(jié)果顯示、各分類統(tǒng)計信息顯示等。數(shù)據(jù)采集端、服務器端、客戶端共同組成了人員定位管理系統(tǒng)，通過三個部分的有機結(jié)合，實現(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，從而實現(xiàn)實時、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：管理人員及設備信息數(shù)據(jù)。

中間層：用于人員及設備信息增加、修改、刪除等系統(tǒng)設置的工作。

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信號場強測量算法，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，當人員進入該區(qū)域時，固定標簽接收到卡的信息，并將信息傳給讀寫器，然后上傳至服務器，經(jīng)系統(tǒng)軟件處理可計算出人員在地圖上的坐標信息，并在地圖上以人員圖標+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強度成正比，當定位卡離固定標簽越近時，固定標簽接收到卡的信號就越強，反之越弱;系統(tǒng)根據(jù)距離與信號強度的函數(shù)關(guān)系，從而計算出定位卡與固定標簽的距離。

定位卡周邊的基站周期性的與定位標簽進行測距操作，服務器結(jié)合測出的數(shù)據(jù)及固定標簽的坐標信息計算出定位卡的坐標，從而確定定位標簽的具體位置，實現(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)域定位主要實現(xiàn)對固定標簽信號覆蓋范圍內(nèi)的人員進行識別，當定位標簽進入該區(qū)域，固定標簽接收到標簽信息，當信號強度達到設定的值，系統(tǒng)判斷此標簽在該區(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)固定標簽接收到的信號的強弱，計算標簽與兩個固定標簽的距離，進而確定其位置;平面定位主要針對較大型區(qū)域的定位，在區(qū)域內(nèi)布設一定數(shù)量的固定標簽，一般布設的區(qū)域的四周，每四個固定標簽組成一個定位區(qū)域，定位的信號的強弱計算標簽到固定標簽的距離，再根據(jù)固定標簽的坐標信息計算出標簽在此區(qū)域內(nèi)的X、Y坐標，實現(xiàn)標簽的定位。

1.4.1 區(qū)域定位原理

每個固定標簽有一定的信號覆蓋范圍，當移動標簽進入基站A的識別范圍時，基站可接收移動標簽發(fā)出的信息，進而得知標簽此時所在的區(qū)域位置。

示意圖如下：

1.4.2 直線定位原理

當人員攜帶移動標簽處于兩固定標簽之間(信號全覆蓋)，標簽周期性的與固定標簽進行測試，系統(tǒng)根據(jù)測距結(jié)果移動標簽的位置。

1.4.3 平面定位原理

A、B、C、D為固定標簽，當人員攜帶定位標簽進入四個固定標簽內(nèi)時，標簽周期性的與固定標簽進行測距，系統(tǒng)根據(jù)測距結(jié)果和基站的坐標信息，計算出定位標簽的坐標信息。

1.5 設備布置規(guī)則

1.5.1 固定標簽的位置設置原則

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

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、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

固定標簽可采用有源或無源供電，采用網(wǎng)絡傳輸。

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)絡進行傳輸。

1.6 系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

1.6.1 人員實時定位

人員攜帶定位卡進入監(jiān)控區(qū)域，四周固定標簽不斷與卡進行測距，系統(tǒng)根據(jù)測距結(jié)果及基站的坐標信息，從而計算出人員的坐標信息，實現(xiàn)定位。

基于實時定位，可實時觀察人員的分布情況。

1.6.2 老人跌倒報警

當老人發(fā)生事故時(如跌倒)，定位卡內(nèi)的重力感應裝置會發(fā)出求救信號發(fā)送給系統(tǒng)，系統(tǒng)的定位功能可定位到發(fā)出求救信號的老人的當前位置，醫(yī)護人員能夠?qū)先思皶r救援。

1.6.3 人員歷史軌跡回放

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