精神病院人员定位管理系统

2023-03-14 05:59:41

方案概述

利用现代高科技手段监测精神病患者，保护医务人员安全，在紧急情况下报警求助，掌握控制现场形势发展，充分发挥监管体系的作用。通过智能实时监控系统解决方案，可以定位、跟踪和回放精神病患者和医务人员的移动路线。它不仅可以在第一时间对斗殴、袭击等事件做出快速反应，还可以及时提供事件发生时的准确位置、被袭击医务人员和在场人员以及袭击后现场人员的移动下落，大大提高事故处理效率和管理水平。为精神病院的管理提供更有效的监督手段。

收集精神病患者信息的传统手工输入方法是一项繁琐的工作，不能真正将信息系统与精神病患者联系起来。在精神病院等特殊环境下，需要安全可靠的信息采集系统来区分和识别精神病患者。只有真正将信息系统中每个人的信息与现实中每个精神病患者的活动信息联系起来，才能充分发挥精神病院信息系统的作用，实现精神病院管理的真正信息化和智能化。

特别重要的是，该系统的主动提示和报警优势是目前视频监控系统和其他被动监控系统无法实现的，从根本上将被动预防转化为主动管理，也最大限度地减轻了精神病院医务人员在科技数字管理应用中的身心负担。

1 系统原理

1.1 工作原理

该方案主要用于使用RFID该技术利用低频定位器、标志卡、读写器等终端设备RFID无线通信技术将信息传输到收集服务器，实现上层应用，实现医院精神病患者的身份识别、定位跟踪和轨迹查询。系统终端主要包括低频定位器RFID基站、RFID识别卡，采集系统。

低频定位器：主动发送器，当标志卡进入低频信号范围时，可接收定位器连续发送的125KHZ低频信号，包括其自身编号，可用于区分和识别不同定位器，识别范围为2-8m。

RFID腕带标志卡：佩戴医院需要监控的人员，具有唯一号码，可主动接受125KHz低频信号，并通过2.4G上传相关信息可以实现身份认证、定位跟踪和监控。

RFID基站：主要用作信息传输设备，实现医院监控区信号的全覆盖，可接收卡发送的信息，并将信息上传到收集服务器。

采集系统：处理基站上传的数据，实现上层的各种应用。

医院精神病患者佩戴RFID智能腕带采用非随机拆卸腕带，工作频率为125K和2.4G，它可以实时监控人员的位置，从而实时掌握人员的数量。当患者擅自离开或进入非法区域时，系统便于及时处理。同时，系统会记录每个精神病患者的历史行动轨迹，便于查询和统计。

1.2 RFID技术介绍

射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification Technology)它是20世纪末和21世纪初成熟的非接触式最新自动识别技术，目前正在全球各行业推广应用。

它自动识别目标对象，并通过射频信号获取相关数据。

RFID它是一种灵活的应用技术，、特别适合自动控制的灵活应用技术，其独特的优势是其他识别技术无法企及的。

无需人工干预识别工作；

它不仅可以支持只读工作模式，还可以支持读写工作模式，无需接触或精确瞄准；

在各种恶劣环境下自由工作；

高度数据集成；

由于该技术难以被模仿和侵入，因此RFID安全防护能力极高。

最基本的RFID系统一般包括以下部分：

标签(Tag)：每个标签由耦合元件和芯片组成，具有唯一的电子编码，附着在物体上标记目标对象；

阅读器(Reader)：读取(有时也可以写入)标签信息的设备以设计为手持式或固定式；

天线(Antenna)：射频信号在标签和读取器之间传输。

在实际应用中，电子标签附着在待识别对象的表面。读写器可以无接触地读取和识别电子标签中保存的电子数据，从而达到自动识别对象的目的。通常器与计算机连接，读取的标签信息传输到计算机进行下一步处理。（除上述基本硬件配置外，还应包括相应的应用软件）。

2 系统功能

2.1 系统概述

该系统将电子标签戴在精神病患者身上，管理精神病患者的位置和信息。当精神病患者在医院病房移动非许可区域时，跟踪其位置并触发报警铃，以确保精神病患者的安全。位置信息主要通过识别卡感应固定在通道（如门、走廊入口）处的定位器，并将数据传输回基站，然后通过无线或有线传输到内部LAN从网络到服务器，最终实现信息的实时管理。

2.1.1 软件系统结构

软件系统结构图

2.1.2 系统主界面

系统主界面图

2.1.3 功能简述

人员监控管理：有源利用RFID射频识别技术实现人员定位、跟踪监控和报警管理。

区域管理：实时显示某一区域的人数和人员信息，实现区域报警管理。

报警管理：显示越界报警、呼救报警、腕带拆卸报警、设备故障报警等。

轨迹查询：可查询打印历史轨迹、历史数据报表等。

车辆管理：日常员工车辆管理和接送患者车辆路线管理，包括车辆进出统计、车辆行驶路线、轨迹跟踪、医院车辆GPS联动管理。

视频监控:集成精神病院现有视频设备，报警时提供视频查看功能和视频联动功能。

2.2 应用功能

2.2.1 实时人员定位

利用人员跟踪定位RFID技术，根据区域管理和监控医院人员流动的需要，系统可以根据患者佩戴的射频卡信息实时显示位置和状态信息，并根据需要在地图上标记。

人员定位效果图如下：

人员定位效果图

人员信息查询图：

人员信息查询图

2.2.2 区域管理

监控区域的人员分布可以实时显示，人员的位置和状态可以实时显示。显示区域信息，实时更新信息。包括区域历史信息记录查询。

跟踪和管理指定持卡患者的位置，显示指定患者的行动轨迹，掌握其日常行动范围。对于一些关键预防措施的患者，他们可以判断逃跑的可能性，并提前做出必要的预防措施。

2.2.3 轨迹记录和回放

系统可以实时记录每个患者和监护人的行动轨迹，并提供查询历史位置的记录数据。同时，任何精神病人或监护人的轨迹数据都可以根据时间段在地图上回放（轨迹或无轨迹、播放速度等）。

2.2.4 报警管理

该系统可以实时定位和报警患者。一般报警分为以下几类:

超时报警

设置指定标签，在指定区域内停留时间不得超过指定时间，超过指定时间报警。患者可以在指定区域限制停留时间，以防发生危险。

超员报警

对于某些特定区域，如果指定区域的人数超过警告，将立即报警。该功能可以及时判断聚集人员的数量，提醒医务人员注意避免事故。

越界报警

对于不同的人员，禁止进入或离开区域进入或离开不同的权限。未经允许的人员非法进入或离开指定区域的，应当立即报警，提醒有关人员采取行动。

呼救报警

医务人员或患者况，医务人员或患者可以按下报警按钮，监控中心点定位系统将及时收到报警信息和报警位置，并迅速找到事故现场。

剪断腕带报警

佩戴在患者手中的腕带卡需要特殊仪器才能拆卸。如果非法强行拆卸或切断腕带，腕带标签将继续向相同的非法拆卸或切断报警信息。

设备故障报警

报警腕带、基站等设备故障，如信号消失、信号中断、设备电池电量不足、设备损坏等。

报警信息查询示意图：

报警信息查询示意图

2.2.5 考勤巡更管理

人员定位管理系统可提供巡逻管理、人员考勤日报和详细报告。

巡更管理

巡更管理界面如下图所示：

巡更管理操作界面图

人员考勤

通过系统中的考勤月表，可根据条件查询护理人员/患者每月的出勤情况。考勤月表操作示意图如下:

2.2.6 视频联动管理

视频联动功能是将基站与视频监控设备绑定。报警后，系统将及时调用视频监控设备，记录报警地点的视频信息。相反，当监控设备在监控区域发现可疑情况时，系统将及时调用智能管理系统，对监控区域内的人员进行定位、分析和记录。

该系统可直接利用精神病院现有的视频设备，无需购买新的视频设备，实现视频联动功能，降低施工成本。

2.2.7 车辆监控管理

智能车辆管理包括日常员工车辆管理和接送病人车辆路线管理。

车辆信息

车辆信息可以与进出车辆发卡相结合，实现车辆不停车进出医院，确定车辆在医院的位置，实时控制车辆位置信息、人员信息和车辆在医院的移动信息。

路线管理

结合GPS系统，监控外出车辆的行走路线，是否按规定路线行驶，实时控制外出车辆的位置和状态信息。

2.3 拓展功能

2.3.1 医院资产管理

在需要管理的资产上安装有源/无源电子标签，实现资产的智能化管理:

实时监控重要资产

对于医院重要资产，安装有源电子标签，可集成各种传感器。当货物异常时，如振动、倾斜、标签撕裂等，系统将主动报警。

跟踪和回放轨迹

在安装信号接收器并有信号覆盖的地方，可以跟踪和管理指定货物的位置，以显示货物的行动轨迹。并且可以选择一定的时间段来回放货物在此期间的行动轨迹。

资产盘点

系统可以实时自动盘点安装有源电子标签的重要资产，并定位每个资产的存储位置。

对于医院的一般资产，可以资产都可以安装UHF无源标签，系统自动生成库存单，同步到手持PDA上，工作人员拿着PDA盘点可以同时上传管理系统，最终自动生成盘点报表。

2.3.2 门禁管理

精神病医院的管理比普通医院更严格，具有一定的特殊性和强制性，对人员身份和权限的识别要求更严格、更准确。系统可以整合指纹识别、人脸识别等技术，严格控制重要区域或渠道，只有符合权限的人才能通过。

门禁管理

3 总体方案设计

3.1 整个系统布局设计

系统根据客户要求，在医院内外房间、楼层、广场、墙壁、通道等场所布置定位器，实现人员定位，设置基站，实现信号覆盖，并向需要监测的精神病患者发放相应的电子标签，实现对患者的监测和管理。

布局说明:

定位器：主动发送器，当标识卡进入低频信号范围时，可接收定位器连续发送的125KHZ低频信号分为四条天线和两条天线。每条天线信号包括自己的号码，可用于区分和识别不同的定位器号码，可结合医院现有的建筑环境定位到走廊、房间或判断人员进出，在实际环境的信号范围为0-5m。

室外基站：用于接收医院内所有非建筑物的开放环境信号。

室内基站：用于接收所有建筑物的内部信号。

3.2 整个系统架构

系统总体架构示意图

系统的总体结构主要包括：前端数据采集系统、数据传输系统、数据处理服务系统Web上层应用系统的四个部分。

前端数据采集系统为RFID无线传输系统主要由无线射频腕带标识卡、低频定位器组成，RFID由基站、现场总线/局域网组成。其主要功能是无线收集标志卡发送的目标位置数据和其他数据。

数据传输系统主要由数据采集计算机、数据服务器和上传专线组成，主要用于将采集的数据上传到数据中心进行存储处理。

主要包括数据处理服务系统GIS系统、应用服务器、系统管理站等。该系统位于监控中心，主要用于分析和处理数据，并为上层应用系统提供各种数据服务。

Web上层应用系统主要通过软件平台显示收集系统收集的数据，给医院管理者一个直观的效果，实现各种数据报表的统计管理。

4 产品配置

4.1 RFID基站

产品图片

室外基站室内基站

产品概述

TZBS长距离有源基站RFID读写设备具有识别距离长、灵敏度高、识别速度快、抗干扰能力强的特点。它可以直接用螺钉固定，安装牢固，可用于室内外。广泛应用于人员、资产定位跟踪、门禁管理等领域。

TZBS型基站通过以太网或RS485与监控中心进行双向数据通信，实时向监控中心上传有信息，为系统提供高精度、实时的数据。

主要技术指标

室内基站：

位移速度：180km/h

并发识别数：500多个

漏读率：10-4

识别角度:支持全向和定向(45水平)°，垂直45°)

极化：垂直极化

增益：全向天线3dBi 定向天线14dBi

接收16级可调，发射16级可调

工作频率：2.4～2.483GHz

功耗标准：射频工作功耗为毫瓦级

安全性防止链路检测和破解加密算法和匹配机制

外壳材料：铝型材

环境适应性：防水防冲击设计，满足工业环境要求，保护等级IP31。

接口标准：RJ45，RS485

电源标准：DC12V～48V

外形尺寸：156.5×104×28.5(mm)

重量：约0.3kg

工作温度：-20℃～60℃;

存储温度：-40℃～60℃;

安装方法：顶装或侧装，螺钉固定

室外基站：

位移速度：180km/h

并发识别数：500多个

漏读率：10-4

识别角度:支持全向和定向(45水平)°，垂直45°)

极化：垂直极化

增益：全向天线3dBi，定向天线14dBi

接收16级可调，发射16级可调

工作频率：2.4～2.483GHz

功耗标准：射频工作功耗为毫瓦级

安全性防止链路检测和破解加密算法和匹配机制

外壳材质：ABS 工程塑料

环境适应性：防水防冲击设计，满足工业环境要求，达到防护等级IP65。

接口标准：RJ45，RS485，CDMA

电源标准：DC12V～48V

外形尺寸：185×132×75(mm)

重量：1.7kg

工作温度：-20℃～60℃

存储温度：-40℃～60℃

安装方法：侧安装、背板专用安装、喉箍捆绑或螺钉固定

详细说明

工作模式

TZBS长距离有源基站RFID读写设备，实时接收TZTF系列标识卡信息。通过以太网或RS485与监控中心进行双向数据通信，实时向监控中心上传有信息，为系统提供高精度、实时的数据。

频段选择

选用2.4G全球开放球开放的ISM无需申请和支付微波频段。

识别距离

采用高性能射频解决方案设计射频识别距离如下：

120米全向天线TZTF空气中志卡，空气中无遮挡)，

300米定向天线TZTF空气中无遮挡的系列标志卡；

当用户对识别距离有不同的要求或复杂的应用环境时，可以选择不同信号强度的识别卡和基站接收天线，并通过软件调整基站接收灵敏度到所需的识别距离。

位移速度

采用高速射频识别技术，识别速度快。最大位移速度为180km/h在这种情况下，

并发识别数

采用高速处理器，结合各种射频防冲突机制，可同时识别500多张标志卡，并发识别数量大。漏读率小于10-4。

通信安全

采用特殊的通信协议和地址匹配机制，配备完善的加密算法，确保基站与识别卡之间的数据通信安全，防止链路检测和数据破解。

质量保证

严格按照生产工艺ISO流程控制9000质量标准，保证产品性能和质量。

接口标准

基站提供RJ45，RS485标准接口。

灵活的供电方式

支持DC12V～48V、POE供电、太阳能等多种供电方式。

典型应用

该基站应用广泛，主要包括：人员、资产定位与跟踪、门禁管理等领域。

4.2 RFID电子腕带

产品图片

产品概述

TZTF型腕带标志卡是一种有源主动标志卡，工作频点为2.4GHz，定期发送自己的识别信息，内置充电池供电。该标志卡具有识别距离长、功耗低、维护免费等特点。它含有优良的抗冲突机制，适用于多标志卡的应用。

TZTF型号标志卡具有腕带状态检测功能，腕带断开时发出报警信息，实时监控腕带是否非法拆卸和呼救报警功能。

结构特征

该标志卡时尚美观，结构紧凑，耐用，重量轻，易于携带、安装和使用。防尘防水等级达到IP67。

外壳材质

外壳：PC工程塑料;

表带：硅胶。

表壳尺寸

外壳尺寸：长×宽×高(mm)=58×46×23(mm)。

技术参数

射频指标(2.4GHz)

1) 工作频率：2.4GHz，125KHz;

2) 传输速率：250kbps;

3) 发射功率：≤3dBm，可调;

4) -101dBm，可调;

识别距离：

1) 与TZBS系列基站识别距离如下：

2) 全向天线120米(空气中无遮挡)，

3) 300米定向天线(空气中无遮挡)；

与TZPR手持读写器识别系列如下：

1) 50米内置天线(空气中无遮挡)，

2) 全向天线120米(空气中无遮挡)，

3) 300米定向天线(空气中无遮挡)；

4) 与TZLF系列定位器识别距离：5~8米；

电气特性

1) 额定工作电压：DC 4.2V;

2) 电池：无线充电，一次充电5小时；

3) 充电使用寿命：不少于3个月。

工作条件

1) 标下列条件下，标识卡可正常工作：

2) 工作温度：-20℃～60℃;

3) 平均相对湿度：≤95%(+25℃);

4) 大气压力：80kPa～106 kPa;

4.3 定位器

产品图片

产品介绍

TZLF型定位器(以下简称低频定位器)为主动发送器，按一定频率连续发送125KHZ用于区分和识别不同定位器的低频信号，包括其自身编号。

如果低频接收功能的识别卡不在低频定位器的信号范围内，则识别卡处于待机状态。当识别卡进入低频定位器信号范围时，可自动接收低频信号并进行分析。

主要技术指标

工作温度：-20℃～60℃。

存储温度：-40℃～60℃

工作频率：125KHz。

工作电压：AC220V。

外壳材质：ABS 工程塑料

环境适应性：防水防冲击设计，防护等级达到IP31。

安装方法：埋地安装、顶装或侧装、螺钉固定，避免靠近大面积金属。

详细说明

工作模式

低频定位器，低频信号范围类似球形，以低频定位器发送天线为中心，信号理论半径为2-8m。

低频定位器具有多路发射功能，每隔设定时间发射一次射频数据，包括低频定位器编号信息。

识别距离

除金属阻挡外的各种阻挡和无阻挡为2m---8m;不同的标识卡用于接收低频信号，识别距离也不同。

安装要求

低频定位器可安装在墙上或天花板上。低频发送天线可安装在需要信号覆盖的位置（目前，天线延长线可延长至20m，而且基本不影响天线的信号半径)。天线可以用螺钉固定或粘贴固定。

使用注意事项

定位器天线不能贴在金属上，至少距离金属2cm。

标志卡距离定位器发送天线25cm由于低频信号过强，会产生自我保护，影响信号接收。

使用时，将低频定位器安装在墙壁或天花板上，通过延长线从低频定位器外壳引出低频发送天线，固定在需要低频信号覆盖的范围内。如果要监控门，将天线固定在门侧的中心。当人员佩戴可接收低频信号的标志卡通过门时，标志卡可接收定位器号并通过2.4G上传该号。因此，可以准确判断标志卡佩戴者出现在门口附近。

以此类推，也可以通过两个定位器发送天线覆盖两扇门，或者在门内外，判断标志卡佩戴者。

4.4 产品特点

腕带优势：

支持三频工作模式，可用于人员身份识别、定位跟踪、小额支付等功能，防护等级高。

腕带防拆卸，有三重防护措施。用特殊的解锁工具解锁，内壳设有报警按钮。

腕带外壳两侧有自定义按钮，其功能可根据实际需要设置。同时，它也有LED指示灯。

腕带长度可调，适合手腕厚度不同的人佩戴，表带具有断开监控报警功能。

无线充电提供充电功能，延长腕带的使用寿命。

系统优势：

能够可靠地识别快速移动的目标

采用AES加密技术加密传输数据，确保数据传输的可靠性和安全性

定位射频卡体积小，便于携带、安装和隐藏

定位射频卡发射功率极低，对人体安全

基站体积小，安装维护方便

信号度高，兼容性好，通信简单快捷

射频卡可适应-35℃～+60℃各种环境可反复拆装使用

5 软件运行环境配置要求

5.1 软件环境

5.1.1 服务端

支持操作系统：相当于Windows Server 2003标准版。

支持数据库：MySQL 5.5以上版本。

5.1.2 客户端

支持操作系统：Windows XP Professional SP3及以上版本。

32位操作系统，不支持64位。

5.2 硬件支持环境

5.2.1 服务端

服务器性能配置的基本要求

CPU：双核处理器。

内存：≥4GB ECC DDR3 1066MHz(2G*配置)，最大支持≥8个内存插槽。

硬盘：≥100G。

网卡：主板集成双千兆自适应网卡，支持网络唤醒、网络冗余、负载平衡等网络特性。