一) 系统背景
养老院的主要服务对象是老年人，老龄问题比较突出。由于年龄较大，老年人或多或少身体不便，自理程度不如年轻人，更容易发生事故。养老院的基础设施越来越先进，一般有花园、健身场所、娱乐场所、休闲场所等。这些设施首先丰富了老年人的生活，为老年人的生活增添了光彩；也给老年人带来了潜在的不便。由于场所涉及面积大，管理人员不可能考虑到每个位置的每一位老人。当老年人出现问题时，服务人员需要尽快找到老年人的位置并提供相应的帮助。因此，必须采取有效的方式照顾老人，实时确定老人在养老院的位置，并及时提供服务， 定位更为重要。
结合养老院的实际情况，上海提高开发了zigbee养老院定位系统，然后对老年人给予更高质量的照顾。
二) Zigbee介绍
Zigbee它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的新型短距离、低速、低功耗无线网络技术。之前被称为HomeRF Lite”或“FireFly主要用于近距离无线连接的无线技术。它有自己的无线电标准，在数千个小传感器之间协调通信。这些传感器只需要低功耗，通过无线电波将数据从一个传感器传输到另一个传感器，因此其通信效率非常高。最后，这些数据可以进入计算机进行分析或用于其他无线技术，如WiMax收集。Zigbee的基础是IEEE802.15.4，这是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network，PAN)工作组的标准被称为IEEE802.15.4(Zigbee)技术标准。
Zigbee不仅只是802.15.4的名字。IEEE仅处理低级MAC因此，层与物理层达成协议Zigbee联盟对其网络层协议和API标准化。可以直接连接到设备基本节点的4个完整协议K字节或行动Hub或者路由器协调器32K字节。每个协调器可以连接多达255个节点，而几个协调器可以形成一个网络，对路由传输的数量没有限制。Zigbee联盟还开发了安全层，以确保便携式设备不会意外泄露其标志，其他节点不会获得该网络的远程传输。
ZigBee有三个可用频段，分别是2.4 GHz的ISM欧洲868频段 MHz 以及美国的915 MHz 不同频段可使用的频段有16、1、10个信道。中国采用2.4 GHz频段是免申请和免使用费的频段；采用直接序列扩频技术DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)，传输距离介于10~75 m(增加RF发射功率，可达500 m);20~25传输速率 kb/s，适用于传感器数据采集和控制数据传输。ZigBee该技术组网能力强，能形成星形、树形和MESH网状网。ZigBee该技术组网能力强，能形成星形、树形和MESH网状网。
1) RSSI定位技术
RSSI[2](Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示)是指基站接收到的无线信号强度。基于接收信号强度指示RSSI 在定位过程中，已知发射基站的发射信号强度，接收基站根据接收信号的强度计算信号的传输损失，利用理论和经验模型将传输损失转算法计算节点的位置。该技术硬件要求低，算法相对简单，在实验室环境中具有良好的特性；但由于环境因素的变化，在实际应用中往往需要改进。接收信号强度是发射功率与发射器与接收器之间距离的函数。
RSSI=-(10n•lgd+A)(1)
其中，n代表信号传播常量，又称传播指数；d代表发射器之间的距离；A代表距离1 m接收信号的强度。
信号衰减与距离成对数衰减的关系。从基站到定位标签的距离越近， 由RSSI值偏差产生的绝对距离误差越小；当距离大于一定值时，由RSSI波动引起的绝对距离误差会很大。未知基站可能会收到n个定位标签的信号， 因此应采用RSSI定位计算值大的几个基站，避免定位误差扩大。
2) ZigBee实现技术定位的优势
1. 功耗低
由于ZigBee传输速率低，发射功率仅为1 mW,而且采用休眠模式，所以ZigBee设备非常省电。ZigBee仅2节5号电池即可维持6个月至2年左右的使用时间，其功耗远低于其它无线设备。
2. 成本低
与 GPS相比之下，单芯片中的定位引擎 ZigBee RF收发器中与 MCU集成在一起，成本不如 GPS硬件的1/10功耗只有 GPS硬件的一小部分，以及ZigBee协议免收专利费。
3. 时延短
通信延迟和从休眠状态激活延迟非常短，典型的搜索设备延迟为30 ms，休眠激活的延迟是15 ms，活动设备信道访问的延迟为15 ms。因此ZigBee该技术适用于对实时定位要求较高的应用。
4. 网络容量大
星形结构ZigBee网络最多可容纳254个从设备和1个主设备，组网灵活。随着ZigBee技术成熟，未来ZigBee随着设备的增多，可以使用ZigBee RF设备或基础设施易于建立ZigBee网络，减少了ZigBee节点设计和网络组合成本，并使用更多ZigBee设备定位精度较高。
三) 方案介绍
每个老人都配有腕带，内置腕带zigbee基于射频卡的射频卡zigbee使用国际通用2的无线技术.4~2.5GHz腕带可以主动向外界发送信息，传输0~1500米的距离。基站收到腕带信息后，基站可以解读卡内信息，然后了解是哪位老人的腕带号？在哪里？然后将读到的信息发送给计算机。当老人移动到其他地方时，计算机可以实时监控特定的位置。当老年人在社区任何地方遇到困难时，按下手腕上的按钮，监控中心管理人员的电脑屏幕将立即显示老年人的位置，以及老年人的个人健康状况、疾病等相关信息，为医务人员的快速响应和紧急帮助提供指导。
四) 产品介绍
1. 腕带技术
本系统的产品均为2.4GHz的zigbee无线技术非常适合养老院数据，传输距离远，辐射小，定位精度高，非常适合养老院使用。
1) 腕带的组成
外壳：由特殊的医用材料制成，不会刺激皮肤或感到不舒服。它由表带和表头组成。表带可自由调节手腕的松紧度。表头内置核心芯片装置。
芯片装置：是的zigbee、单片控制、SOS报警模块，电池模块。zigbee无线模块负责外部和内部数据的收发；单片负责数据分析、处理和控制；SOS按键输入报警和求救模块；电池供电电路：
2) 腕带的功能
腕带最远可达1500米，可通过软件调整，以满足现场的使用距离和定位精度。
设置腕带侧面SOS当老人需要帮助时，按下按钮SOS，向服务人员求助。
存储在每个腕带中ID这个号码，可以作为老年人的电子身份，ID数字由几十个字母和数字组成，永远不会重复。
老年人的个人信息也可以存储在每个腕带中，如：老年人管理：老年人信息、外出登记、老年人情况清单、入住登记、老年人健康档案、期间健康档案查询、入住信息
在给老人戴腕带之前，上述信息可以存储在腕带中，腕带中的数据可以与计算机中的数据同步。
2. 基站
基站接收腕带信息，通过解调将数据转换为数字信号，通过网关连接电脑。腕带必须与基站配合使用。
基站可以随意安装，不需要数据线连接，只要提供电源，所以不需要施工，安装简单。
3. 网关
网关是通过读取基站信号的终端设备USB接口与计算机连接，基站数据通过USB连接到计算机，读取相关数据。
五) 介绍系统模块
1. 系统概述
给养老院的每位老人戴腕带，需要调整腕带的松紧度，避免给老人带来不适(也可以选择自由摘戴)。每个老人的腕带都储存在里面ID老字和老人的信息，ID号码是老年人的电子身份号码，老年人信息包括：姓名、年龄、性别、房间号码、家庭信息（家庭、家庭号码、家庭史档案。
一定数量的基站安装在房间、走廊、楼梯、装一定数量的基站，基站安装在一定位置，基站地址号与位置绑定，如1基站安装在302房间，所以当1基站向电脑发送信息时，电脑知道是302房间的老年人。
当老人在一个基站的识别范围内时，基站将老人的腕带号码传送到电脑，电脑可以立即判断：
根据设置，电脑会在屏幕上弹出信息框，提示管理者快速处理。
2. 系统功能模块
1) 自动报告老年人的位置
腕带可设置为间歇性向基站发送信息，并向系统报告其位置。系统可以监控和管理所有老年人。当老年人的信息没有上传到计算机上时，计算机会弹出报警对话框，提示管理人员检查。系统将在一段时间内自动描述老年人的行动轨迹图。
2) 系统查询老年人的位置
当管理人员想检查老人的位置时，可以在系统中输入老人的姓名或电子ID如果要找到123号，系统会给所有基站指令，要求其检索123号信息；当检索到相应的信息时，所有基站都会向外发送信息ID读到123号基站(如11号)时，向计算机回复指令，计算机可以判断123号***(安装在11号基站的地方)
3) 老人SOS呼叫
老年人在社区任何地方遇到困难，按腕带上的紧急救援按钮，即向基站发送紧急信息，基站上传到计算机，计算机将立即显示老年人的位置，以及老年人的个人健康、疾病等相关信息，为医务人员的快速响应、紧急帮助提供指导。同时，还可以监控工作人员的实时位置，规范管理，合理调度。
4) 自动报警危险区域
考虑到老年人缺乏自我照顾能力，活动机构或建筑物的一些区域被记录为危险区域。在这些区域的边缘安装基站。当老年人靠近时，基站会读取并向计算机报告。计算机将提示管理人员处理，并控制危险区域的声光报警，以提醒老年人注意安全。
5) 视频联动功能
视频监控可以帮助管理者了解现场的实际图片，当有时SOS报警时，系统控制相应区域的摄像头，切换到指定点，监控现场图片。
6) 单独设置规则
该功能为一些特殊的老年人设置，一些需要特殊照顾的老年人，需要限制一定的活动范围或行为。
7) 时间设置规则
养老院往往需要照顾更多的老年人，医院将有具体的管理规定，如用餐时间、休息时间等。例如，在休息时间，系统会指示每个房间的基站阅读腕带信息，以判断每个老年人是否在自己的房间里休息。如果人数不够，或者其他房间的人在房间里，系统会判断，然后提示管理人员说服老年人回家。
基于zigbee养老院管理体系作为一种实用意义，zigbee养老院管理体系的应用方案是应对老龄化问题的重要策略。这是世界未来发展的必然趋势。