1．半有源RFID系统开发背景
随着智能管理体系的逐步完善和信息设施的不断更新，安全防控能力大大提高。针对档案馆、大型工厂、监狱、养老院、医院、学校、企业事业单位、大型广场、大型购物中心、政府部门、智能社区、大型公共场所人员进出管理和智能区域定位准确定位的需求，结合我公司半有源RFID技术优势，我公司专门开发了这个系统“基于半有源RFID射频识别技术人员门禁进出管理区域定位系统”，很好地解决了人员自动化进出判断管理、人员精确定位、区域定位管理等问题。该系统还可实现智能监控管理、人员信息管理、越界报警、按钮求助报警、跟踪等功能。该系统还可实现智能监控管理、人员信息管理、跨境报警、按钮求助报警、跟踪等功能。大大提高档案等重要场所的安全管理效率， 提高管理效率，降低管理人员的工作强度。同时，系统界面开放，具有与视频监控系统联动、实现精细管理等多种扩展功能。
2．半有源RFID技术介绍
2.1 RFID技术简介
RFID（Radio Frequency Identification Technology）射频识别技术是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。概念上，RFID与条形码扫描类似，条形码扫描技术是将编码的条形码附着在目标上，并使用特殊的扫描读写器使用光电信号将信息从条形磁传输到扫描读写器；RFID使用专用RFID读写器和特殊的读写器可以附着在目标物上RFID单元，利用RF信号将信息通过RFID单元传送至RFID读写器。
目前，RFID技术衍生产品大约有三类：无源产品RFID产品、有源RFID半有源产品RFID产品。
无源RFID产品开发最早，也是最成熟、市场应用最广泛的产品。例如，公交卡、食堂餐卡、银行卡、酒店门禁卡、第二代身份证等，在我们的日常生活中随处可见，属于密切接触识别类。其产品的主要工作频率为低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频433MHZ，超高频915MHZ。
有源RFID近年来，产品发展缓慢，其远程自动识别的特点决定了其巨大的应用空间和市场潜力。目前，智能监狱、智能医院、智能停车场、智能交通、智能城市、智能地球、物联网等远程自动识别领域得到了重大应用。有源RFID这一领域异军突起，属于远距离自动识别类。产品的主要工作频率是超高频915MHZ，微波2.45GHZ。
有源RFID产品和无源RFID产品，其不同的特点，决定了不同的应用领域和不同的应用模式，也有各自的优势。但在这个系统中，我们专注于有源介绍RFID和无源RFID半有源之间RFID产品，产品集有源RFID和无源RFID整合了门禁进出管理、人员准确定位、区域定位管理、周边管理、电子围栏、安全报警等领域的优势。
2.2 半有源RFID技术简介
半有源RFID结合有源产品RFID产品及无源RFID低频125KHZ在频率的触发下，让微波2.45G发挥优势。半有源RFID该技术，又称低频激活触发技术，利用低频近距离精确定位、微波远距离识别和上传数据，解决简单的有源问题RFID和无源RFID无法实现的功能。简单来说，就是近距离激活定位，远距离识别和上传数据。真正做到“运筹帷幄，决胜千里之外”大将风范。
2.3 半有源RFID技术特点和优势
半有源RFID它是一种灵活的应用技术，易于控制，简单实用，特别适合自动控制。识别工作不需要人工干预。它不仅可以支持阅读工作模式，还可以支持阅读和写作工作模式，无需接触或瞄准；它可以在各种恶劣环境中自由工作。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣环境，可替代条形码，例如，跟踪工厂装配线上的物体；长距离射频产品主要用于交通，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份。其独特的优势是其他识别技术无法企及的，主要包括以下几个方面：
阅读方便快捷：
数据读取不需要光源，甚至可以通过外包装进行。有效识别距离较大，有效识别距离可达30米以上；
识别速度快：
终端一进入磁场，解读器就能立即读取信息，并能同时处理多个终端，实现批量识别；
大数据容量：
数据容量最大的二维条形码(PDF417)最多只能存储2725个数字；如果包含字母，存储量会更少；RFID根据用户的需要，终端可以扩展到数十个K；
使用寿命长，应用范围广：
其无线电通信方式使工作人员无需在粉尘、油污等高污染环境和放射性环境中工作。终端的封闭包装使其寿命远远超过印刷条形码；
动态更改标签数据：
编程器可以用来写入数据RFID便携式数据文件的标签交互功能，写入时间比打印条形码少；
安全性更好：
它不仅可以嵌入或附着在不同形状和类型的产品上，还可以为终端数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；
动态实时通信：
终端以每秒50~100次的频率与解读器通信，所以只要RFID在解读器的有效识别范围内，可以动态跟踪和监控终端附着的物体。
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3．半有源RFID系统总体介绍
3.1 系统原理
APS通过实时定位跟踪系统实时定位跟踪系统RFID(电子标签)的应用，以电子标签为最先进的标识码，具有不易损坏、数据可靠、使用周期长、有效通信距离长等特点，是替代条形码和红外标识的最佳选择。将其安装在控制目标上，以跟踪和定位为目标的唯一标志。
在工作中，管理者通过网络无线识别基站跟踪和定位目标。
3.1.1 半有源RFID电子标签
半有源RFID电子标签是有源的集成RFID电子标签和无源RFID电子标签的优点是作为一个特殊的标志。在正常情况下，它处于休眠状态，不工作，不向外界发出信息RFID只有当它进入低频激活器的激活信号范围时，标签才会被激活。
3.1.2 半有源RFID工作原理自动识别
半有源激活器与低频激活器相结合RFID标签，激活后正常工作。低频激活器的激活距离有限，只能在小范围内精确激活，以低频激活器为基础，在不同位置安装不同的基础，然后在大区域识别读写器，然后以不同的上传方式将信号上传到管理中心，完成信号采集、传输、处理、应用的整个过程。
3.1.3 区域定位原理
示意图：
图3-1 系统区域定位示意图
如上图所示，我们使用它RFID半有源技术做人员区域定位管理，在每个监控区域，如每个房间，安装半有源定位基站，即我公司的低频激活器，每个低频激活器有4或6个激活天线，相邻的4或6个房间可以共享低频激活器，在整个定位系统中，定位基站是最小的基点，激活标签的距离是3-3.5米，即激活器中每个标签3-3米.激活在5米范围内，其定位精度可描述为3-3.5米。不同区域的激活器有自己唯一的地址代码。当人员将半有源低频激活标签激活到定位基站时，标签正常工作，并将标签发送到外部世界ID同时，激活标签的激活器地址码也被发送，这样我们就可以通过激活器地址码定位标签的位置。当标签从一个激活器获得另一个位置时，上传的激活器地址代码也会发生变化，从而形成整的定位系统。当标签从一个激活器获得另一个位置时，上传的激活器地址代码也会发生变化，从而形成一个完整的定位系统。标签上传的数据被广泛的定位基站网关接收，上传到管理中心，完成整个定位系统。
3.2 系统的整体结构
3.2.1 系统组成和架构
基于半有源RFID技术人员区域定位管理系统由半有源管理RFID由电子标签、半有源低频激活器、读写器（接收器、电子监控基站）、网络设备、计算机、服务器和系统软件组成。以下是人员区域定位管理系统的简单系统架构：
3.2.2 系统区域定位示意图
图3-3 区域定位示意图
如上图所示：激活器的地址标签上传的激活器地址码，可以判断不同激活器附近的人员，包括人员数量、姓名、职位等信息。这样，无论人员走到哪里，都会有当地的激活器锁定他们，确定他们的具体位置，并及时将信息上传到管理中心。经过一系列的变更，管理中心得到了相关的结果。同时，我们的既定目标也很容易实现，即人员的区域定位管理。
3.2.3 门禁进出管理系统
图3-4 门禁进出管理示意图
如上图所示，我们为每个需要管理的门禁系统安装了一个低频激活器。每个激活器引出2个低频激活天线，即1号天线和2号天线，分别布置在门禁系统的外部和内部，并在门禁系统旁边安装了我公司自主开发和生产的2个.45G作为信号接收器的远程读写器。穿半有源衣服的人RFID当低频激活标签进入门禁时，激活天线1号和激活天线2号依次激活，使系统判断人员进入门禁。相反，系统识别为外出。这样，整个门禁系统的人员进出判断管理就完成了。
3.2.4 隐蔽安装设备
在安装设备时，我们可以充分利用安装现场的基本条件，灵活掌握安装方法，一般在天花板上安装激活天线，秘密安装，形成美观、简单的风格。
图3-5 安装示意图
3.3 系统的功能
实时控制区域目标动态显示功能：
1) 查询并显示受控区域目标的数量、分布和身份；
2) 查询当前一个或多个受控目标的实际位置；
3) 多个部门和领导可以同时在不同的地方共享信息；
丰富的地图功能：
它具有放大、缩小、移动、标尺测距、视觉控制、中心移动、土层控制、地图打印等功能。
禁区报警功能：
非授权进入指定禁区的，实时报警，并显示进入禁区的目标和身份。
目标轨迹查询：
在一定时间内找到目标所经历的路径，并在图中画出线路轨迹。
受控目标考勤能力丰富：
可统计进出控制区域的目标，实现目标考勤记录，建立各种目标信息报表（如时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等）。
应急控制：
在紧急情况下，现场的目标数量、信息、位置和历史信息可以立即显示在上位机上，大大提高了安全管理的效率和效果。
3.4 系统性能特性
系统处理能力强：
1) 高度自动化；
2) 基于GIS 技术地理信息显示查询系统；
3) 完善的数据分析能力；
卓越的识别性能：
1) 前端识别率高，识别可靠性高；
2) 识别距离远(识别距离可达2-1000 米可调）；
3) 极高的防冲突性(每个基站最多可以同时识别数百个运动目标)；
4) 高识别稳定性(误码率小于10 万分之1）；
5) 快速识别速度(最快2000 识别速度为公里/小时)。
现场优势：
1) 环境适应性：抗干扰性高，对干扰源和周边环境无特殊要求；
2) 安装方便：无外接天线的综合结构设计；
3) 运行可靠性：内部电路高度集成，设备故障率最小化。
电气特性：
1) 超低功耗：纳瓦超低功耗设计，RFID标签可连续正常工作3年以上，无需更换电池；
2) 方便安全，标签不需要外部电源，不需要充电，不需要更换电池；
3) 无辐射，对人体和环境无影响，更安全、更健康。
系统硬件设计：
1、工控频段
采用2.4G 无线电管制委员会批准工控频段无线通信，无频谱占用费。
2、超低功耗
RFID标签采用独特的纳瓦超低功耗设计，确保在电池支持下持续工作 3～5 大约几年。同时，整体结构的低功耗设计既保证了设备的有效运行，又降低了应用实施的复杂性和成本。
网络容量大
区域定位网络可容纳6万多个RFID识别目标和大量访问点。大容量保证了网络强大的数据采集能力。同时，网络的高冗余性保证了整个网络在个别节点停止工作时仍能正常运行。
4、高可靠性
APS目前，实时定位系统核心技术采用独特的定位算法，实现网络自唤醒、自容错、自愈合。
5.运维成本低
APS所有硬件设备均采用免维护设计，施工和维护所需的劳动力成本很低，任何授权RFID只要标签放在网络的无线信号覆盖范围内，就可以自动添加网络工作，无需任何安装配置。高度智能化最大限度地减少了网络维护所需的人力和时间。此外，网络节点本身价格低廉，使得系统的维护成本极低。
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4．半有源RFID介绍系统软件
4.1 前台登录界面
图4-1 登录系统前台
4.2 软件界面导航图
图4-2 软件界面导航图
4.3 跟踪定位监控整个过程
图4-3 软件应用的整体流程图
4.4 登录界面的后台管理
图4-4 系统后台登录
4.5 人员档案模块
建立每个人员的数字档案，详细记录每个人员的各种信息，建立多维查询系统，可以简单快速地查询各种信息。可以整合原始的人员信息系统，实现信息共享。记录被管理人员的日常行为，并全面分析其行为模式。
管理员信息：包括标签ID，人员编号、姓名、性别、证件名称、证件号、证件地址、邮政编码、联系电话、人员级别、人员类别、状态、备注、照片、简历、特点；
可以添加、修改、删除和查询人员数据。
人员数据包括人员唯一的系统ID、电子标签ID号码、人员号码、姓名、性别、文件名称、文件号码、文件地址、文件地址、联系地址、联系电话号码、身份级别、权限组ID、实际权限字符串，受控对象状态。
例如，可以在管理终端输入人员ID或姓名，快速定位人员。
包括人员数据管理、管理员数据管理、监控设备管理、电子地图管理、监控区域管理五个部分。
4.6 实时监控人员的位置
在地图上查看某一区域所在人员的信息
图4-6 实时监控人员的位置
4.7 准确快速地找到人员
图4-7 准确快速地找到人员
还可以准确搜索某个人员的情况，如当前位置、某个时间段的路径等。
4.8 紧急求救呼叫
4.9 远程监控检查
现场情况可通过网络远程查看。
4.10 设备管理
包括设备在内的设备ID，设备编号、设备名称IP，类别、位置、状态、备注；
图4-10 设备管理
4.11 管理标签数据
维护和管理腕带标签，增加、删除和修改。可设置腕带标签的启用和终止。
4.12 电子图管理
维护和管理电子地图，添加、删除和修改，并将其细化到特定的楼层房间。
注：电子地图部分需要单独讨论需求。
4.13 区域管理
可设置管理策略，维护和管理特定区域，增加、删除和修改。一个区域有独立的定位器ID与接收器ID与中继器ID，最大容纳人数。
4.14 设置报警策略
可实现整体现场监控和局部现场监控，实现报警连接接口功能，实现连动功能。
有五种报警策略：
授权人员外出时间超过预定时间未返回时；
超过容积报警：当指定区域总人数大于区域最大容纳人数时，系统接受报警；
标签损坏报警：当人员佩戴的腕带标签损坏时，接收器连续发送断开信息，系统接收后立即报警
边界报警：当腕带标签进入非授权区域时，接收器连续发送非法闯入信息，系统接收后报警。
4-12 周界报警
消失报警：当腕带标签在指定接收器上时，系统接收后无信号接收
4.15 统计查询报表
历史访问记录可根据人员分类、区域和时间段查询；
按人员分类，按区域分类， 按时间段查询报警日志；
可根据人员、区域、时间段查询出入记录。
图4-14 轨迹回放