第1章 系统概述
1.1 应用概述
区域人员实时定位跟踪系统是集安全控制、人员考勤、跟踪定位、日常管理等为一体的综合应用系统。它也是中国最先进、最稳定、最专业的区域实时定位系统。该技术成果的实现将为企业、事业单位和机构的安全生产和日常管理和事故急救带来新的机遇。
上海仁微电子科技有限公司专注于射频识别（RFID）高科技专业公司的产品研发和生产。致力于为社会提供先进成熟的有源服务RFID产品及技术解决方案。
总部位于中国经济中心上海，依托北京、广东、惠州等常驻办事处为全国市场服务。
公司主要从事射频识别领域的2.4G远程读写器和各种有源电子标签。产品采用了当今最先进的产品 0.18uM 微波芯片技术，使 RFID 与原微波技术相比，性能得到了本质的提高，完全解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动识别和数据传输问题，成本大大降低，也解决了中低频电磁波技术感应距离短冲突防治能力差的致命弱点。其技术指标优于同类产品，广泛应用于各类人员、车辆、资产远程识别、一卡通消费、防伪防盗、实时监控、跟踪定位等。
公司的经营理念和原则
公司秉承客户至上，锐意进取的经营理念，坚持客户至上的原则
项目实施机制
公司将指定经验丰富的技术骨干作为项目负责人，无论实施项目的规模如何，要求项目负责人亲自领导开发，并能够全面规划和控制项目的实施，直至项目完美验收；
对于复杂项目或国家重大科研项目，还必须指定具有同等经验的人员进行项目监督。
【典型案例】
● 大连市委车管系统
● 石家庄军事化步兵学院车辆管理系统
● 青岛金融押运有限公司车辆实时定位及调度系统（RTLS）
● 沧州交通局车辆管理系统
● 檀香山别墅区车管系统
● 北京某军区涉密资产实时定位系统（RTLS）
● 北京搜宝商务中心车辆管理系统
● 内蒙古呼和浩特海亮大厦人员定位系统（RTLS）
● 石家庄军械学院车管系统
● 石家庄市公安局车辆管理系统
● 英国Biodata LT 设备实时跟踪定位系统（RTLS）
● 实时跟踪固定资产实时跟踪定位系统（RTLS）
● Motorola Inc固定资产实时跟踪定位系统（RTLS）
● 首都机场车辆管理系统
● 海南国税局车辆管理系统
● 辽宁省丹东港务局车辆管理系统
● 沙城66081部队车辆管理系统
● 浙江BRT管理系统
● 上海嘉定精神病院人员定位系统（RTLS）
第2章 设计思想和原则
2.1 系统设计理念
APS区域实时定位系统涉及嵌入式技术、移动计算技术、无线射频识别、计算机软件、数据库、数字通信等。因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，还充分考虑了稳定性、可靠性、抗干扰性、容错性和异常保护。系统利用现有成熟的工业TCP/IP以通信网络为主要传输平台，相应的无线识别基站，RFID识别标签等设备与系统连接，通过区域实时定位管理专用软件与主系统进行后台数据交换，实现区域目标的跟踪定位和安全管理。系统总体设计主要体现在：
1） 有效识别和监控控制区域目标，使管理系统充分体现人性化、信息化、高度自动化。
2） 为管理人员提供进出限制、考勤作业、跨区报警、安全监控、求助报警、合理调度等管理信息。一旦发生紧急情况，系统可以立即知道和追溯所有控制目标的位置和运动历史，确保安全管理的有效运行。
3） 安全、可扩展、易维护、易操作的系统设计。
4) 轻松联网，BS 结构，易于实现更广泛的区域网络监控。
2.2 系统设计特点
1） 高度自动化。该系统可以自动检测控制目标通过控制区域的时间和地点信息，并自动实现考勤操作、统计和安全管理。
2） 成熟可靠的网络通信系统。无线识别基站安装在控制区域，通过实时收集到的信息TCP/IP无需人工干预，通信网络传输到中央集控系统。
3） 完整的数据统计和信息查询软件。该系统软件有一个特殊的数据库管理系统，包括控制目标的信息收集和统计分析系统、考勤操作的统计和管理分析系统，显示和打印各种统计报表，为高级管理人员的查询和管理提供全方位的服务。
4） 系统设计安全、稳定、可靠。在室外环境下，系统产品全天候连续可靠。
5） 报警呼叫系统配置完善的异常情况(包括无效卡、无效卡、黑名单卡进入)。
2.3 系统实现的主要功能
1)实时跟踪监控和紧急情况按钮，自动显示位置；
2)实时查询和打印当前和某一时间段的控制目标数量 活动轨迹及分布；
考勤、统计、存储、打印受控目标；
4)监控图页静态和动态编辑图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘可操作
做，全面支持实时多任务。系统可以记录、显示、查询，同时实时收集系统的数据
编辑、人工输入、网络通信等；
5） 系统中心站和网络终端可以通过局域网联网运行， 使在线所有终端在使用权限范围内
可共享监控信息和系统综合分析信息，查询各种数据报表；
6） 监控软件具有能力强， 并提供相应的图形库， 操作员可以不断监控
同时，很容易在线完成图形编辑、绘制和修改；
7） RFID识别标签采用纳瓦级低功耗设计，重量轻，无外部电源，携带方式多种多样
选择。
整个系统将尽可能保持用户现有的网络系统和应用系统，并预留界面，结合现有的应用系统或未来的应用系统，实现多方统一的管理功能，减少或避免用户的重复投资。
2.4 系统建设原则
系统建设包括软硬件。上海仁微电子科技有限公司在软硬件开发、采购、集成方面保证遵循以下原则：
1) 先进性
APS系统的主要构建理念是利用射频自动识别技术、嵌入式移动计算技术和软件技术，构建覆盖大面积的智能产品跟踪系统，具有先进、成熟、性价比高的特点。
2) 经济性
在保证满足技术要求的前提下，系统设计应尽可能采用性能和价格比最好的产品。系统建设最大限度地发挥计算机网络、设备、软件等原有设备的作用，最大限度地节约用户投资，保护现有用户投资。
3) 实用性
系统建设完全符合本项目的应用需求和实际情况，实用性强，界面友好，操作简单。
4) 扩展性
在系统方案中，根据系统分析和总体规划的观点，设计系统容量和网络开发理念，不仅考虑当前使用的可用性，而且具有适当的先进性。
第3章 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志的最佳选择。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 电子标签
简单来说，电子标签（RFID）该技术是一种无接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号及其空间耦合和传输特性来识别静态或移动中待识别物体的自动机器。
射频识别系统通常由电子标签和阅读器两部分组成。在应用程序中，电子标签附着在待识别的物品、设备和人员上。当附着在电子标签上的待识别物品、设备和人员通过其读取范围时，阅读器会自动取出电子标签中的约定识别信息或写入特定信息，从而实现自动识别物品或自动收集物品识别信息的功能。
由于RFID在标签和阅读器之间不需要光线通道，以避免其他自动识别系统（如条形码）的缺点。这保证了RFID该系统可用于灰尘、土壤、高湿度、可见度差等恶劣环境。 RFID最大的优点是在上述恶劣环境下仍能获得令人满意的读写速度，在大多数情况下，可在100毫秒内响应。除此之外，RFID读写完全自动透明，不需要手动扫描跟踪对象，也不需要像其他接触式标签技术那样激活磁条阅读器。IC卡片阅读器等。
3.1.2 RFID工作原理自动识别
RFID由短程通信设备组成的系统主要包括智能RFID，RFID的读写设备(Read-Write Units，简称RWU)读写设备有两部分RWU和RFID信息管理系统与无线通信RFID信息交流。
读写设备RWU是RFID由微处理器、安全模块、微波通信控制器和RS232、485、TCP/IP通信接口由短程通信协议和微波无线传输手段组成RWU与RFID安全可靠的信息交换目的，RWU通过RS232、485、WIFI、GPRS、TCP/IP等与上位机连接，接收控制命令和数据令和数据并返回数据。
RFID它是一种具有微波通信、信息处理和存储功能的移动装置。RFID内置小型实时任务系统，完成RFID内部存储器，I/O、电源、通信协议、密钥、算法、命令协议处理等功能。
短程通信技术采用的无线通信协议的核心是基于小功率微波天线覆盖的社区分割HDLC通过设计相应的处理和控制软件，实现协议的多址和同步通信机制RWU-RFID双向数据传输和信息交换。
3.1.3 区域定位原理
A B C接收范围为恒定的阅读器，tag1 tag2 tag3 为同一参数和增益标签。增益自动可循环(分别为0db 1db 2db 3db）。同时发送自己的天线增益数据。
示意图：
以图示 tag1为例子，
当标签增长最大为2时db时，ABC读者可以接收信号
当标签增长最大为1时db时。AB读者可以接收信号
当标签增长最大为0时db时，A读者可以接收信号
可以通过软件计算tag1最靠近A，即把tag1定位在A附近，实现区域定位
以tag2为例子：
当标签增长最大为2时db时，ABC读者可以接收信号
当标签增长最大为1时db时，ABC读者可以接收信号
当标签增长最大为0时db时，B读者可以接收信号
也可以通过软件计算tag2最靠近B，即把tag位于B附近.
3.2 系统的整体结构
3.2.1 系统组成和架构
监狱RFID智能管理系统由电子标签、读写器（接收器）、网络设备、计算机、服务器和系统软件组成。下图是一个简单的监狱RFID系统架构：智能管理系统：
系统网络结构
3.2.2 系统定位示意图
如上图所示：读写器固定在预定的不同位置，接收范围较大；当电子标签进入读写器工作范围时，读写器将接收电子标签发出的信号。根据各种报告数据进行分析后，系统可以判断电子标签的区域，从而实现电子腕带的范围定位。
在实际应用中，每个网络版的读写器将被分配到固定的位置IP根据现场地形放置地址。当佩戴电子标签的人或物体通过读写器的工作范围（如图所示）时，人或物体佩戴的电子标签将信息发送到读写器。当读写器收到电子标签并通过网络传输的信息时，根据电子标签ID号码，接收器IP根据现场设备放置的地址和数据，可以获得某人/某物在某一时间通过监控区的记录，实现对人员或物体的跟踪和监控。
3.2.3 系统组成
主要部件如下：
◆ APS实时定位跟踪系统中心Server(数据库和后台服务程序)；
◆ APS用户应用服务终端；
◆ APS网络管理子系统；
◆ 无线识别基站(目标受控区域布局跟踪)；
◆ 手持式PDA电子标签读写器(可选，有效补充人工跟踪和搜索目标，实时控制)；
◆ 腕带电子标签(标识目标)。
3.2.4 隐蔽安装设备
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。
3.5 介绍系统软件
3.5.1 基本数据管理
基本数据管理功能是RFID监控管理系统的基础。RFID监控系统需要获取一些固有的基本信息，为系统的其他功能提供信息。这些固有信息包括：人员基本信息、电子标签基本信息、人员与电子标签对应、人员分类分组等，对整个系统至关重要。
基本数据管理示意图
操作界面主要输入人员基本数据，电子标签号与相应人员对应，设置人员访问权限。
该人员佩戴的标签号电子标签ID数字；界面中间的多选框是权限设置，选定的区域描述意味着人员有权进入所选区域。未选定的区域意味着人员进入该区域后会触发报警。
该操作还具有搜索功能，可根据电子标签号或人员姓名进行搜索。
界面包括：更新、添加、修改、删除、确定、取消、退出等按钮。这些按钮的功能类似于上述设备管理界面中的按钮。图片中的新和清除按钮用于为人员选择正确的照片或清除已配备的照片。
数据管理包括：
1. 人员信息
人员基本信息包括：人员信息、精神病人信息、访客信息等。人员信息管理功能实现档案管理的电子化。
2. 物件信息
登记、管理、跟踪和保护监控范围内有价值的物品。它不仅方便统计和分配这些项目，而且当需要使用某个项目时，系统可以快速检查项目是否正在使用，在哪里使用。
3. 人员考勤
工作人员和精神病人都有一定的考勤制度。系统为不同类型的人员提供考勤功能，方便不同类型的人员的考勤管理。特别是对于需要在押人员到指定车间进行劳动改造的人员，配合RFID人员考勤功能将大大降低管理人员的工作强度。
3.5.2 系统基本设置功能
系统的某些功能必须在管理人员设置系统后才能正常运行。设置将因不同的应用环境而不同。系统的每个基本功能都有设置项目，管理人员需要根据具体情况设置。系统的基本设置包括：
设置人员权限
人员类型设置
设置监控区
警报设置
3.5.3 设备管理
设备管理是监控设备的管理。
按接收器识别码或接收器提供操作界面中的搜索功能IP查询地址。
新按钮：添加新设备对应点，点击新设备，从平面图中选择未使用的区域，然后填写以下信息，确定后保存新信息；
修正按钮：修改现有设备记录。按确定保存修改内容；
删除按钮：删除现有设备记录。按确定按钮确定删除操作；
更新按钮：刷新界面；
确定按钮：保存前的操作；
取消按钮：取消上一步；
退出按钮：退出设备管理操作界面，不保存。
3.5.4 监控报警功能
整个监控报警功能RFID监控系统的核心功能。通过此功能，监控人员可以快速了解建筑物内的人员分布情况；跟踪特殊对象的活动轨迹，这是以前监控系统无法实现的功能。
3.5.5 监控报警方式
监控报警有两种方式，越界报警和断线报警。两种报警都会产生报警声。该报警功能可与视频、门禁、报警信号、自动发送电子邮件、短信等系统功能联合启动。同一区域管理人员的位置视觉功能模块可以添加到系统中。
3.5.6 边界和出入口监控功能
在活动区域的围栏或出入口安装警戒线。如果精神病人随时靠近围栏，会刺激报警系统。 围墙的警界线范围可设置在2米至5米以内。 不容易在围墙内找到警界线。
3.5.7 行动轨迹监控
系统可以实时知道监控人员的具体位置、去过哪里、接触过谁、经常和谁在一起，方便控制和防止监控人员发生事故。
3.5.8 指定人员查询
可通过条件查询查询指定人员，并反映该人员的现状。
3.5.9 自动报警
当精神病人故意或意外破坏标签，缺席特定时间清点，非授权人员闯入禁区，管理人员按紧急救援按钮系统根据事故性质自动启动报警。并提供预设的应急提示信息。
3.5.10 显示报警位置
系统报警后，系统立即发现并显示事故区域，管理人员可尽快到达现场并进行控制。