逖偲高zigbee养老院人员定位解决方案

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逖偲高养老院人员定位解决方案

(一)
方案概述

养老院主要服务对象是老年人，老龄问题比较突出。因为年龄的偏大，老年人或多或少在身体上有些不便，自理程度不如年轻人，比较容易出事故。养老院里的基础建设日趋先进，一般都配套有花园、健身场所、娱乐场所、休闲场所等。这些设施首先丰富了老人们的生活，为老人的生活添光增彩；同时也给老人们带来潜在的不便。因为场所涉及的地方大，管理人员不可能顾及到每个位置的每位老人，当老人出现问题时，需要服务人员以最快的速度，找到老人所在位置，进行相应的帮助。所以必须要采取一种有效的方式来照顾老人，而实时确定老人在养老院内的位置，并对其及时提供服务，
“定位”更显重要。
　　上海逖偲高结合养老院的实际情况，研发出了zigbee养老院定位系统，进而对老人给予更高质量的呵护与照顾。

(二)
系统介绍

每个老人都配带着一个腕带，该腕带内置zigbee的射频卡，该卡是基于zigbee的无线技术，利用国际通用的2.4~2.5GHz的频段，腕带可以主动的向外界发送信息，能传输0~1500米的距离。腕带的信息被基站接收到后，基站就可以解读卡内的信息，进而了解到是哪个老人的腕带号？处于什么位置？基站再把读到的信息发给电脑。当老人移动到其他地点时，电脑能实时监控到具体的位置。当老人在社区任何地方遇到困难，按下随身腕带上的按钮，监控中心管理人员的电脑屏幕上将立即显示该老人所处的位置，以及老人个人的健康状况、曾患过的疾病等相关信息，为医护人员的快速响应、紧急求助提供指引。

本系统中使用电子标签是有源标签，发射距离较远可达100m 左右范围

(三)
总体设计

　　　由于zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，具有低功耗、低成本、低速率、时延短、网络容量大、可靠性高、安全性高等特点，因此，选择zigbee技术来设计人员定位管理系统，组成一个短距离、多跳的、自组织无线定位网络。

　　无线定位网络主要由基站、标签、网关（协调器）节点、主机、数据库和应用软件组成。其中，标签与基站通信距离可达80ｍ，基站与网关节点最高可视通信距离最高可达1.2公里，可以实现一点对多点的快速组网；所有定位信息通过网关传输至以ＩＰ地址为中心的有线以太网络，完成了两种网络模式的信息融合，体现了有线以太网络的“无线延伸”，也可以说是物联网技术在养老院行业的实际应用。

系统实现基本过程：

1：在养老院人员活动空间场所的合适位置，布置若干无线定位网络的基站，采用cc2430模块，作用是提供数据转发和路由功能，是网络的路由节点。另外，通过选择少量建筑物内设置网关，用于收集zigbee无线信号，并将收集到的信号通过以太网传输到监控终端ＰＣ上，起网关节点的作用，网关与基站的区别是增加了网络扩展模块。

2：让老人配带腕带标签，作为身份识别的定位节点，采用ccc2430模块内置定位引擎，并具有唯一ＩＤ地址用来识别身份和位置信息；在终端数据库中，记录老人的相关信息。

3: 老人活动至基站附近时，标签将启动内置定位引擎进行识别；然后，定位信息和ＩＤ号等并经若干路由基站多跳传至网关节点，通过以太网传至终端数据库，实现人员定位的功能。

　　最终，通过系统不间断、定时的获取老人的位置信息，用电子地图描绘其活动轨迹，定时清点特定区域人数，实现人员跟踪功能；通过设置区域、时间权限，限定区域人数，实现违规报警功能；一旦出现突发事件，立即启动应急预案，实现紧急处置的功能。

(四)
系统优势

ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速率(250kB/s)、低功耗、低成本、自组网、低复杂度、安全可靠、高扩展性的双向无线通信技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。ZigBee 的基础是IEEE 802.15.4，这是IEEE无线个人区域网（Personal AreaNetwork，PAN ）工作组的一项标准，被称作IEEE802.15.4ZigBee ）技术标准，主要适用于自动控制和远程控制领域，支持地理定位功能。作为一种无线通信技术，ZigBee技术具有以下特点：

(1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。

(2) 成本低: ZigBee模块的初始成本在6美元左右,估计很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

(3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。

(4) 网络容量大: 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备, 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。

(5) 可靠: 采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。

(6) 安全: ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证, 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

目前实现人员定位的技术很多，如GPS定位、手机基站定位、RFID定位、WIFI定位等。GPS定位与手机基站定位因需要类似手机终端，不便于管理，虽然定位功能不错，但并不适合这一个管理严格的场所。RFID、WIFI、ZigBee技术都能很好的完成人员定位功能，

ZigBee与WIFI采用同样的算法实现定位，但是WIFI设备的耗电量太大，设备需要频繁更换电池或充电，对人员定位功能有影响以及不方便管理；RFID与ZigBee相比，定位算法虽然不一样，但是在达到相同定位效果及密度的前提下，RFID设备的安装密度会远大于Zigbee设备，而且RFID采用的是有线传输需要布线，安装工程量都比较大。最主要的是RFID无法测量出标签信号的强弱，只能完成有效范围的区域定位，而zigbee能测试出信号的强弱，实现精准定位，综上所述，ZigBee技术和施工成本低、耗电小、精准定位、传输可靠、实现复杂度以及应用适合度等优势，在目前常见的集中定位技术中更加适合于用以监狱人员定位系统的功能。

上海逖偲高网络科技有限公司

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