基于半有源RFID技术的新生儿防盗系统

　　1. 引言

　　1.1 文档说明

　　此方案目的是让集成商、工程商及使用方了解物联网RFID定位技术在新生儿防盗领域的设计理念、原则、整体规划及如何发挥其巨大作用的并详细阐述相关物联网设备工作原理、安装位置等信息，以便集成商、工程商、使用方正确认识物联网在新生儿防盗领域带来的革命性变革及目前该技术存在的不足，树立物联网在新生儿防盗领域正确的认识。如您在阅读过程中，遇到任何不解和困惑，请与方案撰写者联系。上海仁微电子科技有限公司对本文档拥有最终解释权。

　　1.2 术语与缩写解释

　　术语解释

　　RFID\射频识别 一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触

　　低频激活器 处于实时寻址状态，实时“主动式”侦测周边有源电子标签，并将自身携带ID编码及天线ID编号发送到有源电子标签接收模块

　　定向读写器 定向接收并解调电子标签发送出的射频信号

　　婴儿腕带标 佩戴在婴儿身上，采用对婴儿皮肤身体无公害的设计。婴儿腕带平时是休眠模式，当标签进入激活器的激活场强时，受到激活器发出的射频信号激励，进人工作状态，又阅读器接受腕带发送出来的数据

　　新生儿防盗管理软件 为新生儿防盗管理所开发的后台管理程序

　　2. 项目背景

　　2.1 现状分析

　　医院每天有新生婴儿诞生，对每个家庭和父母来说这个新生命都是最宝贵的财产，但是新生婴儿的外貌特征相似，并且缺乏语言及理解能力而不能与外界进行信息交互。据医疗部门统计报告显示，产科医院婴儿错抱和被盗事件时有发生， 这些事件不仅给当事人造成心灵上的严重创伤，也使医院的声誉受损，甚至面临被诉讼及经济赔偿。上海仁微电子科技的新生儿防盗系统安全可靠，不仅具备全方位区域监控，包括标签的实时定位和跟踪功能以及事件的区域定位能力，还具备快速的报警事件响应速度。因此在新生儿管理方面，医院不仅能实时监控佩戴防盗标签的婴儿所处的位置，跟踪记录婴儿的移动情况，可以更加有效的实施监控和保护，而且当报警事件发生时，还能够立即定位事件发生的位置，及时遏止盗窃事件的发生，从而有利于保护新生儿的安全，防止婴儿被抱错或被盗。

　　2.2 系统建设意义

　　? 对医院的新生婴儿实时监督管理(信息中心可实时查看新生婴儿位置信息、婴儿数量、任何产房婴儿信息、婴儿动态变化、婴儿被盗报警信息、婴儿出固定区域告警信息等)。

　　? 主动预警，解决事故发生滞后性问题，将事故发生隐患提前暴露，避免事故发生;

　　? 突然场景再现，物联网技术与现有视频联动可实时查看事故发生的现场情况，为调配相关医生解决突发情况提供依据;

　　? 减轻医院护士大夫管理的工作量，提高工作效率，。

　　? 提高医院的信息化水平，推动医院婴儿管理工作向制度化、规范化、实时化发展，确保产房安全稳定。

　　3. 系统设计

　　3.1 系统建设原则

　　系统研发与建设遵循以下原则：

　　注重整体规划

　　基于半有源RFID技术的新生儿防盗系统由三部分组成，第一，看基于半有源RFID技术的新生儿防盗系统核心硬件(包括：婴儿腕带、工业级读写器、定向读写器、125K低频激活器、工业级手持式读写器);第二，基于半有源RFID技术的新生儿防盗系统软件(包括前端展示软件和后台管理软件组成);第三，中间件(包括工业级交换机、机柜、PC机、服务器、不间断电源等)。

　　立足自主研发

　　系统建设的核心技术采用市场通用的标准2.4G 及125K低频触发技术，公司提供的所有核心设备都拥有完全自主知识产权，2.4G微功耗技术、婴儿腕带密钥匙式防拆卸设计、125K缆式天线技术，同步收发机制等都为公司独创，使得腕带在使用寿命上及定位精度上都得到了很高的提升，远远超出国内同行业水平。

　　着眼未来发展

　　在系统整体架构、服务设备选型、腕带标签功能选型、基础数据采集等方面，均充分考虑后续功能的实现，兼顾设备的兼容性、系统的扩充性、功能的扩展性和应用的多样性;

　　强化系统规范

　　系统开发和资源建设符合统一的技术规范和表征体系，注重开发工作的连续性和共享性，注意为后续系统的研发、推广留有规范的数据及控制接口。统一开发应用技术、数据存储格式、信号传输制式、互联接口模式等技术指标;

　　发挥建设效益

　　系统开发与建设要结合监区现有实际情况，在现有系统基础上进一步加强监区的管理工作;按照统筹规划、边建边用、逐步完善的建设思路，充分发挥建设效益。

　　3.2 系统工作原理

　　基于半有源RFID技术的新生儿防盗系统通过半有源电子标签的应用，以电子标签作为目前最先进的标识码，将其安装在受控目标上，作为目标的唯一标识进行追踪和定位。工作时，管理人员通过联网的无线识别基站进行追踪和定位目标。

　　婴儿电子腕带采用“主动或被动方式”两种模式进行工作，腕带主动发射信号或由读写器(或低频激活器)的指令触发后发射信号。分布在各区域或门禁内外的激活器一直在主动近距离发射125KHz低频电磁波信号，经过任一激活器信号范围内的婴儿腕带都能够被顺利激活，并获取到该激活器发射的数字编号、计算出RSSI场强值。婴儿腕带随后将 “标签自身ID+标签状态信息+激活器编号+RSSI值” 等数据以2.4GHz频率无线发射出去。安装在产房，门禁，走廊的远距离读写器天线接收到从防拆卸腕带发出的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到基于半有源RFID技术的新生儿防盗系统软件进行相关处理，系统根据逻辑判断其合法性及位置信息等。

　　3.3 系统总体设计图纸

　　3.4 系统功能

　　婴儿区域实时定位

　　能够实时定位佩带定位标签的婴儿和医务人员所在区域，并显示在监控端地图上

　　区域婴儿人数统计及电子点名

　　实时统计各区域应有的婴儿数及实有的婴儿数，并提示离开的婴儿的名称或编号。

　　婴儿查找

　　在监控端可输入婴儿的名称或标签号，查找指定婴儿或婴儿的母亲的当前所处位置。

　　消失告警

　　可重点监控某些婴儿，当这些标签离开指定区域或清失时系统发现相应的告警

　　越界、离开报警

　　某些区域属于重要区，如某些楼梯出口、楼道或医院大门，未经允许的带有标签的婴儿或医务人员在这些区出现时，系统就会发出告警。也可以在某些区域设定某些婴儿在设定的时间内不准离开该区，离开或消失系统告警 ，如婴儿房。如果婴儿未经授权离开该房时，系统就会告警

　　滞留时间过和告警

　　可设定某些特殊区域，婴儿或母亲进入这种区域停留超过一定时间时，系统告警。通过防止一些意外发生。

　　轨迹回放

　　可查询某个婴儿过去的某个时间段的移动轨迹，这个时间段这个标签都去过哪些区域。

　　视频联动

　　可以给每个定位设备绑定一个摄像头，通过在监控端的地图上，点击定位设备图调用定位设备所在区域的视频。当有特定的告警时，系统会自动调出发生告警的区域的视频。

　　标签临时授权

　　当某婴儿需要暂时进入重要区域，或婴儿要暂时离开婴儿房时，可在系统进行临时授权，准许他进入重要区域或离开婴儿房一定的时间。例如：婴儿的家属要抱婴儿出去时，先跟管理员审请，然后管理员给指定的婴儿授权离开一定的时间，当授权时间结后婴儿还没被抱回来系统就会告警。

　　电子标签故障报警

　　电子标签的故障，主要是指标签电池电压低;佩戴在婴儿身上的腕带被破坏或被拆除;

　　只要佩戴在婴儿身上的腕带被脱下来，系统都会的提示告警;无论是剪断，还是用工具正常拆除，系统都会有告警。当标签的电池电压过低时系统也会提示，此时需要尽快更换电池。

　　人员求助

　　特定卡片式定位标签上有功能按键，当母亲遇到危险或其情况需要求助时只需要按下功能键系统就会显示求助的位置 ，并调出附近的摄像机视频。

　　3.5 新生儿防盗管理系统软件介绍

　　新生儿防盗安全防范管理系统软件包括两部分，第一、前端展示系统，第二、后台基础信息管理系统

　　? 前端展示系统

　　前端展示系统包括客户端登陆界面、功能展示区、系统主界面三部分，具体展示如下：

　　客户端登陆界面

　　系统主界面

　　功能展示区

　　后台基础信息管理系统

　　后台基础信息管理系统包括客户端登陆界面、信息管理、电子地图、系统管理、统计报表五个部分，具体展示如下：

　　客户端登陆界面

　　统计报表

　　4. 系统建设规划

　　4.1 硬件组成

　　? 定(全)向读写器，安装固定在医院走廊上或者墙面上，每隔100米安装一套，用于接收婴儿电子腕带发射出的无线射频信号;

　　? 激活器，安装在墙面上，每隔40米安装一套激活器，用于婴儿电子腕带和将自身编码远程写入婴儿腕带芯片中，该编码通过2.4G标签无线远程传输给定向读写器;

　　? 光纤通讯系统，光发信机、光收信机、光纤、中继器、光纤连接器、耦合器等共同组成了光纤通信系统，用于将读写器收到的射频信号传输到监控中心。

　　4.2 安装注意事项

　　? 定向读写器安装需注意安装高度(一般在3-4米)、接头防水(电源接头、网络接头)、天线面板方位;

　　? 激活器的安装，激活器天线安装位置一般选择墙体中间或距离墙体1米水平,地面下方20公分掩埋，天线需用PVC管保护，以防进水对天线造成腐蚀;

　　? 激活器安装高度一般为2-3米，注意接头防水处理;

　　? 光纤通信系统安装主要注意接头防水;

　　5. 硬件设备介绍

　　5.1 RW-T713型 新生儿防盗腕带

　　产品技术特性

　　识别距离 ： 0～ 150米

　　工作频段 ： 2.4 GHz 、有源125KHz

　　通讯速率 ： 250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　防拆功能 ： 可提供多达3路的防拆(报警)功能;非授权强力取下立刻发无线报警信号、;需特定设备进行物理和无线指令复位

　　按钮功能 ： 双按钮指令可用于求助报警、签名刷卡

　　功耗标准 ： 平均工作功率为微瓦级

　　使用寿命 ： 1~1.5 年，使用授权密钥可更换电池

　　封装特性 ：在抗高强度跌落与振动，对婴儿的皮肤采用无伤害的材料

　　环境特性 ： 工作温度-40℃ ～85℃

　　工作湿度<95%

　　可 靠 性 ： 防浸泡防冲击、

　　外 形 ：可提供OEM定制服务

　　5.2 RW-R902型 定向读写器

　　产品技术特性

　　识别距离 ： 0 ～ 150米

　　识别能力 ： 同时识别 500张以上的标签

　　极化方式 ： 圆极化(更适合标签朝向多变的应用)

　　增 益 ： 16dBi 接收32级可调、发射4级可调

　　工作频段 ： 2.4 GHz ～ 2.4835 GHz

　　功耗标准 ： 工作功率为毫瓦级

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　接口标准 ： RS232、RS485、Wiegand26、RJ45、TTL、WiFi等可选

　　扩展I/O ： 开关量信号输入与输出各2路(可选)

　　电源标准 ： DC 7.5～12V 500～1000mA

　　可 靠 性 ： 防雷防水防冲击，满足工业环境要求

　　尺 寸 ： 268×268×80mm

　　5.3 RW-R801型 工业级全向读写器

　　产品技术特性

　　识别距离 ： 0 ～ 100米半径

　　识别能力 ： 同时识别500张以上的标签

　　识别角度 ： 全向

　　极化方式 ： 垂直极化或双极化

　　增 益 ： 5dBi 接收32级可调、发射4级可调

　　工作频段 ： 2.4 GHz ～ 2.4835 GHz

　　功耗标准 ： 工作功率为毫瓦级

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　接口标准 ： RS232、RS485、Wiegand26、RJ45、TTL、WiFi等可选

　　扩展I/O ： 开关量信号输入与输出各2路(可选)

　　电源标准 ： DC 7.5～12V 500～1000mA

　　可 靠 性 ： 防雷防水防冲击，满足工业环境要求

　　尺 寸 ： 180×135×60 mm(不含天线)

　　5.4 RW-R750型 低频激活器

　　产品技术特性

　　激活范围 ： 标配2组棒状天线，每组0 ～ 3.5米半径;最大可扩展识别范

　　围到1000㎡

　　激活速度 ： 最大400 公里 / 小时通过时可被激活

　　激活能力 ： 同时激活500张以上的标签

　　激活角度 ： 全向

　　中心频率 ： 125KHz

　　抗干扰性 ： 采用时分多址技术，多设备互不干扰

　　穿透能力 ： 低频波长2500m可完全穿越人体和墙体

　　标准接口 ： TTL、RS485接口

　　电源标准 ： DC 7.5～18V 1000～3000mA

　　工作温度 ： -40～+85℃

　　封装特性 ： 铝合金外壳封装

　　可 靠 性 ： 防水防冲击，满足工业环境要求

　　尺 寸 ： 148×98×45 mm(未包括外置天线)

　　安装方式 ： 吸顶、挂壁或地埋等安装方式

　　6. 项目实施

　　6.1 项目实施步骤

　　6.2 项目售后服务

　　销售所及,服务必至 ;

　　7χ24小时专业化保障;

　　4小时内迅速到达维护现场。