發布日期：2022-05-25 點擊率：49
1. 引言
1.1 文檔說明
本文檔為基于WiFi-RFID的實時定位解決方案。方案附件中包括技術描述、產品介紹等。
1.2 術語與縮寫解釋
縮寫、術語 解 釋
AP Access Point的縮寫，即負責通訊功能的無線網絡接入點。
RFID定位器 擁有定位功能的WIFI-RFID無線或有線接入點
RFID 標簽 一種具有定位功能的有源RFID子標簽。
RTLS Real Time Location Systems的縮寫，即實時定位系統。
Wi-Fi Wireless Fidelity的縮寫，又稱Wireless LAN，或WLAN， 即無線局域網，是IEEE 802.11定義的一個無線網絡通信的工業標準。
2 項目需求
2.1 項目背景
當今，醫療行業面臨越來越多的問題，如：不斷增加的財政壓力、政府管制，亟待改進提高的醫療服務水平，病患的安全監護等等，問題的產生源于一個共同的原因——缺乏一種針對病患、醫護人員、醫療設備和其他可移動資產的位置及狀態實時監控的可視化解決方案。諸如：因錯位放置以致不能得到及時維護的醫療器械；走錯病房的病人；門被打開放有溫度敏感物品的冷藏室，所有這些對醫院的醫護工作都將產生極大的負面影響。
針對目前醫療行業客觀存在的上述問題，我公司推出基于標準RTLS無線醫療追蹤解決方案。方案有基于WIFI的無線局域網定位，此外還有基于最新RFID技術，采用獨特的算法實施RTLS定位。無線無須重新搭建其他網絡或設施，在原有無線局域網基礎上即能快速部署安裝，搭起醫療可視化平臺，為醫療機構提供完整的資產、病患和職員追蹤解決方案，以利于他們降低運行成本，提高運行效率和醫療服務水平。
公司可視化醫療解決方案包括：實時資產管理、設備維護、溫度監控、工作流程管理、病患和醫護人員安全監控。方案的實施基于標準的WLAN結構，同時可以整合所有醫療IT軟件系統。可視化醫療解決方案滿足了醫生、物資管理人員、生物工程師、實驗人員的需求，增加了常規應用、增強了安全、通過有效的利用設備，減少了花費、改進了流程、增加了收入、提高了醫護水平。
2.2 需求描述
實時定位系統（RTLS）在醫療行業的應用
1、母嬰管理
剛出生的嬰兒在外型上基本差異不大，沒有自我保護的意識，需要醫護人員給予細致的呵護。實時定位系統可以解決母嬰配對以及嬰兒防盜問題，實現母嬰的安全保障。
2、特殊病人管理
特殊病人群體包括：精神病人、殘疾病人、突發病患者、兒童病人，這類群體屬于自我管理能力比較差，需要醫院給予更加完善、細致的照顧。
綜上所述，實時定位系統（RTLS）不僅解決了醫院的無線網絡覆蓋的問題，實現無線上網的智能化辦公，基于Wi-Fi無線局域網基礎上的實時定位系統還解決了醫院的人員、資產有效管理。實時定位系統（RTLS）同時可與醫院已有的信息系統集成，更加便于醫院的智能化管理。
2.3 需求分析
2.3.1 出入周界報警
1、 距離院門5-10米設立周界報警系統
2、 在沒有指定人員陪同情況下，人員接近出入院門一定距離會報警。
2.3.2 區域報警
1、病人或嬰兒在規定時間不能超出規定范圍活動
2.3.3 母嬰管理
在新生嬰兒的腳腕上戴上腕帶的電子標簽，在出院之前無特殊情況是不允許打開標簽的。母親也佩戴電子標簽，醫院管理人員在母親入院和嬰兒出生時就在標簽內輸入目前和嬰兒的個人信息，如果母親和嬰兒配對錯誤，母親和嬰兒的標簽在一起時會發出告警提示。提醒護士人員發生配對錯誤。
嬰兒的腕帶標簽內部獨特的設計，不管以任何一種方式拆卸，都會觸發標簽向定位服務器的告警提示，同時如果嬰兒被抱離嬰兒房，標簽也會通過傳遞的實時位置信息，觸發定位服務器的告警提示。提示管理人員嬰兒的實時位置移動狀況，有效防止嬰兒被盜。
2.3.4 特殊病人管理
特殊病人群體包括：精神病人、殘疾病人、突發病患者、兒童病人，這類群體屬于自我管理能力比較差，需要醫院給予更加完善、細致的照顧。
實時位置信息查詢：給病人佩戴電子標簽，可在后端定位服務器上查看到病人在醫院的實時位置信息以確定病人處于安全的環境中。
緊急情況告警：當病人遇見緊急情況，例如：殘疾病人在洗手間摔倒、兒童找不到自己的病房、突發病患者病情突然發作等，病人可以自己按自己所佩戴的標簽告警按鈕，后端定位服務器即刻出現告警提示，管理人員可以馬上做出反應，安排援救。
醫院特殊重地管理：醫院有很多禁止病人入內的區域，需要嚴格監控和管理。如果帶有標簽的病人闖入此區域時，就會觸發后端定位服務器的報警功能，提醒管理人員即時處理。
安全范圍界定：為了更加維護特殊病人的安全，醫院可根據實際狀況安排特殊病人在安全的區域內，如果病人走出安全區域，病人攜帶的標簽即會向后端定位服務器發出告警信息，管理人員可以實時安排醫護人員前去處理。
2.3.5 保安巡防管理
1） 主動告警觸發
目前狀況：主要通過視頻來監控突發事件，但由于視頻監控圖像過多和監控保安的疲勞，造成發生突發事件時無法及時處置。
定位系統解決的問題：
1、 保安人員按鈕告警：保安佩戴定位卡，一旦發生緊急情況可以觸發定位卡按鈕，并且和視頻聯動，這樣后端可以及時進行支援，保證了保安的安全。
2、 無線定點報警：在重要地段安裝無線定點告警標簽，并且對告警級別分類，保證控制中心第一時間處理報警，并且對保安的人身安全提供了一個很好的保證。
3、 區域告警：劃定某些區域屬于禁區，未經允許的人員進入或離開將發出報警信息，或某些人員不能離開某個區域，一旦離開將發出報警信息。
2） 遇到告警實現定位和視頻聯動
目前狀況：目前僅僅使用視頻監控有很多弊端，發生意外事件時，值班人員不一定能注意到視頻顯示的屏幕，智能化和實時性很差。
定位系統解決的問題：遭遇緊急告警時，實現定位系統和視頻監控系統的實時聯動，聯動時候自動彈出攝像頭畫面，中心控制室人員可以根據當時的畫面情況采取緊急預案，具有直觀反應迅速，效率高的特點，避免了由于處理不及時造成的損失。同時在軌跡回放的同時可以實現同時調用當時相同時段的監控畫面一起回放，這樣是普通的監控系統更加智能化。
3） 保安巡視管理
目前現狀：保安按照規定時間需要定時巡邏，巡邏也是按照規定路線，但不是所有保安都能夠按照規定執行；保安遇到緊急情況時，無法迅速報警。
定位系統可以解決的問題：實時記錄保安的巡邏線路，統計每日保安巡邏的次數和時間。保安巡邏的軌跡回放，同時可以實現同時調用當時相同時段的監控畫面一起回放，可以檢查保安巡邏的情況，促使保安按時按量巡邏，減少突發事件的發生。
2.3.6 在院醫護人員等管理
基于無線局域網（Wi-Fi）的定位系統能實現對人員的有效管理。通過佩戴電子手銬，實時定位監控，防止意外事件發生。
1） 人員實時位置信息
目前狀況：目前對醫院病人及嬰兒缺乏有效管理，主要依靠傳統人工方式。
定位系統解決的問題：人員活動和分布的情況通過定位系統可以一目了然，可以隨時查詢病房中人員的人數和每個人的履歷表，人數統計自動化，實現點名動態化和實時化。
2） 人員活動軌跡回放
目前狀況：平時管理時無相關的技術可以對病人過往的行為做分析，如果發生意外，需要調用當時該人員活動的情況。
定位系統解決的問題：可以隨時按照時間段調用病人活動的軌跡并進行回放，這個功能特別在發生突發性事件時非常有用，可以查看哪些在事發地段出現，并且和錄像聯動，可以調用視頻錄像。
3） 主動告警觸發
目前狀況：主要通過視頻來監控突發事件，但由于視頻監控圖像過多和監控人員的疲勞，造成發生突發事件時無法及時處置。
定位系統解決的問題：
1、 區域告警：劃定某些區域屬于禁區，未經允許的標簽進入或離開將發出報警信息，或某些病人不能離開某個區域，一旦離開將發出報警信息。比如病人進入其他病房，就觸發報警。
2、 消失告警：標簽消失后發出告警。
3、 腕帶脫離報警：病人腕帶具有斷帶告警功能，當腕帶脫離手腕，會觸發報警。
4） 遇到告警實現定位和視頻聯動
目前狀況：目前僅僅使用視頻監控有很多弊端，發生意外事件時，值班人員不一定能注意到視頻顯示的屏幕，智能化和實時性很差。
定位系統解決的問題：遭遇緊急告警時，實現定位系統和視頻監控系統的實時聯動，聯動的可以彈出攝像頭畫面，中心控制室人員可以根據當時的畫面情況采取緊急預案，具有直觀反應迅速，效率高的特點，避免了由于處理不及時造成的損失。
2.3.7 系統擴展功能
醫療設備管理
醫院的急救醫療設備（例如：呼吸機、氧氣裝置等）在急救時需要第一時間被找到，這對醫療設備的管理工作提出了極高的要求。在醫療設備上放置電子標簽，在后端低服務器上輸入需要查找的醫療設備，馬上就會在界面上顯示出設備的實時存放位置，便于馬上找到該設備，避免因尋找醫療設備而影響到急救的時間進度。
特殊藥品監管
對于一些對溫度、濕度等要求較高的特殊藥品，以及藥品失效日期的監控，都需要耗費大量的人力去管理。利用實時定位系統（Wi-Fi RTLS）即可實現輕松管理，電子標簽內置或者外接傳感器，標簽可以實時采集藥品所在環境的溫度、濕度、時間等參數上傳至定位服務器，可以在定位服務器端設置參數值，當藥品所處的環境溫度、濕度等超標時，標簽就會觸發告警提示，管理人員可根據告警提示信息即時處理藥品的有效管理，避免不必要的浪費。
優化工作流程
醫生佩戴電子標簽，管理人員可以在后端定位服務器界面看見醫生的實時位置信息，當有急診需要找到醫生時，就可以通過定位服務器發出指令信息到標簽上，醫生收到提示信息后，就知道有急癥，即可馬上回到診室。同時，如果醫生遇到緊急狀況，例如被病人襲擊、或者因為急事不能回到診室等，醫生可以按標簽上的告警按鈕，告知后端管理中心他的實時狀況。
2.4 方案優勢
目前Wi-Fi網絡的普及使得基于Wi-Fi的應用產品越來越普及，應用迅速推廣，爆炸性增長。GPS定位局限性直接推動Wi-Fi定位系統應用，傳統的RFID也只是門禁和考勤，不能用來做定位。隨著RFID的應用不斷滲透，新的RFID芯片不斷問世，多頻段抗干擾能力強。未來一定會被廣泛應用在無線傳感、無線實時定位等應用，特別是其超低功耗無線傳感是其他電子標簽所不及。我們正是看到了此行業的發展前景，及時推出新型的WIFI-RFID無線定位系統，打造最先進最經濟最優化的實時定位系統。
由于基于傳統的RFID技術缺少核心定位算法，只是依靠讀寫器做區域定位，而且盲點很多，不能提供精確定位。網頻推出的WIFI-RFID實時定位系統，融合WIFI、RFID特點，后臺采用基于RSSI信號強度精確定位算法，射頻前端采用功耗和成本更低的有源RFID系統。下面側重就網頻的WIFI-RFID 實時定位系統和現有的WIFI-RTLS做簡要對比說明。
項目 WIFI-RTLS定位系統 網頻WIFI-RFID RTLS定位系統
系統特點 基于Wi-Fi無線局域網定位，可以利用已鋪設的Wi-Fi網絡，避免網絡的重復建設。實際實施時候，因為系統很容易收到外部WIFI無線信號干擾，普遍采用以太網TCP/IP協議傳輸。 結合無線局域網接入技術、RFID技術、實時定位技術等，前端采用功耗和成本更低的有源RFID標簽，通過路由RFID讀寫器可直接接入無線局域網。后臺采用有線以太網或無線WIFI，支持跳頻設計，抗干擾能力強。
網絡擴展性 單制式設計，只支持無線局域網系統，接口無線WIFI及以太網。可擴展能力弱 模塊化多制式設計，融合WIFI及RFID技術，支持以太網、WIFI無線傳輸等，容易和GPRS、3G等技術整合，可擴展能力強
WIFI特點 WIFI標簽普遍設置在802.11b，傳輸速率也只有1Mbps或2Mbps。AP通訊也只能采用相應的802.11b協議，無線傳輸速率也只有1Mbps或2Mbps，這也嚴重影響了無線局域網系統 由于前端采用有源RFID技術，WIFI只是用來數據傳輸，因而工作在802.11G模式，傳輸速率可達128Mbps，對現有的無線局域網不會產生影響。
網絡的安全性 支持WEP、WPA、WPA2等國際標準加密方式；標簽支持數字加密技術 支持WEP、WPA、WPA2等國際標準加密方式；此外，支持自定義數字加密技術
定位精度 采用RSSI信號強度定位三角算法，定位精度一般在3到5米 采用RSSI信號強度定位三角算法，定位精度一般在3到5米。如果結合頻分多址技術，定位精度可達2米
調頻技術 不支持調頻技術 支持調頻設計，標簽自動漫游
漂移概率 漂移概率很高，尤其是上下樓層及相鄰房間 采用頻分及調頻技術，零漂移
標簽功耗 有源WIFI電子標簽，功耗很高，標簽處于發射狀態時候的工作電流通常都在220mA以上 有源RFID電子標簽，電池同等容量、同等工作模式，電池壽命至少10倍以上WIFI標簽
標簽成本 成本很高 成本更低
3 方案設計
3.1 功能描述
3.1.1 定位監控
1） 實時監控
a. 在地圖上顯示圖標對應于標簽綁定的人或物；
b. 對標簽進行實時監控，并在地圖中顯示標簽的當前位置；
c. 標簽閃爍表示有報警；
d. 標簽分組，用不同的圖標顯示；
e. 定位過程中能實時看到圖標平滑移動；
f. 搜索人員姓名、狀態：
g. 可跟蹤指定的標簽，地圖隨著標簽的移動自動切換；
h. 將鼠標移到圖標上可以看到圖標的信息和狀態；
i. 點擊圖標后可以顯示人員的詳細信息；
j. 可以手動切換地圖，查看指定地圖上的所有標簽的活動情況；
k. 地圖可以放大和縮小，調整到合適的大小；
l. 跟蹤單個標簽時地圖會自動切換樓層。
2） 實時告警
a. 觸發告警，彈出頁面，聲音報警，并且顯示對應的視頻錄像；
b. 點擊處理后，頁面可以關閉，否則會一直提醒；
c. 實時報警列表。
3） 軌跡回放
a. 可以自定義、修改軌跡；
b. 移動軌跡是平滑顯示的；
c. 可以鎖定一個標簽，按時間段播放，顯示移動（可選擇有軌跡或無軌跡），地圖切換；
d. 可以鎖定一張地圖，按時間段播放，顯示不同標簽移動，無軌跡；
e. 軌跡回放過程中可以顯示各類報警（按鈕，區域，消失、振動、不動）和聲音效果；
f. 可以全屏播放；
g. 可以保存某一段軌跡錄像；
h. 可以保存某一段數據，可調用播放；
i. 可同時使用多個播放。
3.1.2 標簽管理
標簽管理分為警員和病人管理。
a. 標簽發放，通過發卡機，自動獲取標簽ID；
b. 將標簽與人員綁定：將指定的人員信息和其佩戴的標簽進行綁定，在系統中顯示的標簽即代表佩戴該標簽的人員；
c. 標簽更換對應的人員；
病人信息設置：可在系統中對病人的信息進行設置和管理，并且綁定到病房；
保安信息設置：可在系統中對保安的信息進行設置和管理；
標簽分組、分類：標簽可以根據實際情況進行分組和分類。
3.1.3 報警管理
1） 按鈕報警設置：標簽有按鈕報警功能，當發生緊急情況時可按下按鈕發出報警信息；
2） 腕帶脫離報警設置——一旦腕帶戴到病人手上，病人就無法自行脫下來。如果病人將腕帶弄斷，該標簽將會不斷地向系統發出腕帶脫離報警信息。工作人員需要腕帶脫離病人時候，可以先在系統中將指定標簽的防腕帶脫離報警功能關掉，這樣系統就不再接受該標簽的腕帶脫離報警信息；
3） 越界報警——某些區域屬于禁區，未經允許的標簽進入將發出報警信息，或某些病人不能離開某個區域，一旦離開將發出報警信息；
4） 與管理信息系統不符報警——病人在系統中已經設定好了房間號，一旦病人進錯房間，將及時發出報警信息。
5） 消失報警設置——標簽消失有多種因素（如電池沒電、標簽越過信號覆蓋區域等），可以設置指定標簽的消失報警條件和報警級別，如該標簽消失了，將會觸發相應的報警；
6） 電池低電報警設置——標簽每隔一段時間將會向系統報告一次自己的當前電量，可以在系統中設置電量最低界限，一旦標簽電量低于這個界限將會發出報警信息；
7） 未按規定路線報警——指定某個標簽在某段時間的行走軌跡，一旦發現該標簽偏離指定的行走軌跡達一定的時間，發出報警信息；
8） 無隨同人員報警——將病人標簽和醫護人員標簽綁定，一對一或多對多進行綁定，當病人標簽的行走軌跡和保安標簽的行走軌跡不一致，并達一定時間，發出報警信息。
3.1.4 系統管理
a. 用戶管理：可設定各種用戶權限，用戶登錄系統后根據自己的權限進行相應的操作和瀏覽符合權限的內容。
b. 地圖如果已經劃分區域，可設定各個標簽進出各區域的條件。
c. AP定位器管理：監控AP定位器工作狀態，查詢歷史記錄。
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