基于半有源RFID技术军政事业单位安保枪支管理系统

　　1. 引言

　　1.1 文档建设说明

　　此方案目的是让集成商、工程商及使用方了解物联网RFID技术在校讯通、家校通及校园安全管理领域的设计理念、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智能交通领域带来的革命性变革，树立物联网在军政事业单位安保枪支管理领域正确的认识。

　　1.2 术语与缩写解释

　　术语解释

　　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

　　RFID有源、半有源射频卡 由嵌入式处理器及其软件、卡内发射和接收天线、收发电路和高能电池组成，特殊编号预存储于微控制器中，并间断发射唯一的加密识别码无线电信号。卡内高能电池为有源卡正常工作提供能量，卡内电池可更换。

　　工业级全向读写器 由信息采集、处理、信息传输、嵌入式软件组成，其主要功能是完成对有源电子标签或者半有源电子标签识别编码输出信号的实时采集、处理。

　　低频激活定位器、低频激活门禁器 用于对半有源电子标签进行触发唤醒的设备。在唤醒的过程中可以借助于其特性，可以用于各种类型的定位和各种类型的门禁统计

　　声光报警器 通过利用开关通电来用于系统终端发出报警信息的装置

　　2. 项目背景

　　2.1 系统概述

　　系统介绍

　　警用枪支是一种震慑犯罪的特殊工具，因此警用枪支的管理工作则显得尤为重要。警用枪支管理是指在管用枪支的存放、出入库、运送、使用、携带、归还等各个环节中对其有效监控与管理。如果监管工作不到位，将会给国家和社会带来重大安全隐患。

　　本系统使用RFID技术应用于武警枪支管理，使用RFID枪支监控柜实时监控柜中枪支数量、编号等信息。确实管理到警员在枪支领用前、领用中、使用中和归还各个环节，实时将枪支的异动状况报备到系统监控中心。

　　本系统是一种自动识别技术，是一种能有效对枪支出入进行联网监管的科技手段，是进行跟踪管理统计管理的有效工具。

　　本系统能解决的问题

　　1. 岗哨执勤枪支离位报警;

　　2. 岗哨执勤人员离位报警;

　　3. 被管理枪支管理人员交接;

　　4. 月人员上岗统计报表等

　　2.2 系统设计的思想

　　监狱狱警枪支智能化管理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、数字通讯等方面。因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。系统利用现有成熟的工业TCP/IP通讯网络作为主传输平台，相应的无线识别基站、RFID识别标签等设备与系统挂接，通过监狱狱警枪支智能化管理专用软件与主系统以标准的专用数据库进行后台数据交换从而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) 实现布控区域目标进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”;

　　2) 为管理人员提供人员进出限制、跨区报警、安全监控、求助报警、合理调度等多方面的管理信息，一旦有突发事件，通过该系统立刻可以知道和回溯所有受控目标的位置和运动历史情况，保证安全管理工作的高效运作;

　　3) 系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性;

　　4) 轻松联网，BS 结构，轻松实现更广阔地域联网监控;

　　2.3 系统设计特点

　　1) 高度自动化。系统能自动检测受控目标经过受控区域的时间、地点信息，并自动实现对受控目标的侦测、统计及安全管理;

　　2) 成熟可靠的网络通信系统。安装在布控区域的无线识别基站，实时将采集到的信息通过TCP/IP通讯网络传送到中心集控系统，整个过程无需人为干预;

　　3) 完备的数据统计与信息查询软件。系统软件具备专用数据库管理系统，包括受控目标的信息采集和统计分析系统，考勤作业的统计与管理分析系统，显示并打印各种统计报表资料，为狱警及监狱高层管理人员的查询与管理提供全方位的服务;

　　4) 系统的安全、稳定、可靠性设计。系统产品完全采用室外环境下全天候连续可靠工作设计;

　　5) 完善的异常情况(包括无效卡、失效卡、未授权卡进入)报警呼叫系统配置;

　　2.4 系统实现的主要功能

　　1) 受控狱警、枪支实时跟踪监测及突发事件狱警按钮求助，位置自动显示;

　　2) 实时查询、打印当前及某时间段受控狱警、枪支数量、 活动轨迹及分布情况;

　　3) 受控枪支、狱警未经允许或因其它因素强行离位系统自动报警，同时视频系统自动弹出视频框，管理人员借助监控软件可清晰在线察看出事现场情况;

　　4) 系统监控中心站及网络终端可以局域网方式联网运行, 使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表;

　　5) 监控软件具有很强的作图能力, 并提供有相应的图形库, 操作员可在不间断监测的

　　同时,容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改;

　　整个系统将尽最大可能，保持用户现有网络系统与应用系统，并预留接口，可与现有应用系统或将来的应用系统结合，实现多方统一管理功能，减少或避免用户重复投资。

　　2.5 系统建设的原则

　　系统建设包括软、硬件两方面。在软、硬件的开发、采购、集成时，本公司保证遵循了以下原则：

　　1) 先进性

　　监狱狱警枪支智能化管理主要构建思想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，构造一个覆盖大范围区域的产品智能追踪系统，具备技术先进、产品成熟、性价比高等特点优势。

　　2) 经济性

　　在保证满足技术要求的前提下，系统设计尽量采用性能价格比最佳的产品。系统的建设最大限度发挥原有部分设备的作用，如计算机网络，设备、软件等，最大限度上为用户节省投资，保护已有的用户投资。

　　3) 实用性

　　系统的建设完全符合本项目的应用需求和实际情况，突出实用性强，界面友好，操作简单。

　　4) 扩展性

　　在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点对系统容量及网络发展设想进行方案设计，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。

　　3. 系统方案总体介绍

　　根据系统总体功能，监狱狱警枪支智能化管理系统总体设计方案包括二部分，第一：岗哨执勤枪支 、人员离位报警子系统;第二：枪支管理人员交接、上岗人员月报表统计子系统。两系统相辅相成、相容相依共同组成了完善的监狱狱警枪支智能化管理体系。以下将分别介绍两个子系统的系统网络搭建拓扑图、工作原理、系统功能、系统组成、系统设备安装拓扑图

　　3.1 岗哨狱警枪支智能化监控子系统

　　3.1.1 系统网络搭建拓扑图

　　系统网络搭建拓扑图

　　读写器采用RJ45网络接口，读写器收到数据后通过TCP/IP网络接口传递给Hub或者无线路由器，读写器读取的数据通过Hub或者无线路的中转传递给局域网，链接在局域网上的PC终端就可以解析读写器传输数据的格式，数据解析后PC服务器根据事先设定的程序执行命令，如：启动报警器报警、记录离位时间等信息。

　　3.1.2 系统工作原理

　　1) 给岗哨执勤的枪支上面安装一只防拆卸的电子标签，该标签是半有源电子标签，平时休眠，只有在低频激活器的唤醒下，才向外界发出信号，并且该标签具有电子防拆功能，当人员将其在枪支上取下，则电子防拆功能启动，标签和相关报警装置会发出报警信号;

　　2) 在岗哨执勤的位置安装一台低频激活器，该低频激活器拥有一支天线，触发标签的距离为3米左右，只有标签处于低频激活器的激活范围，则标签被激活，发出正常的信号，被附近的读写器接收到;

　　3) 在岗哨执勤位置附近安装一台2.4G工业级全向读写器，该读写器为全向远距离识别装置，当附近的标签被激活器激活后，接收标签的信息，而当标签离开激活区域处于休眠后，没有信息发出读写器接收不到数据，则读写器内部的继电器装置动作，驱动链接的声光报警器发出报警信号;

　　4) 人员离位报警装置和枪支离位报警具有相同的原理。

　　示意图

　　3.1.3 系统功能

　　1) 实时侦测巡检，管理人员点击页面刷新选项，接收器在几秒钟内会将所有哨岗狱警在位情况、哨岗值班人员信息、哨岗值班人员枪支信息等调出，并上传之系统管理软件告知管理人员

　　2) 区域定位，通过安装在不同哨岗的接收器可以实现区域非精确定位。因安装在不同哨岗的接收器都有不同的IP地址，接收器无线接收到电子标签信息进行加密，并将自身的IP地址一同发给上位机，上位机根据不同的IP地址、信号强度值、读取的次数作出位置判断;

　　3) 枪支、狱警离位报警。狱警、枪支都安装有主动式电子标签，电子标签具有防拆功能，一旦标签被强行从枪支上取下，电子标签即时发送一个特殊的ID给接收器，接收器收到信号输出5V的开关量信号驱动报警器报警;对于未经领导授权的狱警及枪械，被强行带出哨岗监控区域，将会立刻触发报警器进行报警;

　　4) 视频联动，现场实时在线;每个哨岗安装监控探头，探头全天候工作，信息实时存储在硬盘存储器内。当接收器接收到特殊ID时，发一条指令给后台服务管理器，从而在软件上弹出视频框，管理人员可即时查询发生异常情况位置及现场情形，避免险情出现;

　　5) 报警求助。狱警人员受到犯人攻击或者遇到特殊情况时，可按下标签按钮，启动报警装置进行报警。

　　3.1.4 系统组成

　　1) 远距离固定式全向读写器(一体机);

　　2) 远距离主动式防拆卸电子标签，悬挂或者粘贴在枪支表面;

　　3) 低频激活器;

　　4) PC显示屏、服务器、计算机;

　　5) 报警控制器、报警器;

　　6) 监狱狱警枪支智能化管理系统软件，用于狱警/枪支授权、位置显示、枪支新增及报废、哨岗狱警调岗更换等等;

　　7) 发卡器，将狱警、枪支相关信息录入计算机;

　　3.2 周界狱警巡查实时跟踪定位管理子系统

　　3.2.1 系统功能

　　1) 区域定位，通过安装在围墙的接收器可以实现区域非精确定位。因安装在不同路段的接收器都有不同的IP地址，接收器无线接收到电子标签信息进行加密，并将自身的IP地址一同发给上位机，上位机根据不同的IP地址、信号强度值、读取的次数作出位置判断;

　　2) 枪支、狱警离位报警。狱警、枪支都安装有主动式电子标签，电子标签具有防拆功能，一旦标签被强行从枪支上取下，电子标签即时发送一个特殊的ID给接收器，接收器收到信号输出5V的开关量信号驱动报警器报警;对于未经领导授权的狱警及枪械，被强行远离监控区域，将会立刻触发报警器进行报警;

　　3) 枪支、狱警越界报警。狱警需按事先设定线路巡查，未经许可进入未授权区域，报警器即刻报警;

　　4) 视频联动，现场实时在线;围墙周边安装监控探头，探头全天候工作，当接收器接收到特殊ID时，发一条指令给后台服务管理器，从而在软件上弹出视频框，管理人员可即时查询发生异常情况位置及现场情形，避免险情出现;

　　5) 报警求助。狱警人员受到犯人攻击或者遇到特殊情况时，可在监控范围内按下标签按钮，启动报警装置进行报警。

　　6)狱警、枪支轨迹回放。监狱高层管理人员可以查询一个的任何时段内狱警的行动轨迹。

　　3.2.2 系统组成

　　1) 远距离固定式周界读写器;

　　2) 远距离主动式防拆卸电子标签，悬挂或者粘贴在枪支表面;

　　3) 远距离主动式按钮电子标签，狱警随身携带;

　　4) 电子围墙专用天线;

　　5) PC显示屏、服务器、计算机;

　　6) 报警控制器、报警器;

　　7) 监狱狱警枪支智能化管理系统软件，用于狱警/枪支授权、位置显示、枪支新增及报废、哨岗狱警调岗更换等等;

　　8) 发卡器，将狱警、枪支相关信息录入计算机;

　　4. 系统硬件介绍

　　RW-R 801工业级全向读写器

　　RW-R800桌面型发卡器

　　RW-R750(门禁式/周界式)低频激活器

　　RW-T737型 双频防盗电子标签

　　RW-T812型 钥匙扣电子标签

　　工作方式

　　标签采用“主动或被动方式“进行工作，标签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。发射频次可调。

　　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低频信号，经过任一激活器信号范围内的双频电子标签都能够被顺利激活，并获取到该激活器发射的数字编号、计算出RSSI场强值。标签随后将 “标签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。

　　邻近的2.4GHz读写器在接收到该无线数据后将会以RJ45、RS485等多种标准接口上传给上位机。

　　进出识别

　　门禁内外可各布设一台125KHz低频激活器(可通过天线位置、发射功率、天线形状和尺寸来调整有效激活距离)。通过该门禁的双频标签将依次被门内外的激活器激活，依据此先后顺序可准确实现大小门禁的进出识别判断。也可进行精确的楼层判定。

　　实时定位

　　依据125KHz低频的一些特性(如场强RSSI值、穿透力强、边界较清晰、信号范围易调节等)，利用多台激活器可进行较精确的RTLS区域实时定位。

　　通讯安全

　　有源电子标签与配套的读写器进行通讯时，使用特殊通讯协议，对设备的合法性进行校验，为防数据破解而研发了缜密的加密算法，确保通讯过程数据安全。

　　可靠工作

　　产品满足防水、防尘、防冲击等工业环境应用要求;

　　接口标准

　　符合ISO18000-4标准规范

　　典型应用

　　各行业人员、资产、车辆的门禁进出管理

　　各行业人员、资产、车辆的RTLS实时区域定位

　　人员、资产的房间识别定位、库位和货架管理

　　电子围栏、边界控制线监控管理

　　车辆称重自动识别系统