精神病院人员定位管理系统

　　方案概述

　　利用现代化的高科技技术手段监控精神病患者，保护医务人员的安全，紧急情况下的报警求助和掌握控制现场态势发展，充分发挥监管系统的作用。通过智能实时监管系统解决方案可以实现对精神病患者、医护人员的定位、跟踪和移动路线回放。不仅能在第一时间对诸如斗殴、袭击等事件做出快速反应，还能及时提供事件发生时的准确位置、被袭医务以及在场人员，和袭击后的现场人员的移动去向等资料，大大提高意外情况下的处理效率和管理水平。为精神病院的管理工作提供更加高效的监管手段。

　　传统手工输入的方法采集精神病患者信息是一项比较繁琐的工作，也无法将信息系统和精神病患者本人真正的关联起来。在精神病院这样特殊的环境里，非常需要一种安全、可靠的信息采集系统来区分、识别精神病患者。将信息系统中每个人的信息和现实中每个精神病患者的活动信息真正的关联起来，才能充分发挥精神病院信息系统的作用，从而实现真正意义上的精神病院管理的信息化、智能化。

　　尤为重要的是，该系统主动性提示和报警的优势是目前视频监控系统及其他被动式监控系统所不能实现的，从根本上将被动式防范转变为主动式管理，在科技化数字化管理的应用上也为精神病院医务人员最大化地降低了身心负担。

　　1 系统原理

　　1.1 工作原理

　　该方案主要是利用RFID技术，通过低频定位器、标识卡及读写器等终端设备，利用RFID无线通信技术将信息传输到采集服务器，并实现上层的各种应用，从而实现对医院精神病人员的身份识别、定位跟踪和轨迹查询等功能。系统终端主要包括低频定位器、RFID基站、RFID标识卡、采集系统。

　　 低频定位器：主动式发送器，当标识卡进入低频信号范围以后，能够接收到定位器连续发送的125KHZ低频信号，信号包括其自身编号，能够用于进行不同定位器的区分与识别，识别范围为2-8m。

　　 RFID腕带型标识卡：给医院内需要监控的人员佩戴，具有唯一编号，可主动接受125KHz低频信号，并通过2.4G上传相关信息，能够实现身份认证、定位跟踪和监控等功能。

　　RFID基站：主要是作为信息传输设备，实现医院监控区域信号全覆盖，可接收卡发送的信息，并将信息上传到采集服务器。

　　采集系统：对基站上传的数据进行处理，实现上层的各种应用。

　　对医院精神病人员佩带RFID智能腕带，采用非随意拆卸式的腕带，工作频段在125K和2.4G，能够实时监控人员的位置，这样可以实时掌握人员数量，当病人擅自离开或进入某一非法区域时，系统将报警，便于进行及时处理，系统同时会记录每个精神病人员的历史行动轨迹，便于查询统计。

　　1.2 RFID技术介绍

　　射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification Technology)是成熟于20世纪末，21世纪初的一种非接触式的最新自动识别技术，目前正在全世界的各种行业中得以推广应用。

　　它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

　　RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。

　　识别工作无须人工干预;

　　它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或精确瞄准;

　　可自由工作在各种恶劣环境下;

　　可进行高度的数据集成;

　　由于该技术很难被仿冒、侵入，使RFID具备了极高的安全防护能力。

　　一个最基本的RFID系统一般包括以下几个部份：

　　标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象;

　　阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式;

　　天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。

　　电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。(除以上基本硬件配置外，还应包括相应的应用软件)。

　　2 系统功能

　　2.1 系统概述

　　本系统是把电子标签戴在精神病患者身上，对精神病患者的位置和信息进行管理，在医院病房里精神病患者移动非许可的地域时，跟踪其位置而触发报警铃，从而确保精神病患者的安全。位置信息主要通过标识卡感应固定在通道(如门，走廊口)处的定位器，并将数据传回到基站再以无线或有线方式传输到内部LAN网络后至服务器，最终实现实时管理信息。

　　2.1.1 软件系统结构

软件系统结构图

　　2.1.2 系统主界面

系统主界面图

　　2.1.3 功能简述

　　人员监控管理：利用有源RFID射频识别技术实现人员定位、跟踪监控、报警管理的功能。

　　区域管理：实时显示某个区域的人数及人员信息，并实现区域报警管理。

　　报警管理：显示越界报警、呼救报警、拆卸腕带报警、设备故障报警等。

　　轨迹查询：对历史轨迹、历史数据报表等可查询打印。

　　车辆管理：日常员工车辆管理，和接送病人车辆路线管理，包括车辆进出统计、车辆行驶路线、轨迹跟踪，以及医院外出车辆GPS联动管理。

　　视频监控：集成精神病院内现有视频设备，提供视频查看功能，以及报警时提供视频联动功能。

　　2.2 应用功能

　　2.2.1 实时人员定位

　　人员跟踪定位是利用RFID技术，针对医院人员流动情况分区域管理与监控的需求，系统能够根据病人佩戴的射频卡信息，实时显示人员的位置及状态信息，并且根据需要可在地图上进行标注。

　　人员定位效果图如下所示：

人员定位效果图

　　人员信息查询图示：

人员信息查询图示

　　2.2.2 区域管理

　　可实时显示监控区域的人员分布情况，实时显示人员的位置及状态。显示区域信息，实时更新信息。包括区域历史信息纪录查询。

　　对指定持卡病人的位置进行跟踪管理，显示指定病人的行动轨迹，掌握其日常行动范围，对于某些重点防范的病人，可判断出其逃走的可能性，可提前做出必要的防范。

　　2.2.3 轨迹记录和回放

　　系统可实时记录每个病人和监护人员的行动轨迹，提供查询历史位置记录数据。同时，可回放任意精神病人或监护人员的轨迹数据，按时间段在地图上进行回放(可选择有轨迹或无轨迹、设置播放速度等)。

　　2.2.4 报警管理

　　系统可以对病人进行实时定位和异常报警。一般的报警有以下分类：

　　超时报警

　　对指定标签设置，在某指定区域内停留不得超过指定时间，如果超过指定时间就会报警。可以限制病人在指定区域的停留时间，以防危险情况发生。

　　超员报警

　　对某些特定的区域设置超员数量，如果指定区域人员数量超过警戒，就会立即报警。此项功能可以及时判断聚集人员数量，提醒医护人员注意，避免发生意外。

　　越界报警

　　针对不同人员，对某些重点区域设置禁止进入、禁止离开不同权限。如果有未经允许的人员非法进入或离开指定区域则马上报警，提醒相关人员采取行动。

　　呼救报警

　　医护人员或病人戴有呼救按钮的腕带，一旦发生紧急状况，可以按下报警按钮，监控中心点定位系统将会及时收到报警信息和报警位置，并快速找到事发现场。

　　腕带剪断报警

　　佩戴在患者手上的腕带卡，需要专门仪器才可以拆卸。若非法强行拆卸或剪断腕带，该腕带标签将会不断地向相同发送非法拆卸或剪断报警信息。

　　设备故障报警

　　主要是针对腕带、基站等设备的故障进行报警，如信号消失、信号中断、设备电池电量不足、设备损坏等。

　　报警信息查询示意图：

报警信息查询示意图

　　2.2.5 考勤巡更管理

　　人员定位管理系统可提供巡更管理、人员考勤日报和详细报表等功能。

　　巡更管理

　　通过巡更任务设置，可以对巡更任务管理，包括查询、添加、修改、删除功能，巡更管理界面如下图所示：

巡更管理操作界面图

　　人员考勤

　　通过系统中的考勤月表，可以根据条件查询看护人员/病人一个月每天的出勤情况，考勤月表操作示意图如下所示：

　　2.2.6 视频联动管理

　　视频联动功能是通过将基站与视频监控设备绑定，当发生报警后，系统会及时调用视频监控设备朝向事件发生场所，记录报警地点视频信息，反之亦然，即当监控设备发现监控区域内有可疑情况发生时，系统会及时调用智能管理系统，对监控区域内人员进行定位分析记录等功能。

　　系统可直接利用精神病院内现有视频设备，无需额外采购新视频设备实现视频联动功能，减少建设成本。

　　2.2.7 车辆监控管理

　　智能车辆管理包括日常员工车辆管理，和接送病人车辆路线管理等。

　　车辆信息

　　通过为进出车辆发卡可以将车辆信息与卡结合，实现车辆不停车进出医院，确定车辆在医院内位置，实时掌控车辆位置信息，人员信息，和该车在医院的移动信息。

　　路线管理

　　结合GPS系统，监控外出车辆的行走路线，是否按照规定路线行驶，实时掌控外出车辆位置和状态信息。

　　2.3 拓展功能

　　2.3.1 医院资产管理

　　在需要进行管理的资产上安装有源/无源的电子标签，实现资产的智能化管理：

　　重要资产实时监控

　　对医院里重要的资产，安装有源电子标签，电子标签可整合多种传感器，当货物发生异常，如振动、倾斜，标签被撕毁等，系统会主动报警。

　　轨迹跟踪及回放

　　在安装了信号接收器，有信号覆盖的地方，可对指定货物的位置进行跟踪管理，显示货物的行动轨迹。并且可以选定某一时间段，对货物在该时间段内的行动轨迹进行回放。

　　资产盘点

　　对于安装了有源电子标签的重要资产，系统可以进行实时的自动盘点，并能定位每个资产的存放位置。

　　 对于医院里的一般资产，可以为每个资产安装UHF无源标签，盘点时系统自动生成盘点单并同步到手持PDA上，工作人员拿着PDA即可进行盘点，同时盘点结果上传管理系统，最终自动生成盘点报表。

　　2.3.2 门禁管理

　　精神病医院的管理比一般普通医院更严格，有一定的特殊性和强制性，对人员身份及权限的识别要求更严格和更准确，系统可整合指纹识别、人脸识别等技术，对重要区域或通道进行严格管控，只有符合权限的人员才能通过。

门禁管理

　　3 总体方案设计

　　3.1 系统总体布点设计

　　系统通过在医院中室内外的房间、楼层、广场、围墙、通道等地方，按照客户要求布置定位器，实现人员定位，布设基站实现信号覆盖，对所需监控的精神病人员配发相应的电子标签，从而实现对病人的监控和管理。

　　布点情况说明：

　　 定位器：主动式发送器，当标识卡进入低频信号范围以后，能够接收到定位器连续发送的125KHZ低频信号，分为四路天线和两路天线两种，每路天线信号包括其自身编号，能够用于进行不同定位器号的区分与识别，可以结合医院现有建筑环境定位到走廊、房间，或者用于判断人员的进出门等，实际环境下信号范围为0-5m。

　　室外基站：用于覆盖医院内非建筑所有空旷环境信号接收。

　　室内基站：用于完全覆盖所有建筑物内部信号的接收。

　　3.2 系统总体架构

系统总体架构示意图

　　系统总体结构主要包括：前端数据采集系统、数据传输系统、数据处理服务系统以及Web上层应用系统四大部分。

　　前端数据采集系统为RFID无线传输系统，主要由无线射频腕带标识卡、低频定位器、RFID基站、现场总线/局域网组成。其主要作用是以无线方式采集标识卡发送的目标位置数据和其他数据。

　　数据传输系统主要由数据采集计算机、数据服务器和上传专线组成，主要作用是将采集的数据上传到数据中心进行存储处理。

　　数据处理服务系统主要包括GIS系统、应用服务器、系统管理工作站等。该系统设在监控中心，其主要作用是对数据进行分析处理，并为上层应用系统提供各种数据服务。

　　Web上层应用系统主要是将采集系统采集的数据通过软件平台，实现各种业务功能显示，给医院管理方以直观的效果显示，并实现各种数据报表统计管理。

　　4 产品配置

　　4.1 RFID基站

　　产品图片

室外基站 室内基站

　　产品概述

　　TZBS型基站是一款长距离有源RFID读写设备，具有识别距离远、灵敏度高、识别速度快、抗干扰能力强等特点，通过螺钉直接固定，安装牢固，可用于室内外。广泛用于：区域中的人员、资产的定位和跟踪，门禁管理等领域。

　　TZBS型基站通过以太网或RS485与监控中心进行双向数据通信，将标识卡的所有信息实时上传到监控中心，为系统提供高精度、实时的数据。

　　主要技术指标

　　室内基站：

　　位移速度：180km/h

　　并发识别数：500个以上

　　漏读率：10-4

　　识别角度：支持全向和定向(水平45°，垂直45°)

　　极化方式：垂直极化

　　增益：全向天线3dBi 定向天线14dBi

　　接收16级可调，发射16级可调

　　工作频率：2.4～2.483GHz

　　功耗标准：射频工作功耗为毫瓦级

　　安全性：加密算法与匹配机制，防止链路侦测和破解

　　外壳材质：铝型材

　　环境适应能力：防水防冲击设计，满足工业环境要求，防护等级IP31。

　　接口标准：RJ45，RS485

　　电源标准：DC12V～48V

　　外形尺寸：156.5×104×28.5(mm)

　　重量：约0.3kg

　　工作温度：-20℃～60℃;

　　存储温度：-40℃～60℃;

　　安装方式：顶装或侧装，螺钉固定

　　室外基站：

　　位移速度：180km/h

　　并发识别数：500个以上

　　漏读率：10-4

　　识别角度：支持全向和定向(水平45°，垂直45°)

　　极化方式：垂直极化

　　增益：全向天线3dBi，定向天线14dBi

　　接收16级可调，发射16级可调

　　工作频率：2.4～2.483GHz

　　功耗标准：射频工作功耗为毫瓦级

　　安全性：加密算法与匹配机制，防止链路侦测和破解

　　外壳材质：ABS 工程塑料

　　环境适应能力：防水防冲击设计，满足工业环境要求，防护等级达到IP65。

　　接口标准：RJ45，RS485，CDMA

　　电源标准：DC12V～48V

　　外形尺寸：185×132×75(mm)

　　重量：1.7kg

　　工作温度：-20℃～60℃

　　存储温度：-40℃～60℃

　　安装方式：侧装，配套专用安装背板，喉箍捆绑或螺钉固定

　　详细说明

　　工作模式

　　TZBS型基站是一款长距离有源RFID读写设备，实时接收TZTF系列标识卡信息。通过以太网或RS485与监控中心进行双向数据通信，将标识卡的所有信息实时上传到监控中心，为系统提供高精度、实时的数据。

　　频段选择

　　选用2.4G频段，属于全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费。

　　识别距离

　　设计采用高性能射频解决方案，实现远距离射频识别。识别距离如下：

　　全向天线120米(与TZTF系列标识卡，空气中无遮挡)，

　　定向天线300米(与TZTF系列标识卡，空气中无遮挡);

　　当用户对识别距离有不同要求或应用环境较复杂时，可选择不同信号强度的标识卡和基站接收天线，并可通过软件调节基站的接收灵敏度来达到所需的识别距离。

　　位移速度

　　采用高速射频识别技术，识别速度快。在标识卡最大位移速度为180km/h的情况下，仍能够可靠识别。

　　并发识别数

　　采用高速处理器，结合多种的射频防冲突机制，能够同时识别500张以上的标识卡，并发识别数大。漏读率小于10-4。

　　通信安全

　　采用特殊的通信协议和地址匹配机制，并配以完善的加密算法，可以确保基站和标识卡之间的数据通信安全，防止链路侦测和数据破解。

　　质量保证

　　生产过程严格依照ISO9000质量标准进行流程控制，确保产品性能与质量。

　　接口标准

　　基站提供RJ45，RS485标准接口。

　　供电方式灵活

　　支持DC12V～48V、POE供电、太阳能等多种供电方式。

　　典型应用

　　该基站应用领域广泛，主要包括：区域中的人员、资产的定位和跟踪，门禁管理等领域。

　　4.2 RFID电子腕带

　　产品图片

　　产品概述

　　TZTF型腕带标识卡是一种有源主动式标识卡，工作频点在2.4GHz，定时发射自身标识信息，内置充电电池供电。该标识卡具有识别距离远，功耗低，免维护等特点，内部含有优良的防冲突机制，适合于多标识卡的应用场合。

　　TZTF型标识卡具有腕带状态检测功能，腕带断开时发出报警信息，实时监控腕带是否被非法拆卸以及呼救报警功能。

　　结构特征

　　该标识卡时尚美观，结构紧凑、坚固耐用、重量轻，易于携带、安装和使用。防尘防水等级达到IP67。

　　外壳材质

　　外壳：PC工程塑料;

　　表带：硅胶。

　　表壳尺寸

　　表壳尺寸：长×宽×高(mm)=58×46×23(mm)。

　　技术参数

　　射频指标(2.4GHz)

　　1) 工作频率：2.4GHz，125KHz;

　　2) 传输速率：250kbps;

　　3) 发射功率：≤3dBm，可调;

　　4) 接收灵敏度：-101dBm，可调;

　　识别距离：

　　1) 与TZBS系列基站识别距离如下：

　　2) 全向天线120米(空气中无遮挡)，

　　3) 定向天线300米(空气中无遮挡);

　　与TZPR系列手持读写器识别距离如下：

　　1) 内置天线50米(空气中无遮挡)，

　　2) 全向天线120米(空气中无遮挡)，

　　3) 定向天线300米(空气中无遮挡);

　　4) 与TZLF系列定位器识别距离：5～8米;

　　电气特性

　　1) 额定工作电压：DC 4.2V;

　　2) 电池：可无线充电，一次性充满需5小时;

　　3) 一次充电使用寿命：不小于3个月。

　　工作条件

　　1) 标识卡可在下列条件下正常工作：

　　2) 工作温度：-20℃～60℃;

　　3) 平均相对湿度：≤95%(+25℃);

　　4) 大气压力：80kPa～106 kPa;

　　4.3 定位器

　　产品图片

　　产品介绍

　　TZLF型定位器(以下简称低频定位器)为主动式发送器，按照一定频率连续发送125KHZ低频信号，信号包括其自身编号，用于进行不同定位器的区分与识别。

　　若具有低频接收功能的标识卡不在低频定位器的信号范围内，标识卡处于待机状态。当标识卡进入到低频定位器信号范围内时，可自动接收到低频信号，并进行解析。

　　主要技术指标

　　工作温度：-20℃～60℃。

　　存储温度：-40℃～60℃

　　工作频率：125KHz。

　　工作电压：AC220V。

　　外壳材质：ABS 工程塑料

　　环境适应性：防水防冲击设计，防护等级达到IP31。

　　安装方式：埋地安装、顶装或侧装，螺钉固定，避免贴近大面积金属。

　　详细说明

　　工作模式

　　低频定位器，低频信号范围近似球形，以低频定位器发送天线为圆心，信号理论半径为2—8m。

　　低频定位器具有多路发射功能，每隔设定的时间发射一次射频数据，射频数据包括低频定位器编号信息。

　　识别距离

　　在除金属阻挡外的各种阻挡，以及无阻挡情况下为2m---8m;用于接收低频信号的标识卡不同，识别距离也有所差别。

　　安装要求

　　低频定位器可以安装在墙面上，或吊顶上。低频发送天线可引出安装在需要信号覆盖的位置(目前，天线延长线可延长至20m，且基本不影响天线的信号半径)。天线可采用螺钉固定或者粘贴等方式固定。

　　使用注意事项

　　定位器天线不能贴在金属上，至少距离金属2cm。

　　标识卡距离定位器发送天线25cm以内，会因为低频信号太强而产生自我保护，影响信号接收。

　　使用时，将低频定位器安装在墙壁或天花板上，低频发送天线通过延长线从低频定位器外壳引出，固定在需要低频信号覆盖的范围。如要监测门口，将天线固定在门的侧边中央位置，当人员佩戴可接收低频信号的标识卡经过该门时，标识卡即可接收到该定位器号，并通过2.4G上传该号。由此，可精确判断出该标识卡佩戴者出现在了这个门口附近。

　　以此类推，也可通过两个定位器发送天线覆盖两个门，或门内门外，对标识卡佩戴者进行进出门判断。

　　4.4 产品特点

　　腕带优势：

　　支持三频工作模式，可用于人员身份识别、定位跟踪及小额支付等功能，且防护等级较高。

　　腕带防拆卸，具备三重防护措施。使用特殊解锁工具解锁，且内壳设置有报警按钮。

　　腕带外壳两侧留有自定义按钮，可根据实际需求来设定其功能。同时，具有LED指示灯。

　　腕带长短采用可调节方式，适用于手腕粗细不同的人员佩带使用，且表带具备断开监测报警功能。

　　提供充电功能，采用无线充电方式，使得腕带使用寿命延长。

　　系统优势：

　　能可靠识别快速移动的目标

　　采用AES加密技术对传输数据进行加密，保证数据传输的可靠和安全

　　定位射频卡体积小巧，便于携带、安装、隐藏

　　定位射频卡发射功率极低，对人体安全

　　基站体积小，便于安装和维护

　　信号穿透力和绕射能力强，集成度高、兼容性好、通信简单快捷

　　射频卡可适应-35℃～+60℃的各种环境，可反复拆装使用

　　5 软件运行环境配置要求

　　5.1 软件环境

　　5.1.1 服务端

　　支持的操作系统：相当于Windows Server 2003标准版。

　　支持的数据库：MySQL 5.5以上版本。

　　5.1.2 客户端

　　支持的操作系统：Windows XP Professional SP3及以上版本。

　　32位操作系统，不支持64位。

　　5.2 硬件支持环境

　　5.2.1 服务端

　　服务器性能配置基本要求

　　CPU：双核处理器。

　　内存：≥4GB ECC DDR3 1066MHz(2G*2配置)，最大支持≥8个内存插槽。

　　硬盘：≥100G。

　　网卡：主板集成双千兆自适应网卡，支持网络唤醒、网络冗余、负载均衡等网络特性。

　　若按照上述服务器配置的基本要求，建议至少配备4台服务器。