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(shù)描述、產(chǎn)品介紹等。
1.2 術(shù)語與縮寫解釋
縮寫、術(shù)語 解 釋
AP Access Point的縮寫，即負責(zé)通訊功能的無線網(wǎng)絡(luò)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(biāo)簽 一種具有定位功能的有源RFID子標(biāo)簽。
RTLS Real Time Location Systems的縮寫，即實時定位系統(tǒng)。
Wi-Fi Wireless Fidelity的縮寫，又稱Wireless LAN，或WLAN， 即無線局域網(wǎng)，是IEEE 802.11定義的一個無線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2 項目需求
2.1 項目背景
當(dāng)今，醫(yī)療行業(yè)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(yī)療服務(wù)水平，病患的安全監(jiān)護等等，問題的產(chǎn)生源于一個共同的原因——缺乏一種針對病患、醫(yī)護人員、醫(yī)療設(shè)備和其他可移動資產(chǎn)的位置及狀態(tài)實時監(jiān)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(yī)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(yī)院的醫(yī)護工作都將產(chǎn)生極大的負面影響。
針對目前醫(yī)療行業(yè)客觀存在的上述問題，我公司推出基于標(biāo)準(zhǔn)RTLS無線醫(yī)療追蹤解決方案。方案有基于WIFI的無線局域網(wǎng)定位，此外還有基于最新RFID技術(shù)，采用獨特的算法實施RTLS定位。無線無須重新搭建其他網(wǎng)絡(luò)或設(shè)施，在原有無線局域網(wǎng)基礎(chǔ)上即能快速部署安裝，搭起醫(yī)療可視化平臺，為醫(yī)療機構(gòu)提供完整的資產(chǎn)、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(yī)療服務(wù)水平。
公司可視化醫(yī)療解決方案包括：實時資產(chǎn)管理、設(shè)備維護、溫度監(jiān)控、工作流程管理、病患和醫(yī)護人員安全監(jiān)控。方案的實施基于標(biāo)準(zhǔn)的WLAN結(jié)構(gòu)，同時可以整合所有醫(yī)療IT軟件系統(tǒng)。可視化醫(yī)療解決方案滿足了醫(yī)生、物資管理人員、生物工程師、實驗人員的需求，增加了常規(guī)應(yīng)用、增強了安全、通過有效的利用設(shè)備，減少了花費、改進了流程、增加了收入、提高了醫(yī)護水平。
2.2 需求描述
實時定位系統(tǒng)（RTLS）在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)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(yī)護人員給予細致的呵護。實時定位系統(tǒng)可以解決母嬰配對以及嬰兒防盜問題，實現(xiàn)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(fā)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(yī)院給予更加完善、細致的照顧。
綜上所述，實時定位系統(tǒng)（RTLS）不僅解決了醫(yī)院的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的問題，實現(xiàn)無線上網(wǎng)的智能化辦公，基于Wi-Fi無線局域網(wǎng)基礎(chǔ)上的實時定位系統(tǒng)還解決了醫(yī)院的人員、資產(chǎn)有效管理。實時定位系統(tǒng)（RTLS）同時可與醫(yī)院已有的信息系統(tǒng)集成，更加便于醫(yī)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(shè)立周界報警系統(tǒng)
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(qū)域報警
1、病人或嬰兒在規(guī)定時間不能超出規(guī)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(biāo)簽，在出院之前無特殊情況是不允許打開標(biāo)簽的。母親也佩戴電子標(biāo)簽，醫(yī)院管理人員在母親入院和嬰兒出生時就在標(biāo)簽內(nèi)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(biāo)簽在一起時會發(fā)出告警提示。提醒護士人員發(fā)生配對錯誤。
嬰兒的腕帶標(biāo)簽內(nèi)部獨特的設(shè)計，不管以任何一種方式拆卸，都會觸發(fā)標(biāo)簽向定位服務(wù)器的告警提示，同時如果嬰兒被抱離嬰兒房，標(biāo)簽也會通過傳遞的實時位置信息，觸發(fā)定位服務(wù)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(fā)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(yī)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(biāo)簽，可在后端定位服務(wù)器上查看到病人在醫(yī)院的實時位置信息以確定病人處于安全的環(huán)境中。
緊急情況告警：當(dāng)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(fā)病患者病情突然發(fā)作等，病人可以自己按自己所佩戴的標(biāo)簽告警按鈕，后端定位服務(wù)器即刻出現(xiàn)告警提示，管理人員可以馬上做出反應(yīng)，安排援救。
醫(yī)院特殊重地管理：醫(yī)院有很多禁止病人入內(nèi)的區(qū)域，需要嚴(yán)格監(jiān)控和管理。如果帶有標(biāo)簽的病人闖入此區(qū)域時，就會觸發(fā)后端定位服務(wù)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(yī)院可根據(jù)實際狀況安排特殊病人在安全的區(qū)域內(nèi)，如果病人走出安全區(qū)域，病人攜帶的標(biāo)簽即會向后端定位服務(wù)器發(fā)出告警信息，管理人員可以實時安排醫(yī)護人員前去處理。
2.3.5 保安巡防管理
1） 主動告警觸發(fā)
目前狀況：主要通過視頻來監(jiān)控突發(fā)事件，但由于視頻監(jiān)控圖像過多和監(jiān)控保安的疲勞，造成發(fā)生突發(fā)事件時無法及時處置。
定位系統(tǒng)解決的問題：
1、 保安人員按鈕告警：保安佩戴定位卡，一旦發(fā)生緊急情況可以觸發(fā)定位卡按鈕，并且和視頻聯(lián)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(biāo)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(qū)域告警：劃定某些區(qū)域?qū)儆诮麉^(qū)，未經(jīng)允許的人員進入或離開將發(fā)出報警信息，或某些人員不能離開某個區(qū)域，一旦離開將發(fā)出報警信息。
2） 遇到告警實現(xiàn)定位和視頻聯(lián)動
目前狀況：目前僅僅使用視頻監(jiān)控有很多弊端，發(fā)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(tǒng)解決的問題：遭遇緊急告警時，實現(xiàn)定位系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實時聯(lián)動，聯(lián)動時候自動彈出攝像頭畫面，中心控制室人員可以根據(jù)當(dāng)時的畫面情況采取緊急預(yù)案，具有直觀反應(yīng)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(xiàn)同時調(diào)用當(dāng)時相同時段的監(jiān)控畫面一起回放，這樣是普通的監(jiān)控系統(tǒng)更加智能化。
3） 保安巡視管理
目前現(xiàn)狀：保安按照規(guī)定時間需要定時巡邏，巡邏也是按照規(guī)定路線，但不是所有保安都能夠按照規(guī)定執(zhí)行；保安遇到緊急情況時，無法迅速報警。
定位系統(tǒng)可以解決的問題：實時記錄保安的巡邏線路，統(tǒng)計每日保安巡邏的次數(shù)和時間。保安巡邏的軌跡回放，同時可以實現(xiàn)同時調(diào)用當(dāng)時相同時段的監(jiān)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(fā)事件的發(fā)生。
2.3.6 在院醫(yī)護人員等管理
基于無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）的定位系統(tǒng)能實現(xiàn)對人員的有效管理。通過佩戴電子手銬，實時定位監(jiān)控，防止意外事件發(fā)生。
1） 人員實時位置信息
目前狀況：目前對醫(yī)院病人及嬰兒缺乏有效管理，主要依靠傳統(tǒng)人工方式。
定位系統(tǒng)解決的問題：人員活動和分布的情況通過定位系統(tǒng)可以一目了然，可以隨時查詢病房中人員的人數(shù)和每個人的履歷表，人數(shù)統(tǒng)計自動化，實現(xiàn)點名動態(tài)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(guān)的技術(shù)可以對病人過往的行為做分析，如果發(fā)生意外，需要調(diào)用當(dāng)時該人員活動的情況。
定位系統(tǒng)解決的問題：可以隨時按照時間段調(diào)用病人活動的軌跡并進行回放，這個功能特別在發(fā)生突發(fā)性事件時非常有用，可以查看哪些在事發(fā)地段出現(xiàn)，并且和錄像聯(lián)動，可以調(diào)用視頻錄像。
3） 主動告警觸發(fā)
目前狀況：主要通過視頻來監(jiān)控突發(fā)事件，但由于視頻監(jiān)控圖像過多和監(jiān)控人員的疲勞，造成發(fā)生突發(fā)事件時無法及時處置。
定位系統(tǒng)解決的問題：
1、 區(qū)域告警：劃定某些區(qū)域?qū)儆诮麉^(qū)，未經(jīng)允許的標(biāo)簽進入或離開將發(fā)出報警信息，或某些病人不能離開某個區(qū)域，一旦離開將發(fā)出報警信息。比如病人進入其他病房，就觸發(fā)報警。
2、 消失告警：標(biāo)簽消失后發(fā)出告警。
3、 腕帶脫離報警：病人腕帶具有斷帶告警功能，當(dāng)腕帶脫離手腕，會觸發(fā)報警。
4） 遇到告警實現(xiàn)定位和視頻聯(lián)動
目前狀況：目前僅僅使用視頻監(jiān)控有很多弊端，發(fā)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(tǒng)解決的問題：遭遇緊急告警時，實現(xiàn)定位系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實時聯(lián)動，聯(lián)動的可以彈出攝像頭畫面，中心控制室人員可以根據(jù)當(dāng)時的畫面情況采取緊急預(yù)案，具有直觀反應(yīng)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(tǒng)擴展功能
醫(yī)療設(shè)備管理
醫(yī)院的急救醫(yī)療設(shè)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(yī)療設(shè)備的管理工作提出了極高的要求。在醫(yī)療設(shè)備上放置電子標(biāo)簽，在后端低服務(wù)器上輸入需要查找的醫(yī)療設(shè)備，馬上就會在界面上顯示出設(shè)備的實時存放位置，便于馬上找到該設(shè)備，避免因?qū)ふ裔t(yī)療設(shè)備而影響到急救的時間進度。
特殊藥品監(jiān)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(jiān)控，都需要耗費大量的人力去管理。利用實時定位系統(tǒng)（Wi-Fi RTLS）即可實現(xiàn)輕松管理，電子標(biāo)簽內(nèi)置或者外接傳感器，標(biāo)簽可以實時采集藥品所在環(huán)境的溫度、濕度、時間等參數(shù)上傳至定位服務(wù)器，可以在定位服務(wù)器端設(shè)置參數(shù)值，當(dāng)藥品所處的環(huán)境溫度、濕度等超標(biāo)時，標(biāo)簽就會觸發(fā)告警提示，管理人員可根據(jù)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(yōu)化工作流程
醫(yī)生佩戴電子標(biāo)簽，管理人員可以在后端定位服務(wù)器界面看見醫(yī)生的實時位置信息，當(dāng)有急診需要找到醫(yī)生時，就可以通過定位服務(wù)器發(fā)出指令信息到標(biāo)簽上，醫(yī)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(yī)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(yī)生可以按標(biāo)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(yōu)勢
目前Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的普及使得基于Wi-Fi的應(yīng)用產(chǎn)品越來越普及，應(yīng)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(tǒng)應(yīng)用，傳統(tǒng)的RFID也只是門禁和考勤，不能用來做定位。隨著RFID的應(yīng)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(yīng)用在無線傳感、無線實時定位等應(yīng)用，特別是其超低功耗無線傳感是其他電子標(biāo)簽所不及。我們正是看到了此行業(yè)的發(fā)展前景，及時推出新型的WIFI-RFID無線定位系統(tǒng)，打造最先進最經(jīng)濟最優(yōu)化的實時定位系統(tǒng)。
由于基于傳統(tǒng)的RFID技術(shù)缺少核心定位算法，只是依靠讀寫器做區(qū)域定位，而且盲點很多，不能提供精確定位。網(wǎng)頻推出的WIFI-RFID實時定位系統(tǒng)，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(tǒng)。下面?zhèn)戎鼐途W(wǎng)頻的WIFI-RFID 實時定位系統(tǒng)和現(xiàn)有的WIFI-RTLS做簡要對比說明。
項目 WIFI-RTLS定位系統(tǒng) 網(wǎng)頻WIFI-RFID RTLS定位系統(tǒng)
系統(tǒng)特點 基于Wi-Fi無線局域網(wǎng)定位，可以利用已鋪設(shè)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，避免網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)建設(shè)。實際實施時候，因為系統(tǒng)很容易收到外部WIFI無線信號干擾，普遍采用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議傳輸。 結(jié)合無線局域網(wǎng)接入技術(shù)、RFID技術(shù)、實時定位技術(shù)等，前端采用功耗和成本更低的有源RFID標(biāo)簽，通過路由RFID讀寫器可直接接入無線局域網(wǎng)。后臺采用有線以太網(wǎng)或無線WIFI，支持跳頻設(shè)計，抗干擾能力強。
網(wǎng)絡(luò)擴展性 單制式設(shè)計，只支持無線局域網(wǎng)系統(tǒng)，接口無線WIFI及以太網(wǎng)。可擴展能力弱 模塊化多制式設(shè)計，融合WIFI及RFID技術(shù)，支持以太網(wǎng)、WIFI無線傳輸?shù)龋菀缀虶PRS、3G等技術(shù)整合，可擴展能力強
WIFI特點 WIFI標(biāo)簽普遍設(shè)置在802.11b，傳輸速率也只有1Mbps或2Mbps。AP通訊也只能采用相應(yīng)的802.11b協(xié)議，無線傳輸速率也只有1Mbps或2Mbps，這也嚴(yán)重影響了無線局域網(wǎng)系統(tǒng) 由于前端采用有源RFID技術(shù)，WIFI只是用來數(shù)據(jù)傳輸，因而工作在802.11G模式，傳輸速率可達128Mbps，對現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)不會產(chǎn)生影響。
網(wǎng)絡(luò)的安全性 支持WEP、WPA、WPA2等國際標(biāo)準(zhǔn)加密方式；標(biāo)簽支持數(shù)字加密技術(shù) 支持WEP、WPA、WPA2等國際標(biāo)準(zhǔn)加密方式；此外，支持自定義數(shù)字加密技術(shù)
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(jié)合頻分多址技術(shù)，定位精度可達2米
調(diào)頻技術(shù) 不支持調(diào)頻技術(shù) 支持調(diào)頻設(shè)計，標(biāo)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(diào)頻技術(shù)，零漂移
標(biāo)簽功耗 有源WIFI電子標(biāo)簽，功耗很高，標(biāo)簽處于發(fā)射狀態(tài)時候的工作電流通常都在220mA以上 有源RFID電子標(biāo)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(biāo)簽
標(biāo)簽成本 成本很高 成本更低
3 方案設(shè)計
3.1 功能描述
3.1.1 定位監(jiān)控
1） 實時監(jiān)控
a. 在地圖上顯示圖標(biāo)對應(yīng)于標(biāo)簽綁定的人或物；
b. 對標(biāo)簽進行實時監(jiān)控，并在地圖中顯示標(biāo)簽的當(dāng)前位置；
c. 標(biāo)簽閃爍表示有報警；
d. 標(biāo)簽分組，用不同的圖標(biāo)顯示；
e. 定位過程中能實時看到圖標(biāo)平滑移動；
f. 搜索人員姓名、狀態(tài)：
g. 可跟蹤指定的標(biāo)簽，地圖隨著標(biāo)簽的移動自動切換；
h. 將鼠標(biāo)移到圖標(biāo)上可以看到圖標(biāo)的信息和狀態(tài)；
i. 點擊圖標(biāo)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(biāo)簽的活動情況；
k. 地圖可以放大和縮小，調(diào)整到合適的大小；
l. 跟蹤單個標(biāo)簽時地圖會自動切換樓層。
2） 實時告警
a. 觸發(fā)告警，彈出頁面，聲音報警，并且顯示對應(yīng)的視頻錄像；
b. 點擊處理后，頁面可以關(guān)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(biāo)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(biāo)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(qū)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(shù)據(jù)，可調(diào)用播放；
i. 可同時使用多個播放。
3.1.2 標(biāo)簽管理
標(biāo)簽管理分為警員和病人管理。
a. 標(biāo)簽發(fā)放，通過發(fā)卡機，自動獲取標(biāo)簽ID；
b. 將標(biāo)簽與人員綁定：將指定的人員信息和其佩戴的標(biāo)簽進行綁定，在系統(tǒng)中顯示的標(biāo)簽即代表佩戴該標(biāo)簽的人員；
c. 標(biāo)簽更換對應(yīng)的人員；
病人信息設(shè)置：可在系統(tǒng)中對病人的信息進行設(shè)置和管理，并且綁定到病房；
保安信息設(shè)置：可在系統(tǒng)中對保安的信息進行設(shè)置和管理；
標(biāo)簽分組、分類：標(biāo)簽可以根據(jù)實際情況進行分組和分類。
3.1.3 報警管理
1） 按鈕報警設(shè)置：標(biāo)簽有按鈕報警功能，當(dāng)發(fā)生緊急情況時可按下按鈕發(fā)出報警信息；
2） 腕帶脫離報警設(shè)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(biāo)簽將會不斷地向系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)中將指定標(biāo)簽的防腕帶脫離報警功能關(guān)掉，這樣系統(tǒng)就不再接受該標(biāo)簽的腕帶脫離報警信息；
3） 越界報警——某些區(qū)域?qū)儆诮麉^(qū)，未經(jīng)允許的標(biāo)簽進入將發(fā)出報警信息，或某些病人不能離開某個區(qū)域，一旦離開將發(fā)出報警信息；
4） 與管理信息系統(tǒng)不符報警——病人在系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)定好了房間號，一旦病人進錯房間，將及時發(fā)出報警信息。
5） 消失報警設(shè)置——標(biāo)簽消失有多種因素（如電池沒電、標(biāo)簽越過信號覆蓋區(qū)域等），可以設(shè)置指定標(biāo)簽的消失報警條件和報警級別，如該標(biāo)簽消失了，將會觸發(fā)相應(yīng)的報警；
6） 電池低電報警設(shè)置——標(biāo)簽每隔一段時間將會向系統(tǒng)報告一次自己的當(dāng)前電量，可以在系統(tǒng)中設(shè)置電量最低界限，一旦標(biāo)簽電量低于這個界限將會發(fā)出報警信息；
7） 未按規(guī)定路線報警——指定某個標(biāo)簽在某段時間的行走軌跡，一旦發(fā)現(xiàn)該標(biāo)簽偏離指定的行走軌跡達一定的時間，發(fā)出報警信息；
8） 無隨同人員報警——將病人標(biāo)簽和醫(yī)護人員標(biāo)簽綁定，一對一或多對多進行綁定，當(dāng)病人標(biāo)簽的行走軌跡和保安標(biāo)簽的行走軌跡不一致，并達一定時間，發(fā)出報警信息。
3.1.4 系統(tǒng)管理
a. 用戶管理：可設(shè)定各種用戶權(quán)限，用戶登錄系統(tǒng)后根據(jù)自己的權(quán)限進行相應(yīng)的操作和瀏覽符合權(quán)限的內(nèi)容。
b. 地圖如果已經(jīng)劃分區(qū)域，可設(shè)定各個標(biāo)簽進出各區(qū)域的條件。
c. AP定位器管理：監(jiān)控AP定位器工作狀態(tài)，查詢歷史記錄。
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