基于無線局域網(wǎng)的實(shí)時定位系統(tǒng)解決方案

1、基于無線局域網(wǎng)的實(shí)時定位系統(tǒng)解決方案目錄引言21系統(tǒng)概述31.1工作原理31.2系統(tǒng)組成41.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)41.4定位系統(tǒng)的主要功能結(jié)構(gòu)51.4.1定位系統(tǒng)的主要功能62解決方案72.1方案設(shè)計理念72.1.1設(shè)計原則72.1.2方案特點(diǎn)82.2無線網(wǎng)絡(luò)解決方案92.2.1設(shè)備選型92.2.2ap部署92.3定位解決方案102.3.1定位標(biāo)簽102.3.2定位點(diǎn)部署112.3.3定位系統(tǒng)軟件112.3.4定位系統(tǒng)配置113項目預(yù)算123.1設(shè)備清單12引言隨著生產(chǎn)制造業(yè)市場競爭和生產(chǎn)環(huán)境的日益復(fù)雜，對企業(yè)的生產(chǎn)制造提出了更高的要求，如何高效的管理生產(chǎn)過程中不斷移動變化的工具、設(shè)備、車輛等

2、資產(chǎn)和人員，成為改進(jìn)生產(chǎn)流程，降低運(yùn)行成本，提高企業(yè)的市場競爭力的關(guān)鍵所在。無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)，基于標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)，為企業(yè)提供了一套完備的資產(chǎn)、人員追蹤管理解決方案。為企業(yè)建立起更為強(qiáng)大的信息鏈，對進(jìn)料、wip(在制品)、包裝、運(yùn)輸（廠區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸）和倉儲直到最后發(fā)送至供應(yīng)鏈的下一環(huán)節(jié)，進(jìn)行全方位和全程的可視化跟蹤，使得在生產(chǎn)過程和存儲運(yùn)輸（廠區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸）過程中對在制品的跟蹤以及成品的質(zhì)量追溯更為清晰有據(jù)，有助于企業(yè)降低產(chǎn)品缺陷率，縮短產(chǎn)品制造的周期，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，提升企業(yè)在市場上的綜合競爭力。無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)，基于現(xiàn)有無線局域網(wǎng)，無須重新搭建其他網(wǎng)絡(luò)或設(shè)施即能快速部署安

3、裝，搭起企業(yè)可視化平臺，在任何覆蓋無線局域網(wǎng)的地方，能夠隨時跟蹤監(jiān)控各種資產(chǎn)或人員，并準(zhǔn)確找尋到目標(biāo)對象，實(shí)現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)所有資產(chǎn)和人員的實(shí)時定位和管理。為生產(chǎn)制造業(yè)帶來了一套完備高效的資產(chǎn)、人員追蹤管理解決方案。1 系統(tǒng)概述 無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)（wi-fi rtls），在任何覆蓋無線局域網(wǎng)的地方，能夠?qū)崿F(xiàn)對這個區(qū)域里面物品或人員的實(shí)時定位。系統(tǒng)最大的優(yōu)勢在于無論在室內(nèi)還是室外，都能夠隨時跟蹤各種移動物體或人員，并準(zhǔn)確查找到目標(biāo)對象。系統(tǒng)由wi-fi定位標(biāo)簽、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)（ap）和定位服務(wù)器組成。1.1 工作原理系統(tǒng)工作原理如圖1.1.1所示：基于無線局域網(wǎng)（wi-fi）的實(shí)時定位系統(tǒng)工作

4、原理示意圖在覆蓋無線局域網(wǎng)的地方，佩戴在人員身上或安裝在物品上面的定位標(biāo)簽周期性地發(fā)出信號，無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)（ap）接收到信號后，將信號傳送給定位服務(wù)器。定位服務(wù)器根據(jù)信號的強(qiáng)弱或信號到達(dá)時差判斷出人員或物品的位置，并通過電子地圖顯示人員或物品的具體位置。人員標(biāo)簽根據(jù)需要可以有不同的設(shè)計，腕帶標(biāo)簽、胸卡等。1.2 系統(tǒng)組成無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)（wi-fi rtls）由以下三部分組成：定位標(biāo)簽（wi-fi tag）、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)（access point）、定位服務(wù)器（locating server）。無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)可以使用任何支持802.11b的產(chǎn)品。無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)構(gòu)架如圖1.

5、2.1所示：圖1.2.1 無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)構(gòu)架圖1.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)（wi-fi rtls）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4.3.1所示：圖1.3.1 無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)（wi-fi rtls）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如上圖所示，無線局域網(wǎng)實(shí)時定位監(jiān)控系統(tǒng)主要由定位標(biāo)簽、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)(ap)和后端監(jiān)控管理中心（定位服務(wù)器）三部分組成：a) 定位標(biāo)簽作為無線數(shù)據(jù)采集模塊佩戴在人員身上或者安裝在貴重物品上，系統(tǒng)通過對標(biāo)簽的跟蹤實(shí)現(xiàn)對人員和物品的跟蹤定位。b) ap采用2.4ghz頻段，支持802.11b/g模式，及時采集標(biāo)簽的信息，傳輸?shù)胶蠖说谋O(jiān)控中心，對定位標(biāo)簽進(jìn)行控制管理。在辦

6、公室內(nèi)部每個ap的有效覆蓋范圍為30米。c) 安裝了定位服務(wù)器軟件系統(tǒng)的監(jiān)控管理中心，主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)分析處理。分析管理標(biāo)簽數(shù)據(jù)，通過控制中心的電子地圖監(jiān)視并及時顯示各現(xiàn)場標(biāo)簽的位置，數(shù)據(jù)可同時存入存儲數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控人員可以通過計算機(jī)訪問存儲服務(wù)器查詢?nèi)藛T和物品位置，報警信息，以及人員和物品的移動軌跡等。1.4 定位系統(tǒng)的主要功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的功能架構(gòu)我們采用基于b/s（browser/server，瀏覽器/服務(wù)器模式）的三層架構(gòu)，如圖1.4.1所示：圖1.4.1 無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)功能構(gòu)架圖定位服務(wù)器實(shí)時對標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，并存入數(shù)據(jù)庫供調(diào)用，定位服務(wù)器是整個系統(tǒng)運(yùn)作的基石。1.4.1 定

7、位系統(tǒng)的主要功能（1） 用戶管理：用戶信息錄入，權(quán)限設(shè)置；（2） 標(biāo)簽信息維護(hù)：標(biāo)簽可以分配給人員或物品；（3） 人員管理：人員定位，實(shí)時的顯示區(qū)域，定位精度能達(dá)35米（根據(jù)具體環(huán)境而定）；（4） 考勤查詢：可以查詢員工進(jìn)出工廠的所有記錄，并作考勤記錄；（5） 人員軌跡監(jiān)控：實(shí)時記錄移動軌跡，發(fā)生異常狀況時，可以回放人員或物品的移動軌跡；（6） 區(qū)域報警：不同人員進(jìn)入或離開某一區(qū)域可以報警；（7） 溫度報警：定位標(biāo)簽帶有溫度傳感功能，用于周圍環(huán)境監(jiān)測，一旦周圍溫度超過設(shè)置的正常范圍時就會產(chǎn)生報警；（8） 物體移動報警：定位標(biāo)簽帶有振動傳感功能，除可以實(shí)時定位外，一旦被移動就會產(chǎn)生報警；（9）

8、查詢統(tǒng)計：相關(guān)操作日志、報警日志的維護(hù)與查詢。對整個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的信息進(jìn)行統(tǒng)一處理，其中包括信息的設(shè)置、信息的記錄、信息的轉(zhuǎn)發(fā)及信息的查詢等；（10） 系統(tǒng)管理：系統(tǒng)維護(hù)、日志查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)上傳等。2 解決方案2.1 方案設(shè)計理念人員定位管理系統(tǒng)能夠及時、準(zhǔn)確的將設(shè)定的各個區(qū)域人員及設(shè)備的動態(tài)情況反映到中心計算機(jī)系統(tǒng)，使管理人員能夠隨時掌握人員、設(shè)備的分布狀況和每個員工的運(yùn)動軌跡，以便于進(jìn)行更加合理的調(diào)度管理。當(dāng)事故發(fā)生時，可根據(jù)人員及設(shè)備定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。2.1.1 設(shè)計原則整個系

9、統(tǒng)方案的設(shè)計貫穿以下原則：先進(jìn)性整個系統(tǒng)選型，軟硬件設(shè)備的配置均應(yīng)符合高新技術(shù)的潮流，采用全世界最新的wi-fi rtls技術(shù)，利用wi-fi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，無需購買額外的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，做到與現(xiàn)有wi-fi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境完美結(jié)合，定位精確至每個房間，領(lǐng)先同類產(chǎn)品。穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性對系統(tǒng)的可用性和使用率來說至關(guān)重要，特別在室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中有很多因素都會影響無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，如天線位置和朝向、ap功率、溫度濕度、信號干擾等，由我方經(jīng)驗(yàn)豐富的施工團(tuán)隊來實(shí)施部署，為網(wǎng)絡(luò)高可用性提供有力保障。軟件方面，系統(tǒng)基于穩(wěn)定、安全、保密的大型數(shù)據(jù)庫，具有良好的數(shù)據(jù)共享，實(shí)時故障修復(fù)，實(shí)時備份等完善的管理體系。確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定高效

10、提供7*24不間斷服務(wù)。開放性各系統(tǒng)均為相對開放的系統(tǒng)，不同產(chǎn)品間具有標(biāo)準(zhǔn)接口，并提供多種通訊標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，便于第三方設(shè)備的接入。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型遵從國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，使網(wǎng)絡(luò)具有開放性和兼容性，本方案所選用的產(chǎn)品均能夠與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備兼容或提供相應(yīng)接口。安全性系統(tǒng)支持wep（64bit和128bit）、wpa（tkip）、wpa2（aes）等加密方式，為系統(tǒng)提供安全解決方案。低成本系統(tǒng)可以充分利用現(xiàn)有wi-fi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，無須再重新搭建其他網(wǎng)絡(luò)或設(shè)施，安裝方便簡單，極大降低了成本，減少用戶初始投資?？晒芾硇跃哂辛己玫目晒芾硇裕@點(diǎn)對無線網(wǎng)絡(luò)來說尤其重要，因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備架設(shè)在礦井下，人員不方便到達(dá)的地方。對

11、此系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程升級、準(zhǔn)確判斷故障等功能能夠使網(wǎng)絡(luò)管理人員能方便及時地掌握諸如網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計、網(wǎng)絡(luò)故障等信息，能簡便地對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一配置和調(diào)整，確保網(wǎng)絡(luò)工作在良好狀態(tài)?？蓴U(kuò)展性系統(tǒng)采用面向?qū)ο蠛湍K化的開發(fā)技術(shù)，嚴(yán)格履行模塊化結(jié)構(gòu)方式，方便系統(tǒng)功能擴(kuò)充、運(yùn)行設(shè)備的替換、維護(hù)，確保系統(tǒng)的高效可靠運(yùn)行。可隨時根據(jù)需要擴(kuò)充具有其它功能的軟硬件模塊，具有良好的可擴(kuò)展性。易操作性系統(tǒng)的易操作和易維護(hù)是保證非計算機(jī)專業(yè)人員使用好一個系統(tǒng)的條件，我們的方案集中了已有的豐富的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、施工經(jīng)驗(yàn)，以及在數(shù)字化圖像、語音和數(shù)據(jù)綜合傳輸領(lǐng)域強(qiáng)大的產(chǎn)品優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)所需的設(shè)計需求，系統(tǒng)操作簡單，易操作，易維護(hù)。2.1.

12、2 方案特點(diǎn)無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)解決方案特點(diǎn)： 無線局域網(wǎng)非常普及，價格便宜，容易搭建和管理操作；無線局域網(wǎng)還可以用于無線上網(wǎng)、語音、視頻等其他用途； 實(shí)時的人員跟蹤，可隨時查找某個人位置，和在某個時間段內(nèi)所經(jīng)過的路徑，顯示出線路軌跡； 定位精度高，可以精確定位到每個房間，準(zhǔn)確掌握貴重物品或人員所處位置； 超低功耗，可更換電池標(biāo)簽，電池壽命使用時間長，且對人體安全、無輻射損害； 可視化終端平臺，以電子地圖形式顯示人員或物品的位置和移動軌跡，還能顯示周圍環(huán)境的溫度警報信息，便于環(huán)境監(jiān)測和安全防范； 貴重物品實(shí)時監(jiān)控，定位標(biāo)簽帶有移動傳感器，一旦發(fā)生位置移動即會發(fā)出報警信息，防止貴重物品丟失。2

13、.2 無線網(wǎng)絡(luò)解決方案2.2.1 設(shè)備選型室內(nèi)演示系統(tǒng)對ap的選型靈活性比較高，有專用的ap定位器和普通的無線路由器。，普通ap的最大發(fā)射功率可達(dá)20dbm（實(shí)際應(yīng)用中大概為18到19dbm之間），信號較為穩(wěn)定，增益天線為2dbm，室內(nèi)的有效覆蓋范圍（相對定位要求）最遠(yuǎn)將可達(dá)30m以上。如圖2.2.1.1所示為普通ap的示意圖：圖2.2.1.1 無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)（ap）設(shè)備n 主要技術(shù)參數(shù)定位系統(tǒng)對ap相關(guān)參數(shù)的要求如表2.2.1.1所示：功能參數(shù)要求10/100base-tx端口數(shù)1個供電方式本地供電無線標(biāo)準(zhǔn)可同時支持802.11b/g；發(fā)射功率最大可達(dá)20dbm安全功能支持64、128位w

14、ep加密，wpa加密。表2.2.1.1 ap主要技術(shù)參數(shù)要求2.2.2 ap( access point)定位器ap( access point)定位器，是一款多功能的無線路由器。它除具有一般無線路由器的基本功能外，還可以用來掃描周圍存在的wi-fi設(shè)備（如ap、wi-fi標(biāo)簽、wi-fi手機(jī)、pda、筆記本等），擁有wi-fi識別和定位功能。如圖所示，服務(wù)器和其中一個或多個通訊ap通過以太網(wǎng)相連，ap定位器可以通過配置成client模式與通訊ap無線連接。ap定位器也可以配置成ap模式作為通訊ap使用（既可定位也可通訊），但要通過以太網(wǎng)與服務(wù)器相連。主要功能： ap定位器具有掃描wi-fi終

15、端功能； 基于web界面的管理功能； 可顯示wi-fi標(biāo)簽的報警功能（如按鈕報警、低電壓報警和電池重置報警等）； ap定位器將掃描到的wi-fi終端信息用tcp/ip協(xié)議封裝發(fā)給指定服務(wù)器；主要參數(shù)：處理器： mips32 200m最大發(fā)射功率： 20dbm最大dram內(nèi)存： 8mb固定廣域網(wǎng)接口： 110/100baset固定局域網(wǎng)接口： 410/100baset支持協(xié)議： tcp/ip無線標(biāo)準(zhǔn)： 802.11b,ieee 802.11g傳輸速率：54,48,36,24,18,12,11,9,6,5.5,2,1mbps安全功能：支持64、128位wep/ wpa/wpa22.3 定位解決方案

16、2.3.1 定位標(biāo)簽定位標(biāo)簽是基于wi-fi標(biāo)準(zhǔn)的有源rfid標(biāo)簽。該標(biāo)簽?zāi)軌驕?zhǔn)確地跟蹤定位各種資產(chǎn)和人員。的標(biāo)簽?zāi)軌蚶矛F(xiàn)有無線局域網(wǎng)，在任何環(huán)境下，不論是醫(yī)院，工廠還是公園，碼頭等開放場所，都能隨時跟蹤各種貴重資產(chǎn)和人員，并且準(zhǔn)確找尋到目標(biāo)對象所處的具體位置。這項創(chuàng)新的技術(shù)擴(kuò)展了無線局域網(wǎng)的新應(yīng)用，極大的提高的企業(yè)的生產(chǎn)效率。圖2.3.1.1定位標(biāo)簽（tag）urt100示意圖n 主要技術(shù)參數(shù)定位標(biāo)簽（tag）的主要技術(shù)參數(shù)如表2.3.1.1所示：工作頻率2.4ghz通訊協(xié)議ieee 802.11b速率最高11mb/s發(fā)射功率最大20dbm信息加密支持wep，wpa2 id發(fā)射間隔2秒以上

17、區(qū)域報警標(biāo)簽進(jìn)入或離開區(qū)域報警低電池電池容量低于一定數(shù)級后報警報警主動按鈕報警呼叫標(biāo)簽上led閃爍id唯一48位id，可帶條碼或rfid體積65毫米x43毫米x20毫米重量約45克溫度-20 到 +60 度電池壽命根據(jù)不同使用方式，2個月到5年，可選充電型重復(fù)使用正常使用下10年以上表2.3.1.1 定位標(biāo)簽的性能指標(biāo)定位標(biāo)簽在使用上分兩種：人員標(biāo)簽和物體標(biāo)簽。人員標(biāo)簽是可以充電的卡式標(biāo)簽，佩帶在胸前。物體標(biāo)簽是貼在物體上的具有震動傳感器的標(biāo)簽。2.3.2 定位點(diǎn)部署根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。 2.3.3 定位系統(tǒng)軟件ap定位器管理軟件是專門用于對無線局域網(wǎng)中ap定位器進(jìn)行集中管理的軟件。通過簡單快捷

18、的操作，用戶可以直觀、及時的了解到ap的當(dāng)前狀態(tài)，并能通過遠(yuǎn)程管理功能，對ap實(shí)現(xiàn)配置、修改和重啟。n locating server定位服務(wù)器軟件。負(fù)責(zé)與定位標(biāo)簽（tag）之間的指令，以及數(shù)據(jù)交互。根據(jù)tag回傳的無線信號數(shù)據(jù)，分析tag當(dāng)前所在的位置，實(shí)現(xiàn)定位功能。根據(jù)系統(tǒng)需要，接收并保存tag的各種報警、所處位置的周圍環(huán)境溫度等信息。n tag manager定位標(biāo)簽管理軟件。為配置tag，提供直觀化，人性化的操作界面。通過tag manager可方便、直觀地設(shè)置和修改tag的各種參數(shù)，以及查看tag的各種數(shù)據(jù)（如溫度、移動、按鈕報警等信息）。n web monitor定位管理軟件。是一個web模式的完整的定位管理軟件應(yīng)用系統(tǒng)。無需安裝任何客戶端軟件,部署簡單,易用。結(jié)合實(shí)際的地圖,在地圖中實(shí)時顯示tag所在的位置,以及是否觸發(fā)相應(yīng)的警告,tag是否已經(jīng)消失等信息。結(jié)合人員管理功能,顯示人員所處的位置,以及移動軌跡等。2.3.4 定位系統(tǒng)配置定位服務(wù)器是專門為無線局域網(wǎng)實(shí)時定位系統(tǒng)而特地設(shè)計的一款服務(wù)器，含操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器軟件以及無線局域網(wǎng)實(shí)