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1、基于無線局域網(wǎng)的實時定位系統(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、運輸(廠區(qū)內(nèi)的運輸)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)過程和存儲運輸(廠區(qū)內(nèi)的運輸)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,實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)所有資產(chǎn)和人員的實時定位和管理。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(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(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(access point)、定位服務(wù)器(locating server)。無線局域網(wǎng)接入點可以使用任何支持802.11b的產(chǎn)品。無線局域網(wǎng)實時定位系統(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(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,主要實現(xiàn)實時數(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)實時定位系統(tǒng)功能構(gòu)架圖定位服務(wù)器實時對標(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)驗豐富的施工團(tuán)隊來實施部署,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,實時故障修復(fù),實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?,這點對無線網(wǎng)絡(luò)來說尤其重要,因為無線網(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、運行設(shè)備的替換、維護(hù),確保系統(tǒng)的高效可靠運行??呻S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,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 方案特點無線局域網(wǎng)實時定位系統(tǒng)解決方案特點: 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(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 定位點部署根據(jù)實際情況設(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)合實際的地圖,在地圖中實時顯示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
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