基于无线局域网的实时定位系统解决方案

page1/141基于无线局域网的实时定位系统解决方案page2/142目录引言.................................................................31系统概述..........................................................31.1工作原理......................................................31.2系统组成......................................................41.3系统网络拓扑结构..............................................51.4定位系统的主要功能结构........................................61.4.1定位系统的主要功能..........................................72解决方案..........................................................72.1方案设计理念..................................................72.1.1设计原则....................................................82.1.2方案特点....................................................92.2无线网络解决方案..............................................92.2.1设备选型....................................................92.2.2AP部署.....................................................102.3定位解决方案.................................................122.3.1定位标签...................................................122.3.2定位点部署.................................................132.3.3定位系统软件...............................................132.3.4定位系统配置...............................................143项目预算.........................................................143.1设备清单.....................................................14page3/143引言随着生产制造业市场竞争和生产环境的日益复杂，对企业的生产制造提出了更高的要求，如何高效的管理生产过程中不断移动变化的工具、设备、车辆等资产和人员，成为改进生产流程，降低运行成本，提高企业的市场竞争力的关键所在。无线局域网实时定位系统，基于标准无线局域网，为企业提供了一套完备的资产、人员追踪管理解决方案。为企业建立起更为强大的信息链，对进料、WIP(在制品)、包装、运输（厂区内的运输）和仓储直到最后发送至供应链的下一环节，进行全方位和全程的可视化跟踪，使得在生产过程和存储运输（厂区内的运输）过程中对在制品的跟踪以及成品的质量追溯更为清晰有据，有助于企业降低产品缺陷率，缩短产品制造的周期，降低生产成本，提高生产效率，提升企业在市场上的综合竞争力。无线局域网实时定位系统，基于现有无线局域网，无须重新搭建其他网络或设施即能快速部署安装，搭起企业可视化平台，在任何覆盖无线局域网的地方，能够随时跟踪监控各种资产或人员，并准确找寻到目标对象，实现对区域内所有资产和人员的实时定位和管理。为生产制造业带来了一套完备高效的资产、人员追踪管理解决方案。1系统概述无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS），在任何覆盖无线局域网的地方，能够实现对这个区域里面物品或人员的实时定位。系统最大的优势在于无论在室内还是室外，都能够随时跟踪各种移动物体或人员，并准确查找到目标对象。系统由Wi-Fi定位标签、无线局域网接入点（AP）和定位服务器组成。1.1工作原理系统工作原理如图1.1.1所示：page4/144基于无线局域网（Wi-Fi）的实时定位系统工作原理示意图在覆盖无线局域网的地方，佩戴在人员身上或安装在物品上面的定位标签周期性地发出信号，无线局域网接入点（AP）接收到信号后，将信号传送给定位服务器。定位服务器根据信号的强弱或信号到达时差判断出人员或物品的位置，并通过电子地图显示人员或物品的具体位置。人员标签根据需要可以有不同的设计，腕带标签、胸卡等。1.2系统组成无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS）由以下三部分组成：定位标签（Wi-FiTag）、无线局域网接入点（AccessPoint）、定位服务器（LocatingServer）。无线局域网接入点可以使用任何支持802.11b的产品。无线局域网实时定位系统构架如图1.2.1所示：page5/145图1.2.1无线局域网实时定位系统构架图1.3系统网络拓扑结构无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS）网络拓扑结构如图4.3.1所示：page6/146图1.3.1无线局域网实时定位系统（Wi-FiRTLS）网络拓扑结构图如上图所示，无线局域网实时定位监控系统主要由定位标签、无线局域网接入点(AP)和后端监控管理中心（定位服务器）三部分组成：a)定位标签作为无线数据采集模块佩戴在人员身上或者安装在贵重物品上，系统通过对标签的跟踪实现对人员和物品的跟踪定位。b)AP采用2.4GHz频段，支持802.11b/g模式，及时采集标签的信息，传输到后端的监控中心，对定位标签进行控制管理。在办公室内部每个AP的有效覆盖范围为30米。c)安装了定位服务器软件系统的监控管理中心，主要实现实时数据分析处理。分析管理标签数据，通过控制中心的电子地图监视并及时显示各现场标签的位置，数据可同时存入存储数据库，监控人员可以通过计算机访问存储服务器查询人员和物品位置，报警信息，以及人员和物品的移动轨迹等。1.4定位系统的主要功能结构系统的功能架构我们采用基于B/S（Browser/Server，浏览器/服务器模式）的三层架构，如图1.4.1所示：page7/147图1.4.1无线局域网实时定位系统功能构架图定位服务器实时对标签数据进行分析汇总，并存入数据库供调用，定位服务器是整个系统运作的基石。1.4.1定位系统的主要功能（1）用户管理：用户信息录入，权限设置；（2）标签信息维护：标签可以分配给人员或物品；（3）人员管理：人员定位，实时的显示区域，定位精度能达3—5米（根据具体环境而定）；（4）考勤查询：可以查询员工进出工厂的所有记录，并作考勤记录；（5）人员轨迹监控：实时记录移动轨迹，发生异常状况时，可以回放人员或物品的移动轨迹；（6）区域报警：不同人员进入或离开某一区域可以报警；（7）温度报警：定位标签带有温度传感功能，用于周围环境监测，一旦周围温度超过设置的正常范围时就会产生报警；（8）物体移动报警：定位标签带有振动传感功能，除可以实时定位外，一旦被移动就会产生报警；（9）查询统计：相关操作日志、报警日志的维护与查询。对整个网络监控系统的信息进行统一处理，其中包括信息的设置、信息的记录、信息的转发及信息的查询等；（10）系统管理：系统维护、日志查询、数据导入、数据导出、数据备份、数据上传等。2解决方案2.1方案设计理念人员定位管理系统能够及时、准确的将设定的各个区域人员及设备的动态情况反映到中心计算机系统，使管理人员能够随时掌握人员、设备的分布状况和每个员工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，可根据人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。page8/1482.1.1设计原则整个系统方案的设计贯穿以下原则：先进性整个系统选型，软硬件设备的配置均应符合高新技术的潮流，采用全世界最新的Wi-FiRTLS技术，利用Wi-Fi网络环境，无需购买额外的网络设施，做到与现有Wi-Fi网络环境完美结合，定位精确至每个房间，领先同类产品。稳定性网络的稳定性对系统的可用性和使用率来说至关重要，特别在室内复杂环境中有很多因素都会影响无线网络的稳定性，如天线位置和朝向、AP功率、温度湿度、信号干扰等，由我方经验丰富的施工团队来实施部署，为网络高可用性提供有力保障。软件方面，系统基于稳定、安全、保密的大型数据库，具有良好的数据共享，实时故障修复，实时备份等完善的管理体系。确保系统长期稳定高效提供7*24不间断服务。开放性各系统均为相对开放的系统，不同产品间具有标准接口，并提供多种通讯标准协议，便于第三方设备的接入。网络设备选型遵从国际、国内标准，使网络具有开放性和兼容性，本方案所选用的产品均能够与当前网络设备兼容或提供相应接口。安全性系统支持WEP（64bit和128bit）、WPA（TKIP）、WPA2（AES）等加密方式，为系统提供安全解决方案。低成本系统可以充分利用现有Wi-Fi网络环境，无须再重新搭建其他网络或设施，安装方便简单，极大降低了成本，减少用户初始投资。可管理性具有良好的可管理性，这点对无线网络来说尤其重要，因为无线网络设备架设在矿井下，人员不方便到达的地方。对此系统远程管理、远程升级、准确判断故障等功能能够使网络管理人员能方便及时地掌握诸如网络性能统计、网络故障等信息，能简便地对网络进行统一配置和调整，确保网络工作在良好状态。可扩展性系统采用面向对象和模块化的开发技术，严格履行模块化结构方式，方便系统功能扩充、运行设备的替换、维护，确保系统的高效可靠运行。可随时根据需要扩充具有其它功能的软硬件模page9/149块，具有良好的可扩展性。易操作性系统的易操作和易维护是保证非计算机专业人员使用好一个系统的条件，我们的方案集中了已有的丰富的网络设计、施工经验，以及在数字化图像、语音和数据综合传输领域强大的产品优势，实现所需的设计需求，系统操作简单，易操作，易维护。2.1.2方案特点无线局域网实时定位系统解决方案特点：无线局域网非常普及，价格便宜，容易搭建和管理操作；无线局域网还可以用于无线上网、语音、视频等其他用途；实时的人员跟踪，可随时查找某个人位置，和在某个时间段内所经过的路径，显示出线路轨迹；定位精度高，可以精确定位到每个房间，准确掌握贵重物品或人员所处位置；超低功耗，可更换电池标签，电池寿命使用时间长，且对人体安全、无辐射损害；可视化终端平台，以电子地图形式显示人员或物品的位置和移动轨迹，还能显示周围环境的温度警报信息，便于环境监测和安全防范；贵重物品实时监控，定位标签带有移动传感器，一旦发生位置移动即会发出报警信息，防止贵重物品丢失。2.2无线网络解决方案2.2.1设备选型室内演示系统对AP的选型灵活性比较高，有专用的AP定位器和普通的无线路由器。，普通AP的最大发射功率可达20dbm（实际应用中大概为18到19dbm之间），信号较为稳定，增益天线为2dbm，室内的有效覆盖范围（相对定位要求）最远将可达30m以上。如图2.2.1.1所示为普通AP的示意图：page10/1410图2.2.1.1无线局域网接入点（AP）设备主要技术参数定位系统对AP相关参数的要求如表2.2.1.1所示：功能参数要求10/100Base-TX端口数≥1个供电方式本地供电无线标准可同时支持802.11