一种基于RFID的定位追踪系统的制作方法

本发明属于物联网技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于rfid的定位追踪系统。

背景技术：

rfid即无线射频识别,是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触；因此，rfid是一种非接触式自动识别技术，可以快速读写、长期跟踪管理，在智能识别领域有着非常好的发展前景。

目前疗养中心、特殊人员定位等环境中管理人员依靠固定摄像头监控某些特定区域，不能全面对所有病人进行定位，如果某个管理员在找某一指定病人，需要花费大量时间去查看、检查病房，或者是病院里的其他地方寻找，而要查看病人病史等医疗信息则还要在一堆资料中翻找。此外，有些病人可能会离开其所在床位或离开医院而走失，当病人到了某些非安全地带的时候，无法向病人提供报警信息，管理人员也无法知道病人所在的位置；尤其老年人因为活动不便、身体脆弱，有可能因脑血栓、心肌梗塞等意外情况发生导致意外摔倒甚至昏迷，倘若未能得到及时的处理就很容易导致病情恶化甚至死亡；为此，我们提出一种基于rfid的定位追踪系统。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于rfid的定位追踪系统。本发明提出了基于rfid的方式将rfid电子标签与病人进行绑定，采用rfid读卡器或手持式射频接收器对病人进行定位追踪，使得监控模块能够不断的收到病人的位置信息，以有效地实现病人的监控，并可以实现走失后的定位追踪，保证了病人的安全监管，同时通过运动监测模块对病人在行动过程中的状态进行实时监测，在病人摔倒或昏迷时，及时预警，并通过监控模块实时定位病人的位置信息，然后通过救援模块分配对应的救援人员进行救援，救援人员通过手持式射频接收器对病人进行精确定位追踪，保障病人的安全。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于rfid的定位追踪系统，包括显示终端、服务器、病人信息管理模块、监控模块、运动监测模块、数据库、报警模块、救援模块以及数据输入模块；

所述病人信息管理模块用于对病人的信息进行管理；

所述监控模块用于对病人进行定位追踪以及与病人信息管理模块交互病人信息，所述监控模块包括rfid电子标签、rfid读卡器和处理器；

所述数据库中存储有每个病人对应的rfid电子标签编号；

所述运动监测模块用于对病人在行动过程中的状态进行实时监测，所述运动监测模块包括压力传感器、高度传感器、第一加速度传感器和第二加速度传感器，所述压力传感器设置于病人的鞋底，所述高度传感器和第一加速度传感器设置于穿戴式手环上，所述第二加速度传感器设置于rfid电子标签上，所述运动监测模块的具体监测过程如下：

步骤一：所述压力传感器用于实时监测鞋底压力并标记为nai，i＝1，…，n；

若nai小于等于预设压力阈值，则处于待验证状态；

步骤二：当处于待验证状态时，通过第一加速度传感器实时获取病人的第一加速度并标记为js1，通过第二加速度传感器实时获取病人的第二加速度并标记为js2；将第一加速度js1与第二加速度js2进行比较；

步骤三：若第一加速度js1和第二加速度js2均处于预设加速度阈值范围内，计算出第一加速度js1与第二加速度js2之间的误差，即f＝(js1-js2)/js1；

若|f|≤10％，则判定发生疑似摔倒事故；

步骤四：当处于发生疑似摔倒事故时，通过高度传感器实时获取病人的高度信息并标为hsi，设置初始高度为h0；则高度变化值hbi＝h0-hsi；

若高度变化值hbi大于等于预设的第一高度变化阈值时，则认为病人已经处于摔倒状态并生成摔倒信号；

步骤五：当病人已经处于摔倒状态时，在接下来的预设时间内，若第二加速度js2均小于预设值，则判定病人处于昏迷状态或者手臂失去了活动能力并生成昏迷信号；

当病人已经处于摔倒状态时，在接下来的预设时间内，若高度变化值hbi均大于等于预设的第一高度变化阈值时，则判定病人处于昏迷状态或者手臂失去了活动能力并生成昏迷信号；

所述运动监测模块用于将摔倒信号、昏迷信号传输至服务器，所述服务器接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后控制报警模块发出警报，并将摔倒信号、昏迷信号和报警信号发送至监控模块，所述监控模块用于接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后获取病人的位置信息并将病人的位置信息传输至显示终端实时显示；

所述监控模块用于定位病人的位置信息，所述rfid电子标签与病人进行绑定并发送射频信号，每个rfid电子标签具有唯一编号；所述监控模块的具体工作步骤为：

ss1：将监控范围划分为若干区域，在每个区域的不同位置处安装rfid读卡器作为定位基站，所述服务器和每个rfid电子标签均与每个rfid读卡器无线电连接；

ss2：所述rfid读卡器用于接收rfid电子标签所发送的射频信号并向其回复应答信息，rfid电子标签接收到rfid读卡器的应答信息时，继续发送射频信号；不同位置的rfid读卡器都有唯一的地址码；

当rfid电子标签进入定位基站读卡范围后，rfid电子标签信息被读取并通过rfid读卡器传输到处理器，处理器接收到的信息包含rfid读卡器和rfid电子标签信息，根据配置好的rfid读卡器和位置映射表，定位出rfid电子标签所在的位置；所述rfid电子标签所在的位置即为病人的位置信息；

ss3：rfid电子标签在预定时间段内未接收到rfid读卡器的应答信息时，该rfid电子标签向监控模块发送报警信号，rfid电子标签中的无线单元检测病人的位置并将位置信息发送给监控模块。

进一步地，所述病人的信息包括姓名、身份证号、性别、年龄以及住址；所述rfid电子标签包括单片机、通信单元及无线单元，所述单片机用于控制通信单元和无线单元，所述无线单元用于通过gsm、gprs或者以太网对病人的位置进行检测而获得位置信息并将位置信息发送给监控模块，所述通信单元用于将处理器定位出的位置信息以zigbee、gprs或sms方式发送给监控模块；所述rfid电子标签上设有报警按钮。

进一步地，所述监控模块用于接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后获取病人的位置信息并将病人的位置信息传输至救援模块，所述救援模块用于分配对应的救援人员进行救援，具体分配步骤为：

s1：获取当前处于空闲状态的工作人员并标记为初选人员；将病人的位置信息标记为救援位置；

s2：向初选人员的手机终端发送位置获取指令获取初选人员的位置，将初选人员的位置与救援位置进行距离差计算得到人员距离并标记为jl；

s3：获取初选人员的年龄并标记为nl；设定初选人员的救援次数为cs；

s4：根据初选人员的注册信息对定位值进行分析计算；包括：

s41：设定手持式射频接收器所有的型号均对应一个预设值，将初选人员的手持式射频接收器型号与所有的型号进行匹配得到对应的预设值并标记为ds；

s42：将初选人员的手持式射频接收器的购买时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到初选人员的手持式射频接收器的购买时长并标记为gc；

s43：由于手持式射频接收器型号对应的预设值和手持式射频接收器的购买时长对定位值评价占比各不相同，因此对ds和gc各加一修正值，ds和gc对应的修正值分别为b1和b2，b1>b2；

s44：利用公式获取得到初选人员的定位值cj；其中λ为修正系数，取值0.584212；

s5：将人员距离、年龄、救援次数和定位值进行去量化处理并取其值；

s6：利用公式

计算得到初选人员的测配值ws；其中，qt为初选人员的低效值；a1、a2、a3、a4和a5均为预设系数因子；

s7：将测配值最大的初选人员标记为救援人员，同时该救援人员的救援次数增加一；

救援模块将救援位置发送至救援人员的手机终端上，同时将发送救援位置的时刻标记为位置发送时刻；

救援人员通过手机终端接收救援位置后，救援人员到达救援位置处通过手持式射频接收器对病人进行精确定位追踪，将到达病人身边的时刻标记为位置到达时刻，将位置到达时刻与位置发送时刻进行时间差计算获取得到救援人员的缓冲时长并标记为t1，设定病人输入的评分值为v1；

利用公式qe＝t1×b1+1/v1×b2获取得到救援人员的单次值，将救援人员的所有单次值进行求和并取平均值得到救援人员的低效值；b1和b2均为预设比例系数。

进一步地，所述数据输入模块用于管理人员输入需求信息并将需求信息传输至服务器，所述需求信息包括病人的姓名和身份证号；所述服务器根据需求信息从数据库中调取病人对应的rfid电子标签编号并将rfid电子标签编号传输至监控模块，所述监控模块用于根据rfid电子标签编号获取rfid电子标签的位置信息并将rfid电子标签的位置信息传输至显示终端实时显示。

进一步地，所述手持式射频接收器用于救援人员接收rfid电子标签所发送的射频信号。

进一步地，还包括注册登录模块，所述注册登录模块用于工作人员通过手机终端提交注册信息进行注册并将注册成功的注册信息发送至服务器内进行存储；其中注册信息包括姓名、手机号、年龄、手持式射频接收器的型号和手持式射频接收器的购买时间。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出了基于rfid的方式将rfid电子标签与病人进行绑定，采用rfid读卡器或手持式射频接收器对病人进行定位追踪，使得监控模块能够不断的收到病人的位置信息，以有效地实现病人的监控，当rfid电子标签在预定时间段内未接收到rfid读卡器的应答信息时，该rfid电子标签向监控模块发送报警信号，rfid电子标签中的无线单元检测病人的位置并将位置信息发送给监控模块，可以实现走失后的定位追踪，保证了病人的安全监管；

2、本发明通过运动监测模块对病人在行动过程中的状态进行实时监测，通过监测鞋底压力、第一加速度、第二加速度以及高度信息；判断病人是否发生摔倒或昏迷；当病人摔倒或昏迷时，及时预警，并通过监控模块实时定位病人的位置信息，然后通过救援模块分配对应的救援人员进行救援，救援人员通过手持式射频接收器对病人进行精确定位追踪，保障病人的安全。

3、本发明通过数据输入模块输入需求信息并将需求信息传输至服务器，所述服务器根据需求信息从数据库中调取病人对应的rfid电子标签编号并将rfid电子标签编号传输至监控模块，所述监控模块用于根据rfid电子标签编号获取rfid电子标签的位置信息并将rfid电子标签的位置信息传输至显示终端实时显示，实现了对所有病人全面、精准的定位。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于rfid的定位追踪系统，包括显示终端、服务器、病人信息管理模块、监控模块、运动监测模块、数据库、报警模块、救援模块以及数据输入模块；

所述病人信息管理模块用于对病人的信息进行管理，所述病人的信息包括姓名、身份证号、性别、年龄以及住址；

所述监控模块用于对病人进行定位追踪以及与病人信息管理模块交互病人信息，所述监控模块包括rfid电子标签、rfid读卡器和处理器，所述rfid电子标签与病人进行绑定并发送射频信号，每个rfid电子标签具有唯一编号；

所述数据库中存储有每个病人对应的rfid电子标签编号；

将监控范围划分为若干区域，在每个区域的不同位置处安装rfid读卡器作为定位基站，所述服务器和每个rfid电子标签均与每个rfid读卡器无线电连接，所述rfid读卡器用于接收rfid电子标签所发送的射频信号并向其回复应答信息，rfid电子标签接收到rfid读卡器的应答信息时，继续发送射频信号；不同位置的rfid读卡器都有唯一的地址码，当rfid电子标签进入定位基站读卡范围后，rfid电子标签信息被读取并通过rfid读卡器传输到处理器，处理器接收到的信息包含rfid读卡器和rfid电子标签信息，根据配置好的rfid读卡器和位置映射表，定位出rfid电子标签所在的位置；

rfid电子标签在预定时间段内未接收到rfid读卡器的应答信息时，该rfid电子标签向监控模块发送报警信号，rfid电子标签中的无线单元检测病人的位置并将位置信息发送给监控模块；

所述rfid电子标签包括单片机、通信单元及无线单元，所述单片机用于控制通信单元和无线单元，所述无线单元用于通过gsm、gprs或者以太网对病人的位置进行检测而获得位置信息并将位置信息发送给监控模块，所述通信单元用于将处理器定位出的位置信息以zigbee、gprs或sms方式发送给监控模块；

所述报警模块用于接收到报警信号之后向管理人员报警；

所述运动监测模块用于对病人在行动过程中的状态进行实时监测，所述运动监测模块包括压力传感器、高度传感器、第一加速度传感器和第二加速度传感器，所述压力传感器设置于病人的鞋底，所述高度传感器和第一加速度传感器设置于穿戴式手环上，所述第二加速度传感器设置于rfid电子标签上，所述运动监测模块的具体监测过程如下：

步骤一：所述压力传感器用于实时监测鞋底压力并标记为nai，i＝1，…，n；

若nai小于等于预设压力阈值，则处于待验证状态；

步骤二：当处于待验证状态时，通过第一加速度传感器实时获取病人的第一加速度并标记为js1，通过第二加速度传感器实时获取病人的第二加速度并标记为js2；将第一加速度js1与第二加速度js2进行比较；

步骤三：若第一加速度js1和第二加速度js2均处于预设加速度阈值范围内，计算出第一加速度js1与第二加速度js2之间的误差，即f＝(js1-js2)/js1；

若|f|≤10％，则判定发生疑似摔倒事故；

步骤四：当处于发生疑似摔倒事故时，通过高度传感器实时获取病人的高度信息并标为hsi，设置初始高度为h0；则高度变化值hbi＝h0-hsi；

若高度变化值hbi大于等于预设的第一高度变化阈值时，则认为病人已经处于摔倒状态并生成摔倒信号；

步骤五：当病人已经处于摔倒状态时，在接下来的预设时间内，若第二加速度js2均小于预设值，则判定病人处于昏迷状态或者手臂失去了活动能力并生成昏迷信号；

当病人已经处于摔倒状态时，在接下来的预设时间内，若高度变化值hbi均大于等于预设的第一高度变化阈值时，则判定病人处于昏迷状态或者手臂失去了活动能力并生成昏迷信号；

所述运动监测模块用于将摔倒信号、昏迷信号传输至服务器，所述服务器接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后控制报警模块发出警报，并将摔倒信号、昏迷信号和报警信号发送至监控模块，所述监控模块用于接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后获取病人的位置信息并将病人的位置信息传输至显示终端实时显示；

所述rfid电子标签上设有报警按钮，当病人在遇到麻烦或者危险的时候按下此报警按钮，则处理器产生报警信号并将报警信号传输至服务器；

所述监控模块用于接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后获取病人的位置信息并将病人的位置信息传输至救援模块，所述救援模块用于分配对应的救援人员进行救援，具体分配步骤为：

s1：获取当前处于空闲状态的工作人员并标记为初选人员；将病人的位置信息标记为救援位置；

s2：向初选人员的手机终端发送位置获取指令获取初选人员的位置，将初选人员的位置与救援位置进行距离差计算得到人员距离并标记为jl；

s3：获取初选人员的年龄并标记为nl；设定初选人员的救援次数为cs；

s4：根据初选人员的注册信息对定位值进行分析计算；包括：

s41：设定手持式射频接收器所有的型号均对应一个预设值，将初选人员的手持式射频接收器型号与所有的型号进行匹配得到对应的预设值并标记为ds；

s42：将初选人员的手持式射频接收器的购买时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到初选人员的手持式射频接收器的购买时长并标记为gc；

s43：由于手持式射频接收器型号对应的预设值和手持式射频接收器的购买时长对定位值评价占比各不相同，因此对ds和gc各加一修正值，ds和gc对应的修正值分别为b1和b2，b1>b2；

s44：利用公式获取得到初选人员的定位值cj；其中λ为修正系数，取值0.584212；

s5：将人员距离、年龄、救援次数和定位值进行去量化处理并取其值；

s6：利用公式

计算得到初选人员的测配值ws；其中，qt为初选人员的低效值；a1、a2、a3、a4和a5均为预设系数因子；

s7：将测配值最大的初选人员标记为救援人员，同时该救援人员的救援次数增加一；

救援模块将救援位置发送至救援人员的手机终端上，同时将发送救援位置的时刻标记为位置发送时刻；

救援人员通过手机终端接收救援位置后，救援人员到达救援位置处通过手持式射频接收器对病人进行精确定位追踪，将到达病人身边的时刻标记为位置到达时刻，将位置到达时刻与位置发送时刻进行时间差计算获取得到救援人员的缓冲时长并标记为t1，设定病人输入的评分值为v1；

利用公式qe＝t1×b1+1/v1×b2获取得到救援人员的单次值，将救援人员的所有单次值进行求和并取平均值得到救援人员的低效值；b1和b2均为预设比例系数；

所述手持式射频接收器用于救援人员接收rfid电子标签所发送的射频信号，以对病人进行精确定位追踪；

所述数据输入模块用于管理人员输入需求信息并将需求信息传输至服务器，所述需求信息包括病人的姓名和身份证号；所述服务器根据需求信息从数据库中调取病人对应的rfid电子标签编号并将rfid电子标签编号传输至监控模块，所述监控模块用于获取rfid电子标签的位置信息并将rfid电子标签的位置信息传输至显示终端实时显示。

一种基于rfid的定位追踪系统，在工作时，首先监控模块用于对病人进行定位追踪的监控应用处理以及与病人信息管理模块交互病人信息，将监控范围划分为若干区域，在每个区域的不同位置处安装rfid读卡器作为定位基站，所述rfid读卡器用于接收rfid电子标签所发送的射频信号并向其回复应答信息，rfid电子标签接收到rfid读卡器的应答信息时，继续发送射频信号；当rfid电子标签进入定位基站读卡范围后，rfid电子标签信息被读取并通过rfid读卡器传输到处理器，处理器接收到的信息包含rfid读卡器和rfid电子标签信息，根据配置好的rfid读卡器和位置映射表，定位出rfid电子标签所在的位置；

当rfid电子标签在预定时间段内未接收到rfid读卡器的应答信息时，则判断病人离开监控范围，该rfid电子标签向监控模块发送报警信号，rfid电子标签中的无线单元检测病人的位置并将位置信息发送给监控模块；监控模块用于接收到报警信号后获取病人的位置信息并将病人的位置信息传输至救援模块；

运动监测模块用于对病人在行动过程中的状态进行实时监测，运动监测模块包括压力传感器、高度传感器、第一加速度传感器和第二加速度传感器，压力传感器设置于病人的鞋底，高度传感器和第一加速度传感器设置于穿戴式手环上，第二加速度传感器设置于rfid电子标签上；通过监测鞋底压力、第一加速度、第二加速度以及高度信息；判断病人是否发生摔倒或昏迷，运动监测模块用于将摔倒信号、昏迷信号传输至服务器，服务器接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后控制报警模块发出警报，并将摔倒信号、昏迷信号和报警信号发送至监控模块，所述监控模块用于接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后获取病人的位置信息并将病人的位置信息传输至显示终端实时显示；

监控模块用于接收到摔倒信号、昏迷信号以及报警信号后获取病人的位置信息并将病人的位置信息传输至救援模块，救援模块用于分配对应的救援人员进行救援，获取当前处于空闲状态的工作人员并标记为初选人员；将病人的位置信息标记为救援位置；向初选人员的手机终端发送位置获取指令获取初选人员的位置，将初选人员的位置与救援位置进行距离差计算得到人员距离，获取初选人员的年龄，设定初选人员的救援次数为cs；根据初选人员的注册信息对定位值进行分析计算；将人员距离、年龄、救援次数和定位值进行去量化处理并取其值；结合相关算法计算得到初选人员的测配值，将测配值最大的初选人员标记为救援人员，救援模块将救援位置发送至救援人员的手机终端上，救援人员通过手持式射频接收器对病人进行精确定位追踪。

上述公式均是由采集大量数据进行软件模拟及相应专家进行参数设置处理，得到与真实结果符合的公式。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。