一、 需求背景

　　玩具室面積約100多個平方，有兩個進出門禁監控點建設，RFID標簽有腕帶式和電子胸卡兩種供家長選擇，要求電子標簽無輻射、無過敏、舒適的特點求。實現如下功能：

　　1. 親子定位系統功能：

　　1、實現大人、兒童的定位腕帶標簽關聯;

　　2、大人通過關聯標簽可以通過自助查詢終端對兒童進行定位、位置查詢，地圖顯示位置;

　　3、佩戴腕帶標簽的兒童或大人離開定位區域系統告警;

　　4、兒童與家長不在同一個區域時系統告警。

　　2. 貴重物品防盜系統需求：

　　玩具室貴重玩具的定位、統計查詢、及物品離開定位區域的系統報警等功能。

　　二、 使用流程介紹

　　玩具室定位系統的設計盡最大的努力考慮不更改兒童與大人的使用習慣，讓操作盡量簡單和通俗易懂。另外系統也將安全提高到第一位，包括兒童的安全、大人的提醒、物品的監控等方面。

圖1 玩具室布局圖

　　如圖1所示，玩具室的長為20米，寬為15米，假設有20個玩具堆，商場大門及玩具室門口各安裝有一個報警器，使用流程設計如下：

　　1. 前臺登記

　　大人和兒童一塊在前臺進行登記，兒童不可以單獨到玩具室活動。大人領取電子胸卡，兒童佩戴電子腕帶，電子胸卡與兒童腕帶是一對一配對的。

　　2. 玩耍定位

　　當兒童在玩具堆中玩耍時，大人可以通過咨詢前臺管理員查詢到與自己綁定的兒童的位置，系統可以提示相應兒童的活動軌跡及最后所在的玩具堆號碼，方便大人了解。

　　3. 系統報警

　　當兒童或大人攜帶電子產品單獨離開玩具室時，系統會有報警提醒前臺管理員，玩具室門口的聲光報警器會告警提醒，另外大兒佩戴的胸卡也會有LED燈閃爍和聲音提醒。當兒童和大人攜帶電子產品一起離開玩具室時，系統不會報警，當檢測到離開大門時，系統報警。

　　4. 物品管理

　　兒童玩耍時會將玩具亂放，另外也有無意攜帶走玩具的情況，系統對貴重的玩具提供管理，管理員可以通過系統找到亂放的玩具，當玩具離開玩具室時，前臺管理員會有報警信號，報警器會告警。

　　三、 系統介紹

圖2 系統拓撲圖

　　如圖2所示，玩具室無線定位系統將人和物密切地聯系起來，統一地在一個平臺上進行管理和監督，為兒童營造一個快樂的樂園，為大人建造一個放心的場所，更方便管理員的管控。

　　1. 定位標簽

圖3 標簽三視圖

　　玩具室里每個玩具堆貼一個定位標簽，標簽里會記錄玩具堆的位置信息。定位標簽的三視圖如圖3所示。另外商場大門和玩具室門口處會貼三個定位標簽，以確保人員通過時能進行準確無誤地判斷。

圖4 大門進出管理

　　如圖4所示，玩具室門貼有三個標簽，當有兒童接近玩具室門大概1米左右時，三個標簽判斷確認兒童的位置，并確認是否有大人陪同，若沒有的情況下，報警器2即會告警。當貴重物品接近玩具室時，當三個標簽確認到貴重物品即將離開玩具室門時，報警器2也會告警。定位標簽特性如表格1所示。

　　2. 大人胸卡

圖5 大人胸卡

　　如圖5所示，大人胸卡可以掛在脖子上，方便大人攜帶，胸卡上的字體和內容可以定制，方便商場宣傳。胸卡的特性如表格2所示。

　　3. 兒童腕帶

圖6 兒童腕帶

　　兒童腕帶的效果圖如圖6所示，設計考慮小巧精致和安全防水等特點，最終的外觀需要再與客戶確認。腕帶的設計參數如表格3所示。

　　4. 信號放大器

圖7 信號放大器

　　如圖7中所示，放大器的目的是為了增加信號覆蓋范圍，由于玩具室過大或內部布局較復雜，加上玩具堆和高峰期人數的影響，兒童玩耍的位置如果離接收主機太遠，信號就沒有辦法發送成功，此時可以將信號發給放大器作為中轉，放大器再將信號發給主機做處理。放大器的特性如表格4所示。

　　5. 主機

圖8 主機三視圖

　　一個玩具室配一個主機。主機通過所在的2.4G無線網絡找到兒童腕帶標簽的具體位置后，給到電腦處理顯示，主機的三視圖如圖8所示，主機特性如表格5所示。

　　四、 系統軟件

　　1. 人員定位

圖9 人員定位界面

　　如圖9所示，主頁面顯示可以看出玩具堆中兒童與大人所在的位置分布，五角形代表兒童，三角形代表大人，系統會時時統計大人與兒童的人數。

圖10 人員位置搜索

　　如圖10所示，當管理員想搜索兒童的具體位置，可將該兒童的姓名(如李小明)或ID號輸入然后點搜索，系統會將李小明小朋友經過的所有區域都體現出來，顏色深淺表示呆的時間的長短，系統會將李小明的活動軌跡連成一條線，并指向小明現在所在的位置，圖中分析為15號玩具堆。

圖11 非法離開報警

　　當標簽非法離開時，系統提示報警，頁面效果如圖11所示，另外報警器會聲光提醒。

　　2. 物品管理

圖12 物品管理界面

　　如圖12所示，物品管理頁面會時刻顯示玩具室里所有貴重玩具所在的位置，并進行數量統計。另外系統會提醒放錯位置的玩具。

圖13 物品搜索

　　如圖13所示，與人員搜索類似，系統輸入物品對應的ID號，系統會將該物品的具體信息列出，圖中信息說明28號變形金剛應該從8號堆拿到1號堆中。

　　貴重物品被帶走的情況與人員標簽非法離開的現象是一致的。

　　3. 發卡設置

　　圖14 發卡設置界面

　　發卡設置如圖14所示，對管理員進行發卡，統一人員管理。

　　五、 優勢亮點

圖15 玩具室定位系統

　　1. 無布線省力

　　系統采用2.4G無線組網通訊，充分保證了安裝的便攜性和后續維護的方便，定位標簽小巧輕便，不受玩具堆位置的影響，直接黏貼即可使用，使用時間達到2年以上。

　　2. 供電安全

　　定位標簽、兒童腕帶、大人胸卡全都采用電池供電，系統將安全放在第一位，考慮到玩具室是兒童最多的地方，所以盡量減少220V供電，特別是在玩具堆中。

　　3. 去死角識別

　　由于2.4G無線信號是以球面波的方式發送出去，這樣對安裝在玩具堆和門口的定位標簽的安裝方向沒有特殊要求，不管兒童是以哪個方向通過玩具堆或門口，都能被系統識別。

　　4. 輻射影響小

　　無源標簽工作時需要主機提供能量，所以對主機的無線信號發射功率相對要求較高，當無線信號功率達到一定值時會對人體有危害。相對無源標簽，有源標簽可自身提供能量，這樣主機和標簽的發射功率可以做得很小，是手機輻射的十分之一左右。

　　5. 工作時間長

　　定位標簽用到的是低數據量、低功耗的無線技術，休眠功耗為uA級別，這樣定位標簽可以長時間工作，工作時間可以長達2年以上。