1. 引言

　　1.1. 物聯網-RFID技術

　　“當計算機和互聯網產業大規模發展時，我們因為沒有掌握核心技術而走過一些彎路。在傳感網發展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術，盡快建立‘感知中國’中心。” ——溫家寶

　　物聯網從1999年提出概念到進入現實領域，經歷了整整十二年的時光。利用物聯網等新技術來解決城市給地球、人類生活帶來的問題，也成為世界范圍的探索熱點。我國是物聯網技術的先行者之一，而今物聯網也被確定為“十二五”期間重點發展的戰略性新興產業，全國各地也都加到對物聯網產業的投入，“智慧地球”、“感知中國”的理念已經深入人心。

　　信息產業的第一次浪潮是以信息處理PC機為代表;以互聯網、通信網絡為代表的信息傳輸推動了信息產業的第二次浪潮;而以傳感網、物聯網為代表的信息獲取或信息感知，將會推動信息產業進入第三次浪潮。”

　　軌道交通地鐵站臺應用RFID技術勢必是一項革命性的創新!

　　RFID技術簡介：

　　射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification Technology)是成熟于20世紀末，21世紀初的一種非接觸式的最新自動識別技術，目前正在全世界的各種行業中得以推廣應用。

　　它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。

　　RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應用技術，其所具備的獨特優越性是其它識別技術無法企及的。

　　? 識別工作無須人工干預;

　　? 它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或精確瞄準;

　　? 可自由工作在各種惡劣環境下;

　　? 可進行高度的數據集成;

　　? 由于該技術很難被仿冒、侵入，使RFID具備了極高的安全防護能力。

　　一個最基本的RFID系統一般包括以下幾個部份：

　　? 標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象;

　　? 閱讀器(閱讀器)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式;

　　? 天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

　　電子標簽中一般保存有約定格式的電子數據，在實際應用中，電子標簽附著在待識別物體的表面。讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標簽信息被傳送到電腦上進行下一步處理。(除以上基本配置，還應包括相應的應用軟件)。

　　2. 軌道交通地鐵站臺工作人員定位系統

　　軌道交通地鐵站臺工作人員定位系統，主要與機房信息管理系統流程和功能相結合，動態跟蹤人員在地鐵站各工作區域的活動信息，匯總各區域工作人員數量，對于越權的行為進行及時告警，聯動攝像頭，查看人員視頻信息等。

　　2.1. 需求分析

　　? 軌道交通地鐵站臺工作人員每天換崗和交接班實現自動考勤;

　　? 進入地鐵工作區域的人員，需要進行相應的定崗管理;

　　? 傳統的門禁系統只能了解刷卡人員的進出情況，未刷卡的工作人員無法定義位置;

　　? 無法實時掌握人員當前所處的位置，進而實現固定場所內人員的快速定位服務。

　　? 傳統的識別技術，如：虹膜識別、指紋識別、頭像識別等生物識別手段存在著識別速度過慢、工作不方便、對識別對象造成心理不適等問題。

　　2.2. 系統目標

　　遠距離射頻識別系統是通過遠距離、非接觸式采集電子標簽的信息，實現人員在移動狀態下的自動識別，從而實現目標的自動化管理。該系統產品集計算機軟硬件、信息采集處理、數據傳輸、網絡數據通訊、等技術綜合應用為一體的高性能識別技術，是實現信息化和自動化管理的基礎產品之一，是一種能有效對數據中心人員進行自動識別和聯網監管的重要科技手段。

　　? 自動實現工作人員出/入各區域記錄，無需人工干預，不影響人員的正常工作，不改變日常的工作習慣;

　　? 選定人員(可同時支持多個不同人員)后，屏幕可彈出多個關聯攝像頭的實時視頻，關聯攝像頭可隨人員的行走路線進行自動切換;

　　? 人員軌跡歷史回訪，(包括在各個點停留的時間記錄)，支持快進回放;

　　? 人員路徑非法的報警，人員基本信息、區域權限要求從甲方現有的門禁系統中實時獲取，讀取該人員門禁權限列表，進而計算出該人員的機房區域權限。報警時，提示最近的關聯攝像頭名稱，可跳轉到最近的多個關聯攝像頭;并顯示實時視頻;

　　? 地鐵站臺各區域內人員數量統計(可按照各子機房單獨統計)

　　? 權限管理，控制有關人員可出入的地點，未授權卡非法通行提供報警信號

　　? 人員卡同時兼顧傳統門禁功能，集成HID芯片;

　　2.3. 體系結構

　　系統結構

　　主要包括三個部分，分別是服務器端，RFID采集系統，電子標簽。

　　- 服務器端承載著整個應用軟件系統，包括應用服務器和數據庫服務器等。

　　- RFID采集系統由RFID閱讀器，RFID定位器構成，部署在各站廳及關鍵區域。

　　- 電子標簽，即RFID標簽，內置HID門禁卡，可定制為異形標簽方式。

　　通訊方式

　　服務器端和RFID采集系統之間采用TCP/IP協議，利用現有的局域網通訊。

　　RFID采集系統和電子標簽之間采用無線射頻通訊方式。

　　2.4. 系統功能及特點

　　2.4.1. 出入管理

　　地鐵站臺人員出入站廳各區域管理：主要包括人員出入站廳登記、離開站廳登記和人員出入跟蹤信息查詢。

　　? 人員基本信息、區域權限：從甲方現有的門禁系統中實時獲取，讀取該人員門禁權限列表，進而計算出該人員的機房區域權限。

　　? 數據接口：主要是現有地鐵站廳信息管理系統和監控系統間數據接口，包括：

　　a) RFID標簽領用接口，由地鐵信息監控系統進入機房登記功能提供。

　　b) RFID標簽歸還接口，由地鐵信息監控系統離開站廳登記功能提供。

　　c) 人員活動區域信息數據接口，由RFID監控系統提供。

　　2.4.2. 位置管理

　　人員位置管理，主要包括人員訪問區域監控，區域閱讀器設置和管理，及相關數據采集接口等。人員監控，用來展示進入地鐵站廳內人員的一些告警信息，如超時，越權等告警信息。

　　? 區域閱讀器設置和管理，用來設置有源閱讀器相關信息，包括閱讀器類型，閱讀器基本信息維護，如增加，更新，刪除等，以及與地鐵站廳內各區域的對應關系等。

　　? 區域閱讀器數據接口，區域閱讀器主要用來定位進入其覆蓋范圍的有源標簽，包括數據引擎程序和區域閱讀器信息采集指令接口。

　　? 數據接口，主要是現有地鐵站廳內信息管理系統和監控系統間數據接口，包括：

　　a) 人員訪問策略設置接口，由地鐵信息監控系統進入地鐵登記功能提供。

　　b) 人員活動區域信息數據接口，由RFID監控系統提供。

　　2.5. 系統功能描述

　　2.5.1. 標簽管理

　　標簽使用前需要在系統中提前進行登記，并設定其標簽屬性，比如訪客卡、員工卡等，登記時需要錄入的信息有標簽ID、標簽類型、合法區域、有效日期，如果設定的是員工卡，則需要關聯所屬員工信息，選擇對應的員工編號。

　　2.5.2. 人員進出登記管理

　　人員進出登記管理針對地鐵站廳內工作人員，系統設備提供商，維護人員，當人員進入地鐵站廳內之前，需要預先登記，登記的信息包括姓名、所屬供應商、維護系統，同時為每個進出人員分配一個RFID有源標簽，并指定其允許進入的機房、區域，允許進出的日期時間。

　　2.5.3. 監控管理

　　2.5.3.1. 區域定義

　　系統為定制化地圖，需要規劃定義其區域屬性，即定義平面地圖的位置信息，并根據管理要求及監控點布局情況，將不同機房內部劃分為不同區域，填寫區域屬性，包括名稱、編號、備注說明等。

　　2.5.3.2. 規則定義

　　閱讀器定位器的位置定義

　　RFID 閱讀器和定位器注冊登記時，根據實際安裝位置與實際區域進行關聯配置，表示該設備安裝的位置區域。其中一個定位器只能包含在一個特定的位置區域。

　　動態配置同步

　　上述配置的參數、規則、標識，在跟蹤服務器和采集服務器中需要用到，比如跟蹤時間間隔、重復性過濾規則等，跟蹤服務器與數據庫參數之間的同步有兩種方式：

　　1. 主動更新參數：跟蹤服務器在啟動時可以主動獲取這些參數，并以配置文件的方式保存在內存中;

　　2. 被動更新參數：當系統管理員更新了系統參數或規則后，管理系統可以通過觸發按鈕，通知跟蹤服務器更新系統參數。

　　2.5.3.3. 實時跟蹤與報警

　　標簽信息采集

　　系統只支持有源標簽的信息采集，不支持無源標簽及其它設備的信息采集接口，該模塊運行在信息采集服務器上。

　　RFID 閱讀器接收有源Tag信息，獲取標簽的信號強度值和標簽ID，信息采集模塊最小的采集間隔為有源Tag自身設定的上傳時間間隔。

　　為減少接收到的有源Tag信息上傳到匯總服務器，系統可以調整信息采集的時間間隔，該模塊根據定義的時間間隔上報給匯總服務器。

　　信息采集服務器需要根據定義的時間間隔，過濾期間內收集到的重復標簽信息，具體預過濾內容包括：

　　? 在規定的采集時間間隔內重復出現的標簽;

　　? 不需要跟蹤的標簽信息。

　　信息綜合分析

　　信息綜合分析模塊運行于匯總服務器，主要負責標簽信息的位置分析和報警狀態分析。

　　? 定位位置解析

　　在平面地圖中定義了各閱讀器位置，各閱讀器屬性也就包括了位置坐標，該模塊需要根據位置信息，利用位置分析算法進行位置解析，得出標簽的位置信息。其中標簽信息來源于同一時間點，所有的信息采集服務器反饋給匯總服務器的同一標簽信息。位置解析后上傳給監控客戶端，上傳的信息包括設備ID、標簽獲取時間等。

　　? 標簽信息過濾

　　該模塊的標簽信息過濾與標簽信息采集模塊的預過濾不同在于，過濾條件和目的不同，主要進行重復性過濾，當該標簽位置不變時，不再向監控平臺上傳標簽位置信息。

　　? 位置分析算法

　　RFID 閱讀器擁有X、Y坐標的位置屬性，同一時間點可能有1個或多個閱讀器識別到某一標簽，且反映的標簽信號強度也不同，而閱讀器 ID和信號強度是進行位置分析的主要依據。根據識別標簽的閱讀器數量和信號強度、行為特征以及機房內的實際布局情況，實現定制化的進行位置分析算法。

　　? 日志處理

　　系統日志包括兩大類，一類是位置跟蹤軌跡，另一類為系統運行日志。

　　實時位置解析完成后，系統在上傳給監控平臺的同時操作數據庫，保存該標簽的位置信息(具體日志表見數據庫接口)，信息內容包括標簽ID、算法分析后的定位器和閱讀器 ID、生成時間、合法性標識，從而盡可能還原該該標簽的歷史出現軌跡。

　　系統運行日志包括系統登陸日志、參數同步日志、設備監控日志、數據上傳或監控平臺調用日志等，日志具體數據項可以由設計者確定。

　　2.5.3.4. 平面地圖監控展現

　　系統基于平面地圖進行監控展現，由于RFID人員定位實現的是區域性定位，并且與現場環境的不同，環境對RFID信號的影響程度也不同，導致其信號動態變化，影響定位精度、甚至準確性的判斷，因此為保證監控質量、提高監控展現效果，監控結果在地圖上展現是人所在的區域內的某個位置上顯示。

　　2.5.3.5. 攝像頭聯動

　　選定人員(可同時支持多個不同人員)后，屏幕可彈出多個關聯攝像頭的實時視頻，關聯攝像頭可隨人員的行走路線進行自動切換。

　　報警時，提示最近的關聯攝像頭名稱，可跳轉到最近的多個關聯攝像頭(霍尼)并顯示實時視頻。

　　2.5.4. 信息綜合查詢

　　2.5.4.1. 基礎信息查詢

　　提供業務、人員對象的基本信息和詳細信息的查詢、關聯查詢。查詢結果以列表形式展現。

　　2.5.4.2. 監控記錄查詢

　　通過該功能查詢地鐵站廳進出人員的記錄，并提供關聯查詢到其進入地鐵站廳的登記信息功能。監控記錄信息包括記錄時間、監控區域、監控對象。

　　2.5.5. 統計報表

　　2.5.5.1. 按年月日進出人員統計

　　根據監控記錄和進出登記情況，按照時間期間進行進出人員數量統計，分析地鐵站廳進出人員變化情況。

　　2.5.5.2. 按系統進行維護次數統計

　　根據監控記錄和進出登記情況，按照維護系統進行分類，對維護次數進行統計分析，得出系統被維護次數的變化情況，參考評估系統的穩定性。