室外紧急呼救定位以及人员跟踪定位方案

     一、概述

    从1959年盗贼武庆辉潜入故宫行窃开始，中国正式开始谈及技术防范的问题并在一些博物馆和银行等单位采用了各式各样的技术防范手段。1979年公安部在石家庄市召开了“全国刑事技术预防专业工作会议”，技防作为公安业务的重要组成部分正式提出来。经过多年的发展，文博、监狱系统、银行、商业营业场所、政府办公楼、住宅小区等逐步采用了一些红外、被动红外、微波、超声波、声控、视频等多种探测手段的防盗报警系统。1987年成立了全国安全防范报警系统标准化技术委员会，相关标准得到了制定和执行。这一系列标准使各行各业安全防范工程的实施和验收有了依据。安防工程的设备方案要遵循纵深防护体系的原则,建立周界防范、监视区、防护区和禁区。各种防范区的划分，多道防线的形成， 是从实际教训中总结得出来的需要。


    安防事业发展不仅表现在相关技术的提高上，也表现在对技防、 物防、人防三者的有机结合的认识上，人们深深认识到物防是基础，人防是保证，技防在它们建筑的平台上才能发挥作用。否则就是有先进的安防系统，发现了罪犯也无法抓到他，文物仍然要被盗走。


    在现代计算机技术、自动控制技术和现代通信技术的支持下，我国的安全技术经过多年的发展先进性方面得到很大的提高，一些重要项目采用了国际上先进的安防技术和产品，可以说基本上和国际接轨。
 
    但是，我们也必须看到，我国目前采用的技术防范标准和技术手段大多是空间防范的概念，针对保护目标的技术防范措施并不多。尤其是针对特定领域活动目标的手段更为欠缺，可以说基本上是空白。虽然安全防范技术采用了多种技术手段，但有时仍然避免不了出现文物失窃、抢劫和绑架事件。事件发生后也没有能力在第一时间采取紧急应急措施，以避免事态的扩大。前不久报纸曾有过报导，说国外价值3000万美元的达芬奇一幅名画被盗。盗窃高手是利用参观时把导游绑起来后，14分钟的时间里就把名画盗走。名画本身没有采取技术防范的手段。盗贼在展厅开放期间进行行窃，展览期间有人参观，许多入侵探测器的确不能工作。在国内也出现过一些重要博物馆藏品和展览品被盗事件，事件发生后很长一段时间，人们才知道文物被窃，说明盗窃分子技术手段日益高明，对内部情况非常了解，有时是内外勾结。这一方面说明我们的技术防范手段还需加强，另一方面说明我们的管理工作还存在漏洞，给不法分子有机可乘。


    近年来，一些新的技术逐渐应用在安防领域，如视频识别、射频识别以及无线信息传输技术等，这些技术的应用极大地提高了安全保卫的技术防范能力，同时也促进了相关机构管理水平的提高。
 
     二、以色列Visonic技术公司针对保护目标的RFID技术在安防中的应用

    RFID的意思是射频识别。射频识别是一种非接触式的自动识别技术，识别系统由阅读器和电子标签组成，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。与其他识别技术相比，RFID技术具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。
 
    RFID技术在安防领域具有重要的应用前景，随着芯片的尺寸不断缩小，RFID信息标签可以和一些传感器（如空间位置移动感应器、温度湿度感应器）以及无线或有线的通信模块等集成在一起，组成了一个具有身份识别功能的传感系统。这些传感器和被保护物品附在一起，一旦被保护物品发生异常（如按动紧急按钮、移动），传感器就会将信息传送出去。在技防应用中，这些传感器可以作成各种形状，用于人员保护可作成胸牌，手腕式或项链式；用于物品保护可做成各式各样的小型标签，与被保护的物品附在一起，一旦位置被非法移动，即刻报警。报警中心可以第一时间了解发生报警物品的名称、目前的位置、报警的性质。如果采用红外以及无线接收技术，系统除具备报警功能外还具有实时定位和物品实时跟踪功能。
    
    以色列Visonic技术公司ELPAS本地定位系统和SPIDER ALERT（蜘蛛网）紧急报警及应急系统就是RFID和IRFID（红外+射频）识别技术在安防领域的具体应用。
 
    2、Visonic技术公司ELPAS本地地位系统介绍
 
    以色列Visonic集团是世界著名的安防产品和安防应用方案提供商，具有30多年的从业经验。其产品包括各类无线及有线探测器、无线及有线报警主机、门禁系统、无线保安、医疗紧急求助系统、本地实时定位系统等，产品行销全球70多个国家和地区。
 
    ELPAS本地定位系统是Visonic集团针对安防和医疗等领域的典型应用自行研发和生产的，该系统以处在现场的信息标签、标签信号接收器、信号激发器以及各种信号输入输出设备组成系统前端，以LONWORK总线方式实现信息的传输，以监控中心的管理服务器、服务器软件和客户端软件（EIRIS）作为管理平台。
 
    信息标签在活动状态下每隔5秒发出红外（IR）和无线电（RF）信号，同时将自己的身份识别码和状况随信号发出。信息标签由锂电池供电，电池使用寿命可长达几个月至几年。其中有些标签含有紧急按钮，有些标签含有防拆装置。当按下紧急按钮或者标签被拆时，标签能够发出一个特别信号。红外接收器接收红外信号，射频接收器接受无线电信号。射频信号根据需要可采用315M，433M，868M等频段。
 
    接收器之间通过LonTalk协议组成有线网络。LonTalk协议是建筑控制方面的标准之一。另外，低频（LF）信号激发器产生一个3米半径的磁场。当信息标签进入这一区域时，信息标签能够发出包含信息标签身份代码和低频激发器身份代码的无线信息。低频信号采用UHF频段。
 
    总线控制器通过信号强度和逻辑来判断事件标签的确切位置。
 
    控制器可以通过编程改变标签的各种属性（如紧急按钮、防拆、定位、电池水平、移动等）。当有事件发生时，控制器可通过网络激发一个或多个输出，以及向其他网络的通信设备发出信息。
 
    其他传感器发出的信号也可以通过专门的网络设备接入系统，控制器可通过编程来处理这些输入信号并判断是否发出情况报告。
 
    信息标签的位置可以通过文字或电子地图实时显示。

    信息标签的历史状况以及系统反映的情况报告储存在数据库中，系统软件可以生成各种报告格式。
 
     应用领域：
    现场人员安全管理
    既然Elpas信息标签的位置被连续地跟踪，当信息标签进入一个没有授权的区域时就会产生报警。传统门禁是基于“进入点”或“入口”的，而Elpas系统的解决方案是针对没有明显“入口”的环境的出入口控制。Visonic公司生产了用于人员佩带的信息标签，在系统中对人员能够进入的区域进行了授权，非授权人员进入区域就会引发系统报警。例如可以给参观者或访客佩带信息标签，对他们进行区域授权，一旦进入未授权区域，系统就会报警。
系统也可以对进出的人员进行自动统计数量，如果在某一区域的人员数量超过授权人员数量，或者某一区域的人员少于某一数量，系统即可自动报警。例如，我们要求在某一特定区域内一定要有保安人员或工作人员，系统会时刻探测人员在位的情况。
 
    不用手的门禁
    为控制一个“入口”的出入口管理，一个低频信号激发器和一个射频接收器将被利用。当一个授权人员接近门口2-3米距离时，门将自动打开。利用低频激发器的主/从关系，可以将多个激发器连接起来，各个激发器的磁场范围可以调整以保证能够正确判断进出行为。
 
    贵重物品或设备的实时位置监控和管理
    当信息标签附在贵重物品或设备上时，信息标签的位置信息实际上等同于贵重物品和设备的位置信息。当信息标签从物品或设备上未经授权地取下，系统即发出拆除警报。当物品或设备移动时，系统可实时了解物品或设备的移动状况。当设备通过一个出口时，系统可以检查该贵重物品或设备是否由其授权人员所移动。如果是未授权人员连同该物品或设备接近出口处，系统会自动报警。授权人员可以通过佩带授权的职员标签或通过门禁系统显示其“在场”来合法移动该物品或设备。
 
    防重复进入功能
    对于Elpas系统来说，由于是实时跟踪佩带标签人员的位置，因而从根本上杜绝了重复进入的可能。
 
    防尾随功能
    在软件上可通过一个计数设置，使到达入口/出口的人员数量处在一个授权数量范围之内。
 
    监控中心计算机登录控制
    在监控中心设置一个红外信号接收器，当授权操作人员（佩带人员标签）离开监控中心时，电脑系统自动处于注销状态，系统必须重新输入操作密码才能重新登录。这样杜绝了操作人员不在场情况下对系统设置的更改。
 
    计算在现场的实际时间
    传统的考勤是利用读卡来完成进入/退出时间的计算。
    这种方法的缺陷是不知道员工到达和离开时间之间他在什么地方。Elpas系统能够清楚了解员工在现场的实际时间，因为系统随时在和员工佩带的信息标签在联系。在博物馆应用中，我们可以了解进入库房或展览厅人员在现场的具体时间和行为。
 
    在特定地点所花时间
    Eiris软件中的报告生成模块，能够对某一标签或某组标签在特定区域所花的时间进行统计。这个特点可用来计算在某一项工作中所花的时间。生成的报告也能够显示对某一特定区域的所有进入或退出情况。
 
    确认到达目的地
    Elpas系统能对某一人员到达某一区域的情况进行确认。如果在限定的时间内人员还没有到达指定位置，系统就会产生一个警报。在博物馆巡更系统中，可以应用这一功能。
 
    自动化控制
    Eiris软件能够对空调和灯光进行自动控制。当有人员进入时，空调和灯光自动打开。标签上的紧急按钮也可用来开启/关闭某些特定的电器装置。
 
    紧急求助功能
    每一个人员信息标签可以包含一个按钮，可以定义为紧急求助按钮。
 
    系统框架：

 
    主要设备介绍：
    计算机接口卡PCLTA-20
    PCI接口，

    ELAPS 总线控制器
    ELPAS总线控制器主要连接和控制总线上的信号接收器。信息控制中心的应用程序通过下载给总线控制器，实现对总线设备的信息收集和控制。

    红外接收器（IR RDR）
    红外接收器是信息标签和LONWORK总线网络相连接的接口器件。接收器可以吸顶安装或墙面安装，它接收信息标签传送的编码信号。该接受器对收到的信号进行解码、处理和储存并通过LONWORK网络向系统控制器传送所需数据信息。

    射频接收器（ RF RDR  ）
    射频接收器是信息标签和LONWORK总线网络相连接的接口器件。接收器可以吸顶安装或墙面安装，它接收信息标签传送的编码信号。该接受器对收到的信号进行解码、处理和储存并通过LONWORK网络向系统控制器传送所需数据信息。根据客户要求，射频频率315M，433M，919M可选。有常规距离和远距离射频接收器可选。

    低频激发器（ LF RDR ）  
    低频激发器为吸顶安装，一般安装在出口区域和建筑物的特定区域，其作用是这些特定区域探测到信息标签的存在。该装置通过低频信号在一个非常有限的范围内（2-3米）起作用，能够激发信息标签发送信息。信息标签发送的信息包括了该低频激发器的ID编码，因而系统能够准确判断该信息标签所处在的出口位置。为了区分进入或退出的行为，该装置一般为成对安装。
频率：125KHz  场强半径：3M 发射间隔：0.6秒

 

    中继器（ PLR ）  
    中继器的作用是增加信号在总线上的传送距离，符合LONWORK FTT-10/10A标准。

    输出模块（ ExB ）
    输出模块直接可与信号接收器相连，用于控制外接设备。输出模块有2路硬接线输出，可控制门、灯和空调等。
功率：最大5A 230V

 
    主干电缆接线盒                      
    主干电缆接线盒主要是连接主干网络、电源以及各种信号接收器。

    Weigand 转换器（ WTB ）
    Wiegand转换器 (WTB) 接受信号接收器发出的信号并将信号转换为Wiegand26 格式，包含了信息标签的ID码信息，可激发外接的门禁系统的读卡设备和控制设备。该转换器有二路Wiegand输出, 一路发送信息标签的ID，一路发送信息标签的状态信息。

    RS-232  适配器
    用于将LonTalk 数据转换为RS-232 ，与其他设备相连，如显示设备、巡呼设备等。

    电源供应器
    输入电压：220V AC输出电压：24V DC
    电流：2A 最大

    显示灯

    设备信号标签:

    人员信号标签

    紧急按钮

 
 
     三、XX项目紧急呼救、定位和访客跟踪系统方案
 
    XX项目具有较高的安全性和私密性。
 
    XX项目要求，配备室外紧急求助报警系统、及室外无线跟踪定位系统、结合离（在）线式电子巡更系统、无线对讲等系统组成多功能、全方位、立体化安防自动化管理系统，从而建立起一套完善的、功能强大的技术防范体系，以满足安全和管理的需要，配合人员管理，实现人防与安防的统一与协调。
 
     具体需求表现在：
    （1）实时监控人员在户外的在位状态，如有越位，即刻通知有关人员；定位精度在10-15米范围内。
    （2）实时监控有关保安人员的状况，重要部位的保安人员不能脱岗；
    （3）人员在室外活动，可佩带随身紧急按钮（具有防水功能），一遇紧急状况，即刻报警。保安人员在第一时间得到通知，了解呼救人员的具体位置，系统自动采取应急措施。
 
     设计方案：
    根据项目要求，我们特别设计了以色列Visonic技术公司研制的ELPAS实时访客跟踪系统和紧急呼救系统。

     设计原则：
    ELPAS本地定位系统的方案设计原则为：
    1）系统的定位精度是和环境情况相关的，环境情况不同决定了系统定位精度要求不同。原则上是以正常人目视可达及的范围和距离。
    2）设备在空旷地段，标准射频接收器的接收范围为15米，特殊射频接收器的接收距离可以进行调整。
    3）假设保护区域是由唯一的通道连接起来。
    4）只对一个100米X100米区域和一个50米X60米区域进行设计。
 
     鉴于以上设计原则：
    1）我们在通道区域入口和出口设计ELPAS射频接收器1个和主、副低频发射器1对，主要接收来自于人员信息标签的实时射频信号并实时确定其方位和进出区域的方向。
    2）在区域内根据具体环境对射频接收器进行布点，普通RF接收器和长距离RF接收器项结合。
    3）连接接收器的总线通过地下预埋管道和管道井走线，接收器安装在现有地面设备（如路灯）下，接收器天线通过专用电缆延伸到离地面一定高度（如2.4米）。
 
     管理平台：
    1）在EIRIS4.2软件平台上可ELPAS系统，该软件既可作为人员跟踪定位的管理平台，又可作为接收紧急报警信息和采取应急措施的执行平台。各个区域可设立分支管理中心通过系统客户端进行管理。系统可设立总的管理平台,能够控制和监视各个区域系统运行情况。。
     2）EIRIS软件平台通过专门的SDK开发包可与其他系统做到集成，如电视监控系统。报警发生时，监控中心管理软件自动切换监视画面到报警现场。
 
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