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zui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*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zui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

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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。

表格1 定位標簽特性

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。

表格2 大人胸卡特性

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，zui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。

表格3 兒童腕帶特性

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。

表格4 放大器特性

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。

表格5 主機特性

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*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*位，考慮到玩具室是兒童zui多的地方，所以盡量減少220V供電，特別是在玩具堆中。

3.去除死角識別

       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。