CN104636773A - 一种具有射频信号识别的定向监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有射频信号识别的定向监测系统，包括定向通道门，设置有RFID读写器、RFID天线，且定向通道门的任何一侧都覆盖有RFID天线发射的无线射频识别信号，用以识别携带有RFID标签的人流、物流经过定向通道门时RFID标签的EPC编号；以太网模块，用于将识别到的RFID标签的EPC编号传输到服务器模块；服务器模块，用于对接收到的EPC编号数据分析与处理，判断出人流、物流的运动方向，并检测人流、物流逆行、徘徊、滞留的现象，发出声光报警控制信号；管理模块，用于设置定向通道门许可的人流、物流的运动方向，并实时展现人流、物流的运动轨迹；数据库模块，用于存储定向通道门许可的人流、物流的运动方向，以及人流、物流经过定向通道门的运动轨迹数据。

Description

一种具有射频信号识别的定向监测系统

技术领域

本发明涉及计算机和数字通信技术领域，尤其涉及一种应用无线射频识别技术分析人流、物流运动方向的监测系统。

背景技术

通道门通常应用于人流或者物流的检测与控制，发挥安全防范、维持秩序的作用。一些通道门(实用新型授权号：CN203535703U、CN201602041U、CN2680839、CN2780951)对人流和物流进行检测与控制，应用于景区、车站、机场、码头、公交地铁等场所对人流和物流的控制。这些应用场合通常允许人流、物流双向移动，上述通道门无法分辨人流、物流的方向，更无法分辨人流、物流的滞留、徘徊等现象。

在某些特殊场合下，例如停车场、物流仓库、人行通道的出口和入口，这些通道的特征是仅允许人、物的单向运动，不允许逆向运动，为了避免拥堵不允许人、物长时间滞留在通道附近。这些应用场合，要求通道门不仅能够识别出人流或物流，还必须能够判断出人流、物流的运动方向，发现人、物在通道，尤其是通道门附近滞留、徘徊、逆行等异常情况，并能及时发出报警信号。

发明内容

为解决目前通道门及其控制系统上存在的技术问题，本发明的目的是提供一种具有射频信号识别的定向监测系统，着重解决携带RFID标签的人、物的运动方向的判断以及人、物的逆行、徘徊、滞留等异常情况的检测。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种具有射频信号识别的定向监测系统，该系统包括：

定向通道门、以太网模块、服务器模块、管理模块和数据库模块；所述

定向通道门，设置有RFID读写器、RFID天线，且定向通道门的任何一侧都覆盖有RFID天线发射的无线射频识别信号，用以识别携带有RFID标签的人流、物流经过定向通道门时RFID标签的EPC编号；

以太网模块，用于将识别到的RFID标签的EPC编号传输到服务器模块；

服务器模块，用于对接收到的EPC编号数据分析与处理，判断出人流、物流的运动方向，并检测人流、物流逆行、徘徊、滞留的现象，发出声光报警控制信号；

管理模块，用于设置定向通道门许可的人流、物流的运动方向，并实时展现人流、物流的运动轨迹；

数据库模块，用于存储定向通道门许可的人流、物流的运动方向，以及人流、物流经过定向通道门的运动轨迹数据。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

在管理模块上设置各个定向通道门许可的运动方向；当携带有RFID标签的人、物经过定向通道门时，定向监测系统实时采集RFID标签的EPC编号，判断人、物在各个定向通道门的运动方向，检测出逆行、徘徊、滞留现象并发出报警，能够满足仅允许人流、物流单向运动的通道门应用场合的需要。

附图说明

图1是具有射频信号识别的定向监测系统的组成结构示意图；

图2是定向通道门的射频识别信号覆盖区域示意图；

图3是服务器模块的数据分析与处理原理图；

图4是添加运动轨迹的算法说明图；

图5是逆行现象检测算法说明图；

图6是徘徊现象检测算法说明图；

图7是滞留现象检测算法说明图；

图8是管理模块与数据库模块的通信示意图；

图9是服务器模块的实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，展示了具有射频信号识别的定向监测系统的组成结构，包括：定向通道门、以太网模块107、服务器模块108、管理模块109和数据库模块110；所述

定向通道门，设置有RFID读写器104、RFID天线103，且定向通道门的任何一侧都覆盖有RFID天线发射的无线射频识别信号，用以识别携带有RFID标签的人流、物流经过定向通道门时RFID标签的EPC编号；

以太网模块，用于将识别到的RFID标签的EPC编号传输到服务器模块；

服务器模块，用于对接收到的EPC编号数据分析与处理，判断出人流、物流的运动方向，并检测人流、物流逆行、徘徊、滞留的现象；

管理模块，用于设置定向通道门许可的人流、物流的运动方向，并实时展现人流、物流的运动轨迹，发出声光报警控制信号；

数据库模块，用于存储定向通道门许可的人流、物流的运动方向，以及人流、物流经过定向通道门的运动轨迹数据。

上述RFID读写器安装在龙骨架上，RFID天线连接到RFID读写器；所述定向通道门还包括龙骨架101、声光报警器102和TNC连接线105；声光报警器连接到RFID读写器的GPIO接口；RFID读写器通过以太网连接106连接到以太网模块，并通过以太网模块建立与服务器模块、管理模块、数据库模块的连接。RFID天线安装在龙骨架上，定向通道门两侧的射频信号覆盖区域201可以重叠，也可以不重叠，为每个射频信号覆盖区域赋予一个唯一的编号(如图2所示)。

携带有RFID标签的人流、物流经过定向通道门时，RFID天线识别出RFID标签的EPC编号，该EPC编号途径RFID读写器、以太网模块传输到服务器模块。在服务器模块上进行数据分析与处理，判断出人、物的运动方向，检测逆行、徘徊、滞留的现象(如图3所示)。

在图3中，通道门通信模块301与RFID读写器建立一对一的TCP连接，即为每一个RFID读写器建立一个通道门通信模块。通道门通信模块定期到RFID读写器读取EPC编号序列，按实际需要设置读取周期时间，一般以不超过人、物经过通道门所需要时间的一半为宜，例如0.5秒或者1秒钟。通道门通信模块将读取的EPC编号序列存入运动轨迹队列302中，运动轨迹队列中的运动轨迹至少包括射频信号覆盖区域的编号、EPC编号这两个属性值。

运动轨迹处理模块303首先从数据库模块中读取所有定向通道门许可的运动方向，作为判断逆行、徘徊、滞留的检测依据；从运动轨迹队列中取出人、物的运动轨迹，添加到监测对象的运动轨迹的末尾。

监测对象链表306存储所有正在经过定向通道门的RFID标签，即人、物的运动轨迹。监测对象链表是一个监测对象的链表，每个监测对象307表现为对应的RFID标签的EPC编号，每个监测对象都有一个专用的运动轨迹308构成的链表，每个运动轨迹至少包括三个属性值。

○：射频信号覆盖区域的编号309，表示EPC编号绑定的人、物经过的射频信号覆盖区域，即定向通道门的某一侧；

●：运动轨迹的最新时间戳310，表示EPC编号绑定的人、物经过射频信号覆盖区域时的最新时间；

▲：累计计数器311，表示EPC编号绑定的人、物在射频信号覆盖区域被RFID标签感应到的累计次数。

据上所述，运动轨迹处理模块为监测对象添加运动轨迹的算法见图4所示，主要步骤阐述如下：

算法1：添加运动轨迹的算法

输入：EPC编号x、射频信号覆盖区域的编号y

输出：无

步骤如下：

步骤401：在监测对象链表中查找EPC编号为x的监测对象，如果没找到，说明新RFID标签第一次进入监测的定向通道门，执行步骤402；如果找到，执行步骤403；

步骤402：在监测对象链表中新增一个监测对象，EPC编号为x；

步骤403：找到指定监测对象的末尾运动轨迹，即该监测对象的最近经过的通道门区域；

步骤404：对比两次运动轨迹所在的射频信号覆盖区域，如果两者相同，说明同一人、物在同一区域被重复识别到，执行步骤406；如果不同，说明人、物已经到达新的射频信号覆盖区域，执行步骤405；

步骤405：为监测对象添加新的末尾运动轨迹；

步骤406：更新监测对象的末尾运动轨迹；

步骤407：算法结束。

运动轨迹处理模块的逆行现象检测算法见图5所示，主要步骤如下：

算法2：逆行检测算法

输入：EPC编号x

输出：无或者逆行报警信号

步骤如下：

步骤501：在监测对象链表中查找EPC编号为x的监测对象；

步骤502：判断监测对象的运动轨迹个数是否大于等于2，如果不成立，说明人、物第一次进入监测区域，执行步骤506，否则执行步骤503；

步骤503：对比监测对象的最后两个运动轨迹的射频信号覆盖区域的编号，如果两者相同，说明监测对象最近没有位置移动，如果两个运动轨迹的时序与事先设置的通道门许可方向相同，执行步骤506；否则执行步骤504；

步骤504：如果两个运动轨迹的时序与事先设置的通道门许可方向相反，即逆序，说明监测对象出现了逆行现象，执行步骤505；

步骤505：发出逆行报警信号；

步骤506：算法结束。

徘徊现象是指监测对象在某一段区域来回移动。以图2为例，三个定向通道门的许可运动方向是a->b->c->d->e->f，如果某监测对象的运动轨迹是a->b->c->d->c->d->c->d->c，那么该监测对象存在徘徊现象。运动轨迹处理模块的徘徊现象检测算法见图6所示，主要步骤如下：

算法3：徘徊检测算法

输入：EPC编号x

输出：无或者徘徊报警信号

步骤如下：

步骤601：在监测对象链表中查找EPC编号为x的监测对象；

步骤602：按算法2检测是否存在逆行，如果存在，执行步骤603；否则执行步骤606；

步骤603：假设当前逆行的区域编号分别为x->y，在该监测对象的运动轨迹链表中反射搜索<x,y>；

步骤604：如果找到，执行步骤605，否则执行步骤606；

步骤605：发出徘徊报警信号；

步骤606：算法结束。

运动轨迹处理模块的滞留现象检测算法见图7所示，主要步骤如下：

算法4：滞留检测算法

输入：EPC编号x

输出：无或者滞留报警信号

步骤如下：

步骤701：在监测对象链表中查找EPC编号为x的监测对象；

步骤702：找到该监测对象的最后一个运动轨迹；

步骤703：该运动轨迹的累计计数器▲是否大于预设值，如果是，执行步骤704，否则执行步骤705；

步骤704：发出滞留报警信号；

步骤705：算法结束。

运动轨迹更新模块定期扫描监测对象链表的监测对象，判断监测对象是否完全离开所有定向通道门，判断的依据如下：

1、最后1个运动轨迹的射频信号覆盖区域编号○与许可运动方向的最后1个区域编号相同；

2、最后1个运动轨迹的最新时间戳●与当前时间的差大于预设值。

运动轨迹更新模块将已完全离开定向通道门的监测对象的所有运动轨迹存入数据库，并将该监测对象从监测对象链表中删除。

管理模块与数据库模块的数据通信见图8所示，管理模块向数据库模块提交的数据主要是所有通道门许可的人、物运动方向，从数据库模块提取的数据主要是所有监测对象的运动轨迹数据以及报警信号数据。

实施例：

以图2所示的三个定向通道门为例，说明本发明的一个实施案例。管理模块设置这三个定向通道门的许可方向是a->b->c->d->e->f。存在三个定向通道门，因此服务器模块建立三个通道门通信模块，从RFID读写器读取EPC编号数据的周期设置为0.5秒，有四个携带RFID标签的人或物进入通道门区域，EPC编号分别为EPC1、EPC2、EPC3、EPC4，见图9所示：以EPC1的运动轨迹为例说明逆行现象的检测过程，设EPC1的运动轨迹为a->b->c->d，当EPC1返回到c区域时，最新的运动轨迹为a->b->c->d->c，最后两个运动轨迹与管理模块设置的许可方向相反，发出逆行报警信号。

EPC1向d区域运动，最新的运动轨迹为a->b->c->d->c->d，最后两个运动轨迹与管理模块设置的许可方向相同，关闭逆行报警信号。

EPC1再次返回到c区域，最新的运动轨迹为a->b->c->d->c->d->c，最后两个运动轨迹与管理模块设置的许可方向相反，发出逆行报警信号；同时检测到两个d->c，发出徘徊报警信号。

EPC1继续向d区域运动，最新的运动轨迹为a->b->c->d->c->d->c->d，最后两个运动轨迹与管理模块设置的许可方向相同，关闭逆行、徘徊报警信号。

EPC1停留在d区域，运动轨迹没有发生变化，但EPC1每隔0.5秒就被RFID天线感应到一次，EPC1最后一个运动轨迹的累计计数器▲每隔0.5秒便增加1。当EPC1停留时间超过预设值(例如60秒)，最后运动轨迹的累计计数器▲也会超过预设值(例如120)，发出滞留报警信号。

EPC1依次经过e、f区域，最新的运动轨迹为a->b->c->d->c->d->c->d->e->f，最后一个运动轨迹的区域与许可方向最后一个区域相同，并延时一段时间之后，运动轨迹更新模块判断EPC1已经完全离开所有通道门，将EPC1的运动轨迹写入数据库，并将之从监测对象链表中删除。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种具有射频信号识别的定向监测系统，其特征在于，所述系统包括定向通道门、以太网模块、服务器模块、管理模块和数据库模块；所述

定向通道门，设置有RFID读写器、RFID天线，且定向通道门的任何一侧都覆盖有RFID天线发射的无线射频识别信号，用以识别携带有RFID标签的人流、物流经过定向通道门时RFID标签的EPC编号；

以太网模块，用于将识别到的RFID标签的EPC编号传输到服务器模块；

服务器模块，用于对接收到的EPC编号数据分析与处理，判断出人流、物流的运动方向，并检测人流、物流逆行、徘徊、滞留的现象，发出声光报警控制信号；

管理模块，用于设置定向通道门许可的人流、物流的运动方向，并实时展现人流、物流的运动轨迹；

数据库模块，用于存储定向通道门许可的人流、物流的运动方向，以及人流、物流经过定向通道门的运动轨迹数据。

2.根据权利要求1所述的具有射频信号识别的定向监测系统，其特征在于，所述RFID读写器通过以太网连接到以太网模块，并通过以太网模块建立与服务器模块、管理模块、数据库模块的连接。

3.根据权利要求1所述的具有射频信号识别的定向监测系统，其特征在于，所述定向通道门还包括龙骨架、声光报警器和TNC连接线。

4.根据权利要求1所述的具有射频信号识别的定向监测系统，其特征在于，

所述RFID天线至少包括有两个；

所述RFID读写器安装在龙骨架上，并连接RFID天线和声光报警器。

5.根据权利要求1所述的具有射频信号识别的定向监测系统，其特征在于，所述服务器模块包括通道门通信模块、运动轨迹处理模块、监测对象链表和运动轨迹更新模块；所述

通道门通信模块，与所述RFID读写器建立一对一的TCP连接，并定期读取RFID读写器中的EPC编号序列；

运动轨迹处理模块，读取数据库模块中所有定向通道门许可的运动方向，作为判断逆行、徘徊、滞留的检测依据；及从运动轨迹队列中取出人流、物流的运动轨迹，并添加到监测对象的运动轨迹的末尾；

监测对象链表，存储所有正在经过定向通道门的人流、物流的运动轨迹；

运动轨迹更新模块，定期扫描监测对象链表的监测对象，并判断监测对象是否完全离开所有定向通道门。