CN223402591U - 一种rfid人员定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于RFID技术领域，具体涉及一种RFID人员定位系统，包括人员佩戴手环、处理模块和分布于定位场景内的定位基站；所述人员佩戴手环包括电源模块以及与所述电源模块电性连接的电子标签、监测模块、语音接收模块、电源按钮和指示灯；所述电子标签包括时间记录单元和信号发射单元，且所述时间记录单元与信号发射单元信号连接，且所述时间记录单元与信号发射单元信号连接；所述处理模块包括信息处理模块以及与所述信息处理模块信号连接的阅读器、预警模块、存储模块和定位模块。本实用新型显著提升了系统的续航能力，实现了对人员状态的全面且精准监测，优化了求助功能的实用性与响应效率，增强了定位的精准性与抗干扰能力。

Description

一种RFID人员定位系统

技术领域

本实用新型属于RFID技术领域，具体涉及一种RFID人员定位系统。

背景技术

RFID作为物联网的支撑技术之一，是一种无需直接接触地识别技术，采用了无线射频信号读取和传输电子标签所存储的信息，人员定位系统是指在电子地图平台的支持下，对用户进行定位的一种增值服务。

然而，现有的人员定位主流技术是使用GPS进行定位，虽然GPS定位相对比较精准，但是在室内等有干扰的封闭情况下，GPS的信号较差，不能实现对人员的定位，无法在特种作业等情况下掌握工作人员的位置，不能适用于工厂、企业信息化管理，人员管理能力效率较低。

授权公告号为CN216161109U的中国实用新型专利，公开了一种RFID人员定位系统，其包括人员佩戴手环、收发天线模块和处理模块，处理模块包括阅读器、信息处理模块、人员信息模块和预警模块，信息处理模块分别与阅读器、人员信息模块和预警模块信号连接，本实用新型解决了现有的人员定位主流技术是使用GPS进行定位，虽然GPS定位相对比较精准，但是在室内等有干扰的封闭情况下，GPS的信号较差，不能实现对人员的定位，无法在特种作业等情况下掌握工作人员的位置的问题，同时通过预警模块进行预警，避免人员发生意外，工作人员也可以通过求助按键直接提示救助。

但是上述专利在使用过程中，由于使用者处于不同的状态，当佩戴手环始终为一个模式时，会使得电量流失快；其次，仅仅对血氧进行检测，不能及时有效的掌握人员的生命体征和状态；最后，虽设置求助按键和误触关闭按键，但是实际使用中，人员佩戴手环体积较小，集成两个独立按键会压缩其他功能模块，且操作相对繁琐不够灵活。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型提供了一种RFID人员定位系统，用以解决上述背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种RFID人员定位系统，包括人员佩戴手环、处理模块和分布于定位场景内的定位基站；所述人员佩戴手环包括电源模块以及与所述电源模块电性连接的电子标签、监测模块、语音接收模块、电源按钮和指示灯；所述电子标签包括时间记录单元和信号发射单元，且所述时间记录单元与信号发射单元信号连接；所述处理模块包括信息处理模块以及与所述信息处理模块信号连接的阅读器、预警模块、存储模块和定位模块；所述定位基站接收电子标签发送的信号，并将信号传输至阅读器，所述定位模块基于定位基站接收到的信号计算人员位置。

进一步地，监测模块包括心率监测和三轴加速度传感器，所述心率监测与三轴加速度传感器信号连接。

进一步地，定位基站的数量至少为三个，所述定位基站内置有信号接收模块，且所述信号接收模块连接有二阶滤波电路。

进一步地，电源按钮集成求助功能，连续点击电源按钮可触发求助信息发送的功能，长按所述电源按钮可取消求助信息发送。

进一步地，语音接收模块预设有求助词，当接收到语音求助指令时，通过电子标签发送求助信息。

进一步地，电子标签可根据三轴加速度传感器检测的活动状态切换运行模式。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.定位基站采用至少三个且均匀分布的设置方式，结合基于到达时间差（TDOA）算法的定位模块，通过计算信号到不同基站的时间差确定三维位置坐标，提升了定位精度。此外，基站内置二阶滤波电路，能有效滤除环境中的高频噪声，保障接收信号的稳定性，进一步确保定位结果的可靠性；

2.人员佩戴手环采用智能电源管理系统，电源模块能根据三轴加速度传感器监测到的长时间状态一致情况或系统待机状态，自动进入休眠低能耗模式，仅需长按3秒电源按钮即可唤醒。这种设计有效降低了非必要能耗，配合可充电锂电池，大幅延长了手环的单次续航时间，减少了频繁充电的麻烦。

3.监测模块整合了采用心率监测和三轴加速度传感器监测，既能实时捕捉人员心率数据，当心率出现异常（过高或过低）时及时触发预警，又能通过加速度变化判断人员动作状态，如检测到长时间静止或异常动作时自动发送预警信息。双重监测机制让管理人员能全方位掌握人员的生命体征和活动状态，为安全保障提供了更可靠的依据。

4.电源按钮集成求助功能，连续点击即可发送求助信息，长按可取消，操作简单直观；同时配备语音接收模块，预设“救命”“求助”等关键词，支持非接触式语音求助，解决了人员双手忙碌时无法手动操作的局限。两种求助方式相互配合，确保在紧急情况下人员能快速发出求助信号，缩短救援响应时间。

5.指示灯采用RGB三色LED设计，通过不同颜色和闪烁状态（绿色闪烁表示正常工作、蓝色常亮表示低电量预警、红色快速闪烁表示求助激活、黄色闪烁表示异常预警），直观反映手环的工作状态、电量情况及各类预警信息，方便用户和管理人员快速了解系统状态。

附图说明

图1为本实用新型一种RFID人员定位系统的结构示意图；

图2为本实用新型一种RFID人员定位系统的人员佩戴手环的结构示意图；

图3为本实用新型一种RFID人员定位系统的电子标签的结构示意图；

图4为本实用新型一种RFID人员定位系统的监测模块的结构示意图；

图5为本实用新型一种RFID人员定位系统的定位基站接收信号的电路结构图；

图6为本实用新型一种RFID人员定位系统的处理模块的结构示意图；

说明书附图中的附图标记包括：

100、人员佩戴手环；101、电子标签；111、时间记录单元；112、信号发射单元；102、电源模块；103、监测模块；131、心率监测；132、三轴加速度传感器；104、语音接收模块；105、电源按钮；106、指示灯；200、定位基站；300、处理模块；301、阅读器；302、信息处理模块；303、预警模块；304、存储模块；305、定位模块。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

如图1-6所示，本实用新型。具体来说，一种RFID人员定位系统，包括人员佩戴手环100、定位基站200和处理模块300。

在本实施例中，人员佩戴手环100包括电源模块102以及与电源模块102电性连接的电子标签101、监测模块103、语音接收模块104、电源按钮105和指示灯106。

进一步地，人员佩戴手环100采取腕带式设计，内置电源模块102可以使用可充电锂电池。电源模块102采用智能电源管理系统，当系统处于待机状态时或者根据三轴加速度传感器132监测到长时间状态一致时，自动进入休眠低能耗模式，可通过长按3s电源按钮105唤醒。

进一步地，电子标签101采用Zigbee无线通信技术，包括时间记录单元111和信号发射单元112，且时间记录单元111与信号发射单元112信号连接。

进一步地，监测模块103包括心率监测131和三轴加速度传感器132，心率监测131与三轴加速度传感器132信号连接，心率监测131采用PPG心率监测技术，三轴加速度传感器132的型号为ADXL345。

进一步地，语音接收模块104采用MEMS麦克风阵列与语音识别芯片，预设有“救命”“求助”等关键词，当接收到语音求助指令时，通过电子标签101发送求助信息。电源按钮105集成求助功能，连续点击电源按钮105可触发求助信息发送的功能，长按电源按钮105可取消求助信息发送。电子标签101可根据三轴加速度传感器132检测的活动状态切换运行模式。语音接收模块104的加入可实现非接触式操作，例如人员通过语音指令触发对应功能，避免双手忙碌时（如操作设备）无法按压按键的局限，提升紧急情况下的响应效率。

进一步地，指示灯106采用RGB三色LED，绿色闪烁表示正常工作状态，蓝色常亮表示低电量预警（电量低于20%时触发），红色快速闪烁表示求助信号激活。

在本实施例中，定位基站200的数量至少设置三个且均匀分布于定位场景中，定位基站200内置有信号接收模块，且信号接收模块连接有内置运算放大器LM324和外围阻容元件构成的二阶滤波电路，可滤除环境高频噪声。如图5所示，二阶滤波电路由运算放大器LM324构建而成：输入级由电容C4与电阻R11组成高通滤波网络，隔断直流并抑制低频干扰，配合运算放大器P3接成的同相跟随器实现信号缓冲，利用其高输入阻抗特性避免前级信号源负载效应；中间级通过电阻R1、R2与电容C1、C2构建带通滤波结构，结合运算放大器P1的放大功能，对特定频段的定位信号进行选频放大，提升目标信号幅值；后级由运算放大器P2与电阻R7、R8组成同相放大电路进一步增强信号强度，同时R9、R10构成的全局负反馈网络稳定多级放大增益，抑制噪声与失真，最终输出纯净且幅值适配的定位信号至后端处理模块300，实现环境高频噪声滤除与微弱信号的高质量预处理。

在本实施例中，处理模块300包括信息处理模块302以及与信息处理模块302信号连接的阅读器301、预警模块303、存储模块304和定位模块305，定位基站200接收电子标签101发送的信号，阅读器301为USB接口Zigbee协议读写器，接收基站传输的信号数据，定位模块305基于定位基站200接收到的信号，基于到达时间差（TDOA）算法，通过计算信号从手环到不同基站的传输时间差确定位置坐标。电子标签101将携带的监测模块103的监测信息传递过来，预警模块303集成声光报警器与GSM模块，可发送短信通知。存储模块304可以存储人员信息、轨迹及心率数据。

工作原理：

系统工作时，人员佩戴手环100的电子标签101每秒周期性通过信号发射单元112发送含身份ID和时间戳的无线信号，定位基站200接收信号并经二阶滤波电路降噪后，将信号传输至阅读器301。阅读器301将数据传至信息处理模块302，定位模块305基于TDOA算法，根据至少三个基站接收到同一信号的时间差计算人员佩戴手环100的三维位置坐标（x,y,z）。

三轴加速度传感器132实时监测人员活动状态，当检测到10分钟静止时，电子标签101切换至低功耗模式，同时指示灯106转为绿色慢闪状态。若人员连续点击电源按钮105三次或语音接收模块104检测到预设求助词，电子标签101立即发送求助信息，指示灯106转为红色快速闪烁，预警模块303触发声光报警并向管理人员发送短信。心率监测131持续采集心率数据，当检测到心率超过180次/分钟或低于40次/分钟持续10秒时，判定为异常状态，或者三轴加速度传感器132检测到使用人员动作异常时，电子标签101自动发送预警信息，同时指示灯106显示黄色闪烁，存储模块304实时记录人员位置与心率数据，信息处理模块302生成轨迹图与心率曲线，支持管理人员通过Web界面查询历史数据及异常行为分析、危险区域预警功能。

以上的仅是本实用新型的实施例，涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本申请保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种RFID人员定位系统，其特征在于，包括:人员佩戴手环（100）、处理模块（300）和分布于定位场景内的定位基站（200）；

所述人员佩戴手环（100）包括电源模块（102）以及与所述电源模块（102）电性连接的电子标签（101）、监测模块（103）、语音接收模块（104）、电源按钮（105）和指示灯（106）；所述电子标签（101）包括时间记录单元（111）和信号发射单元（112），且所述时间记录单元（111）与信号发射单元（112）信号连接；

所述处理模块（300）包括信息处理模块（302）以及与所述信息处理模块（302）信号连接的阅读器（301）、预警模块（303）、存储模块（304）和定位模块（305）；

所述定位基站（200）接收电子标签（101）发送的信号，并将信号传输至阅读器（301），所述定位模块（305）基于定位基站（200）接收到的信号计算人员位置。

2.如权利要求1所述的一种RFID人员定位系统，其特征在于：所述监测模块（103）包括心率监测（131）和三轴加速度传感器（132），所述心率监测（131）与三轴加速度传感器（132）信号连接。

3.如权利要求1所述的一种RFID人员定位系统，其特征在于：所述定位基站（200）的数量至少为三个，所述定位基站（200）内置有信号接收模块，且所述信号接收模块连接有二阶滤波电路。

4.如权利要求1所述的一种RFID人员定位系统，其特征在于：所述电源按钮（105）集成求助功能，连续点击电源按钮（105）可触发求助信息发送的功能，长按所述电源按钮（105）可取消求助信息发送。

5.如权利要求4所述的一种RFID人员定位系统，其特征在于：所述语音接收模块（104）预设有求助词，当接收到语音求助指令时，通过电子标签（101）发送求助信息。

6.如权利要求2所述的一种RFID人员定位系统，其特征在于：所述电子标签（101）可根据三轴加速度传感器（132）检测的活动状态切换运行模式。