RU2814844C1 - Система идентификации и позиционирования меток в учебном заведении - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам идентификации и позиционирования объектов в помещении на основе радиочастотной идентификации. Система идентификации и позиционирования радиочастотных RFID меток в учебном здании для управления эвакуацией в чрезвычайных ситуациях, состоящая из множества RFID считывателей, установленных в каждом учебном классе рядом с дверным проемом, и по меньшей мере одного RFID считывателя, установленного на входе в здание, при этом RFID считыватели выполнены с возможностью считывания RFID меток, находящихся в здании, и передачи информации о считанных метках посредством Zigbee протокола на по меньшей мере один Zigbee шлюз, установленный в коридоре, который в свою очередь выполнен с возможностью передачи информации посредством сети Wi-Fi на локальный сервер, подключенный к веб-серверу посредством сети Интернет. Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения местонахождения радиометки в помещении. 1 ил.

Description

Изобретение относится к средствам идентификации и позиционирования объектов в помещении на основе радиочастотной идентификации [G08B17/00, H04W84/02, G01S 1/02].

Из уровня техники известен СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ПОЖАРНЫХ В ПОМЕЩЕНИИ [CN 103499808 A, опубл. 2014.01.08], характеризующийся тем, что размещают пассивные RFID-метки в зоне вероятного прибытия персонала. Фиксируют координаты и информацию о направлении установки каждой метки RFID на чертеже конструкции здания. Интеллектуальный шлем для ношения оснащен считывателем RFID, когда пожарный проходит рядом с меткой RFID, после считывания руководитель активирует метку и считывает информацию идентификационного кода на метке RFID, информация о коде распознавания RFID-метки, которую считывает коммуникационный модуль в интеллектуальном шлеме, загружает на сервер. Анализ табличного поиска после того, как сервер получил информацию об идентификаторе RFID-метки, получает координату местоположения в помещении, которой соответствует метка RFID. После чего командир снаружи получает информацию о местоположении интеллектуального шлема с помощью мобильного портативного терминала авторизации с сервера в режиме реального времени и понимает положение всех пожарных внутри здания.

Недостатком аналога является невысокая точность определения местонахождения человека в здании.

Также из уровня техники известна СИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И ЭВАКУАЦИИ ПЕРСОНАЛА НА МЕСТЕ ПОЖАРА НА ОСНОВЕ RFID [CN 107622611 A, опубл. 2018.01.23], характеризующаяся тем, что в ней предусмотрены хост-система мониторинга пожара, считыватель RFID, антенна RFID и радиочастотная карта, а радиочастотная карта соединена беспроводным способом со считывателем RFID через RFID-антенну. Считыватель/записывающее устройство подключается к хосту мониторинга, чтобы облегчить команду, выдаваемую хостом мониторинга пожаров, чтобы заставить работать считыватель RFID, установленный в каждой точке мониторинга. Считыватель RFID излучает энергию магнитного поля через антенну RFID и формирует магнитное поле в контролируемой области. В районе персонал с RF-картами может быть быстро идентифицирован при прохождении через магнитное поле. Считывающее/записывающее устройство RFID сообщает количество персонала в контролируемой зоне и имя персонала на хост-контроллер управления пожарной безопасностью.

Недостатком аналога является невысокая точность определения местонахождения человека в здании.

Наиболее близкой по технической сущности является СИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ МЕТОК В ЗДАНИИ С ПОВЫШЕННОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭВАКУАЦИЕЙ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ [RU 2780776 C1, опубл. 30.09.2022], содержащая радиочастотные метки, принимающие управляющие коды и передающие код-идентификатор, соединенные беспроводной связью со считывателями, передающими управляющие коды и принимающие сигналы кодов-идентификаторов меток, сервер, предназначенный для приема беспроводным образом кодов-идентификаторов каждой метки и информации о ее местоположении от считывателя, соединенный беспроводной сетью интернет с мобильным или стационарным терминальным устройством руководителя, шлюзы, расположенные на каждом этаже здания, каждая метка соединена по радиальному радиоканалу первого уровня со считывателем в пределах помещения и со считывателями смежных помещений, считыватели, расположенные в каждом помещении здания, соединены по радиальному радиоканалу второго уровня со шлюзом этажа, шлюзы соединены по радиальному радиоканалу третьего уровня с сервером, каждый считыватель, выполненный с возможностью определения уровня сигналов радиочастотных меток и фиксации моментов времени их поступления, дополнительно содержит селектор уровней сигналов меток, включающий приемопередатчик с антенной, аналого-цифровой преобразователь, блок запоминания кода сигнала метки предыдущего цикла, вычитатель, цифровой компаратор знака приращения, блок формирования модуля разности, цифровой компаратор приращения, логический элемент «И» формирования кода позиции, логический элемент «И» формирования сигнала записи, блок памяти кода позиции, синхронизатор, передатчик кода позиции метки с антенной, генератор адреса метки.

Основной технической проблемой прототипа является небольшая точность определения местонахождения человека (метки) в здании.

Задача изобретения заключается в устранении недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения местонахождения радиометки в помещении.

Указанный технический результат достигается за счет того, что система идентификации и позиционирования радиочастотных RFID меток в учебном здании для управления эвакуацией в чрезвычайных ситуациях состоит из множества RFID считывателей, которые установлены в каждом учебном классе рядом с дверным проемом и по меньшей мере одного RFID считывателя, установленного на входе в здание, при этом RFID считыватели выполнены с возможностью считывания RFID меток, находящихся в здании, и передачи информации о считанных RFID метках посредством Zigbee протокола на по меньшей мере один Zigbee шлюз, установленный в коридоре, который в свою очередь выполнен с возможностью передачи информации посредством сети Wi-Fi на локальный сервер, подключенный к веб-серверу с помощью сети-Интернет.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема системы идентификации и позиционирования меток в учебном заведении.

На фигуре обозначено: 1 – учебное заведение, 2 – учебный класс, 3 – RFID считыватель, 4 – RFID протокол, 5 – Zigbee протокол, 6 – вестибюль, 7 – турникет, 8 – коридор, 9 – Zigbee шлюз, 10 – сеть Wi-Fi, 11 – сервер, 12 – сеть Интернет, 13 – веб-сервер, 14 – клиентское устройство, 15 – RFID метка.

Управление процессом эвакуации учащихся и персонала общеобразовательного учреждения при различных чрезвычайных ситуациях – процесс, требующий сбора, передачи и отображения данных о людях в реальном масштабе времени. Принятие оперативных решений может производиться как централизованно руководителем операции, так и персоналом спасательных служб, имеющим мобильные средства доступа к информационной системе. Для реализации указанных функций необходима централизованная система сбора, передачи и отображения данных, то есть система, которая будет собирать данные о местонахождении людей в помещении и передавать их на веб-сервер для того, чтобы эти данные были доступны вне этой системы. Кроме того, на веб-сервере должны храниться персональные и контактные данные на всех учащихся для того, чтобы у соответствующих служб была не только общая информация о количестве человек, находящихся в здании, но и информация, позволяющая однозначно идентифицировать этих людей.

Для идентификации учащихся и преподавателей внутри здания осуществляется установка радиочастотной системы идентификации RFID с использованием пассивных меток. Для этого на руке каждого учащегося или преподавателя размещается браслет-идентификатор (браслет с RFID меткой 15), а при входе в помещение (класс) на стене в пределах 2 м от двери располагается считыватель 3, обеспечивающий связь (считывание) с RFID метками 15. Считыватель 3 и RFID метки 15 образуют локальную систему идентификации подвижных объектов в помещении. При этом крепление браслета-идентификатора с RFID меткой 15 целесообразнее осуществлять на правой руке, при расположении считывателя 3 на входе справа.

Помимо этого, аналогичный RFID считыватель 3 устанавливается на входе в учебное заведение 1 рядом с турникетом 7 в вестибюле 6.

Задача всех RFID считывателей 3 постоянно опрашивать все RFID метки 15, находящиеся в зоне их досягаемости и передавать данные о них выше по системе идентификации и позиционирования. Причем при передаче данных о считанных RFID метках считыватели 3 помимо информации, идентифицирующих RFID метки, также передают свой номер (код), которые используются в качестве координатной сетки – зная какой RFID считыватель считал RFID метку, можно с большой точностью определить то, где какой человек находится.

При этом информация об общем количестве человек, находящихся в здании, продублирована – одним источником этой информации является RFID считыватель на входе здание, а вторым источником этой информации является сумма всех зафиксированных человек RFID считывателями, установленными во всех учебных классах.

Такое дублирование может быть полезным, в частности, в двух случаях.

1) В случае выхода из строя одного из RFID считывателей, установленных в учебном классе, то определить количество человек в этом классе можно путем вычитания из общего числа зафиксированных человек сумму значений, полученных с исправных RFID считывателей.

2) В случае эвакуации учеников в чрезвычайной ситуации через окна, то можно зафиксировать этот факт и определить их количество.

Второй уровень системы идентификации и позиционирования состоит из связки «RFID считыватели – Zigbee шлюзы», построенной на протоколе Zigbee 5. На этом уровне информация со всех RFID считывателей 3, установленных на одном этаже здания 1 аккумулируется одним Zigbee шлюзом 9, установленном в коридоре 8. (В случае, если в здании большой вестибюль 6, то допускается установка дополнительного Zigbee шлюза 9 непосредственно в вестибюле 6)

Следующий уровень системы — это связка «Zigbee шлюзы – сервер», построенная с помощью сети Wi-Fi 10. Данная подсеть необходима для передачи информации от Zigbee шлюзов 9 на сервер 11, который представляет собой локальный сервер, установленный в том же здании и на котором сохраняется вся необработанная информация. С сервера 11 информация доступна для внутреннего пользования, например, руководство школы может получать с него информацию о посещении учениками занятий.

Несложно заметить, что рассмотренные две подсистемы «RFID считыватели – Zigbee шлюзы» и «Zigbee шлюзы – сервер» построены на двух беспроводных технологиях Zigbee и Wi-Fi. Такой подход существенно снижает объем монтажных работ, повышает надёжность (сохранность) оборудования в период ремонтных работ в здании. Сети на основе беспроводных технологий менее уязвимы для разрушающих воздействий в пожарных или террористических ситуациях. При этом использование двух различных беспроводных протоколов позволяет строить подсети без взаимного влияния, поскольку каналы данных сетей не пересекаются.

Также локальный сервер 11 имеет подключение к глобальной сети Интернет 12, через которую сервер 11 может передавать данные на «облачный» веб-сервер 13. В свою очередь данные с веб-сервера 13 либо посредством соответствующего API, либо напрямую могут быть доступны для сторонних приложений на клиентских устройствах 14. Например, на базе этих данных могут формироваться электронные дневники, доступные для родителей, или отчеты о проведении эвакуационных мероприятий для МЧС и прочих спецслужб.

Таким образом, за счет того, что система идентификации и позиционирования радиочастотных RFID меток в учебном здании для управления эвакуацией в чрезвычайных ситуациях состоит из множества RFID считывателей 3, установленных в каждом учебном классе 2 рядом с дверным проемом и по меньшей мере одного RFID считывателя 3, установленного на входе в здание, при этом RFID считыватели выполнены с возможностью считывания RFID меток, находящихся в здании, и передачи информации о считанных метках посредством Zigbee протокола на по меньшей мере один Zigbee шлюз, установленный в коридоре, который в свою очередь выполнен с возможностью передачи информации посредством сети Wi-Fi на локальный сервер 11, подключенный к веб-серверу 13 с помощью сети-Интернет, то, во-первых, повышается точность определения местонахождения радиометки в помещении, во-вторых, снижается объем монтажных работ и повышается надёжность (сохранность) оборудования в период ремонтных работ в здании.

Claims (1)

1. Система идентификации и позиционирования радиочастотных RFID меток в учебном заведении для управления эвакуацией в чрезвычайных ситуациях, состоящая из множества RFID считывателей, установленных в каждом учебном классе рядом с дверным проемом на стене в пределах 2 м от двери, и по меньшей мере одного RFID считывателя, установленного на входе в учебное заведение рядом с турникетом в вестибюле, при этом RFID считыватели выполнены с возможностью считывания RFID меток, находящихся в здании, и передачи информации о считанных метках посредством Zigbee протокола на по меньшей мере один Zigbee шлюз, установленный в коридоре, который в свою очередь выполнен с возможностью передачи информации посредством сети Wi-Fi на локальный сервер, подключенный к веб-серверу посредством сети Интернет, при этом RFID метки выполнены в виде браслета-идентификатора, размещенного на правой руке каждого учащегося или преподавателя, при расположении считывателя на входе справа, кроме того, система выполнена с возможностью дублирования информации об общем количестве человек, находящихся в здании, одним источником этой информации является RFID считыватель на входе в здание, а вторым источником этой информации является сумма всех зафиксированных человек RFID считывателями, установленными во всех учебных классах.