一) 系統(tǒng)背景

養(yǎng)老院主要服務對象是老年人，老齡問題比較突出。因為年齡的偏大，老年人或多或少在身體上有些不便，自理程度不如年輕人，比較容易出事故。養(yǎng)老院里的基礎建設日趨先進，一般都配套有花園、健身場所、娛樂場所、休閑場所等。這些設施首先豐富了老人們的生活，為老人的生活添光增彩;同時也給老人們帶來潛在的不便。因為場所涉及的地方大，管理人員不可能顧及到每個位置的每位老人，當老人出現(xiàn)問題時，需要服務人員以最快的速度，找到老人所在位置，進行相應的幫助。所以必須要采取一種有效的方式來照顧老人，而實時確定老人在養(yǎng)老院內(nèi)的位置，并對其及時提供服務， “定位”更顯重要。

上海逖偲高結合養(yǎng)老院的實際情況，研發(fā)出了zigbee養(yǎng)老院定位系統(tǒng)，進而對老人給予更高質量的呵護與照顧。

二) zigbee介紹

zigbee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡技術，它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案。它此前被稱作“HomeRF Lite”或“FireFly”無線技術，主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很低的功耗，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，因此它們的通信效率非常高。最后，這些數(shù)據(jù)就可以進入計算機用于分析或者被另外一種無線技術如WiMax收集。zigbee的基礎是IEEE802.15.4，這是IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)(Personal Area Network，PAN)工作組的一項標準，被稱做IEEE802.15.4(zigbee)技術標準。

zigbee不僅只是802.15.4的名字。IEEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，因此zigbee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡層協(xié)議和API進行了標準化。完全協(xié)議用于一次可直接連接到一個設備的基本節(jié)點的4K字節(jié)或者作為Hub或路由器的協(xié)調(diào)器的32K字節(jié)。每個協(xié)調(diào)器可連接多達255個節(jié)點，而幾個協(xié)調(diào)器則可形成一個網(wǎng)絡，對路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒有限制。zigbee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設備不會意外泄漏其標識，而且這種利用網(wǎng)絡的遠距離傳輸不會被其它節(jié)點獲得。

zigbee可使用的頻段有3個，分別是2.4 GHz的ISM頻段、歐洲的868 MHz 頻段以及美國的915 MHz 頻段，不同頻段可使用的信道分別是16、1、10個。中國采用2.4 GHz頻段，它是免申請和免使用費的頻段;采用直接序列擴頻技術DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)，傳輸距離介于10~75 m(增加RF發(fā)射功率，可達500 m);傳輸速率為20~250 kb/s，適合傳感器數(shù)據(jù)采集和控制數(shù)據(jù)的傳輸。zigbee技術具有強大的組網(wǎng)能力，可以形成星型、樹型和MESH網(wǎng)狀網(wǎng)。

1) RSSI定位技術

RSSI[2](Received Signal Strength Indicator，接收信號強度指示)是指基站接收到的無線信號強度大小。在基于接收信號強度指示RSSI 的定位中,已知發(fā)射基站的發(fā)射信號強度,接收基站根據(jù)接收到信號的強度計算出信號的傳播損耗,利用理論和經(jīng)驗模型將傳輸損耗轉化為距離,再利用已有的算法計算出節(jié)點的位置。該技術硬件要求較低、算法相對簡單,在實驗室環(huán)境中表現(xiàn)出良好特性;但由于環(huán)境因素變化的原因,在實際應用中往往還需要改進。接收信號強度是發(fā)射功率和發(fā)射器與接收器間距離的函數(shù)。

RSSI=-(10n•lgd+A)(1)

其中，n代表信號傳播常量，也叫傳播指數(shù);d代表距發(fā)射器間的距離;A代表距離1 m時的接收信號強度。

信號的衰減與距離成對數(shù)衰減的關系。基站到定位標簽的距離越近, 由RSSI值的偏差產(chǎn)生的絕對距離誤差越小;而當距離大于某一值時,由RSSI波動造成的絕對距離誤差將會很大。一個未知基站可能收到n個定位標簽的信號, 所以應當采用RSSI值大幾個基站進行定位計算，這樣可以避免定位誤差擴大。

2) zigbee技術實現(xiàn)定位的優(yōu)勢

1. 功耗低

由于zigbee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1 mW,而且采用了休眠模式，因此zigbee設備非常省電。zigbee設備僅靠2節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間，其功耗遠遠低于其他無線設備。

2. 成本低

與 GPS相比，定位引擎在單芯片 zigbee RF收發(fā)器中與 MCU集成在一起，成本不及 GPS硬件的1/10，功耗也只是 GPS硬件的一小部分，并且zigbee協(xié)議是免專利費的。

3. 時延短

通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延為30 ms，休眠激活的時延是15 ms，活動設備信道接入的時延為15 ms。因此zigbee技術適用于對實時定位要求較高的應用。

4. 網(wǎng)絡容量大

一個星型結構的zigbee網(wǎng)絡最多可以容納254個從設備和1個主設備，組網(wǎng)方式靈活。隨著zigbee技術的成熟，未來zigbee設備不斷增多，可以利用具有zigbee RF的設備或基礎設施,容易組建zigbee網(wǎng)絡，降低了zigbee節(jié)點設計和組網(wǎng)成本,且利用更多的zigbee設備可以達到更高的定位精度。

三) 方案介紹

每個老人都配帶著一個腕帶，該腕帶內(nèi)置zigbee的射頻卡，該卡是基于zigbee的無線技術，利用國際通用的2.4~2.5GHz的頻段，腕帶可以主動的向外界發(fā)送信息，能傳輸0~1500米的距離。腕帶的信息被基站接收到后，基站就可以解讀卡內(nèi)的信息，進而了解到是哪個老人的腕帶號?處于什么位置?基站再把讀到的信息發(fā)給電腦。當老人移動到其他地點時，電腦能實時監(jiān)控到具體的位置。當老人在社區(qū)任何地方遇到困難，按下隨身腕帶上的按鈕，監(jiān)控中心管理人員的電腦屏幕上將立即顯示該老人所處的位置，以及老人個人的健康狀況、曾患過的疾病等相關信息，為醫(yī)護人員的快速響應、緊急求助提供指引。

四) 產(chǎn)品介紹

1. 腕帶技術

本系統(tǒng)中的產(chǎn)品，均采用2.4GHz的zigbee無線技術，該技術因以主動方式向外發(fā)送數(shù)據(jù)、傳輸距離遠、輻射非常小、定位精度比較高，非常適合在養(yǎng)老院中使用。腕帶還可以預制芯片，用于門禁開鎖，消費一卡通用途。

2. 基站

基站接受腕帶的信息，通過解調(diào)，將數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字信號，通過網(wǎng)關連接電腦。腕帶必須與基站配合使用。

基站可任意安裝，不需要進行數(shù)據(jù)線連接，只要提供電源就可以了，所以不需要進行施工，安裝及其簡單。

3. 網(wǎng)關

網(wǎng)關是讀取基站信號的終端設備，它通過USB接口與計算機連接，將基站的數(shù)據(jù)通過USB與計算機連接，讀取相關數(shù)據(jù)。

五) 系統(tǒng)模塊介紹

管理員模塊(權限系統(tǒng))

1、管理員模塊，管理可以通過登錄后臺，進行軟件管理

2、管理后臺有多個管理目錄，可以通過權限分配管理組，讓多個管理員擁有不同的管理權限。

3、可開設不同用戶帳號和密碼，分權限組管理網(wǎng)站不同模塊;

4、具備權限的分帳戶可登錄管理權限范圍內(nèi)的模塊，但對于其他模塊則不可見;

5、提供通知系統(tǒng)，系統(tǒng)最高管理員可以發(fā)布全站的通知;

6、提供管理員操作日志

會員管理模塊

1、提供會員系統(tǒng)，可對會員進行增刪改查，密碼重置

2、會員有獨立的資料系統(tǒng)，并可以對資料進行模糊查找，精確查找，每位會員有獨立的多個字段，充值額度，信用額度，以及門鎖開放時間的調(diào)整。

3、會員模塊結合卡模塊，及門鎖模塊，相互之間可以查詢關聯(lián)

4、與短信系統(tǒng)耦合，可以對某會員，或批量會員進行短信發(fā)送

5、提供會員操作日志[!--empirenews.page--]

會員卡管理

1、會員卡功能，可以自動生成卡號，批量生成卡號，自定義生成卡號

2、會員模塊結合卡模塊，相互之間可以查詢關聯(lián)

3、單個卡可以增加附屬卡，及臨時卡，附屬卡可以綁定獨立的會員，附屬卡可以根據(jù)父卡分配使用額度和信用額度。

4、卡分不同的類型，不同的類型，名稱，折扣，內(nèi)容都不同

5、卡有額度卡和次數(shù)卡2個大類型

6、提供卡的增刪改查功能

消費管理模塊

1. 消費收銀：可以添加產(chǎn)品組合消費模式，軟件會自動根據(jù)購買項目的明細計算積分，或推薦人等相關會員的積分計算。

2. 會員刷卡后，選擇消費項目或產(chǎn)品，也可以通過'輸入編碼'方式，對產(chǎn)品進行掃描輸入。結賬時，支持"現(xiàn)金、儲值、積分抵現(xiàn)"等支付方式。結賬后，短信自動通知會員本次消費及獲得積分情況。

3. 支持散客和非會員消費。

4. 客戶的消費歷史、操作人員、金額和獲得的積分都可以進行記錄查詢。

商品管理模塊

1、后臺設置多個商品分類，不同的商品分類資料不同，描述和簡介都不同

2、不同的商品分類提供不同的商品，商品提供不同的價格和折扣

3、不同時間商品提供的預訂額不同，后臺可以設置預訂額及價格

4、可以進行臨時的商品調(diào)整

5、所有對于商品的增刪改查都會有記錄在此模塊

門禁管理系統(tǒng)

1、權限管理：可以設置某個人能過哪幾個門，或者某個人能過所有的門。也可設置某些人能過哪些門。設置結果可以按門或者按人來排列，用戶可以很清晰地看到 某個門哪些人能過，或者某個人可以通過哪些門。一目了然，并可以打印或者輸出到Excel報表中。

2、時間段管理：可以設置某個人對某個門，星期幾可以進門，每天幾點到幾點可以進門。每個控制器可以設置各自的時間段?？梢栽O置某些時間段不需刷卡而自動開門，適合有這種需求的場合使用。

3、脫機運行：通過軟件設置上傳后，控制器會記住所有權限和記錄所有信息，即使電腦軟件和電腦關閉，系統(tǒng)依然可以正常脫機正常運行，即使停電信息也永不丟失。

長期關門、長期開門：如果某些門需要長時間打開的話，可以通過軟件控門使其為常開，某些門需要長時間關閉不希望任何人進入的話，可以使其為常閉?；蛘吣承┨囟〞r候。

4、軟件開門功能：管理員可以在接到指示后，點擊軟件控門的“開門”按鈕遠程開門。

門內(nèi)人數(shù)快速查詢：可以查詢某個門內(nèi)，或者某個區(qū)域內(nèi)(有幾個門)有多少人數(shù)，并顯示這個區(qū)域的人員清單。

5、實時提取數(shù)卡數(shù)據(jù)：用戶可以邊實時監(jiān)控，邊自動提取控制器內(nèi)的記錄，刷一條就上傳一條到電腦數(shù)據(jù)庫里。

短信互動

1、可以設置模板短信，自動發(fā)送至會員

2、可以主動發(fā)布短信，可以群發(fā)或者單獨發(fā)送

3、會員消費或進行關鍵操作將會自動進行發(fā)送短信

4、短信模塊主要結合其他模塊進行自動操作

5、按照需求發(fā)送隨機驗證碼，來和系統(tǒng)連成互動

生日提醒

功能概要：針對客戶的特殊紀念日等進行提醒備忘

1. 用戶可以自行進行對需要提醒天數(shù)進行設置，同時可以編輯短信進行發(fā)送祝福，單發(fā)群發(fā)短信都可以支持。

2. 下方為提醒的信息顯示列表：卡號、姓名、性別、出生日期、電話、手機。

網(wǎng)上預約系統(tǒng)

1.會員可以通過網(wǎng)絡登錄到公司的門戶網(wǎng)站(或一個網(wǎng)絡地址)上來預訂一些服務，(如，棋牌室，影院，學習班，還有入住房間，)

2.登錄帳號(以會員編號或會員中文名，密碼為默認123456)

3.會員有權修改密碼.

4.預訂服務必須要發(fā)送短信驗證碼

5.會員可以通過網(wǎng)絡來查詢以預訂的服務，以及之前消費記錄，以及余額的查看。(這里只提供查詢和查看權限)

數(shù)據(jù)同步

1、所有客戶端的數(shù)據(jù)都是統(tǒng)一同步的，共用一個數(shù)據(jù)庫。

老人院內(nèi)定位

1，老人在院內(nèi)位置確定，為了便于尋找老人，以及老人需要緊急醫(yī)療便于確定位置

緊急報警

2、老人按了緊急報警之后，值班室要有顯示，以及短息通知一些管理人員。(要有兩種報警機制，一種是移動式，一種固定式，在房間內(nèi))