有源RFID在人员和资产管理上的应用

在近两年，“物联网”成为网络前沿地带的高频词。这个概念的发展前景很多人持怀疑的态度，因为联想到互联网之所以发展，大部分的功劳要得益于email的出现，物联网领域还没有这样的“杀手锏”出现。笔者参与的一个进行探索的小项目让人坚信，它或将成为物联网“杀手锏”——超高频有源RFID在人员和资产管理上的应用。

在解决很多技术问题之后，无源的RFID标签已经被广泛的应用在物流、溯源、安防等领域。而那些仅仅是频率在13MHz、900Mhz及2.45Ghz的技术。目前成熟的可以被商业使用的超高频RFID技术高达6-8Ghz。

为什么使用超高频？

主要有下面的原因：

1.三维高可靠性(精度最高可达15cm，两个传感器定位一个三维位置)

2.定位追踪基于超高频RF 技术(标签发出一个7.5GHz的脉冲，并被传感器接收)

3.基于标签运动的动态刷新率

4.室内/外均可应用

无线定位的原理是测量发送方到接收方的距离。只有直线信号给出的距离是准确的，反射的都是错误的。



对于常规的RF, 室内环境的反射问题将扭曲直线信号, 这使得精确脉冲定时变得非常困难。而使用 UWB，直线信号将区别于反射信号，这使得精确的脉冲定时变得很容易。





 

读卡器是如何工作的？

标签在读卡器覆盖范围内的位置数据取决于多个读卡器对其距离的识别，在不同的传感器之间要有一个时间同步信号，由主传感器为从传感器提供。在时间同步的基础上，不同的传感器通过对同一标签不同的到达时间计算出距离，通过上位机的定位引擎得到三维空间的数据。

传感器计算出标签位置通过两种方式：信号到达时间差(TDOA)，到达的角度(AOA) ，包括方位角跟俯仰角。



TDOA 和 AOA 都会被使用到，以加强三维定位效果的健壮性。

– AOA 矢量即来自各个传感器的绿线

– TDOA 曲线则以蓝色表示

– 交叉位置即定位出的位置（红色圆点）

标签位置能被任意两个信息计算出来，比如TDOA和一个AOA;或者两个AOA。



定位的效果如何？

经过了上面简单的技术介绍，还不能让人感到信服，下面为大家录制了一段视频，来展示Ubisense UWB定位技术的效果。

http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ1Njc1Njg4.html

在这个视频中，使用了两个标签和四个读卡器。右下角是实际场景，主屏幕是根据实际场景使用3DMax渲染出来的虚拟场景，系统灵活的测试到了标签位置的变化。

有何重要的意义？

利用这个技术，能给目前的ERP系统带来巨大的变化，满足了企业工作流程中更为复杂的需求，在医院、学校、矿井、制造业等场景下能做到更加智能的IT系统。

例如优化企业资源的利用率，增加客户体验。下面介绍一个企业应用，一个医院中使用UWB标签的实例，标签本身带按钮，在Server端得到按钮的click事件。

在医院的众多医护问题中，有下面几项，可以得到良好的解决：

1.医疗设备在哪里？它们正常运转么？

2.患有不同疾病的病人在哪里，他们在病床休息么？他们需要什么帮助么？

3.医生，护士以及清洁人员在哪里？他们在自己的岗位上工作么？他们知道哪些设备需要清洁，移动到储备室，或者他们知道自己的病人在哪里，需要什么帮助么？他们知道那些应该给病人的药品在哪里么？他们是否在给病人医疗后进行了必要的清洁工作？他们在清洁见停留了么？停留了多长时间？

如果使用传统的方法，在信息发送方与接收方不仅距离的情况下。上面的信息都不能做到实时的从一方到另外一方，人和人之间可以通过呼叫器，短信接收器等进行通信，但是那不算“智能”，而人和物的通信则更加困难，动则每周，每月进行资产登记、维护，费时费力。

在今天，我们完全可以掌握实时的信息，资产可以自己告诉我们它们在哪里，它们在做什么，它们需要被维修等等信息。有源的RFID完美的为我们解决了：

   识别（捕捉精确的位置）

   认证（每个资产携带唯一的标识）

   快速响应（500个标签的系统，每个资产的位置，每秒可刷新8次以上）

   我们可以想象、做到这样的应用场景：

   病人、护士、医院清洁工、脉搏测试仪都安装了标签，在病房、医院走廊、消毒间、设备储藏室、护士站都安装了读卡器。护士携带设备进入病房后，IT系统中该脉搏测试仪的状态更新为“被使用”，当护士为病人采集完数据，按动标签上的按钮，IT系统将更新该设备的状态为“未使用，待消毒”，清洁员工将立刻收到这条工作清单，系统会跟踪这个工作清单，并在未完成时，提醒员工，并在完成后更改清单为“完成”状态。此后，系统会跟踪设备从清洁间到储备室的进行……

   

http://v.youku.com/v_show/id_XMzUxNTY1Nzg0.html （注：RTAL是Real Time Assets Locator的缩写，是IBM智慧地球战略的面向企业资产管理的解决方案）

也许你会想，这能为企业带来巨大的效益，给用户带来更好的体验，但对个人应用能带来什么呢？请您环视自家的客厅、厨房、卫浴间、卧室，如果那些电器会感受到主人的“距离”，他们可以做些什么？这些能发送射频信号的玩意可以完善智能家居里电器的感受，让他们更有“人情味”。

上面的各项都已实现，更普遍的大众在等他们的成本的降低，而且，据我所知，降的很快！而那些中国石油、大型煤矿、三甲医院等试点单位已经部署了这样的应用。它离我们普通大众很近了。

作者：王海良

联系方式：hailiang.hl.wang@gmail.com