一、需求背景

       玩具室面积约100多个平方，有两个进出门禁监控点建设，RFID标签有腕带式和电子胸卡两种供家长选择，要求电子标签*、无过敏、舒适的特点求。实现如下功能：

1.亲子定位系统功能：

    1、实现大人、儿童的定位腕带标签关联；

    2、大人通过关联标签可以通过自助查询终端对儿童进行定位、位置查询，地图显示位置；

    3、佩戴腕带标签的儿童或大人离开定位区域系统告警；

    4、儿童与家长不在同一个区域时系统告警。

2.贵重物品防盗系统需求：

       玩具室贵重玩具的定位、统计查询、及物品离开定位区域的系统报警等功能。

二、使用流程介绍

       玩具室定位系统的设计尽zui大的努力考虑不更改儿童与大人的使用习惯，让操作尽量简单和通俗易懂。另外系统也将安全提高到*位，包括儿童的安全、大人的提醒、物品的监控等方面。

图1 玩具室布局图

       如图1所示，玩具室的长为20米，宽为15米，假设有20个玩具堆，商场大门及玩具室门口各安装有一个报警器，使用流程设计如下：

1.前台登记

       大人和儿童一块在前台进行登记，儿童不可以单独到玩具室活动。大人领取电子胸卡，儿童佩戴电子腕带，电子胸卡与儿童腕带是一对一配对的。

2.玩耍定位

       当儿童在玩具堆中玩耍时，大人可以通过咨询前台管理员查询到与自己绑定的儿童的位置，系统可以提示相应儿童的活动轨迹及zui后所在的玩具堆号码，方便大人了解。

3.系统报警

        当儿童或大人携带电子产品单独离开玩具室时，系统会有报警提醒前台管理员，玩具室门口的声光报警器会告警提醒，另外大儿佩戴的胸卡也会有LED灯闪烁和声音提醒。当儿童和大人携带电子产品一起离开玩具室时，系统不会报警，当检测到离开大门时，系统报警。

4.物品管理

       儿童玩耍时会将玩具乱放，另外也有无意携带走玩具的情况，系统对贵重的玩具提供管理，管理员可以通过系统找到乱放的玩具，当玩具离开玩具室时，前台管理员会有报警信号，报警器会告警。

三、系统介绍

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图2 系统拓扑图

       如图2所示，玩具室无线定位系统将人和物密切地起来，统一地在一个平台上进行管理和监督，为儿童营造一个快乐的乐园，为大人建造一个放心的场所，更方便管理员的管控。

1.定位标签

图3 标签三视图

       玩具室里每个玩具堆贴一个定位标签，标签里会记录玩具堆的位置信息。定位标签的三视图如图3所示。另外商场大门和玩具室门口处会贴三个定位标签，以确保人员通过时能进行准确无误地判断。

图4 大门进出管理

       如图4所示，玩具室门贴有三个标签，当有儿童接近玩具室门大概1米左右时，三个标签判断确认儿童的位置，并确认是否有大人陪同，若没有的情况下，报警器2即会告警。当贵重物品接近玩具室时，当三个标签确认到贵重物品即将离开玩具室门时，报警器2也会告警。定位标签特性如表格1所示。

表格1 定位标签特性

2.大人胸卡

图5 大人胸卡

       如图5所示，大人胸卡可以挂在脖子上，方便大人携带，胸卡上的字体和内容可以定制，方便商场宣传。胸卡的特性如表格2所示。

表格2 大人胸卡特性

3.儿童腕带

图6 儿童腕带

       儿童腕带的效果图如图6所示，设计考虑小巧精致和安全防水等特点，zui终的外观需要再与客户确认。腕带的设计参数如表格3所示。

表格3 儿童腕带特性

4.信号放大器

图7 信号放大器

       如图7中所示，放大器的目的是为了增加信号覆盖范围，由于玩具室过大或内部布局较复杂，加上玩具堆和高峰期人数的影响，儿童玩耍的位置如果离接收主机太远，信号就没有办法发送成功，此时可以将信号发给放大器作为中转，放大器再将信号发给主机做处理。放大器的特性如表格4所示。

表格4 放大器特性

5.主机

图8 主机三视图

       一个玩具室配一个主机。主机通过所在的2.4G无线网络找到儿童腕带标签的具体位置后，给到电脑处理显示，主机的三视图如图8所示，主机特性如表格5所示。

表格5 主机特性

四、系统软件

1.人员定位

图9 人员定位界面

       如图9所示，主页面显示可以看出玩具堆中儿童与大人所在的位置分布，五角形代表儿童，三角形代表大人，系统会时时统计大人与儿童的人数。

图10 人员位置搜索

       如图10所示，当管理员想搜索儿童的具体位置，可将该儿童的姓名（如李小明）或ID号输入然后点搜索，系统会将李小明小朋友经过的所有区域都体现出来，颜色深浅表示呆的时间的长短，系统会将李小明的活动轨迹连成一条线，并指向小明现在所在的位置，图中分析为15号玩具堆。

图11 非法离开报警

       当标签非法离开时，系统提示报警，页面效果如图11所示，另外报警器会声光提醒。

2.物品管理

图12 物品管理界面

       如图12所示，物品管理页面会时刻显示玩具室里所有贵重玩具所在的位置，并进行数量统计。另外系统会提醒放错位置的玩具。

图13 物品搜索

       如图13所示，与人员搜索类似，系统输入物品对应的ID号，系统会将该物品的具体信息列出，图中信息说明28号变形金刚应该从8号堆拿到1号堆中。

      贵重物品被带走的情况与人员标签非法离开的现象是*的。

3.发卡设置

图14 发卡设置界面

         发卡设置如图14所示，对管理员进行发卡，统一人员管理。

五、优势亮点

           图15 玩具室定位系统

1.无布线省力

       系统采用2.4G无线组网通讯，充分保证了安装的便携性和后续维护的方便，定位标签小巧轻便，不受玩具堆位置的影响，直接黏贴即可使用，使用时间达到2年以上。

2.供电安全

      定位标签、儿童腕带、大人胸卡全都采用电池供电，系统将安全放在*位，考虑到玩具室是儿童zui多的地方，所以尽量减少220V供电，特别是在玩具堆中。

3.去除死角识别

       由于2.4G无线信号是以球面波的方式发送出去，这样对安装在玩具堆和门口的定位标签的安装方向没有特殊要求，不管儿童是以哪个方向通过玩具堆或门口，都能被系统识别。

4.辐射影响小

       无源标签工作时需要主机提供能量，所以对主机的无线信号发射功率相对要求较高，当无线信号功率达到一定值时会对人体有危害。相对无源标签，有源标签可自身提供能量，这样主机和标签的发射功率可以做得很小，是手机辐射的十分之一左右。

5.工作时间长

        定位标签用到的是低数据量、低功耗的无线技术，休眠功耗为uA级别，这样定位标签可以长时间工作，工作时间可以长达2年以上。