工程建筑室內定位技術探討
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摘要:設計了基于工程建筑的室內定位技術探究，進一步提升考勤對廠區(qū)生產、安全的服務能力。分析或統(tǒng)計建筑樓宇或工廠的廠區(qū)、車間、辦公室甚至是工位上停留的時間，從而發(fā)揮數據在生產中的價值，對室內定位技術的進一步深入研究打下基礎，提供實踐數據，為企業(yè)信息化系統(tǒng)內外數據交換降低人工成本，提高效率，數據信息及時更新，經該系統(tǒng)的編程設計運行結果表明，各項要求得到實現(xiàn)，設計滿足要求。
關鍵詞:室內定位技術，工程建筑，數據信息
隨著科技的發(fā)展，建筑高層樓宇拔地而起，越來越多的人更加關注對于企業(yè)的生產車間和辦公區(qū)域的定位管理，在國內常規(guī)的定位技術有衛(wèi)星(GPS、北斗)定位、WiFi定位、RFID定位、藍牙定位等幾種方式，這幾種定位方式有什么不同，各有什么利弊。目前來看定位技術的種類有幾十甚至上百種，而每種定位技術都有自己的優(yōu)缺點和適合的應用場景，沒有絕對的勝負之分，以表格形式對其各自優(yōu)勢、劣勢及定位精度進行分析，技術性能對比表見表1。
1系統(tǒng)方案
定位技術分為以下幾種架構:1)主動式定位系統(tǒng)。必須由設備持有人主動發(fā)起，通過自行安裝在相關設備(如手機、平板等)上的軟件，且持續(xù)運行的情況下進行定位，適用于機場、火車站、辦公室、智慧醫(yī)院、博物館、展覽館、游樂場等場所。2)被動式定位系統(tǒng)。通過給需要定位的人員、資產、車輛發(fā)放定位設備，網關接收到定位設備發(fā)送的數據通過后臺算法進行定位的一種定位方法，適用于學生定位與考勤、養(yǎng)老院、工地、監(jiān)獄、訪客管理、資產管理等場所。3)主被動一體式定位系統(tǒng)。綜合上面兩種定位方式，即可通過設備持有人通過安裝相關的應用程序主動發(fā)起定位，又可通過對特定人員、設備等發(fā)放標簽實現(xiàn)后臺定位的一種綜合定位系統(tǒng)，適用于化工廠、電廠、隧道工地、醫(yī)院、物流倉儲等。根據建筑樓宇實際需求分析，采用被動式定位系統(tǒng)。根據我司的實際情況，被動式定位比較適宜，主被動一體式定位不適合，人員主動性難于保證。如果采用主被動一體式定位，被動定位用于位置考勤，主動定位可以用于廠區(qū)導航。
2詳細設計
2．1軟件系統(tǒng)功能設計
根據需求分析及位置數據的應用價值設計軟件功能包括:地圖編輯、工時管理、動態(tài)監(jiān)控、生產工時統(tǒng)計、回放軌跡、巡檢管理、電子圍欄、信息推送、人員管理、設備管理。
2．2系統(tǒng)功能
1)需求分析。定位的需求場景主要有以下幾種:a．廠區(qū)辦公樓:定位精度要求定位到辦公室;b．廠區(qū)生產車間:定位到工位;c．修造的船舶:要求定位到船舶的船艙、甲板;d．人員進入廠區(qū)精確定位，定位精度亞米。2)地圖編輯。地圖編輯器(FengMapEditor)是一個高效的、輕量級的Web端室內地圖編輯工具，用戶無需學習使用復雜的專業(yè)軟件，只需要便捷的操作，即可快速制作或更新室內三維地圖，實現(xiàn)大眾制圖。用戶可隨時通過地圖編輯器快速修改室內地圖數據中的空間、業(yè)務、信息點(POI)和導航路線等信息，調整地圖場景、紋理、特效和主題等顯示效果。地圖編輯僅是在已經做好的地圖上添加、移動地標性小型建筑或標識，例如崗亭位置的變化。3)動態(tài)監(jiān)控。在地圖2D/3D場景下，業(yè)務管理人員實時監(jiān)控樓宇內人員位置，某個車間或辦公室的上崗人數，報警提醒。4)回放軌跡。選擇需要查看軌跡的人員，選擇要查看的時間范圍，可以軌跡回放人員在廠區(qū)活動的歷史軌跡。5)電子圍欄?？梢詫σ恍┲攸c的區(qū)域進行圈定，創(chuàng)建區(qū)域名稱，區(qū)域顏色，透明度等設置電子圍欄區(qū)域。圖1為電子圍欄區(qū)域圖。6)人員管理。為已有的廠區(qū)人員綁定藍牙標簽，實時查詢人員的位置，軌跡。7)信息推送。管理人員可以向安保人員、巡檢人員或現(xiàn)場管理者推送任務調度或者推送緊重要信息或者發(fā)送報警信息。8)設備管理。提供定位設備查詢、設備添加、設備工作狀態(tài)顯示、設備名稱修改、設備剩余電量顯示等，可以實時查詢設備的詳細數據，實現(xiàn)設備智能化管理。
3藍牙定位系統(tǒng)設計
部署:iBeacon信標部署方式:室內吸頂部署和地面平埋。發(fā)送藍牙iBeacon廣播包，默認發(fā)射頻率500ms;內置950mAh鋰亞電池;藍牙4．0低功耗技術，續(xù)航1年～3年;膠貼式安裝;固定于天花板、墻壁、柱子等區(qū)域;每6m～8m部署一個。接收定位標簽信號，并上傳數據到定位引擎服務器;支持IEEE802．3協(xié)議，支持BluetoothBLE4．0協(xié)議;Lora傳輸協(xié)議;適配器供電(輸入AC100-240V);網絡傳輸:網絡通過WiFi或POE接入。
4RFID定位系統(tǒng)設計
RFID定位系統(tǒng)通常由電子標簽、射頻讀寫器、中間件以及計算機數據庫組成，射頻標簽和讀寫器是通過由天線架起的空間電磁波的傳輸通道進行數據交換的。本文采用RFID定位技術典型系統(tǒng)是LandMark定位系統(tǒng)。1)系統(tǒng)架構。參考RFID定位原理，設計見圖2。2)部署。RFID定位基站部署方式:必須有源安裝，因為功耗較大，每3m左右部署一個。3)RFID有源標簽。處于距離的原因采用RFID有源標簽，可制作成:胸卡、手環(huán)。
5系統(tǒng)結論
經過對系統(tǒng)方案、結構選型及定位設計比較分析，對于藍牙定位設計，室內定位的精度要求并沒有到分毫不差的地步，主要是判斷人員在具體哪個樓宇、哪個辦公室、哪個分段，而且具體的精度還受預制的地圖等精度的影響，在這種前提下，精度上的少許誤差可以通過算法進行彌補，最主要是考察技術的可行性。圖2RFID定位原理生產車間RFID定位基站RFID有源標簽有線或WiFi以太網有線以太網數據服務器定位&地圖服務器考勤應用服務器信息推送應用展現(xiàn)RFID定位系統(tǒng)設計會增加定位標簽的大小和重量，同時還需要考慮樓宇內標簽的售量，使用起來并不方便，同時也增加了定位標簽的成本，并不經濟;另外，混合定位也增加了整個系統(tǒng)的運維難度，這種難度是幾何倍數增長的。本設計采用的藍牙定位技術，在我司的應用場景下，效果基本與設計要求符合，并不存在技術上的互補效應。不同的技術應用到不同的場景，才能發(fā)揮最大的優(yōu)勢。在軟件算法上，應用慣性導航技術可以改善定位效果，建設成本增加不大。進而降低企業(yè)信息化系統(tǒng)內外數據交換而產生的人工成本，提高工作速度，達到數據信息及時更新反饋，經本系統(tǒng)的編程設計運行結果表明，各項功能均可實現(xiàn)，達到預期，設計滿足要求。
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作者：張忠寶 劉春梅 單位：大連博瑞致信息技術有限公司
