System lokalizacji osób w obiektach zamkniętych

Charakterystyka technologii

Wyznaczanie położenia nadajnika fal radiowych to zagadnienie obecne w wielu dziedzinach techniki. W zadaniach rejestracji czasu pracy potrzeba rozwiązania krótkiego zasięgu, o decymetrowej dokładności i minimalnym zapotrzebowaniu na energię. Takie cechy ma technika UWB (Ultra Wide Band). Wykorzystuje ona pasma z zakresu 3,1–10,6 GHz do wysyłania serii impulsów radiowych. Czas propagacji jest proporcjonalny do pokonywanej przez nie odległości, co pozwala ustalić odległość między nadajnikiem a odbiornikiem. Istnieje też możliwość ustanowienia kanału do wymiany danych cyfrowych. Szczegóły interfejsu radiowego opisuje standard IEEE 802.15.4-2011, a sposób wykorzystania go w RTLS można znaleźć w normach ISO/IEC 24730-61 i 24730-62.

Aby wyznaczyć położenie lokalizowanego urządzenia (tzw. taga), należy zmierzyć odległość od niego do (co najmniej) czterech niezależnych punktów w przestrzeni, w których montuje się urządzenia lokalizujące (tzw. kotwice).

Tagi przydziela się pracownikom. Są one zasilane bateryjnie. Ich kształt jest zbliżony do rozmiarów karty ISO i zdeterminowany głównie przez pojemność wbudowanego akumulatora. Interfejs użytkownika syzagnalizuje stan komunikacji z kotwicami oraz poziom napięcia zasilania. Dostępny jest również przycisk do wykorzystania w aplikacjach wymagających interakcji.

Kotwice są urządzeniami stacjonarnymi. Rozmieszcza się je na kontrolowanym obszarze tak, by z każdego jego punktu możliwa była łączność tagów z co najmniej z czterema z nich. Zasilanie i komunikacja odbywają się poprzez sieć Ethernet. Wszystkie funkcje można konfigurować poprzez wbudowaną stronę www.

Urządzenia systemu zbudowano w oparciu o specjalizowany scalony transceiver radiowy. Zapewnia on dostęp do medium transmisyjnego. Wbudowany układ czasowy podaje precyzyjne znaczniki nadawania i odbioru komunikatów, dzięki którym można wyznaczyć czas propagacji fali radiowej. Układ może pracować w jednym z dwóch pasm, wyznaczonym przez europejskiego regulatora: 3,1–4,8 GHz lub 6,0–8,5 GHz. Interfejs cyfrowy umożliwia komunikację na poziomie rejestrów i buforów danych.

Pomiar odległości polega na wymianie serii komunikatów między tagiem i kotwicą. Na podstawie znaczników czasowych kotwica wylicza odległość. Wynik przesyłany jest do centralnego serwera, któsyrego oprogramowanie gromadzi dane, wyznacza położenie i zapewnia interfejs użytkownika.

Implementacja

Informacje o lokalizacji pracowników dostępne były już w istniejących systemach. Ponieważ rejestracja odbywała się przy przejściach między pomieszczeniami i stanowiła wymuszone zachowanie, często pojawiały się problemy. Trudno było o zachowanie logicznej spójności przy braku dyscypliny rejestracji.

Dostępność informacji o lokalizacji w dowolnym miejscu rozwiązuje ten problem. Poza zliczaniem czasu w miejscu pracy, nadzór otrzymuje szereg nowych narzędzi. Obszar pracy, w którym przebywanie jest rozliczane, wyznacza się dowolnie w polu zasięgu kotwic. Można też określić indywidualne strefy wokół stanowisk. Analiza historii przemieszczania się pomaga w optymalizacji płynności pracy, usprawnieniu wymiany załogi czy wykrywaniu zachowań niebezpiecznych.

Aspekt dostarczania informacji w czasie rzeczywistym jest wykorzystywany przede wszystkim do wykrywania obecności w strefach zabronionych zarówno na potrzeby BHP, jak i kontroli dostępu. Informacja o położeniu daje możliwość zliczania osób przebywających w pomieszczeniach, co jest pożądaną funkcjonalnością dla bezpieczeństwa m.in. pożarowego. Źródłem dodatkowych informacji są czujniki zintegrowane w tagu. Najczęstsze zastosowanie mają dane nawigacji inercyjnej (z żyroskopu i akcelerometru) oraz lokalna temperatura.

W transpondery można wyposażyć nie tylko pracowników. System lokalizacji przyniesie korzyści w zarządzaniu zasobami ruchomymi. Najpopularniejsza jest kontrola środków transportu wewnętrznego. Wbudowany tag dostarczy dane nie tylko o wykorzystaniu, ale i o stanie technicznym urządzenia.

W oprogramowaniu kotwicy zintegrowano funkcje czytnika dalekiego zasięgu i sterownika przejścia, dzięki czemu uzyskano autonomiczne sterowanie urządzeniami wykorzystywanymi do kontroli dostępu.

Administracja systemem odbywa się poprzez interfejs użytkownika, będący aplikacją internetową. Dostępne są wszystkie typowe operacje znane z podobnych paneli dla systemów alarmowych i kontroli. Definiuje się tu budynki, a w nich strefy lokalizacji, w których rozmieszcza się kotwice. Pracownikom przyporządkowuje się identyfikatory. Nadzorowana przestrzeń jest wizualizowana w postaci mapy, na której można obserwować bieżące położenie tagów oraz śledzić ich historie przemieszczania się. Przygotowano też szereg raportów diagnostycznych, pozwalających monitorować stan całego systemu.

Podsumowanie

Wiele dziedzin posiłkuje się dzisiaj technikami pozyskiwania i analizy danych (data mining). Dla systemów rejestracji czasu pracy i kontroli dostępu jest to wręcz podstawa. Tutaj zmiana technologii okazała się niezbędna do dalszego rozwoju. Wprowadzenie rozwiązania lokalizacji w czasie rzeczywistym przyniosło korzyści w postaci dostępu do nowych rodzajów danych. Umożliwiło polepszenie sposobów wizualizacji i dostarczyło lepszy materiał dla narzędzi optymalizacji wydajności działania przedsiębiorstw.

Projekt badawczo–rozwojowy Systemu Lokalizacji Osób W Obiektach Zamkniętych został zrealizowany w firmie Skalmex przy współpracy i dofinansowaniu z Urzędu Marszałkowskiego Województwa Wielkopolskiego, realizując program 1.2 Podniesienie potencjału innowacyjnego firmy Skalmex nr projektu RPWP.0102.00-30-0115/16.

Skalmex
tel. 62 762 09 10, faks 62 762 10 39
skalmex@skalmex.com.pl
www.skalmex.com.pl