一種RFID嬰兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用模型研究與實(shí)現(xiàn)

1、一種RFID嬰兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用模型研究與實(shí)現(xiàn)隨著RFID標(biāo)簽和閱讀器成本的不斷降低, 其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣, 近年來, 研究人員已經(jīng)開始關(guān)注RFID應(yīng)用構(gòu)架模型的研究。本文簡(jiǎn)要分析了RFID 的原理及選用原則, 著重闡述基于RFID技術(shù)的嬰兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與應(yīng)用。移動(dòng)識(shí)別技術(shù)不斷推廣和應(yīng)用,RFID(Radio Frequency Identification,無線射頻識(shí)別)作為一項(xiàng)新技術(shù),已在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。RFID技術(shù)具有巨大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間,被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。醫(yī)院是人員復(fù)雜、流動(dòng)量又非常大的公共場(chǎng)所，近年來，新生嬰兒在醫(yī)院被盜的事件頻頻發(fā)生，

2、傳統(tǒng)的嬰兒管理通常采用可視識(shí)別條碼、卡片來識(shí)別的人工看護(hù)管理方式, 新生嬰兒往往特征相似而難以區(qū)分，而且其本身的理解和表達(dá)能力欠缺。如果不加以有效地標(biāo)識(shí)往往會(huì)造成錯(cuò)誤識(shí)別而被調(diào)換，結(jié)果給事件所涉及的各方帶來無可挽回的巨大影響。本文就是一種基于RFID 的嬰兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用模型，將對(duì)大型綜合醫(yī)院的婦產(chǎn)科或婦兒院的嬰兒防盜管理，通道權(quán)限管理等起到重大的作用。1.RFID工作模式及選型RFID 技術(shù)的基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合傳輸特性, 實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的非接觸自動(dòng)識(shí)別。射頻標(biāo)簽與讀寫器之間通過耦合元件(天線)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間(無接觸)耦合, 根據(jù)時(shí)序關(guān)系, 實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。1.1

3、 頻率選擇RFID 系統(tǒng)按照工作頻率分為低頻、中頻、高頻和微波系統(tǒng)。相同發(fā)射功率下, 低頻電磁波比高頻電磁波的傳播距離長(zhǎng), 但使用低頻的系統(tǒng), 如使用13.56MHZ，其信息的交互主要依靠電感耦合, 但電感耦合的距離非常有限, 最多只能達(dá)到幾米, 因此比較適合門禁等近距離系統(tǒng)中使用。而高頻的系統(tǒng), 比如 433MHZ 或 2.4GHZ 其信息主要靠電磁耦合, 很容易達(dá)到幾十米甚至上百米的傳輸距離, 因此比較適合車輛、貴重物品、人員識(shí)別監(jiān)控和跟蹤等長(zhǎng)距離系統(tǒng)中使用。電磁波的傳播與它的波長(zhǎng)和頻率有關(guān), 在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境中, 如在房間、車站和碼頭等地方, RFID 信號(hào)在傳播時(shí)會(huì)遇到障礙物, 這些障

4、礙物大多都是金屬或吸收電磁波的介質(zhì), 如汽車、金屬、墻壁甚至人體等, 電磁波通常無法穿透這些障礙物, 只能依靠衍射來繞過它們。衍射的效果與電磁波的波長(zhǎng)和障礙物的物理尺寸兩者的比例有關(guān)系。例如，選用433MHZ的頻段, 其波長(zhǎng)大約為1米, 能夠較容易地繞過汽車和房間等大的障礙物。如果選用2.4GHZ的頻段, 其波長(zhǎng)僅為0.1米左右, 相應(yīng)的衍射能力就大大減小, 造成盲點(diǎn)增多,有效范圍減小。對(duì)于具體工程上的需求, 還要考慮到環(huán)境的因素, 比如在醫(yī)院中大量使用2.4G的醫(yī)療儀器, 因此RFID系統(tǒng)盡量避免使用該頻率。1.2 工作方式的選擇RFID 系統(tǒng)根據(jù)電子標(biāo)簽的工作方式可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式RFI

5、D系統(tǒng)。一般無源系統(tǒng)為被動(dòng)式, 有源系統(tǒng)采用主動(dòng)式。被動(dòng)式系統(tǒng)中電子標(biāo)簽本身沒有電能不能工作, 必須依靠讀寫器發(fā)射的電磁能量, 采用調(diào)制反向散射方式發(fā)射數(shù)據(jù), 讀寫器的能量必須來回穿過障礙物兩次, 因此要求閱讀器有足夠的發(fā)射功率,一般有1000mw 左右, 因此適用在識(shí)別距離不遠(yuǎn), 工作環(huán)境固定的貨物識(shí)別上。主動(dòng)式系統(tǒng), 電子標(biāo)簽采用電池供電, 能主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器, 工作可靠性高, 作用距離更遠(yuǎn), 主動(dòng)式RFID 標(biāo)簽發(fā)射功率只有1mw 左右, 適用在識(shí)別距離遠(yuǎn)的車輛、人員、貴重物品跟蹤識(shí)別上。由于有源RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽由紐扣電池提供能量, 電池的消耗對(duì)整個(gè)標(biāo)簽的壽命起決定性因素。所以一般

6、有源標(biāo)簽采用簡(jiǎn)單的定時(shí)喚醒的周期發(fā)送信號(hào)方式, 喚醒的周期根據(jù)實(shí)際識(shí)別的需要而定,如一般車輛人員識(shí)別可設(shè)定在0.5S到10S之間, 更合理科學(xué)的方式是采用低頻喚醒的方式, 使有源標(biāo)簽只有在需要識(shí)別時(shí)才被喚醒, 因此標(biāo)簽的性能和壽命大大提高。1.3 RFID 數(shù)據(jù)傳輸方式RFID 閱讀器采集到RFID 標(biāo)簽的數(shù)據(jù)后, 需要通過適當(dāng)?shù)慕涌诤头绞絺鬏數(shù)胶笈_(tái)處理, 目前常采用RS232或RS484方式, 232的傳輸方式一般在室內(nèi)近距離環(huán)境下采用, 對(duì)于室外長(zhǎng)距離可采用RS485的方式。為了滿足更廣范圍和更高速率的傳輸要求, 近年來RFID 閱讀器也開始采用了TCP /UDP的以太網(wǎng)傳輸方式。1.4

7、RFID 數(shù)據(jù)后臺(tái)處理對(duì)于閱讀器和標(biāo)簽數(shù)量較少的簡(jiǎn)單RFID 系統(tǒng), 由于計(jì)算機(jī)需要處理的RFID數(shù)據(jù)量也不多, 所以由閱讀器傳輸來的RFID數(shù)據(jù)可直接由計(jì)算機(jī)的軟件來處理, 我們?cè)谕＼噲?chǎng)RFID 識(shí)別系統(tǒng)中采用該方式均取得滿意的效果, 未出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失情況。但是對(duì)于閱讀器和標(biāo)簽數(shù)量比較大的企業(yè)級(jí)RFID 系統(tǒng), 由于存在大量的RFID數(shù)據(jù)需要處理, 并且系統(tǒng)中可能存在很多冗余或非法的數(shù)據(jù), 如果直接送計(jì)算機(jī)處理, 勢(shì)必會(huì)造成計(jì)算機(jī)運(yùn)行效率降低, 這時(shí)候我們應(yīng)采用RFID 中間件的技術(shù), 中間件可以解決前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備的信息和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的差異性和匹配性, 使后臺(tái)數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用系統(tǒng)

8、不必關(guān)心前端采集設(shè)備的差異。中間件是介于前端硬件模塊和后端數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用軟件中間, 提供進(jìn)程管理、數(shù)據(jù)過濾與匯集、事件管理、安全管理、網(wǎng)絡(luò)管理等的機(jī)制。中間件是介于RFID閱讀器和后臺(tái)計(jì)算機(jī)之間, 可以是硬件也可以嵌入式軟件。2 系統(tǒng)組成系統(tǒng)有硬件（分為必備和選擇兩類）和軟件兩大部分組成。2.1硬件部分母嬰腕帶（必備）：包括母親腕帶和嬰兒腕帶各一只，腕帶內(nèi)部嵌有RFID標(biāo)簽，采用安全無毒、柔軟舒適的特種塑料制成，經(jīng)過獨(dú)特的設(shè)計(jì)，輕巧易帶切設(shè)計(jì)獨(dú)特，避免非法人員私自打開腕帶。 醫(yī)護(hù)工作卡（選擇）：醫(yī)護(hù)工作人員出入嬰兒護(hù)理室的授權(quán)卡，配帶了該卡所進(jìn)行的相應(yīng)活動(dòng)可以被記錄在系統(tǒng)內(nèi)，從而醫(yī)院可以了解其工

9、作情況；另外，佩戴該卡攜帶嬰兒出門時(shí)，門禁系統(tǒng)被授權(quán)，不會(huì)發(fā)出警報(bào)。 臺(tái)式讀寫器（選擇）:為“發(fā)卡器”，與服務(wù)器主機(jī)永久連接，向母嬰腕帶或醫(yī)護(hù)工作卡內(nèi)寫入或修改母親和嬰兒的個(gè)性化信息。手持式閱讀器(必備)：醫(yī)護(hù)人員在工作時(shí)攜帶，讀取母嬰腕帶或醫(yī)護(hù)工作卡上面的信息，尋找需要進(jìn)行相應(yīng)護(hù)理的母親或新生兒，并可以記錄對(duì)母親或嬰兒的監(jiān)護(hù)工作，如喂奶、洗浴、消毒、打針等。門禁監(jiān)控系統(tǒng)（選擇）：該系統(tǒng)包括天線、大功率讀寫器及電磁鎖，共同構(gòu)成完整的門禁系統(tǒng)。安裝于嬰兒護(hù)理室門口，讀取出入的腕帶或卡信息，如果沒有授權(quán)的嬰兒出入，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，并啟動(dòng)電磁鎖開關(guān)，將門關(guān)閉。2.2軟件部分分為：設(shè)備軟件、統(tǒng)軟件和禁

10、軟件3系統(tǒng)控制方式如上圖所示，當(dāng)護(hù)士抱著嬰兒離開時(shí)，嬰兒腕帶的識(shí)別信息必須和母親識(shí)別信息匹配才能離開，如果信息不匹配，門禁系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出警報(bào)。防止嬰兒被抱錯(cuò)：通過護(hù)士攜帶的手持式RFID讀寫器，分別讀取母親與嬰兒所佩戴的RFID母嬰識(shí)別帶中的信息，確認(rèn)雙方的身份匹配，防止出生時(shí)長(zhǎng)得差不多的嬰兒被抱錯(cuò)。嬰兒防盜：需要在各個(gè)監(jiān)護(hù)病房的出入口布置固定式RFID讀寫器，每次有護(hù)士和嬰兒需要通過時(shí)，通過讀取護(hù)士生身上的RFID身份識(shí)別卡和嬰兒身上的RFID母嬰識(shí)別帶，省份確認(rèn)無誤后監(jiān)護(hù)病房的門才能被打開。同時(shí)，護(hù)士身份的信息，嬰兒的身份信息及出入時(shí)間被記錄入數(shù)據(jù)庫中。配合監(jiān)控錄像，保安能隨時(shí)監(jiān)護(hù)重點(diǎn)區(qū)域的情況。 本文闡述了RFID技術(shù)在嬰兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用，給出了基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)控制方式，對(duì)嬰兒防盜及防止嬰兒抱錯(cuò)等做了詳盡的描述，若將此系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)院，將極大地提高了醫(yī)院的整體服務(wù)水平和形象。 參 考 文 獻(xiàn)1 孫名奎，王直杰，傅音翔 基于RFID