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 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)識別技術(shù)不斷推廣和應(yīng)用 ,RFID（Radio FrequencyIdentification,無線射頻識別）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 大的公共場所 ，近年來，新生嬰兒在醫(yī)院被盜

2、的事件頻頻發(fā)生 ，傳 統(tǒng)的嬰兒管理通常采用可視識別條碼、卡片來識別的人工看護(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)識往往會造成錯(cuò)誤識別而被調(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和空間耦合傳輸特性，實(shí) 現(xiàn)對被識別物體的非接觸自動(dòng)識別。射頻標(biāo)簽與讀寫器之間通過耦 合元件（天線）實(shí)現(xiàn)射頻信號的空間 （無接觸）耦合, 根據(jù)時(shí)序

3、關(guān)系 , 實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。1.1 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 , 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、人員識別監(jiān)控和跟蹤等長距離系統(tǒng) 中使用。電磁波的傳播與它的波長和頻率有關(guān) , 在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境中 , 如 在房間、車站和

4、碼頭等地方 , RFID 信號在傳播時(shí)會遇到障礙物 , 這 些障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和障礙物的物理尺寸兩者的比 例有關(guān)系。例如，選用433MHZ勺頻段，其波長大約為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

5、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RFID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, 因此適用在識別距離不遠(yuǎn) , 工作環(huán)境固定的貨物識別上。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, 適用在識別距離遠(yuǎn)的車輛、人員、貴重物

6、品跟蹤識別上。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 整個(gè)標(biāo)簽的壽命起決定性因素。所以一般有源標(biāo)簽采用簡單的定時(shí) 喚醒的周期發(fā)送信號方式 , 喚醒的周期根據(jù)實(shí)際識別的需要而定 ,如 一般車輛人員識別可設(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?和方式傳輸?shù)胶笈_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，對于室外長距離可采用RS4

7、85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 RFID 數(shù)據(jù)后臺處理對于閱讀器和標(biāo)簽數(shù)量較少的簡單 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 , 我們在停車場 RFID 識別系統(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。但是對于閱讀器和標(biāo)簽 數(shù)量比較大的企業(yè)級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, 勢必會造成計(jì)算機(jī)運(yùn)行效率降低 ,

8、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 , 使后臺數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用系統(tǒng) 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)

9、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)，不會發(fā)出警報(bào)。臺式讀寫器（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

10、、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)軟件和禁軟件3 系統(tǒng)控制方式使用手持設(shè)備激活母親卡為嬰兒卡穿上腕如上圖所示，當(dāng)護(hù)士抱著嬰兒離開時(shí)，嬰兒腕帶的識別信息必須和母親識別信息匹配才能離開，如果信息不匹配，門禁系統(tǒng)將會 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母嬰識別帶中的信息，確認(rèn)雙方的 身份匹配，防止出生時(shí)長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 身份識別卡和嬰兒身上的 RFID 母嬰識別帶，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RFI