基于RFID的醫(yī)院嬰兒防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　1　嬰兒智能防盜系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　嬰兒智能防盜系統(tǒng)借助射頻識(shí)別技術(shù)，在嬰兒身上佩戴對(duì)人體無(wú)害的，能發(fā)射RF射頻信號(hào)的智能電子標(biāo)簽。嬰兒電子標(biāo)簽定時(shí)發(fā)射具有惟一ID信息給嬰兒防盜系統(tǒng)，系統(tǒng)據(jù)此對(duì)嬰兒所在位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和追蹤，同時(shí)對(duì)企圖盜竊嬰兒的行為及時(shí)報(bào)警提示。RFID工作原理如圖1所示，標(biāo)簽（即射頻卡）進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

圖1　RFID工作原理圖

　　2　系統(tǒng)組成及架構(gòu)

　　基于RFID射頻識(shí)別技術(shù)的嬰兒智能防盜系統(tǒng)由以下幾部分組成：嬰兒防盜標(biāo)簽及腕帶，讀卡器，出口監(jiān)視器，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。當(dāng)每一位帶有防盜標(biāo)簽的嬰兒進(jìn)出時(shí)都會(huì)發(fā)射出惟一的ID編號(hào)，控制計(jì)算機(jī)能隨時(shí)顯示進(jìn)出嬰兒的信息。

圖2　智能防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　當(dāng)非正?；虮┝﹂_門時(shí)，門磁開關(guān)信號(hào)被輸入到門禁控制器內(nèi)，門禁控制器輸出報(bào)警信號(hào)，以聲光信號(hào)報(bào)警。

　　2.1　防盜系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　?。?）嬰兒防盜標(biāo)簽及腕帶

　　系統(tǒng)的核心是嬰兒防盜標(biāo)簽設(shè)計(jì)，它是一個(gè)小巧的射頻發(fā)射器，從戴上標(biāo)簽的瞬間開始，電子防盜標(biāo)簽就不斷地自動(dòng)發(fā)射出信號(hào)，以便系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。如未經(jīng)授權(quán)，任何試圖取下或破壞標(biāo)簽的行為會(huì)觸發(fā)報(bào)警。考慮到嬰兒治療、洗澡等需要較遠(yuǎn)距離的識(shí)別，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用有源標(biāo)簽。有源標(biāo)簽主要由電源、微控制器和RF發(fā)射組成。微控制器用于控制RF芯片的工作模式和頻段，同時(shí)產(chǎn)生標(biāo)簽的內(nèi)碼，傳送給RF芯片發(fā)射出去。有源標(biāo)簽射頻部分主要由RF專用芯片組成。與標(biāo)簽配套使用的腕帶可以進(jìn)行調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同嬰兒，但不可重復(fù)使用。由于新生嬰兒在出生后的數(shù)天內(nèi)會(huì)因迅速失去體內(nèi)多余的水分而減輕體重，腕帶還可以隨時(shí)根據(jù)嬰兒體重變化而調(diào)整。嬰兒防盜標(biāo)簽可以重復(fù)使用，采用防水設(shè)計(jì)，可進(jìn)行清洗，無(wú)任何過(guò)敏反應(yīng)。

　?。?）讀卡器設(shè)計(jì)

　　讀卡器向防盜標(biāo)簽提供射頻能量，從防盜標(biāo)簽中讀出數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)信息處理，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用操作以及高層交互應(yīng)用。雖然因頻率范圍、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，各種讀卡器會(huì)有很大的區(qū)別和差異，但是所有的讀卡器在上述功能上是很相似的。由于是遠(yuǎn)距離控制，讀卡距離不能太遠(yuǎn)也不能太近，要使卡片一進(jìn)入感應(yīng)的范圍就被識(shí)別。要求距離讀卡器讀卡全向范圍穩(wěn)定，具有明確的邊界，讀卡范圍在3ｍ以內(nèi)；卡片不受人體影響，不能被人體屏蔽；卡片角度的轉(zhuǎn)換對(duì)讀卡距離影響小，讀卡不存在死腳。綜合各方面考慮選用低頻系統(tǒng)，Cryptag Census系列感應(yīng)射頻識(shí)別產(chǎn)品能滿足需求，發(fā)射頻率為153kHz，接收頻率為115kHz。對(duì)人體無(wú)輻射傷害，對(duì)心臟患者、孕婦、心臟起搏器、助聽(tīng)器等特殊人群和設(shè)備均無(wú)影響。接受到的數(shù)據(jù)通過(guò)RS　485總線以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，然后進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控以及后臺(tái)數(shù)據(jù)處理。

　　（3）出口監(jiān)視器

　　出口監(jiān)視器安裝在受控區(qū)域（例如婦產(chǎn)科病區(qū)）各出口附近而且不斷發(fā)射出射頻信號(hào)。

　　一旦攜帶防盜標(biāo)簽的嬰兒進(jìn)入某個(gè)出口監(jiān)視器的發(fā)射區(qū)域，接收到出口監(jiān)視器信號(hào)的防盜標(biāo)簽就立即通過(guò)接收器向控制計(jì)算機(jī)發(fā)送報(bào)警信息。系統(tǒng)不斷監(jiān)控出口監(jiān)視器的工作狀態(tài)，并可在設(shè)備出錯(cuò)或遭到破壞時(shí)及時(shí)報(bào)警。監(jiān)視器的監(jiān)控范圍在2～3ｍ范圍可調(diào)。

　?。?）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

　　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括通信網(wǎng)關(guān)和防盜系統(tǒng)中的各種服務(wù)器以及終端計(jì)算機(jī)。通信網(wǎng)關(guān)安裝在婦產(chǎn)科病區(qū)各樓層的弱電間，用于采集、處理本樓層各讀卡器和出口監(jiān)視器的數(shù)據(jù)，管理本樓層各讀卡器和出口監(jiān)視器的工作，同時(shí)以TCP/IP與服務(wù)器以及醫(yī)院的局域網(wǎng)相連，包括門禁系統(tǒng)、保安室以及計(jì)算機(jī)中心等監(jiān)控報(bào)警裝置。

　　防盜系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)嬰兒智能防盜管理軟件系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的維護(hù)與管理，門禁控制系統(tǒng)和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的管理，以及嬰兒防盜標(biāo)簽及腕帶信息的讀取、分析、統(tǒng)計(jì)等功能。系統(tǒng)如圖3所示。

　　2.2.1 標(biāo)簽維護(hù)模塊

　　主要負(fù)責(zé)嬰兒防盜標(biāo)簽及腕帶的發(fā)放、回收以及系統(tǒng)維護(hù)（更換電池，故障登記等）。

　　2.2.2 信息管理模塊

　　主要負(fù)責(zé)母嬰資料維護(hù)（輸入、修改母嬰資料）、嬰兒跟蹤（記錄嬰兒移動(dòng)詳細(xì)情況，包括時(shí)間、位置、原因等）、用戶管理、工作狀態(tài)（系統(tǒng)部件工作狀態(tài)顯示，各類標(biāo)簽工作狀態(tài)記錄）以及報(bào)表打?。缮墒汁h(huán)發(fā)放記錄、巡查記錄、嬰兒數(shù)據(jù)、產(chǎn)婦出院等報(bào)表）。

　　2.2.3 門禁控制模塊

　　主要負(fù)責(zé)門禁系統(tǒng)的管理、門禁控制器管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、權(quán)限管理。門禁系統(tǒng)管理又包含了通信配置、修改操作員密碼、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、操作日志等方面。門禁控制器管理由控制器、門參數(shù)、電參數(shù)、外聯(lián)動(dòng)組、臨時(shí)時(shí)間組、特殊時(shí)間組等方面組成。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控可實(shí)時(shí)查看正常讀卡事件、異常讀卡事件、普通事件、報(bào)警事件等信息。并且可以手動(dòng)設(shè)置門的狀態(tài)（休眠、常開、安全、密碼），從而使門保持在門衛(wèi)設(shè)置的狀態(tài)下，手動(dòng)控制指定的點(diǎn)就可使該點(diǎn)處于打開或者關(guān)閉狀態(tài)。權(quán)限管理包含單元管理、標(biāo)簽管理、門禁權(quán)限組，設(shè)置系統(tǒng)的單元資料信息和系統(tǒng)的使用人員資料信息，以及定義門權(quán)限組。

　　3　系統(tǒng)主要功能及測(cè)試

　　防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否實(shí)際使用，必須經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試以及將來(lái)使用過(guò)程中的種種考驗(yàn)。下面就系統(tǒng)的主要功能以及部分測(cè)試做一簡(jiǎn)要介紹。

　?。?）全面監(jiān)控功能。系統(tǒng)具有防止嬰兒錯(cuò)抱和偷盜行為，電子標(biāo)簽如惡意拆除或經(jīng)過(guò)出口時(shí)會(huì)立即報(bào)警。同時(shí)系統(tǒng)主動(dòng)地定期檢測(cè)所有系統(tǒng)組件是否運(yùn)行正常，防止各種原因引起的失效。圖4為實(shí)時(shí)監(jiān)控的界面截圖。

　　（2）主動(dòng)防護(hù)功能。所有防盜標(biāo)簽每隔15ｓ向控制主機(jī)發(fā)出信息，確保每個(gè)標(biāo)簽工作正常，為所有嬰兒提供最大程度的安全保護(hù)。特別的，當(dāng)某個(gè)標(biāo)簽電量過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)能主動(dòng)報(bào)警提示更換電池，無(wú)需定期進(jìn)行逐個(gè)檢查。

　　（3）防破壞功能。每個(gè)嬰兒電子標(biāo)簽都會(huì)定時(shí)向系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，使得系統(tǒng)可以及時(shí)了解每個(gè)標(biāo)簽的工作情況，為所有嬰兒提供最大程度的安全保護(hù)。

　?。?）報(bào)警服務(wù)能力。出口監(jiān)視器監(jiān)測(cè)范圍可調(diào)整。

　　通過(guò)與門禁系統(tǒng)配合，一旦報(bào)警發(fā)生，則自動(dòng)關(guān)閉大門（需電磁門配合），防止與其他射頻設(shè)備互相干擾。在實(shí)際測(cè)試中，用假想的嬰兒模型代替實(shí)際嬰兒，通過(guò)給嬰兒身體外包裹不同材料的“襁褓”（棉質(zhì)，化纖、金屬等），測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度。

　?。?）惟一電子編碼。每個(gè)電子標(biāo)簽都有惟一編碼，不會(huì)重復(fù)導(dǎo)致混亂。防止“夾帶”，嬰兒不會(huì)被混在正常出院的嬰兒中帶走。

　　嬰兒智能防盜系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)院管理中的一項(xiàng)重要應(yīng)用，是RFID技術(shù)同醫(yī)療行業(yè)結(jié)合的產(chǎn)物，系統(tǒng)將對(duì)大型綜合醫(yī)院的婦產(chǎn)科或婦幼醫(yī)院的母嬰識(shí)別管理、嬰兒防盜管理起到重大作用。

圖4　嬰兒防盜系統(tǒng)監(jiān)控界面

　　4　結(jié)語(yǔ)

　　近年來(lái)，新生嬰兒在醫(yī)院被盜的事件時(shí)有發(fā)生，成為社會(huì)關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。相對(duì)于目前各種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，RFID射頻識(shí)別技術(shù)有其自身的優(yōu)越性，基于RFID的醫(yī)院嬰兒智能防盜系統(tǒng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)人體安全。能夠較好地完成醫(yī)院新生兒防盜及防止醫(yī)護(hù)人員抱錯(cuò)新生嬰兒保護(hù)嬰兒安全，簡(jiǎn)化護(hù)士工作，充分提高醫(yī)院管理水平和檔次，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)母嬰的“人文關(guān)懷”的服務(wù)理念。

圖3　嬰兒智能防盜管理系統(tǒng)