RFID醫(yī)院嬰兒智能防盜系統(tǒng)設(shè)計

摘要：新生嬰兒在醫(yī)院被盜是一個困擾醫(yī)院的“頑疾”，給醫(yī)院、家庭帶來物質(zhì)和精神的雙重損失，同時也造成不良的社會影響。構(gòu)建經(jīng)濟、高效實用的防盜系統(tǒng)，從技術(shù)上可以避免醫(yī)院今后類似問題的發(fā)生。應(yīng)用無線射頻技術(shù)(RFID)，結(jié)合門禁控制設(shè)施，利用現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計一種醫(yī)院嬰兒智能防盜系統(tǒng)?；谌梭w安全考慮，提出使用Cryptag Census系列低頻感應(yīng)射頻識別產(chǎn)品進行防盜系統(tǒng)中讀卡器的設(shè)計；同時提出TCP／IP協(xié)議Internet網(wǎng)絡(luò)和RS485總線相結(jié)合的數(shù)據(jù)傳輸體系，提高系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。最終實現(xiàn)以RFID技術(shù)為主的防盜系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人防系統(tǒng)，使得防盜安全系數(shù)大大提高，減少了人力，提高了醫(yī)院的管理效率。
關(guān)鍵詞：嬰兒防盜；非可視識別；射頻識別標簽；公共安全

    根據(jù)美國“失蹤與受虐兒童援助中心”統(tǒng)計，從1983年到2002年間，美國有217個嬰兒被誘拐，在這個總數(shù)中，100個嬰兒是從醫(yī)院(57個是從母親的病房)被盜走的。事實證明，醫(yī)院內(nèi)新生兒被盜事件與是否采用母嬰同室方式并沒有太大的關(guān)聯(lián)。近年來，國內(nèi)一些醫(yī)院的嬰兒被盜案件也能很容易地從公開媒體上查詢到，例如2007年，杭州市第四人民醫(yī)院產(chǎn)婦湯某嬰兒被盜；2008年8月南寧市梁某新生嬰兒在衛(wèi)生院被冒牌醫(yī)生盜走，至今沒有破案。新生兒對于其家庭來說相當重要，一旦在醫(yī)院被盜或被更換，將給包括醫(yī)院、受害人及其家庭在內(nèi)的當事各方帶來災(zāi)難性的后果。繼而出現(xiàn)“醫(yī)鬧”事件，在社會上造成不良影響，影響醫(yī)院正常工作的運行，同時也給本來就比較緊張的醫(yī)患關(guān)系“雪上加霜”。如何有效避免這種問題的出現(xiàn)，在此設(shè)計一種基于射頻識別技術(shù)的嬰兒智能防盜系統(tǒng)，能夠防止嬰兒在醫(yī)院內(nèi)被盜，有效保護嬰兒的安全，也保障了各方權(quán)益。

1 嬰兒智能防盜系統(tǒng)簡介
    嬰兒智能防盜系統(tǒng)借助射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)，在嬰兒身上佩戴對人體無害的，能發(fā)射RF射頻信號的智能電子標簽。嬰兒電子標簽定時發(fā)射具有惟一ID信息給嬰兒防盜系統(tǒng)，系統(tǒng)據(jù)此對嬰兒所在位置進行實時監(jiān)控和追蹤，同時對企圖盜竊嬰兒的行為及時報警提示。RFID工作原理如圖1所示，標簽(即射頻卡)進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(Passive Tag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(Active Tag，有源標簽或主動標簽)；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

2 系統(tǒng)組成及架構(gòu)
    基于RFID射頻識別技術(shù)的嬰兒智能防盜系統(tǒng)由以下幾部分組成：嬰兒防盜標簽及腕帶，讀卡器，出口監(jiān)視器，計算機控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    當每一位帶有防盜標簽的嬰兒進出時都會發(fā)射出惟一的ID編號，控制計算機能隨時顯示進出嬰兒的信息。當非正?；虮┝﹂_門時，門磁開關(guān)信號被輸入到門禁控制器內(nèi)，門禁控制器輸出報警信號，以聲光信號報警。
2．1 防盜系統(tǒng)硬件設(shè)計
    (1)嬰兒防盜標簽及腕帶。系統(tǒng)的核心是嬰兒防盜標簽設(shè)計，它是一個小巧的射頻發(fā)射器，從戴上標簽的瞬間開始，電子防盜標簽就不斷地自動發(fā)射出信號，以便系統(tǒng)隨時進行監(jiān)控。如未經(jīng)授權(quán)，任何試圖取下或破壞標簽的行為會觸發(fā)報警?？紤]到要兒治療、洗澡等需要較遠距離的識別，系統(tǒng)設(shè)計采用有源標簽。有源標簽主要由電源、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，同時產(chǎn)生標簽的內(nèi)碼，傳送給RF芯片發(fā)射出去。有源標簽射頻部分主要由RF專用芯片組成。與標簽配套使用的腕帶可以進行調(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，腕帶還可以隨時根據(jù)嬰兒體重變化而調(diào)整。嬰兒防盜標簽可以重復(fù)使用，采用防水設(shè)計，可進行清洗，無任何過敏反應(yīng)。
    (2)讀卡器設(shè)計。讀卡器向防盜標簽提供射頻能量，從防盜標簽中讀出數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)信息處理，并實現(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。由于是遠距離控制，讀卡距離不能太遠也不能太近，要使卡片一進入感應(yīng)的范圍就被識別。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3 m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)射頻識別產(chǎn)品能滿足需求，發(fā)射頻率為153 kHz，接收頻率為115 kHz。對人體無輻射傷害，對心臟患者、孕婦、心臟起搏器、助聽器等特殊人群和設(shè)備均無影響。接受到的數(shù)據(jù)通過RS 485總線以及計算機網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，然后進行實時的監(jiān)控以及后臺數(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。一旦攜帶防盜標簽的嬰兒進入某個出口監(jiān)視器的發(fā)射區(qū)域，接收到出口監(jiān)視器信號的防盜標簽就立即通過接收器向控制計算機發(fā)送報警信息。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)備出錯或遭到破壞時及時報警。監(jiān)視器的監(jiān)控范圍在2～3 m范圍可調(diào)。
    (4)計算機控制系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)包括通信網(wǎng)關(guān)和防盜系統(tǒng)中的各種服務(wù)器以及終端計算機。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)、保安室以及計算機中心等監(jiān)控報警裝置。
2．2 防盜系統(tǒng)軟件設(shè)計
    嬰兒智能防盜管理軟件系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)對電子標簽的維護與管理，門禁控制系統(tǒng)和自動報警系統(tǒng)的管理，以及嬰兒防盜標簽及腕帶信息的讀取、分析、統(tǒng)計等功能。系統(tǒng)如圖3所示。

    標簽維護模塊  主要負責(zé)嬰兒防盜標簽及腕帶的發(fā)放、回收以及系統(tǒng)維護(更換電池，故障登記等)。
    信息管理模塊  主要負責(zé)母嬰資料維護(輸入、修改母嬰資料)、嬰兒跟蹤(記錄嬰兒移動詳細情況，包括時間、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，各類標簽工作狀態(tài)記錄)以及報表打印(可生成手環(huán)發(fā)放記錄、巡查記錄、嬰兒數(shù)據(jù)、產(chǎn)婦出院等報表)。
    門禁控制模塊  主要負責(zé)門禁系統(tǒng)的管理、門禁控制器管理、實時監(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)庫設(shè)置、數(shù)據(jù)庫管理、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)動組、臨時時間組、特殊時間組等方面組成。通過實時監(jiān)控可實時查看正常讀卡事件、異常讀卡事件、普通事件、報警事件等信息。并且可以手動設(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，手動控制指定的點就可使該點處于打開或者關(guān)閉狀態(tài)。權(quán)限管理包含單元管理、標簽管理、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)主要功能及測試
    防盜系統(tǒng)設(shè)計能否實際使用，必須經(jīng)過實際測試以及將來使用過程中的種種考驗。下面就系統(tǒng)的主要功能以及部分測試做一簡要介紹。
    (1)全面監(jiān)控功能。系統(tǒng)具有防止嬰兒錯抱和偷盜行為，電子標簽如惡意拆除或經(jīng)過出口時會立即報警。同時系統(tǒng)主動地定期檢測所有系統(tǒng)組件是否運行正常，防止各種原因引起的失效。圖4為實時監(jiān)控的界面截圖。

    (2)主動防護功能。所有防盜標簽每隔15 s向控制主機發(fā)出信息，確保每個標簽工作正常，為所有嬰兒提供最大程度的安全保護。特別的，當某個標簽電量過低時，系統(tǒng)能主動報警提示更換電池，無需定期進行逐個檢查。
    (3)防破壞功能。每個嬰兒電子標簽都會定時向系統(tǒng)發(fā)出信號，使得系統(tǒng)可以及時了解每個標簽的工作情況，為所有嬰兒提供最大程度的安全保護。
    (4)報警服務(wù)能力。出口監(jiān)視器監(jiān)測范圍可調(diào)整。
    通過與門禁系統(tǒng)配合，一旦報警發(fā)生，則自動關(guān)閉大門(需電磁門配合)，防止與其他射頻設(shè)備互相干擾。在實際測試中，用假想的嬰兒模型代替實際嬰兒，通過給嬰兒身體外包裹不同材料的“襁褓”(棉質(zhì)，化纖、金屬等)，測試系統(tǒng)的靈敏度。
    (5)惟一電子編碼。每個電子標簽都有惟一編碼，不會重復(fù)導(dǎo)致混亂。防止“夾帶”，嬰兒不會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)將對大型綜合醫(yī)院的婦產(chǎn)科或婦幼醫(yī)院的母嬰識別管理、嬰兒防盜管理起到重大作用。

4 結(jié)語
    近年來，新生要兒在醫(yī)院被盜的事件時有發(fā)生，成為社會關(guān)注的一個焦點問題。相對于目前各種自動識別技術(shù)，RFID射頻識別技術(shù)有其自身的優(yōu)越性，基于RFID的醫(yī)院要兒智能防盜系統(tǒng)，設(shè)計簡單、成本低、對人體安全。能夠較好地完成醫(yī)院新生兒防盜及防止醫(yī)護人員抱錯新生嬰兒保護嬰兒安全，簡化護士工作，充分提高醫(yī)院管理水平和檔次，真正實現(xiàn)對母嬰的“人文關(guān)懷”的服務(wù)理念。