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淺析RFID醫(yī)院嬰兒智能防盜系統(tǒng)設(shè)計的論文
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(shí)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(dāng)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(dāng)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(yùn)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(hù)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)(RadioFre-quencyIdentification，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(biāo)簽。嬰兒電子標(biāo)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(jìn)行實(shí)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(biāo)簽(即射頻卡)進(jìn)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(PassiveTag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽);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。
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(biāo)簽及腕帶，讀卡器，出口監(jiān)視器，計算機(jī)控制系統(tǒng)。
當(dāng)每一位帶有防盜標(biāo)簽的嬰兒進(jìn)出時都會發(fā)射出惟一的ID編號，控制計算機(jī)能隨時顯示進(jìn)出嬰兒的信息。當(dāng)非正常或暴力開門時，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(biāo)簽及腕帶。系統(tǒng)的核心是嬰兒防盜標(biāo)簽設(shè)計，它是一個小巧的射頻發(fā)射器，從戴上標(biāo)簽的瞬間開始，電子防盜標(biāo)簽就不斷地自動發(fā)射出信號，以便系統(tǒng)隨時進(jìn)行監(jiān)控。如未經(jīng)授權(quán)，任何試圖取下或破壞標(biāo)簽的行為會觸發(fā)報警。考慮到嬰兒治療、洗澡等需要較遠(yuǎn)距離的識別，系統(tǒng)設(shè)計采用有源標(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(biāo)簽可以重復(fù)使用，采用防水設(shè)計，可進(jìn)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(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)，CryptagCensus系列感應(yīng)射頻識別產(chǎn)品能滿足需求，發(fā)射頻率為153kHz，接收頻率為115kHz。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RS485總線以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，然后進(jìn)行實(shí)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(biāo)簽的嬰兒進(jìn)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(biāo)簽就立即通過接收器向控制計算機(jī)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2～3m范圍可調(diào)。
(4)計算機(jī)控制系統(tǒng)。計算機(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(jī)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(shí)現(xiàn)對電子標(biāo)簽的維護(hù)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(biāo)簽及腕帶信息的讀取、分析、統(tǒng)計等功能。
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)。
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，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(biāo)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(fù)責(zé)門禁系統(tǒng)的管理、門禁控制器管理、實(shí)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(shí)時監(jiān)控可實(shí)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(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)主要功能及測試
防盜系統(tǒng)設(shè)計能否實(shí)際使用，必須經(jīng)過實(shí)際測試以及將來使用過程中的種種考驗(yàn)。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(biāo)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(yùn)行正常，防止各種原因引起的失效。
(2)主動防護(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)某個標(biāo)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(jìn)行逐個檢查。
(3)防破壞功能。每個嬰兒電子標(biāo)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(biāo)簽的工作情況，為所有嬰兒提供最大程度的安全保護(hù)。
(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(shí)際測試中，用假想的嬰兒模型代替實(shí)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(biāo)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(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，新生嬰兒在醫(yī)院被盜的事件時有發(fā)生，成為社會關(guān)注的一個焦點(diǎn)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)院嬰兒智能防盜系統(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(hù)人員抱錯新生嬰兒保護(hù)嬰兒安全，簡化護(hù)士工作，充分提高醫(yī)院管理水平和檔次，真正實(shí)現(xiàn)對母嬰的“人文關(guān)懷”的服務(wù)理念。
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