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淺析RFID醫院嬰兒智能防盜系統設計的論文
根據美國“失蹤與受虐兒童援助中心”統計，從1983年到2002年間，美國有217個(gè)嬰兒被誘拐，在這個(gè)總數中，100個(gè)嬰兒是從醫院(57個(gè)是從母親的病房)被盜走的。事實(shí)證明，醫院內新生兒被盜事件與是否采用母嬰同室方式并沒(méi)有太大的關(guān)聯(lián)。近年來(lái)，國內一些醫院的嬰兒被盜案件也能很容易地從公開(kāi)媒體上查詢(xún)到，例如2007年，杭州市第四人民醫院產(chǎn)婦湯某嬰兒被盜;2008年8月南寧市梁某新生嬰兒在衛生院被冒牌醫生盜走，至今沒(méi)有破案。新生兒對于其家庭來(lái)說(shuō)相當重要，一旦在醫院被盜或被更換，將給包括醫院、受害人及其家庭在內的當事各方帶來(lái)災難性的后果。繼而出現“醫鬧”事件，在社會(huì )上造成不良影響，影響醫院正常工作的運行，同時(shí)也給本來(lái)就比較緊張的醫患關(guān)系“雪上加霜”。如何有效避免這種問(wèn)題的出現，在此設計一種基于射頻識別技術(shù)的嬰兒智能防盜系統，能夠防止嬰兒在醫院內被盜，有效保護嬰兒的安全，也保障了各方權益。
1嬰兒智能防盜系統簡(jiǎn)介
嬰兒智能防盜系統借助射頻識別技術(shù)(RadioFre-quencyIdentification，RFID)，在嬰兒身上佩戴對人體無(wú)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(shí)發(fā)射具有惟一ID信息給嬰兒防盜系統，系統據此對嬰兒所在位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和追蹤，同時(shí)對企圖盜竊嬰兒的行為及時(shí)報警提示。RFID工作原理如圖1所示，標簽(即射頻卡)進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應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(wú)源標簽或被動(dòng)標簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(ActiveTag，有源標簽或主動(dòng)標簽);解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進(jìn)行有關(guān)數據處理。
2系統組成及架構
基于RFID射頻識別技術(shù)的嬰兒智能防盜系統由以下幾部分組成：嬰兒防盜標簽及腕帶，讀卡器，出口監視器，計算機控制系統。
當每一位帶有防盜標簽的嬰兒進(jìn)出時(shí)都會(huì )發(fā)射出惟一的ID編號，控制計算機能隨時(shí)顯示進(jìn)出嬰兒的信息。當非正�；虮┝﹂_(kāi)門(mén)時(shí)，門(mén)磁開(kāi)關(guān)信號被輸入到門(mén)禁控制器內，門(mén)禁控制器輸出報警信號，以聲光信號報警。
2.1防盜系統硬件設計
(1)嬰兒防盜標簽及腕帶。系統的核心是嬰兒防盜標簽設計，它是一個(gè)小巧的射頻發(fā)射器，從戴上標簽的瞬間開(kāi)始，電子防盜標簽就不斷地自動(dòng)發(fā)射出信號，以便系統隨時(shí)進(jìn)行監控。如未經(jīng)授權，任何試圖取下或破壞標簽的行為會(huì )觸發(fā)報警�？紤]到嬰兒治療、洗澡等需要較遠距離的識別，系統設計采用有源標簽。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(shí)產(chǎn)生標簽的內碼，傳送給RF芯片發(fā)射出去。有源標簽射頻部分主要由RF專(zhuān)用芯片組成。與標簽配套使用的腕帶可以進(jìn)行調節以適應不同嬰兒，但不可重復使用。由于新生嬰兒在出生后的數天內會(huì )因迅速失去體內多余的水分而減輕體重，腕帶還可以隨時(shí)根據嬰兒體重變化而調整。嬰兒防盜標簽可以重復使用，采用防水設計，可進(jìn)行清洗，無(wú)任何過(guò)敏反應。
(2)讀卡器設計。讀卡器向防盜標簽提供射頻能量，從防盜標簽中讀出數據，完成數據信息處理，并實(shí)現應用操作以及高層交互應用。雖然因頻率范圍、通信協(xié)議、數據傳輸方式的不同，各種讀卡器會(huì )有很大的區別和差異，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(jìn)入感應的范圍就被識別。要求距離讀卡器讀卡全向范圍穩定，具有明確的邊界，讀卡范圍在3m以?xún)?卡片不受人體影響，不能被人體屏蔽;卡片角度的轉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，CryptagCensus系列感應射頻識別產(chǎn)品能滿(mǎn)足需求，發(fā)射頻率為153kHz，接收頻率為115kHz。對人體無(wú)輻射傷害，對心臟患者、孕婦、心臟起搏器、助聽(tīng)器等特殊人群和設備均無(wú)影響。接受到的數據通過(guò)RS485總線(xiàn)以及計算機網(wǎng)絡(luò )傳送到服務(wù)器，然后進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控以及后臺數據處理。
(3)出口監視器。出口監視器安裝在受控區域(例如婦產(chǎn)科病區)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(jìn)入某個(gè)出口監視器的發(fā)射區域，接收到出口監視器信號的防盜標簽就立即通過(guò)接收器向控制計算機發(fā)送報警信息。系統不斷監控出口監視器的工作狀態(tài)，并可在設備出錯或遭到破壞時(shí)及時(shí)報警。監視器的監控范圍在2～3m范圍可調。
(4)計算機控制系統。計算機控制系統包括通信網(wǎng)關(guān)和防盜系統中的各種服務(wù)器以及終端計算機。通信網(wǎng)關(guān)安裝在婦產(chǎn)科病區各樓層的弱電間，用于采集、處理本樓層各讀卡器和出口監視器的數據，管理本樓層各讀卡器和出口監視器的工作，同時(shí)以TCP/IP與服務(wù)器以及醫院的局域網(wǎng)相連，包括門(mén)禁系統、保安室以及計算機中心等監控報警裝置。
2.2防盜系統軟件設計
嬰兒智能防盜管理軟件系統主要用于實(shí)現對電子標簽的維護與管理，門(mén)禁控制系統和自動(dòng)報警系統的管理，以及嬰兒防盜標簽及腕帶信息的讀取、分析、統計等功能。
標簽維護模塊主要負責嬰兒防盜標簽及腕帶的發(fā)放、回收以及系統維護(更換電池，故障登記等)。
信息管理模塊主要負責母嬰資料維護(輸入、修改母嬰資料)、嬰兒跟蹤(記錄嬰兒移動(dòng)，包括時(shí)間、位置、原因等)、用戶(hù)管理、工作狀態(tài)(系統部件工作狀態(tài)顯示，各類(lèi)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、嬰兒數據、產(chǎn)婦出院等報表)。
門(mén)禁控制模塊主要負責門(mén)禁系統的管理、門(mén)禁控制器管理、實(shí)時(shí)監控、權限管理。門(mén)禁系統管理又包含了通信配置、修改操作員密碼、數據庫設置、數據庫管理、操作日志等方面。門(mén)禁控制器管理由控制器、門(mén)參數、電參數、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、報警事件等信息。并且可以手動(dòng)設置門(mén)的狀態(tài)(休眠、常開(kāi)、安全、密碼)，從而使門(mén)保持在門(mén)衛設置的狀態(tài)下，手動(dòng)控制指定的點(diǎn)就可使該點(diǎn)處于打開(kāi)或者關(guān)閉狀態(tài)。權限管理包含單元管理、標簽管理、門(mén)禁權限組，設置系統的單元資料信息和系統的使用人員資料信息，以及定義門(mén)權限組。
3系統主要功能及測試
防盜系統設計能否實(shí)際使用，必須經(jīng)過(guò)實(shí)際測試以及將來(lái)使用過(guò)程中的種種考驗。下面就系統的主要功能以及部分測試做一簡(jiǎn)要介紹。
(1)全面監控功能。系統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(guò)出口時(shí)會(huì )立即報警。同時(shí)系統主動(dòng)地定期檢測所有系統組件是否運行正常，防止各種原因引起的失效。
(2)主動(dòng)防護功能。所有防盜標簽每隔15s向控制主機發(fā)出信息，確保每個(gè)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(gè)標簽電量過(guò)低時(shí)，系統能主動(dòng)報警提示更換電池，無(wú)需定期進(jìn)行逐個(gè)檢查。
(3)防破壞功能。每個(gè)嬰兒電子標簽都會(huì )定時(shí)向系統發(fā)出信號，使得系統可以及時(shí)了解每個(gè)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。出口監視器監測范圍可調整。通過(guò)與門(mén)禁系統配合，一旦報警發(fā)生，則自動(dòng)關(guān)閉大門(mén)(需電磁門(mén)配合)，防止與其他射頻設備互相干擾。在實(shí)際測試中，用假想的嬰兒模型代替實(shí)際嬰兒，通過(guò)給嬰兒身體外包裹不同材料的“襁褓”(棉質(zhì)，化纖、金屬等)，測試系統的靈敏度。
(5)惟一電子編碼。每個(gè)電子標簽都有惟一編碼，不會(huì )重復導致混亂。防止“夾帶”，嬰兒不會(huì )被混在正常出院的嬰兒中帶走。
嬰兒智能防盜系統是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫院管理中的一項重要應用，是RFID技術(shù)同醫療行業(yè)結合的產(chǎn)物，系統將對大型綜合醫院的婦產(chǎn)科或婦幼醫院的母嬰識別管理、嬰兒防盜管理起到重大作用。
4結語(yǔ)
近年來(lái)，新生嬰兒在醫院被盜的事件時(shí)有發(fā)生，成為社會(huì )關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。相對于目前各種自動(dòng)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的醫院嬰兒智能防盜系統，設計簡(jiǎn)單、成本低、對人體安全。能夠較好地完成醫院新生兒防盜及防止醫護人員抱錯新生嬰兒保護嬰兒安全，簡(jiǎn)化護士工作，充分提高醫院管理水平和檔次，真正實(shí)現對母嬰的“人文關(guān)懷”的服務(wù)理念。
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