基于RFID技术的婴儿监护系统的设计

2012年第2期福建电脑

基于RFID技术的婴儿监护系统的设计

王丽琴，徐炜

（温州医学院信息与工程学院浙江温州325035）

【摘要】：RFID以无线射频方式实现多目标、运动目标的识别，在各领域各行业显示了巨大的应用前景。本文介绍一种利用RFID技术设计的婴儿监护系统，该系统根据结合了有源RFID设计的智能防盗标签和部署的专用网络，运用数据库技术和数据分析技术，确定婴儿位置，确保母婴配对，自动记录婴儿护理状况，并联动了门闸报警机制。

【关键词】：RFID；婴儿监护；防盗标签；护理操作；无线网络；

0、引言

医院每天都有许多新生婴儿出生，由于新生婴儿抵抗力差，容易感染疾病，甚至有的一出生就带有先天性的疾病，同时因为新生婴儿外貌特征相似而且几乎没有自我表达和与人沟通的能力，若不加以有效监控往往会造成医疗差错[1]，但是随着无线网络技术和射频识别技术（RFID）的发展，将两者结合起来能够有效地预防和避免医疗差错的发生[2]，维护医患双方的利益。

本文基于RFID技术设计的婴儿监护系统，通过婴儿佩戴RFID标签，护士可以通过PDA掌上计算机直接采集和录入婴儿信息，如：医嘱由谁执行，医嘱何时执行，婴儿生理指标，护理情况（服药、体温测量次数、尿布更换次数、喂奶次数）等[2]。

婴儿监护系统主要包括婴儿防盗系统和婴儿护理监测系统两大部分。

由于近年来婴儿失窃、婴儿抱错事件在一些医院时有发生，此类事件给医院、被盗婴儿家庭各方面都带来了灾难性的后果。针对此类问题，在研究RFID（射频识别）应用技术，特别是信号读卡器和信号接收器的工作原理及其设备；开发能满足医院里防止婴儿抱错和偷盗行为的防盗系统。研究开发当电子标签被恶意拆除时能启动警报系统的实现方法和装置，确保婴儿安全，保障各方利益。

1、RFID技术简介

RFID（Radio Frequency Identification）即射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，它通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标对象加以识别并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便[3]。

RFID技术的基本原理是利用无线射频信号的空间耦合实现对被识别物体的自动识别。RFID系统的基本工作方式是将RFID标签安装在被识别物体上（粘贴、嵌入、佩挂或植入等），当被识别物体进入RFID读写器的读写范围内（射频场）时，标签与读写器之间建立起联系，其过程一般由读写器启动，然后标签向读写器发送自身信息，例如标签编号和标签内存储的数据等，读写器接收信息并解码后，传送给计算机进行处理[4]。

RFID读写器能同时扫描多个标签，且RFID识读器具有较大的存储容量，能存储几千个字符数据；另外RFID标签可以用酒精擦拭，有效地避免了在潮湿环境下使用或是受到血液污染、磨损等情况[5]。

2、系统总体设计

2.1系统功能

为了实现婴儿监护系统功能，我们在医院及病区建立无线网络，部署无线AP（Access Point），给每个婴儿和产妇都佩戴RFID标签[6]。护士携带便携式RFID 读写器直接读取患者所佩带的RFID信息并显示婴儿和产妇的信息，这样可以使医护人员对患者身份进行快速准确的识别，确保医疗操作对象和母婴配对的关系正确，同时将相关操作的数据信息通过便携式RFID 读写器录入到HIS系统中。在病区安装的中远距离RFID阅读器，可以实时读取到婴儿所在区域和移动方向，婴儿出入病区时，根据其授权状态自动地记录到HIS系统，如果没有获取出入授权，不会打开门闸并立即进行实时报警[7]。

基金项目：2011年温州医学院学生科研立项资助项目，NO.wyx201101062图表1

系统的物理结构

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福建电脑2012年第2期

本系统运行在Windows XP 环境下，通过RS-485网络读取RFID 阅读器扫描到的标签信息，根据阅读器及天线的布局位置图、标签出现的时间及先后关系，确定婴儿的位置及状态。护理信息通过SQL Server ODBC 驱动程序连接HIS 数据库，实现数据交互。本系统的物理结构如图表1所示：

婴儿监护系统软件由患者管理、医嘱处理、药品管理、医护人员权限、数据查询和统计模块组成。基于RFID 的婴儿监护系统的总体结构如图表2所示：

婴儿监护系统具有以下功能：

（1）强制或者恶意拆除RFID 标签时，会引发警报系统，确保患者的安全；

（2）通过扫描RFID 标签能唯一确定患者以及医护人员的身份信息，录入患者信息；

（3）实时录入患者护理操作及数据信息（如体温、喂奶次数、喂药情况等）；

（4）护理操作遗漏提醒功能：接近设定护理操作的预设时间时制定提醒功能，提醒医护人员所应进行的护理操作；

（5）能够完成医嘱单的入录、核对、执行等操作，并记录患者的用药反应情况；

（6）患者的离开都应先获取权限，只有取得“外出”权限才能自由出入，否则将会启动警报机制，提高系统安全性；

（7）数据查询、统计功能方便医护人员及时了解患者的信息以及生长情况；提供报表统计、打印功能；

（8）提供数据备份、还原功能，确保数据安全性。2.2系统实现

目前，各个医院基本上都已建立了HIS 系统，并布置了遍及医院的网络，本文设计婴儿监护系统利用了医院现有的HIS 系统和网络，并在此基础上完成对患者、医疗设备及药品的管理，系统由硬件及软件两部分组成[8]。

2.2.1硬件系统设计

本婴儿监护系统的硬件系统主要由防盗RFID 标签、RFID 天线及阅读器、RFID 系统服务器、警报控制

器、终端计算机和网络设备组成，系统的各个组成部分通过网络构成一个整体。

其中最关键的是RFID 防盗标签的设计，该标签是采用微控制器、有源RFID 、电池以及IR 温度传感器、加速度传感器组成的一个智能设备。微控制器通过IR 温度传感器不但可以随时监测婴儿体温，同时可以判断是否标签还在婴儿手臂上，另外，微控制器还通过加速度传感器判断是婴儿动作还是成人帮助婴儿的动作及拆除标签的动作，从而，防止标签被恶意摘除。通过微控制器控制有源RFID 接通电源的时间间隔，来传递该防盗标签的状态信息。该标签采用全封闭结构，需要通过特殊的红外遥控器才能启动该标签的工作或使该标签停止工作。

2.2.2软件系统设计

基于RFID 的婴儿监护系统软件实现包括数据库和应用软件实现，其中数据库是利用Sybase PowerDe -signer 设计开发，包括患者信息表、医嘱表、护理操作数据表等。其中RFID 标签与数据库中患者住院ID 号唯一对应。

应用软件采用 Framework 4，开发语言为C#，开发环境为Microsoft Visual Studio 2010。应用软件的流程如图表3所示：

流程图中，首先是医护人员进行系统登陆和功能权限选择，分别对护理监护系统和婴儿防盗系统进行操作。

护理流程：医护人员扫描RFID 标签，对患者身份进行唯一确认，确认后完成医嘱核对以及相应的护理操作，并把护理操作数据提交到HIS 进行存储、处理。其中医护人员若要进行数据修改、统计时，只有获得权限的人员才能进行操作，否则无权操作，进一步保证了数据的真实性。

警报流程：医护人员先要获取病人“外出”的权限，病人才能安全离开，否则会启动警报机制，系统并对病人外出期间进行实时监控，是医护人员及时掌握病人的动态；当病人回来时撤销病人“外出”（下转第25页）

图表2

系统的逻辑结构

图表3基于RFID

的婴儿监护系统的流程图

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