淺析RFID醫院嬰兒智慧防盜系統設計的論文
淺析RFID醫院嬰兒智慧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個嬰兒被誘拐，在這個總數中，100個嬰兒是從醫院(57個是從母親的病房)被盜走的。事實證明，醫院內新生兒被盜事件與是否採用母嬰同室方式並沒有太大的關聯。近年來，國內一些醫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，杭州市第四人民醫院產婦湯某嬰兒被盜;2008年8月南寧市梁某新生嬰兒在衛生院被冒牌醫生盜走，至今沒有破案。新生兒對於其家庭來說相當重要，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災難性的後果。繼而出現“醫鬧”事件，在社會上造成不良影響，影響醫院正常工作的執行，同時也給本來就比較緊張的醫患關係“雪上加霜”。如何有效避免這種問題的出現，在此設計一種基於射頻識別技術的嬰兒智慧防盜系統，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嬰兒智慧防盜系統簡介
嬰兒智慧防盜系統藉助射頻識別技術(RadioFre-quencyIdentification，RFID)，在嬰兒身上佩戴對人體無害的，能發射RF射頻訊號的智慧電子標籤。嬰兒電子標籤定時發射具有惟一ID資訊給嬰兒防盜系統，系統據此對嬰兒所在位置進行實時監控和追蹤，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，標籤(即射頻卡)進入磁場後，接收解讀器發出的射頻訊號，憑藉感應電流所獲得的能量傳送出儲存在晶片中的產品資訊(PassiveTag，無源標籤或被動標籤)，或者主動傳送某一頻率的訊號(ActiveTag，有源標籤或主動標籤);解讀器讀取資訊並解碼後，送至中央資訊系統進行有關資料處理。
2系統組成及架構
基於RFID射頻識別技術的`嬰兒智慧防盜系統由以下幾部分組成：嬰兒防盜標籤及腕帶，讀卡器，出口監視器，計算機控制系統。
當每一位帶有防盜標籤的嬰兒進出時都會發射出惟一的ID編號，控制計算機能隨時顯示進出嬰兒的資訊。當非正常或暴力開門時，門磁開關訊號被輸入到門禁控制器內，門禁控制器輸出報警訊號，以聲光訊號報警。
2.1防盜系統硬體設計
(1)嬰兒防盜標籤及腕帶。系統的核心是嬰兒防盜標籤設計，它是一個小巧的射頻發射器，從戴上標籤的瞬間開始，電子防盜標籤就不斷地自動發射出訊號，以便系統隨時進行監控。如未經授權，任何試圖取下或破壞標籤的行為會觸發報警。考慮到嬰兒治療、洗澡等需要較遠距離的識別，系統設計採用有源標籤。有源標籤主要由電源、微控制器和RF發射組成。微控制器用於控制RF晶片的工作模式和頻段，同時產生標籤的內碼，傳送給RF晶片發射出去。有源標籤射頻部分主要由RF專用晶片組成。與標籤配套使用的腕帶可以進行調節以適應不同嬰兒，但不可重複使用。由於新生嬰兒在出生後的數天內會因迅速失去體內多餘的水分而減輕體重，腕帶還可以隨時根據嬰兒體重變化而調整。嬰兒防盜標籤可以重複使用，採用防水設計，可進行清洗，無任何過敏反應。
(2)讀卡器設計。讀卡器向防盜標籤提供射頻能量，從防盜標籤中讀出資料，完成資料資訊處理，並實現應用操作以及高層互動應用。雖然因頻率範圍、通訊協議、資料傳輸方式的不同，各種讀卡器會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。由於是遠距離控制，讀卡距離不能太遠也不能太近，要使卡片一進入感應的範圍就被識別。要求距離讀卡器讀卡全向範圍穩定，具有明確的邊界，讀卡範圍在3m以內;卡片不受人體影響，不能被人體遮蔽;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品能滿足需求，發射頻率為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裝置均無影響。接受到的資料透過RS485匯流排以及計算機網路傳送到伺服器，然後進行實時的監控以及後臺資料處理。
(3)出口監視器。出口監視器安裝在受控區域(例如婦產科病區)各出口附近而且不斷髮射出射頻訊號。一旦攜帶防盜標籤的嬰兒進入某個出口監視器的發射區域，接收到出口監視器訊號的防盜標籤就立即透過接收器向控制計算機發送報警資訊。系統不斷監控出口監視器的工作狀態，並可在裝置出錯或遭到破壞時及時報警。監視器的監控範圍在2～3m範圍可調。
(4)計算機控制系統。計算機控制系統包括通訊閘道器和防盜系統中的各種伺服器以及終端計算機。通訊閘道器安裝在婦產科病區各樓層的弱電間，用於採集、處理本樓層各讀卡器和出口監視器的資料，管理本樓層各讀卡器和出口監視器的工作，同時以TCP/IP與伺服器以及醫院的區域網相連，包括門禁系統、保安室以及計算機中心等監控報警裝置。
2.2防盜系統軟體設計
嬰兒智慧防盜管理軟體系統主要用於實現對電子標籤的維護與管理，門禁控制系統和自動報警系統的管理，以及嬰兒防盜標籤及腕帶資訊的讀取、分析、統計等功能。
標籤維護模組主要負責嬰兒防盜標籤及腕帶的發放、回收以及系統維護(更換電池，故障登記等)。
資訊管理模組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，包括時間、位置、原因等)、使用者管理、工作狀態(系統部件工作狀態顯示，各類標籤工作狀態記錄)以及報表列印(可生成手環發放記錄、巡查記錄、嬰兒資料、產婦出院等報表)。
門禁控制模組主要負責門禁系統的管理、門禁控制器管理、實時監控、許可權管理。門禁系統管理又包含了通訊配置、修改操作員密碼、資料庫設定、資料庫管理、操作日誌等方面。門禁控制器管理由控制器、門引數、電引數、外聯動組、臨時時間組、特殊時間組等方面組成。透過實時監控可實時檢視正常讀卡事件、異常讀卡事件、普通事件、報警事件等資訊。並且可以手動設定門的狀態(休眠、常開、安全、密碼)，從而使門保持在門衛設定的狀態下，手動控制指定的點就可使該點處於開啟或者關閉狀態。許可權管理包含單元管理、標籤管理、門禁許可權組，設定系統的單元資料資訊和系統的使用人員資料資訊，以及定義門許可權組。
3系統主要功能及測試
防盜系統設計能否實際使用，必須經過實際測試以及將來使用過程中的種種考驗。下面就係統的主要功能以及部分測試做一簡要介紹。
(1)全面監控功能。系統具有防止嬰兒錯抱和偷盜行為，電子標籤如惡意拆除或經過出口時會立即報警。同時系統主動地定期檢測所有系統元件是否執行正常，防止各種原因引起的失效。
(2)主動防護功能。所有防盜標籤每隔15s向控制主機發出資訊，確保每個標籤工作正常，為所有嬰兒提供最大程度的安全保護。特別的，當某個標籤電量過低時，系統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。每個嬰兒電子標籤都會定時向系統發出訊號，使得系統可以及時瞭解每個標籤的工作情況，為所有嬰兒提供最大程度的安全保護。
(4)報警服務能力。出口監視器監測範圍可調整。透過與門禁系統配合，一旦報警發生，則自動關閉大門(需電磁門配合)，防止與其他射頻裝置互相干擾。在實際測試中，用假想的嬰兒模型代替實際嬰兒，透過給嬰兒身體外包裹不同材料的“襁褓”(棉質，化纖、金屬等)，測試系統的靈敏度。
(5)惟一電子編碼。每個電子標籤都有惟一編碼，不會重複導致混亂。防止“夾帶”，嬰兒不會被混在正常出院的嬰兒中帶走。
嬰兒智慧防盜系統是物聯網技術在醫院管理中的一項重要應用，是RFID技術同醫療行業結合的產物，系統將對大型綜合醫院的婦產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
近年來，新生嬰兒在醫院被盜的事件時有發生，成為社會關注的一個焦點問題。相對於目前各種自動識別技術，RFID射頻識別技術有其自身的優越性，基於RFID的醫院嬰兒智慧防盜系統，設計簡單、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，簡化護士工作，充分提高醫院管理水平和檔次，真正實現對母嬰的“人文關懷”的服務理念。