基于RFID的嬰兒防盜系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

【摘要】隨著無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）的發(fā)展及在各個(gè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用，在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也顯現(xiàn)出來?；赗FID的嬰兒防盜系統(tǒng)是將RFID技術(shù)同醫(yī)療行業(yè)結(jié)合的產(chǎn)物，能夠在大型綜合醫(yī)院的婦產(chǎn)科或婦兒醫(yī)院中應(yīng)用，從而提高母嬰識(shí)別管理、嬰兒防盜管理、通道權(quán)限管理等的工作效率。

【關(guān)鍵詞】RFID；嬰兒防盜；報(bào)警事件處理

1.引言

嬰兒安全是醫(yī)院和嬰兒家屬關(guān)注的敏感問題?；赗FID的嬰兒防盜系統(tǒng)是專門針對(duì)嬰兒安全而設(shè)計(jì)的解決方案，能有效地對(duì)醫(yī)院內(nèi)的新生嬰兒進(jìn)行可靠和安全的保護(hù)。嬰兒可以佩戴對(duì)人體無害的電子標(biāo)簽，同時(shí)在醫(yī)院內(nèi)需要進(jìn)行控制的區(qū)域安裝信號(hào)接收裝置，信號(hào)接收裝置能夠隨時(shí)接收到嬰兒電子標(biāo)簽所發(fā)出RF信號(hào)，并據(jù)此信號(hào)判斷標(biāo)簽所處的狀態(tài)，從而對(duì)嬰兒所在位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和追蹤，系統(tǒng)可以對(duì)企圖盜竊嬰兒的行為及時(shí)報(bào)警提示，并結(jié)合門控系統(tǒng)更有效地防止盜竊嬰兒事件的發(fā)生。

2.系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

基于RFID的嬰兒防盜系統(tǒng)包括四個(gè)主要模塊：RFID模塊、通訊模塊、應(yīng)用軟件管理模塊和供電模塊。RFID工作原理如圖1所示，標(biāo)簽（即射頻卡）進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收讀感器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)。讀感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。

圖1 RFID工作原理圖

3.系統(tǒng)組成

基于RFID的嬰兒防盜系統(tǒng)包括嬰兒標(biāo)簽、母親/呼市腕表、定位器、讀感器以及相關(guān)管理軟件組成。

3.1 嬰兒標(biāo)簽

嬰兒標(biāo)簽是系統(tǒng)的主要監(jiān)控電子標(biāo)簽，特點(diǎn)如下：

（1）全球唯一ID號(hào)識(shí)別。

（2）標(biāo)簽具有防破壞特性，佩戴標(biāo)簽后，表面不暴露安裝或者規(guī)定卡位，不破壞標(biāo)簽或腕帶的情況下無法解除。戴上標(biāo)簽穿上腕帶的瞬間開始，電子標(biāo)簽就不斷地自動(dòng)發(fā)射出信號(hào)，系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。未經(jīng)授權(quán)，任何試圖取下標(biāo)簽的行為都會(huì)觸發(fā)報(bào)警。

（3）嬰兒防盜標(biāo)簽要求可以重復(fù)使用，可以防水設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行清洗，無任何過敏反應(yīng)。

（4）嬰兒防盜標(biāo)簽具備腕帶防反抽特性，一旦穿好，無法在不破壞標(biāo)簽的情況下抽取。強(qiáng)行破壞標(biāo)簽抽取腕帶將引發(fā)系統(tǒng)即時(shí)報(bào)警。

（5）快速的腕帶被剪斷檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間

3.2 母親/護(hù)士腕表

母親/護(hù)士標(biāo)簽是為母親或者醫(yī)護(hù)人員配置的電子標(biāo)簽，特點(diǎn)如下：

（1）全球唯一ID號(hào)識(shí)別。

（2）提供光、震動(dòng)報(bào)警功能，出現(xiàn)報(bào)警事件時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定向佩戴腕表的指定或者全部母親/醫(yī)護(hù)人員發(fā)出光、震動(dòng)報(bào)警。

3.3 定位器

定位器包括智能定位器和普通定位器。

智能定位器可以加速標(biāo)簽上報(bào)信息的速度，部署于特別監(jiān)控區(qū)域，可以輔助系統(tǒng)加強(qiáng)對(duì)區(qū)域的監(jiān)控。同時(shí)智能定位器還具有分級(jí)的聲光報(bào)警功能，可以在軟件的控制下，根據(jù)事件的嚴(yán)重程度，發(fā)出不同的聲光提示，為醫(yī)護(hù)人員及時(shí)提供報(bào)警指示。特點(diǎn)如下：

（1）監(jiān)控范圍為以設(shè)備為中心半徑2～4m（可調(diào)）的圓形區(qū)域。

（2）可加強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)標(biāo)簽的檢測(cè)速度。

（3）分級(jí)的聲光報(bào)警功能。

（4）定時(shí)向數(shù)據(jù)服務(wù)器匯報(bào)工作情況，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)各系統(tǒng)組件是否運(yùn)行正常，防止各種原因引起的失效。

普通定位器是最基本的標(biāo)簽信息采集設(shè)備，兼具定位和識(shí)別功能，采用無線的方式接入系統(tǒng)。普通定位器可以擴(kuò)展全向讀感器的監(jiān)控范圍，在適當(dāng)?shù)奈恢貌渴鹌胀ǘㄎ黄骺梢詼p少全向讀感器的設(shè)備量。特點(diǎn)如下：

（1）監(jiān)控范圍為以設(shè)備為中心2.4～9m（可調(diào)）。

（2）定位監(jiān)控范圍內(nèi)的標(biāo)簽以及各類事件。

（3）擴(kuò)展全向讀感器的監(jiān)控范圍。

（4）定時(shí)向數(shù)據(jù)服務(wù)器匯報(bào)工作情況，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)各系統(tǒng)組件是否運(yùn)行正常，防止各種原因引起的失效。

3.4 讀感器

讀感器包括遠(yuǎn)距離定向讀感器、全向讀感器和桿式讀感器。

遠(yuǎn)距離定向讀感器具有較為精確的區(qū)域定位能力和較高的信息處理能力，可以在短時(shí)間內(nèi)處理大量標(biāo)簽信息，專用于需要嚴(yán)密監(jiān)控的區(qū)域，如出入口等。遠(yuǎn)距離定向讀感器采用RS485總線接口接入系統(tǒng)。特點(diǎn)如下：

（1）監(jiān)控范圍為0.6～3.5m的區(qū)域（可調(diào)）。

（2）強(qiáng)大的多標(biāo)簽識(shí)別處理能力。

（3）數(shù)據(jù)服務(wù)器定時(shí)檢測(cè)是否運(yùn)行正常，防止各種原因引起的失效。

全向讀感器是標(biāo)簽信息的搜集匯總和預(yù)處理設(shè)備，采用RS422接口接入系統(tǒng)。特點(diǎn)如下：

（1）在室內(nèi)無阻隔情況下，可靠覆蓋半徑約為20m。

（2）若存在120mm半磚墻阻隔，可靠覆蓋范圍為穿1墻，半徑約為8m。

（3）可同時(shí)采集處理超過500個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)服務(wù)器定時(shí)檢測(cè)是否運(yùn)行正常，防止各種原因引起的失效。

桿式讀感器是定向式的標(biāo)簽信息采集設(shè)備，采取無線方式接入系統(tǒng)，其感應(yīng)區(qū)域較小，可以用于出入口等區(qū)域的監(jiān)控，為系統(tǒng)及時(shí)提供預(yù)警信息。

4.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

4.1 精確定位

精確定位不但可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地識(shí)別嬰兒，而且還可以快速的定位到每個(gè)嬰兒、母親或護(hù)士當(dāng)前所在的位置。同時(shí)也可以清楚、詳細(xì)地顯示每個(gè)房間有哪些嬰兒、母親或護(hù)士，并且記錄嬰兒、母親或護(hù)士行動(dòng)的路線。

4.2 快速的報(bào)警事件處理

實(shí)現(xiàn)快速地指示發(fā)生報(bào)警的準(zhǔn)確位置，能夠引導(dǎo)護(hù)士或保安人員迅速地到達(dá)報(bào)警發(fā)生的位置。而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警事件時(shí)，護(hù)士手上帶的標(biāo)簽會(huì)發(fā)出光和振動(dòng)提示，提示相關(guān)護(hù)士迅速的去處理報(bào)警事件。

4.3 標(biāo)簽的主動(dòng)式防盜保護(hù)

所有防盜標(biāo)簽每隔3秒鐘左右向系統(tǒng)發(fā)出信息，匯報(bào)其工作狀態(tài)，主要信息包括：位置信息、電池電量信息、防盜標(biāo)簽腕帶和休眠狀態(tài)標(biāo)識(shí)；系統(tǒng)可以快速檢測(cè)各個(gè)標(biāo)簽的工作狀態(tài)，并及時(shí)發(fā)出各種警報(bào)，如標(biāo)簽電量過低、標(biāo)簽處于非法位置等。

4.4 全方位區(qū)域監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)Σ渴鹪O(shè)備的整個(gè)病房區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。標(biāo)簽的實(shí)時(shí)定位和跟蹤功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控佩戴防盜標(biāo)簽的嬰兒所處的位置，并跟蹤記錄嬰兒的移動(dòng)情況。發(fā)生嬰兒偷盜、設(shè)備被破壞等事件時(shí)，能夠立即觸發(fā)報(bào)警，并定位報(bào)警事件發(fā)生的位置。

5.結(jié)束語

基于RFID的嬰兒防盜系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人防系統(tǒng)，從而提高了防盜安全系數(shù)，提高了醫(yī)院的管理效率。系統(tǒng)立足于開放原則，既支持集中式管理，又支持人性化的服務(wù)，符合目前和未來的發(fā)展需要。

參考文獻(xiàn)

[1]陳敏亞，沈志強(qiáng).基于RFID技術(shù)的嬰兒防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].研制報(bào)告，2010，31（7）：59-60.

[2]邢俊鳳，李慧萍，高琦.RFID技術(shù)在嬰兒安全防盜中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2013，41（10）：1710-1712.

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：NJZY12226）。

作者簡介：邢俊鳳（1981—），女，內(nèi)蒙古包頭人，碩士研究生，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、射頻識(shí)別。