一種基于RFID技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張文波　李寶正　鄧發(fā)旺

摘 要：該文簡(jiǎn)要介紹了RFID射頻識(shí)別技術(shù)概念性知識(shí)，從醫(yī)療救助現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)原理、關(guān)鍵技術(shù)等方面論述了基于該技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別 電子標(biāo)簽 醫(yī)療救助

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0044-02

射頻識(shí)別技術(shù)（RFID，即Radio Frequency Identifi cation）是從二十世紀(jì)九十年代興起并逐漸走向成熟的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識(shí)別系統(tǒng)的體積大大縮小，因而開始進(jìn)入實(shí)用化的階段。它利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。它與同期或早期的接觸式識(shí)別技術(shù)相比，具有可非接觸識(shí)別（識(shí)讀距離可以從十厘米至上百米）、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)、可同時(shí)識(shí)別多個(gè)識(shí)別對(duì)象等突出特點(diǎn)，因此它可在更廣泛的場(chǎng)合中應(yīng)用。

最基本的RFID系統(tǒng)由3部分組成：標(biāo)簽（Tag），由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；讀寫器（Reader），讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線（Antenna），在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號(hào)。

1 醫(yī)療救助現(xiàn)狀

醫(yī)療救助時(shí)刻存在于我們的日常生活中，其工作主要包含被救人員信息采集、醫(yī)療救治和醫(yī)療后送。病人信息采集主要依靠查詢既往病歷、詢問(wèn)、化驗(yàn)等的方式，了解病人的姓名、年齡、血型、過(guò)敏史等基本信息，從而確定傷勢(shì)、救治措施、傷員后送方式，以及后送注意事項(xiàng)等；

“病歷”是一種格式化的紙質(zhì)表格記錄方式多以手工書寫文字和打勾填寫為主，多由個(gè)人保管。存在資料易破損，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致信息殘缺不齊，丟失；填寫字跡潦草難認(rèn)，傷情救治描述欠準(zhǔn)確等諸多缺點(diǎn)；會(huì)影響緊急情況下對(duì)病人救治的連續(xù)性和有效性，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)搶救的“黃金時(shí)間”對(duì)被救人員的生命造成危害。也不利于大面積醫(yī)療救助，例如在抗震救災(zāi)過(guò)程中對(duì)大面積傷員的醫(yī)療救助；

2 基于RFID技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思想

根據(jù)醫(yī)療救助現(xiàn)狀分析，如果將現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)整合應(yīng)用到日常醫(yī)療救助過(guò)程中，以射頻識(shí)別的方式實(shí)現(xiàn)傷員信息快速準(zhǔn)確的讀取、處理、轉(zhuǎn)發(fā)，用以輔助傷員救助，提高日常環(huán)境醫(yī)療救助及自然災(zāi)害環(huán)境下大面積傷員醫(yī)療救助的效率。

設(shè)計(jì)一種“電子載體”，可以將平時(shí)人們的血型、過(guò)敏史，既往救治等基本信息增加進(jìn)去，取代紙質(zhì)載體的病歷，并便于隨身攜帶。作為“電子載體”其具有容量大，不易破損，更利于各種傷員信息的收集、存貯、傳遞、分析、檢索等優(yōu)點(diǎn)。采取RFID技術(shù)，使其成為電子標(biāo)簽形式的存在。醫(yī)護(hù)工作人員可以通過(guò)讀寫器，快速提取病人的醫(yī)療信息，提高工作效率。

2.2 應(yīng)用技術(shù)及系統(tǒng)組成

2.2.1 應(yīng)用技術(shù)

該系統(tǒng)采用有源RFID技術(shù)，利用其在工作頻率和工作方式上的特點(diǎn)，提高和改善醫(yī)療救助過(guò)程中傷員信息采集、傳遞、貯存，提高救治效率；

頻率采用RFID行業(yè)專用頻率；調(diào)制方式采用MSK/FSK調(diào)制，以滿足支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率；

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議采用專用機(jī)制，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全；

電子標(biāo)簽采用“休眠”和“喚醒”機(jī)制，降低設(shè)備功耗；

采用多讀寫器環(huán)境下防干擾、沖撞方案設(shè)計(jì)，消除該應(yīng)用場(chǎng)合下的干擾；

采用多標(biāo)簽訪問(wèn)防沖突算法，保證單個(gè)讀寫器對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽?zāi)繕?biāo)同時(shí)讀取的成功率及可靠性。

2.2.2 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由典型的RFID系統(tǒng)組成：主要包含電子標(biāo)簽、讀寫器，讀取/寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備，分為手持式和固定式，天線。

系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用（大面積醫(yī)療救助）時(shí)，可以將讀寫器與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)入專用網(wǎng)絡(luò)或通過(guò)專用電纜與專用通信設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)資源共享，以及醫(yī)療信息快速傳遞，從而對(duì)傷員進(jìn)行及時(shí)救助。

系統(tǒng)工作原理框圖見圖1，顯示了各種使用方式。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

正常單一醫(yī)療救助時(shí)不存在信號(hào)沖突、成功率、可靠性降低等問(wèn)題，重點(diǎn)是在大面積救助時(shí)會(huì)存在“多讀寫器讀寫電子標(biāo)簽產(chǎn)生干擾、沖撞”和“批量讀取標(biāo)簽時(shí)的干擾、沖撞”兩種情況，也是該系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

2.3.1 密集環(huán)境下多讀寫器讀寫電子標(biāo)簽的防干擾、沖撞設(shè)計(jì)

如圖1系統(tǒng)工作原理框圖中，存在多個(gè)讀寫器在一個(gè)有限的區(qū)域內(nèi)同時(shí)讀取電子標(biāo)簽ID號(hào)、標(biāo)簽內(nèi)容的情況，會(huì)導(dǎo)致多個(gè)讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作時(shí)無(wú)線信號(hào)沖撞及指令沖突。這是RFID技術(shù)關(guān)鍵難點(diǎn)之一；同時(shí)多個(gè)讀寫器之間和讀寫器與基站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信也存在信道占用問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致通信可靠性降低。

針對(duì)以上問(wèn)題，本系統(tǒng)采用“頻分”和“時(shí)分”工作機(jī)制：

電子標(biāo)簽防沖突算法和讀寫器（無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備）的“載波偵聽”機(jī)制均采用“時(shí)分”機(jī)制的Aloha（Aloha：一種無(wú)線數(shù)據(jù)通信協(xié)議）算法；

采用多信道跳頻的方案，將射頻識(shí)別和無(wú)線通信設(shè)置到多個(gè)信道中，在通信頻段內(nèi)信道間隔為200kHz，信道之間互不干擾，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)中的無(wú)線沖突。

實(shí)際使用時(shí)，不同的讀寫器所處的不同位置機(jī)構(gòu)分別將電子標(biāo)簽設(shè)置到不同的通信信道，讀寫器在相應(yīng)的信道上對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行操作。具體信道分配方案圖如圖2所示：

該系統(tǒng)中所有通信過(guò)程在專門劃分的“基礎(chǔ)信道”建立，然后根據(jù)隨機(jī)序列跳入到某個(gè)“工作信道”，在“工作信道”采用“載波偵聽”機(jī)制，當(dāng)判斷為非占用信道時(shí)，雙方開始通信，否則隨機(jī)跳入下一個(gè)信道，再重復(fù)此過(guò)程。

2.3.2 多標(biāo)簽訪問(wèn)防沖突設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)批量讀取標(biāo)簽的情況，故多標(biāo)簽方?jīng)_突設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)核心讀取性能和工作能力起決定性影響，本系統(tǒng)采用ISO18000-7的Aloha防沖突算法，采用基于Aloha避讓原理實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽防沖突機(jī)制（如圖3）。

RFID讀寫器進(jìn)行一個(gè)采集周期，按標(biāo)簽的接收發(fā)射周期分為N各時(shí)隙，每個(gè)標(biāo)簽隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙發(fā)射，將采集到的標(biāo)簽發(fā)指令使其進(jìn)入休眠，以減少?zèng)_突的概率。當(dāng)連續(xù)三個(gè)采集周期都沒(méi)有新的RFID標(biāo)簽被發(fā)現(xiàn)時(shí)，就認(rèn)為采集周期完成，時(shí)隙的間隔可以根據(jù)實(shí)際碰撞情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。工作原理如圖3所示。

3 結(jié)語(yǔ)

有以上關(guān)鍵技術(shù)作為支撐，基于RFID技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)，可以最大限度的提升醫(yī)護(hù)人員對(duì)傷員信息快速準(zhǔn)確的讀取、處理、轉(zhuǎn)發(fā)，提高醫(yī)療救助效率，適用于目前日常環(huán)境及大面積自然災(zāi)害環(huán)境下的醫(yī)療急救。

參考文獻(xiàn)

[1] [德]Klaus Fincenzeller著，射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)——無(wú)線電感應(yīng)的應(yīng)答器和非接觸IC卡的原理與應(yīng)用[M].陳大才編譯，王卓人審校，北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[2] 游戰(zhàn)清，李蘇劍.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）理論與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[3] 游戰(zhàn)清，劉克強(qiáng)，張義強(qiáng)，等.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）規(guī)劃與實(shí)施[M].北京：電子工業(yè)出版，2005.

[4] 張鐵軍.RFID（射頻識(shí)別）系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用研究[D].西安交通大學(xué)，2002.endprint

摘 要：該文簡(jiǎn)要介紹了RFID射頻識(shí)別技術(shù)概念性知識(shí)，從醫(yī)療救助現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)原理、關(guān)鍵技術(shù)等方面論述了基于該技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別 電子標(biāo)簽 醫(yī)療救助

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0044-02

射頻識(shí)別技術(shù)（RFID，即Radio Frequency Identifi cation）是從二十世紀(jì)九十年代興起并逐漸走向成熟的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識(shí)別系統(tǒng)的體積大大縮小，因而開始進(jìn)入實(shí)用化的階段。它利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。它與同期或早期的接觸式識(shí)別技術(shù)相比，具有可非接觸識(shí)別（識(shí)讀距離可以從十厘米至上百米）、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)、可同時(shí)識(shí)別多個(gè)識(shí)別對(duì)象等突出特點(diǎn)，因此它可在更廣泛的場(chǎng)合中應(yīng)用。

最基本的RFID系統(tǒng)由3部分組成：標(biāo)簽（Tag），由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；讀寫器（Reader），讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線（Antenna），在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號(hào)。

1 醫(yī)療救助現(xiàn)狀

醫(yī)療救助時(shí)刻存在于我們的日常生活中，其工作主要包含被救人員信息采集、醫(yī)療救治和醫(yī)療后送。病人信息采集主要依靠查詢既往病歷、詢問(wèn)、化驗(yàn)等的方式，了解病人的姓名、年齡、血型、過(guò)敏史等基本信息，從而確定傷勢(shì)、救治措施、傷員后送方式，以及后送注意事項(xiàng)等；

“病歷”是一種格式化的紙質(zhì)表格記錄方式多以手工書寫文字和打勾填寫為主，多由個(gè)人保管。存在資料易破損，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致信息殘缺不齊，丟失；填寫字跡潦草難認(rèn)，傷情救治描述欠準(zhǔn)確等諸多缺點(diǎn)；會(huì)影響緊急情況下對(duì)病人救治的連續(xù)性和有效性，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)搶救的“黃金時(shí)間”對(duì)被救人員的生命造成危害。也不利于大面積醫(yī)療救助，例如在抗震救災(zāi)過(guò)程中對(duì)大面積傷員的醫(yī)療救助；

2 基于RFID技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思想

根據(jù)醫(yī)療救助現(xiàn)狀分析，如果將現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)整合應(yīng)用到日常醫(yī)療救助過(guò)程中，以射頻識(shí)別的方式實(shí)現(xiàn)傷員信息快速準(zhǔn)確的讀取、處理、轉(zhuǎn)發(fā)，用以輔助傷員救助，提高日常環(huán)境醫(yī)療救助及自然災(zāi)害環(huán)境下大面積傷員醫(yī)療救助的效率。

設(shè)計(jì)一種“電子載體”，可以將平時(shí)人們的血型、過(guò)敏史，既往救治等基本信息增加進(jìn)去，取代紙質(zhì)載體的病歷，并便于隨身攜帶。作為“電子載體”其具有容量大，不易破損，更利于各種傷員信息的收集、存貯、傳遞、分析、檢索等優(yōu)點(diǎn)。采取RFID技術(shù)，使其成為電子標(biāo)簽形式的存在。醫(yī)護(hù)工作人員可以通過(guò)讀寫器，快速提取病人的醫(yī)療信息，提高工作效率。

2.2 應(yīng)用技術(shù)及系統(tǒng)組成

2.2.1 應(yīng)用技術(shù)

該系統(tǒng)采用有源RFID技術(shù)，利用其在工作頻率和工作方式上的特點(diǎn)，提高和改善醫(yī)療救助過(guò)程中傷員信息采集、傳遞、貯存，提高救治效率；

頻率采用RFID行業(yè)專用頻率；調(diào)制方式采用MSK/FSK調(diào)制，以滿足支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率；

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議采用專用機(jī)制，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全；

電子標(biāo)簽采用“休眠”和“喚醒”機(jī)制，降低設(shè)備功耗；

采用多讀寫器環(huán)境下防干擾、沖撞方案設(shè)計(jì)，消除該應(yīng)用場(chǎng)合下的干擾；

采用多標(biāo)簽訪問(wèn)防沖突算法，保證單個(gè)讀寫器對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽?zāi)繕?biāo)同時(shí)讀取的成功率及可靠性。

2.2.2 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由典型的RFID系統(tǒng)組成：主要包含電子標(biāo)簽、讀寫器，讀取/寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備，分為手持式和固定式，天線。

系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用（大面積醫(yī)療救助）時(shí)，可以將讀寫器與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)入專用網(wǎng)絡(luò)或通過(guò)專用電纜與專用通信設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)資源共享，以及醫(yī)療信息快速傳遞，從而對(duì)傷員進(jìn)行及時(shí)救助。

系統(tǒng)工作原理框圖見圖1，顯示了各種使用方式。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

正常單一醫(yī)療救助時(shí)不存在信號(hào)沖突、成功率、可靠性降低等問(wèn)題，重點(diǎn)是在大面積救助時(shí)會(huì)存在“多讀寫器讀寫電子標(biāo)簽產(chǎn)生干擾、沖撞”和“批量讀取標(biāo)簽時(shí)的干擾、沖撞”兩種情況，也是該系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

2.3.1 密集環(huán)境下多讀寫器讀寫電子標(biāo)簽的防干擾、沖撞設(shè)計(jì)

如圖1系統(tǒng)工作原理框圖中，存在多個(gè)讀寫器在一個(gè)有限的區(qū)域內(nèi)同時(shí)讀取電子標(biāo)簽ID號(hào)、標(biāo)簽內(nèi)容的情況，會(huì)導(dǎo)致多個(gè)讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作時(shí)無(wú)線信號(hào)沖撞及指令沖突。這是RFID技術(shù)關(guān)鍵難點(diǎn)之一；同時(shí)多個(gè)讀寫器之間和讀寫器與基站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信也存在信道占用問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致通信可靠性降低。

針對(duì)以上問(wèn)題，本系統(tǒng)采用“頻分”和“時(shí)分”工作機(jī)制：

電子標(biāo)簽防沖突算法和讀寫器（無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備）的“載波偵聽”機(jī)制均采用“時(shí)分”機(jī)制的Aloha（Aloha：一種無(wú)線數(shù)據(jù)通信協(xié)議）算法；

采用多信道跳頻的方案，將射頻識(shí)別和無(wú)線通信設(shè)置到多個(gè)信道中，在通信頻段內(nèi)信道間隔為200kHz，信道之間互不干擾，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)中的無(wú)線沖突。

實(shí)際使用時(shí)，不同的讀寫器所處的不同位置機(jī)構(gòu)分別將電子標(biāo)簽設(shè)置到不同的通信信道，讀寫器在相應(yīng)的信道上對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行操作。具體信道分配方案圖如圖2所示：

該系統(tǒng)中所有通信過(guò)程在專門劃分的“基礎(chǔ)信道”建立，然后根據(jù)隨機(jī)序列跳入到某個(gè)“工作信道”，在“工作信道”采用“載波偵聽”機(jī)制，當(dāng)判斷為非占用信道時(shí)，雙方開始通信，否則隨機(jī)跳入下一個(gè)信道，再重復(fù)此過(guò)程。

2.3.2 多標(biāo)簽訪問(wèn)防沖突設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)批量讀取標(biāo)簽的情況，故多標(biāo)簽方?jīng)_突設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)核心讀取性能和工作能力起決定性影響，本系統(tǒng)采用ISO18000-7的Aloha防沖突算法，采用基于Aloha避讓原理實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽防沖突機(jī)制（如圖3）。

RFID讀寫器進(jìn)行一個(gè)采集周期，按標(biāo)簽的接收發(fā)射周期分為N各時(shí)隙，每個(gè)標(biāo)簽隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙發(fā)射，將采集到的標(biāo)簽發(fā)指令使其進(jìn)入休眠，以減少?zèng)_突的概率。當(dāng)連續(xù)三個(gè)采集周期都沒(méi)有新的RFID標(biāo)簽被發(fā)現(xiàn)時(shí)，就認(rèn)為采集周期完成，時(shí)隙的間隔可以根據(jù)實(shí)際碰撞情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。工作原理如圖3所示。

3 結(jié)語(yǔ)

有以上關(guān)鍵技術(shù)作為支撐，基于RFID技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)，可以最大限度的提升醫(yī)護(hù)人員對(duì)傷員信息快速準(zhǔn)確的讀取、處理、轉(zhuǎn)發(fā)，提高醫(yī)療救助效率，適用于目前日常環(huán)境及大面積自然災(zāi)害環(huán)境下的醫(yī)療急救。

參考文獻(xiàn)

[1] [德]Klaus Fincenzeller著，射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)——無(wú)線電感應(yīng)的應(yīng)答器和非接觸IC卡的原理與應(yīng)用[M].陳大才編譯，王卓人審校，北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[2] 游戰(zhàn)清，李蘇劍.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）理論與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[3] 游戰(zhàn)清，劉克強(qiáng)，張義強(qiáng)，等.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）規(guī)劃與實(shí)施[M].北京：電子工業(yè)出版，2005.

[4] 張鐵軍.RFID（射頻識(shí)別）系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用研究[D].西安交通大學(xué)，2002.endprint

摘 要：該文簡(jiǎn)要介紹了RFID射頻識(shí)別技術(shù)概念性知識(shí)，從醫(yī)療救助現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)原理、關(guān)鍵技術(shù)等方面論述了基于該技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別 電子標(biāo)簽 醫(yī)療救助

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0044-02

射頻識(shí)別技術(shù)（RFID，即Radio Frequency Identifi cation）是從二十世紀(jì)九十年代興起并逐漸走向成熟的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，射頻識(shí)別系統(tǒng)的體積大大縮小，因而開始進(jìn)入實(shí)用化的階段。它利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。它與同期或早期的接觸式識(shí)別技術(shù)相比，具有可非接觸識(shí)別（識(shí)讀距離可以從十厘米至上百米）、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)、可同時(shí)識(shí)別多個(gè)識(shí)別對(duì)象等突出特點(diǎn)，因此它可在更廣泛的場(chǎng)合中應(yīng)用。

最基本的RFID系統(tǒng)由3部分組成：標(biāo)簽（Tag），由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；讀寫器（Reader），讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線（Antenna），在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號(hào)。

1 醫(yī)療救助現(xiàn)狀

醫(yī)療救助時(shí)刻存在于我們的日常生活中，其工作主要包含被救人員信息采集、醫(yī)療救治和醫(yī)療后送。病人信息采集主要依靠查詢既往病歷、詢問(wèn)、化驗(yàn)等的方式，了解病人的姓名、年齡、血型、過(guò)敏史等基本信息，從而確定傷勢(shì)、救治措施、傷員后送方式，以及后送注意事項(xiàng)等；

“病歷”是一種格式化的紙質(zhì)表格記錄方式多以手工書寫文字和打勾填寫為主，多由個(gè)人保管。存在資料易破損，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致信息殘缺不齊，丟失；填寫字跡潦草難認(rèn)，傷情救治描述欠準(zhǔn)確等諸多缺點(diǎn)；會(huì)影響緊急情況下對(duì)病人救治的連續(xù)性和有效性，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)搶救的“黃金時(shí)間”對(duì)被救人員的生命造成危害。也不利于大面積醫(yī)療救助，例如在抗震救災(zāi)過(guò)程中對(duì)大面積傷員的醫(yī)療救助；

2 基于RFID技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思想

根據(jù)醫(yī)療救助現(xiàn)狀分析，如果將現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)整合應(yīng)用到日常醫(yī)療救助過(guò)程中，以射頻識(shí)別的方式實(shí)現(xiàn)傷員信息快速準(zhǔn)確的讀取、處理、轉(zhuǎn)發(fā)，用以輔助傷員救助，提高日常環(huán)境醫(yī)療救助及自然災(zāi)害環(huán)境下大面積傷員醫(yī)療救助的效率。

設(shè)計(jì)一種“電子載體”，可以將平時(shí)人們的血型、過(guò)敏史，既往救治等基本信息增加進(jìn)去，取代紙質(zhì)載體的病歷，并便于隨身攜帶。作為“電子載體”其具有容量大，不易破損，更利于各種傷員信息的收集、存貯、傳遞、分析、檢索等優(yōu)點(diǎn)。采取RFID技術(shù)，使其成為電子標(biāo)簽形式的存在。醫(yī)護(hù)工作人員可以通過(guò)讀寫器，快速提取病人的醫(yī)療信息，提高工作效率。

2.2 應(yīng)用技術(shù)及系統(tǒng)組成

2.2.1 應(yīng)用技術(shù)

該系統(tǒng)采用有源RFID技術(shù)，利用其在工作頻率和工作方式上的特點(diǎn)，提高和改善醫(yī)療救助過(guò)程中傷員信息采集、傳遞、貯存，提高救治效率；

頻率采用RFID行業(yè)專用頻率；調(diào)制方式采用MSK/FSK調(diào)制，以滿足支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率；

數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議采用專用機(jī)制，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全；

電子標(biāo)簽采用“休眠”和“喚醒”機(jī)制，降低設(shè)備功耗；

采用多讀寫器環(huán)境下防干擾、沖撞方案設(shè)計(jì)，消除該應(yīng)用場(chǎng)合下的干擾；

采用多標(biāo)簽訪問(wèn)防沖突算法，保證單個(gè)讀寫器對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽?zāi)繕?biāo)同時(shí)讀取的成功率及可靠性。

2.2.2 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由典型的RFID系統(tǒng)組成：主要包含電子標(biāo)簽、讀寫器，讀取/寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備，分為手持式和固定式，天線。

系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用（大面積醫(yī)療救助）時(shí)，可以將讀寫器與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)入專用網(wǎng)絡(luò)或通過(guò)專用電纜與專用通信設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)資源共享，以及醫(yī)療信息快速傳遞，從而對(duì)傷員進(jìn)行及時(shí)救助。

系統(tǒng)工作原理框圖見圖1，顯示了各種使用方式。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

正常單一醫(yī)療救助時(shí)不存在信號(hào)沖突、成功率、可靠性降低等問(wèn)題，重點(diǎn)是在大面積救助時(shí)會(huì)存在“多讀寫器讀寫電子標(biāo)簽產(chǎn)生干擾、沖撞”和“批量讀取標(biāo)簽時(shí)的干擾、沖撞”兩種情況，也是該系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

2.3.1 密集環(huán)境下多讀寫器讀寫電子標(biāo)簽的防干擾、沖撞設(shè)計(jì)

如圖1系統(tǒng)工作原理框圖中，存在多個(gè)讀寫器在一個(gè)有限的區(qū)域內(nèi)同時(shí)讀取電子標(biāo)簽ID號(hào)、標(biāo)簽內(nèi)容的情況，會(huì)導(dǎo)致多個(gè)讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作時(shí)無(wú)線信號(hào)沖撞及指令沖突。這是RFID技術(shù)關(guān)鍵難點(diǎn)之一；同時(shí)多個(gè)讀寫器之間和讀寫器與基站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信也存在信道占用問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致通信可靠性降低。

針對(duì)以上問(wèn)題，本系統(tǒng)采用“頻分”和“時(shí)分”工作機(jī)制：

電子標(biāo)簽防沖突算法和讀寫器（無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備）的“載波偵聽”機(jī)制均采用“時(shí)分”機(jī)制的Aloha（Aloha：一種無(wú)線數(shù)據(jù)通信協(xié)議）算法；

采用多信道跳頻的方案，將射頻識(shí)別和無(wú)線通信設(shè)置到多個(gè)信道中，在通信頻段內(nèi)信道間隔為200kHz，信道之間互不干擾，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)中的無(wú)線沖突。

實(shí)際使用時(shí)，不同的讀寫器所處的不同位置機(jī)構(gòu)分別將電子標(biāo)簽設(shè)置到不同的通信信道，讀寫器在相應(yīng)的信道上對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行操作。具體信道分配方案圖如圖2所示：

該系統(tǒng)中所有通信過(guò)程在專門劃分的“基礎(chǔ)信道”建立，然后根據(jù)隨機(jī)序列跳入到某個(gè)“工作信道”，在“工作信道”采用“載波偵聽”機(jī)制，當(dāng)判斷為非占用信道時(shí)，雙方開始通信，否則隨機(jī)跳入下一個(gè)信道，再重復(fù)此過(guò)程。

2.3.2 多標(biāo)簽訪問(wèn)防沖突設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)批量讀取標(biāo)簽的情況，故多標(biāo)簽方?jīng)_突設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)核心讀取性能和工作能力起決定性影響，本系統(tǒng)采用ISO18000-7的Aloha防沖突算法，采用基于Aloha避讓原理實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽防沖突機(jī)制（如圖3）。

RFID讀寫器進(jìn)行一個(gè)采集周期，按標(biāo)簽的接收發(fā)射周期分為N各時(shí)隙，每個(gè)標(biāo)簽隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙發(fā)射，將采集到的標(biāo)簽發(fā)指令使其進(jìn)入休眠，以減少?zèng)_突的概率。當(dāng)連續(xù)三個(gè)采集周期都沒(méi)有新的RFID標(biāo)簽被發(fā)現(xiàn)時(shí)，就認(rèn)為采集周期完成，時(shí)隙的間隔可以根據(jù)實(shí)際碰撞情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。工作原理如圖3所示。

3 結(jié)語(yǔ)

有以上關(guān)鍵技術(shù)作為支撐，基于RFID技術(shù)的醫(yī)療救助系統(tǒng)，可以最大限度的提升醫(yī)護(hù)人員對(duì)傷員信息快速準(zhǔn)確的讀取、處理、轉(zhuǎn)發(fā)，提高醫(yī)療救助效率，適用于目前日常環(huán)境及大面積自然災(zāi)害環(huán)境下的醫(yī)療急救。

參考文獻(xiàn)

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