基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新生兒防盜與母嬰配對(duì)管理系統(tǒng)的研究

趙曉婧

廣東省第二人民醫(yī)院設(shè)備科 （廣東廣州 510000）

醫(yī)院產(chǎn)科及新生兒科在新生兒出生時(shí)，通常采用母嬰佩戴標(biāo)簽手環(huán)的方式識(shí)別母親及新生兒的身份，此手環(huán)使用手寫標(biāo)示或條碼的技術(shù)來辨識(shí)，但實(shí)際操作中可能存在新生兒辨識(shí)錯(cuò)誤、新生兒被盜或被調(diào)換等風(fēng)險(xiǎn)[1]。同時(shí)由于新生兒體溫調(diào)節(jié)功能不足，容易受環(huán)境影響而出現(xiàn)低溫癥狀，這便需要醫(yī)護(hù)人員多次反復(fù)地測(cè)量新生兒體溫，進(jìn)一步加重了醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)[2]。因此，本研究利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)，建設(shè)了一套新生兒防盜與母嬰配對(duì)管理系統(tǒng)，具有母嬰配對(duì)、新生兒防盜識(shí)別、體溫監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控5項(xiàng)功能，包含紅外測(cè)溫、中心監(jiān)控、門禁處理、定位追蹤4項(xiàng)技術(shù)。

1 新生兒防盜與母嬰配對(duì)管理系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

新生兒防盜和母嬰配對(duì)管理系統(tǒng)由硬件和軟件兩個(gè)部分組成。

硬件由新生兒有源RFID迷你測(cè)溫標(biāo)簽、無線傳輸模塊和門禁管理系統(tǒng)組成。有源RFID迷你測(cè)溫標(biāo)簽采用手環(huán)設(shè)計(jì)，包括控制面板、紅外線測(cè)溫器、震動(dòng)傳感裝置、LED指示燈、報(bào)警裝置以及核心電路。無線傳輸模塊包括發(fā)送模塊、協(xié)調(diào)器以及接收模塊。門禁系統(tǒng)采用基板型230雙門控制器，與新生兒防盜系統(tǒng)相聯(lián)動(dòng)[3]。

軟件主要為中心控制系統(tǒng)，提供母嬰配對(duì)信息錄入、防盜警報(bào)、門禁管控以及全方位監(jiān)管等新生兒防護(hù)功能。

1.2 功能模塊

新生兒防盜：新生兒標(biāo)簽內(nèi)設(shè)置紅外線測(cè)溫器，可以判斷標(biāo)簽是否有被移至新生兒身體外；若測(cè)得溫度與室內(nèi)環(huán)境溫度相適應(yīng)，則會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，提示標(biāo)簽已脫離新生兒體表，新生兒有被盜可能性。

體溫偵測(cè)：高精度的紅外線測(cè)溫器可以實(shí)時(shí)偵測(cè)新生兒的體溫變化；若有異常的溫度變化，則會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，監(jiān)控站可以對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；另外，體溫偵測(cè)可隨時(shí)通過校正確保體溫?cái)?shù)據(jù)的正確性。

母嬰配對(duì)：每個(gè)新生兒都有一個(gè)獨(dú)一無二的用戶身份證明（user identification，UID），可通過新生兒標(biāo)簽的唯一碼與母親生產(chǎn)信息相配對(duì)并與醫(yī)院系統(tǒng)對(duì)照，從而準(zhǔn)確辨識(shí)每個(gè)新生兒的身份；多重的身份認(rèn)證機(jī)制能夠避免抱錯(cuò)而產(chǎn)生的醫(yī)療糾紛。

定位追蹤：當(dāng)RFID感測(cè)網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)院中布置完成時(shí)，我們就可以在此環(huán)境中對(duì)有源標(biāo)簽進(jìn)行定位追蹤，靈活設(shè)置報(bào)警級(jí)別，調(diào)控報(bào)警系統(tǒng)敏感性，從而有效掌控母嬰甚至設(shè)備儀器的位置信息。

門禁安防：門禁管理系統(tǒng)可以控制人員的出入及人員在樓內(nèi)及敏感區(qū)域的行為；數(shù)字化出入控制系統(tǒng)可以準(zhǔn)確記錄和統(tǒng)計(jì)管理數(shù)據(jù)，同時(shí)與新生兒防盜系統(tǒng)相配套，保障新生兒在院期間的絕對(duì)安全[4]。

2 核心技術(shù)

2.1 有源RFID技術(shù)

RFID技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，其中RFID標(biāo)簽分為有源類和無源類。本系統(tǒng)采用有源RFID技術(shù)，電子標(biāo)簽自身帶有電池供電，讀/寫距離較遠(yuǎn)（100～1 500 m），可以實(shí)現(xiàn)精確的室內(nèi)定位，即通過Reader與Tag的配對(duì)，實(shí)現(xiàn)各標(biāo)簽的室內(nèi)定位，適用于醫(yī)院病房管理。

2.2 Zigbee無線傳輸技術(shù)

Zigbee也被譯為“紫蜂”，與藍(lán)牙類似，是一種低成本、短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。通過星形拓樸結(jié)構(gòu)直接向中心節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器）發(fā)送各個(gè)終端采集的數(shù)據(jù)，將新生兒的狀況信息傳送到中心控制系統(tǒng)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，將新生兒的信息翻譯成溫度、報(bào)警等信息。醫(yī)護(hù)人員收到中心控制系統(tǒng)傳來的內(nèi)容，可保證隨時(shí)隨地檢測(cè)到新生兒的情況。

2.3 無線式人體體溫監(jiān)測(cè)回報(bào)系統(tǒng)

無線式人體體溫監(jiān)測(cè)回報(bào)系統(tǒng)包含電源單元與微處理單元電連接的第一溫度檢知單元、第二溫度檢知單元、無線傳輸單元及遠(yuǎn)端監(jiān)控單元。其中第二溫度檢知單元所偵測(cè)的環(huán)境偵測(cè)值S1與內(nèi)建于微處理單元的參數(shù)S2比對(duì)，取得環(huán)境校正參數(shù)S3，環(huán)境校正參數(shù)S3再與人體偵測(cè)值S進(jìn)行運(yùn)算，得出人體真實(shí)體溫的趨近值T。若趨近值T落在預(yù)設(shè)警示值X范圍內(nèi)則視為異常，異常時(shí)經(jīng)微處理單元命令無線傳輸單元發(fā)出警示信號(hào)。

2.4 互聯(lián)網(wǎng)B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)的信息技術(shù)或移動(dòng)通信技術(shù)

B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式），是網(wǎng)絡(luò)（Web）興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，Web瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件[5]。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用?？蛻舳酥灰惭b一個(gè)瀏覽器，瀏覽器就可通過Web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，極大地簡(jiǎn)化了客戶端電腦載荷，降低了系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)的成本和工作量。

3 應(yīng)用價(jià)值及后續(xù)研究

3.1 應(yīng)用價(jià)值

3.1.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控、主動(dòng)防護(hù)

病區(qū)內(nèi)使用的新生兒標(biāo)簽每隔一定時(shí)間上報(bào)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)新生兒安全的主動(dòng)防護(hù)功能；標(biāo)簽還帶有皮膚接觸感應(yīng)功能，進(jìn)一步確保了新生兒的安全性。

3.1.2 設(shè)備故障實(shí)時(shí)檢測(cè)與報(bào)警提示

系統(tǒng)可在線檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)所安裝的設(shè)備狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障返回設(shè)備故障信息或不返回信息數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)將立即啟動(dòng)故障警告提示，該方式可有效防止因設(shè)備故障或遭到破壞導(dǎo)致的意外事件；當(dāng)標(biāo)簽電池電量過低時(shí)，系統(tǒng)將主動(dòng)報(bào)警提示更換電池，無需定期進(jìn)行逐個(gè)檢查。

3.1.3 系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便易行、管理高效

軟件系統(tǒng)頁面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單直觀，易于操作；即時(shí)體溫檢測(cè)、母嬰定位跟蹤、信息配對(duì)等功能可減輕醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)，有效避免管理漏洞，提高管理效率，從而健全醫(yī)院管理系統(tǒng)。

3.1.4 系統(tǒng)擴(kuò)展性好

出口監(jiān)視器留有開關(guān)控制，允許與門禁控制器聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)門禁打開及鎖止。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)允許接入網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，以獲取病區(qū)出入口處的視頻信息。

3.1.5 新生兒標(biāo)簽符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，佩戴舒適

腕帶采用仿生材料，標(biāo)簽及腕帶設(shè)計(jì)精巧，符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，體積小、重量輕，解決了新生兒標(biāo)簽佩戴時(shí)容易旋轉(zhuǎn)、滑落的問題。

3.2 后續(xù)研究

3.2.1 移動(dòng)終端查詢

移動(dòng)終端設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)與中心控制系統(tǒng)相連接，醫(yī)護(hù)人員可隨時(shí)隨地了解新生兒情況。

3.2.2 短信發(fā)送功能

中心系統(tǒng)可以根據(jù)新生兒家屬需求，通過短信形式將新生兒情況發(fā)送給新生兒家屬，家屬可遠(yuǎn)程掌握新生兒情況。

3.2.3 全面監(jiān)測(cè)功能

系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)新生兒生命體征，包括呼吸、脈搏、血壓等，減輕醫(yī)護(hù)人員工作負(fù)擔(dān)。

3.2.4 視頻攝像功能

新生兒出生后需送入新生兒產(chǎn)房進(jìn)行嚴(yán)格的特殊護(hù)理，導(dǎo)致了母嬰分隔，若以局域無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)增添視頻攝像功能，產(chǎn)婦可實(shí)時(shí)觀察新生兒情況，從而減輕產(chǎn)婦心理負(fù)擔(dān)，提升產(chǎn)婦對(duì)醫(yī)院的滿意度。

3.2.5 光能充電

使用光能對(duì)新生兒腕帶進(jìn)行充電，可增強(qiáng)電池壽命，減少使用中電量不足的情況。

3.2.6 指紋識(shí)別技術(shù)

指紋識(shí)別技術(shù)將新生兒指紋與腕帶形成獨(dú)一無二的配對(duì)，可有效避免腕帶被調(diào)換。

3.2.7 第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）

隨著下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，“萬物互聯(lián)”的構(gòu)想已經(jīng)逐漸從暢想變成了現(xiàn)實(shí)，為物聯(lián)網(wǎng)提供了很大的發(fā)展空間。在5G技術(shù)加速發(fā)展的過程中，新生兒防盜和母嬰配對(duì)管理系統(tǒng)將得到更多技術(shù)創(chuàng)新，如小型化終端設(shè)備，降低功耗，簡(jiǎn)化部署流程，高效化通信等，且其適合大規(guī)模部署實(shí)施，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院。

綜上所述，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)建設(shè)新生兒防盜與母嬰配對(duì)管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)了解新生兒的狀況，降低醫(yī)院在傳統(tǒng)安保漏洞中的管理風(fēng)險(xiǎn)，減輕醫(yī)護(hù)人員頻繁且重復(fù)的工作，便于管理者統(tǒng)籌安排醫(yī)療工作。