基于RFID技術的嬰兒防盜系統的設計

　　1 引言

　　醫院每天都有新生嬰兒誕生， 由于新生嬰相貌特征相似，且沒有理解和表達能力，若不加以有效標識往往會造成嬰兒錯抱及嬰兒被盜等問題。給醫院及嬰兒家庭帶來災難性的后果。為了有效避免這種問題的出現，我們設計了一種基于RFID技術的嬰兒防盜系統，能夠徹底防止嬰兒在醫院內被盜，有效保護嬰兒的安全。

　　無線射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術是一種非接觸式的自動識別技術，可通過射頻信號自動識別目標對象，無需可見光源，具有穿透性，無需與目標直接接觸就可以獲取數據。RFID技術可識別高速運動物體且可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

　　2 系統方案

　　嬰兒防盜系統主要包括嬰兒防盜標簽、接收器LAR(1ocal area reeeiver，TJAR)、出口監視器Exciter、控制計算機管理軟件4個部分(系統結構見圖1)。為了實時了解嬰兒的位置。在嬰兒身上佩戴可發射出RF射頻信號且對人體無害的智能電子標簽。同時在醫院內需要進行控制的區域安裝信號接收裝置．以接收嬰兒電子標簽所發射出的RF信號．并據此對嬰兒所在位置進行實時監控和追蹤。一旦有嬰兒被移動到某一房間或區域。立即會被房間或區域內的RFID讀卡器識別，并將讀卡器號碼和標簽內碼通過串口傳輸給后臺服務器，服務器可根據串口信息自動跟蹤每個嬰兒的位置，對腕帶被切斷或企圖盜竊嬰兒的行為進行及時報警并自動關閉出口大門。

　　嬰兒電子標簽通過有源RFID標簽識別。有源RFID標簽每隔10 S自動發射無線射頻信號。接收器LAR接收到信號后，通過無線網絡連接到后臺的數據庫。醫務人員可通過管理系統及時了解嬰兒的移動信息，對嬰兒的安全管理進行實時監控

　　3 系統硬件設計

圖1 嬰兒防盜系統結構圖

　　系統硬件主要包括電子標簽、讀卡器、出口監視器和報警控制器等，其中有源標簽、讀卡器是設計的重點。

　　3．1 RFID技術

　　射頻識別技術是一種利用射頻信號，通過空間耦合實現無接觸信息傳遞達到識別目的技術。最基本的RFID系統由標簽、讀卡器和天線3部分組成。標簽(tag)由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上，以標識目標對象；讀卡器(teader)用于讀取(有時還可以寫入)標簽信息，可設計為手持式或固定式。天線(antenna)在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。從純技術的角度來看，射頻識別技術的核心是標簽，讀卡器是根據標簽而設計的。

　　RFID分為有源標簽(passivetags)和無源標簽(activetags)2種：有源電子標簽內裝有電池，一般具有較遠的閱讀距離．不足之處是電池的壽命有限(3～10年)；無源電子標簽內無電池，當接收到閱讀器(讀出裝置)發出的微波信號后，將部分微波能量轉化為直流電供自己工作，與有源系統相比．無源系統在閱讀距離及適應物體運動速度方面略有限制。
 
　　RFID技術的基本工作原理并不復雜：將RFID標簽安裝在被識別對象上(粘貼、插放、掛佩、植入等)，當被標識對象進入RFID閱讀器的讀取范圍時，標簽和閱讀器之間會建立起無線方式的通訊鏈路，標簽向閱讀器發送自身信息，如標簽編號和標簽存儲數據等，閱讀器接收這些信息并進行解碼，然后傳送給后臺服務器處理，進而完成整個信息的處理過程，工作原理見圖2

RFID工作原理

　　3．2 讀卡器的設計

　　讀卡器可以分為手持式和固定式 。根據本系統的實際情況和應用需求，選用了固定式的RFID讀卡器。RFID讀卡器系統主要由MCU、RF接收和信號輸出3部分組成。MCU用于控制RF芯片工作的模式和頻段， 同時接收來自RF芯片接收到的標簽內碼及讀卡器的內碼， 經過處理轉變成串行格式輸出。

　　3．3 標簽的設計

　　考慮到嬰兒治療、洗澡等需要較遠距離的識別，本系統采用了有源標簽。有源標簽主要由電源(3 V 紐扣電池)、MCU和RF發射組成。MCU用于控制RF芯片的工作模式和頻段，同時產生標簽的內碼，傳送給RF芯片發射出去。有源標簽射頻部分主要由RF專用芯片組成。

　　4 系統軟件設計

　　系統軟件部分主要包括讀卡器和標簽的收發程序、后臺服務器管理軟件和后臺數據庫設計。讀卡器和標簽的收發程序采用C51實現，主要完成程序初始化、定義RF發送／接收的物理地址、發送／接收的地址長度、發送／接收的頻段和速率等參數。服務器端軟件采用Visual studio．net設計實現，后臺數據庫采用SQL Server 2000。

　　系統控制、管理軟件主要監控及管理整個系統的運行狀態．系統界面見圖3，具體功能如下：

　　(1)系統管理：包括用戶管理、標簽管理；
　　(2)嬰兒資料維護：可輸入、修改嬰兒資料；
　　(3)嬰兒跟蹤：記錄嬰兒移動詳細情況，包括時間、位置、原因等；
　　(4)工作狀態：系統部件工作狀態顯示，各類標簽工作狀態記錄；
　　(5)報警信息：報警信息提示、暫注銷、報警信息控制信號輸出；
　　(6)報表打印：可生成手環發放記錄、巡查記錄、嬰兒數據、產婦出院等報表。

　　5 系統應用效果

　　該系統在我院穩定運行了1年多，取代了落后的人防手段。通過RFID技術對醫院內的新生嬰兒進行實時監控和追蹤，可對企圖盜竊嬰兒行為及時進行報警提示，在結合門禁后徹底防止了嬰兒在醫院內被盜的隱患：同時，特殊設計的嬰兒婉帶能夠防止被調換或除下。確保標識對象的唯一性及正確性，有效保證醫護人員能夠實時對嬰兒進行快速準確的識別。

　　總之，該系統的運行有效保護了嬰兒安全，簡化了護士的工作，充分提高了醫院管理水平和檔次，真正實現了“以患者為中心”的服務理念。

　　6 結束語

　　隨著RFID技術的不斷發展，射頻識別技術將在醫療行業得到更為廣泛的應用。除了嬰兒防盜外，RFID技術還可以應用于藥品識別、設備定位、手術器械跟蹤等更多的領域，給醫療行業從安全、服務到經營改進等多方面帶來新的應用。