上海仁微医疗婴儿防盗系统方案

1、应用背景

　　医疗卫生是关系到每个人身体健康的社会公共事业。近几年来，我国医疗卫生领域的管理现代化水平取得了长足的进步，许多中型以上的医院都采用了计算机管理，并且正在从单机向网络化和无线化的方向发展。但与国际先进水平相比，我国的医疗卫生水平还相对较落后。医疗卫生系统如何调整发展步伐，改善管理机制、 提高自身业务水平和管理水平，更好地发挥医院的整体优势，提高经济效益和增强竞争能力，是目前急待解决的问题。从世界范围看，RFID技术在医疗行业的应用愈加广泛，起到了节约劳动力、提高医护人员工作效率、有效防范因操作失误引发的医疗事故、节省医疗成本以及增加安全性等作用。RFID消除了医疗体系繁琐的操作程序，还能为病患提供更多的自由和方便；例如：在新生儿管理领域，刚刚出生的婴儿，特征相似，理解和表达能力欠缺，如果不加以有效的标识往往会造成错误识别。目前医院存在这母亲抱错婴儿、恶意人为调换、婴儿被盗等问题，如何有效的避免这种问题的出现，那就是在现有管理软件中增加RFID技术，包括腕带、固定式读写器、门禁系统、定位系统等。

2、RFID技术介绍

　　RFID（Radio Frequency Identification Technology）射频识别技术是一种通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的非接触式自动识别技术。从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，条码扫描技术是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光电信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID单元，利用RF信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。

　　目前，RFID技术中所衍生的产品大概有三大类：无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。

　　无源RFID产品发展最早，也是目前发展最成熟，市场应用最广的产品。比如，公交卡、食堂餐卡、银行卡、宾馆门禁卡、二代身份证等，这个在我们的日常生活中随处可见，属于近距离接触式识别类。其产品的主要工作频率有低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频433MHZ，超高频915MHZ。

　　有源RFID产品，是最近几年慢慢发展起来的，其远距离自动识别的特性，决定了其巨大的应用空间和市场潜质。目前，在远距离自动识别领域，如智能监狱，智能医院，智能停车场，智能交通，智慧城市，智慧地球及物联网等领域有重大应用。有源RFID在这个领域异军突起，属于远距离自动识别类。产品主要工作频率有超高频915MHZ，微波2.45GHZ。

　　有源RFID产品和无源RFID产品，其不同的特性，决定了不同的应用领域和不同的应用模式，也有各自的优势所在。但在本系统中，我们着重介绍介于有源RFID和无源RFID之间的半有源RFID产品，该产品集有源RFID和无源RFID的优势于一体，在门禁进出管理，人员精确定位，区域定位管理，周界管理，电子围栏及安防报警等领域有着很大的优势。

　　2.1 半有源RFID技术简介

　　半有源RFID产品，结合有源RFID产品及无源RFID产品的优势，在低频125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远距离识别及上传数据。真正做到“运筹帷幄之中，决胜千里之外”的大将风范。

　　2.2 半有源RFID技术特点及优势

　　半有源RFID是一项易于操控、简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可在各种恶劣环境下自由工作，短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体；长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的，主要有以下几个方面：

　　读取方便快捷：

　　数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大，有效识别距离可达到30米以上；

　　识别速度快：

　　终端一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个终端，实现批量识别，同时可以实现500张标签。

　　数据容量大：

　　数据容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字；若包含字母，存储量则会更少；RFID终端则可以根据用户的需要扩充到数十K；

　　使用寿命长，应用范围广：

　　其无线电通信方式，使之在粉尘、油污等高污染环境和放射性环境中，工作人员不必身在其中就可进行工作。终端的封闭式包装使得寿命大大超过印刷的条形码；

　　标签数据可动态更改：

　　利用编程器可以写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间比打印条形码更少；

　　更好的安全性：

　　不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为终端数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性；

　　动态实时通信：

　　终端以每秒50～100次的频率与解读器进行通信，所以只要RFID终端所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

3 半有源RFID系统总体介绍

　　3.1 系统原理

　　PS实时定位追踪系统通过RFID(电子标签)的应用，以电子标签作为目前最先进的标识码，具备了不易破损、数据可靠、使用周期长、有效通讯距离长等特点，是替代条形码、红外线标识的最佳选择。将其安装在受控目标上，来作为目标的唯一标识进行追踪和定位。

　　工作时，管理人员通过联网的无线识别基站追踪和定位目标。

　　3.1.1 半有源RFID电子标签

　　半有源RFID电子标签，是集成了有源RFID电子标签和无源RFID电子标签的优势，作为一种特殊的标示物。在平时情况，其处于休眠状态不工作，不向外界发出RFID信号，只有在其进入低频激活器的激活信号范围时，标签被激活后，才开始工作。

　　3.1.2 半有源RFID自动识别工作原理

　　结合低频激活器，半有源RFID标签，被激活后正常工作。而低频激活器的激活距离是有限的，它只能在小距离小范围精确激活，这样，以低频激活器为基点来定位，在不同的位置安装不同的基点，然后在一个大区域用远距离读写器识别读取信号，之后用不同的上传方式将信号上传到管理中心，这样，完成了整个信号的采集，传输，处理，应用的整个过程。

　　如上图所示，我们采用RFID半有源技术做人员区域定位管理，在每个被监控区域，如每个房间，安装半有源定位基站，也就是我们公司的低频激活器，每个低频激活器带有4路或者6路激活天线，相邻的4个或者6个房间可以共用一台低频激活器，在整个我们的定位系统中，定位基站是最小的基点，作为定位点的最近本的基点，其激活标签的距离在3-3.5米，也就是每个标签在激活器3-3.5米的范围里被激活，其定位精度可以描述为3-3.5米。不同区域的激活器，都有自己唯一的地址码，当人员带着半有源低频激活标签进入定位基站 被激活后，标签正常工作，向外界发送标签的ID号，同时也发送出激活标签的激活器的地址码，这样，通过激活器的地址码，我们就能够定位出标签所在的位置。当标签从一个激活器拿到另一个位置时，上传上来的激活器地址码也会随之变化，这样，就形成了完整的定位体系。而标签上传的数据，被大范围内的定位基站网关接收到，将信息上传至管理中心进行处理，完成了整个定位系统。

　　3.1. 3系统设计的思想

　　新生婴儿防盗管理系统是一个围绕标准化、规范化、信息化课题建立起来的、用于解决新生儿防盗（防拆电子腕带设计，具有拆卸报警功能）、错抱（每张电子标签具有唯一编码。新生儿护理或进行看护权临时转移时，由护士持手持设备进行身份验证，防止错抱）、恶意调换、实时定位（实时追踪新生儿的位置并可进行运动轨迹的查询）的专用系统。该系统建设是按照先进、可靠、长远发展的要求进行设计，旨在建设一套医疗行业管理系统。该系统主要通过上海仁微电子科技有限公司提供的射频自动识别产品，实现客户的应用需求，同时我们还考虑该系统的发展空间，以建设一个高可扩展性的产品全面智能追踪系统为最终目标。整个系统将尽最大可能，保持用户现有网络系统与应用系统，并预留接口，可与现有应用系统或将来的应用系统结合，实现多方统一管理功能，减少或避免用户重复投资。

　　3.1.4系统建设的原则

　　系统建设包括软、硬件两方面。在软、硬件的开发、采购、集成时，上海仁微电子科技有限公司遵循了以下原则：

　　先进性

　　“新生婴儿防盗管理系统”主要构建思想是利用射频自动识别技术、软件技术、计算机通讯技术，构造一个覆盖大范围区域的婴儿防盗管理系统，具备产品先进、成熟、性价比高等特点优势。

　　经济性

　　在保证满足技术要求的前提下，系统设计尽量采用性能价格比最佳的产品。系统的建设最大限度发挥原有部分设备的作用，如计算机网络，设备、软件等，最大限度上为用户节省投资，保护已有的用户投资。

　　实用性

　　系统的建设完全符合本项目的应用需求和实际情况，突出实用性强，界面友好，操作简单。

　　扩展性

　　在系统方案中按照系统分析、统筹规划的观点对系统容量及网络发展设想进行方案设计，既考虑到当前使用的易用性，更具有适当的超前性。

4、婴儿防盗系统建设意义

　　◆ 提高医院信息化、智能化管理水平，为医院建设更高、更全面的信息化打下扎实基础；

　　◆ 杜绝病人、婴儿被错误识别而接受了错误的治疗；

　　◆ 病人无线求助功能；

　　◆ 帮助医生或护士对特征相似、交流困难的婴儿进行身份的确认，防止错抱现象；

　　◆ 监视、追踪未经许可进入高危区域闲逛的人员，防止不必要意外的发生；

　　◆ 通过标签防拆卸、ID号码唯一性及母婴配对措施，防止恶意调换、盗婴事件的发生；

　　◆ 当医疗紧急情况、传染病流行、恐怖威胁和其它情况对医院的正常有效工作构成威胁时，RFID系统能够推动限制措施的执行，防止未经许可的医护、工作人员和病人进出医院。

　　3.2.1系统组成和架构

　　基于半有源RFID技术的人员区域定位管理系统由半有源RFID电子标签、半有源低频激活器、读写器（接收器、电子监控基站）、网络设备、计算机、服务器和系统软件组成。下图一个简单的人员区域定位管理系统的系统架构：

图3-2 系统网络构架

婴儿防盗系统的结构示意图

　　4.3.1 门禁管理系统建设意义

　　（1） 防止婴儿被非法带出，杜绝婴儿盗窃行为的发生；

　　（2） 防止护士、母亲对婴儿的错抱（母婴标签配对）；

　　（3） 当医疗紧急情况、传染病流行、恐怖威胁和其它情况对医院的正常有效工作构成威胁时，RFID系统能够推动限制措施的执行，防止未经许可的医护、工作人员和病人进出医院。

　　（4）医院员工考勤及责任到人（全天候记录相关相关工作人出入记录，以备事件发生后责任到人）

　　4.3.2 门禁管理系统拓扑图

　　系统总体设计

　　5.1 系统功能结构图

　　该系统建设涉及三部分：第一、腕带标签绑定及信息录入；第二、出入门禁管理系统；第三、对新生婴儿监护区的实时定位及监控。 以下分别介绍系统建设的两个部分：

　　第一部分：婴儿出生后应立即在产房内进行母亲和婴儿的标识工作，在其他病人被送入产房之前母亲及婴儿都应被转移出产房、产房必须准备：两条不可转移的标签，分别用于母亲及新生儿。标识带上的信息应该是一样的，包括母亲全名和标识带编号，婴儿性别，出生的日期和时间以及其他医院认为能够清楚匹配亲生母子的内容。

　　第二部分：在楼层(或医院)出入口装配一台与电子标签相配套的阅读器，当配有电子腕带标签的新生婴儿接近阅读器一定的范围，阅读器就能够自动识别电子标签内相关婴儿信息并将相关数据自动传输给护士工作站或其他管理部门的后台主机进行处理。如读到未经授权的电子标签或者未配对之电子腕带标签，阅读器会立即将相应信号传送给门禁控制器及后台报警装置，此时医院管理人员需采取紧急防盗措施(大门及时关闭或派相关人员进行巡查，直到险情排除)，从而实现新生婴儿的安全。

　　第三部分：在每个婴儿监护室及监护区楼层分别装配一或两台与电子腕带标签相配套的识读器，由于在读写器识读的区域内，可以实时读取婴儿身上电子标签的相关信息，如若一定时间内(一般为5秒)未读到某个电子标签信息，读写器则会发送相关信号给后台报警装置，从而避免新生婴儿的偷盗行为。

　　5.2 前端母婴信息绑定系统

RFID母婴系统示意图

　　注意：对新生儿的标识除必须实现病人标识的功能之外，同时，母亲与婴儿是一对匹配，单独对婴儿进行标识存在管理漏洞，无法杜绝恶意的人为调换。因此，最好是对新生婴儿及其母亲进行双方关联标识，用同一编码等手段将亲生母子联系起来。在医院工作人员和母亲之间进行婴儿看护权临时转换时， 双方应该同时进行检查工作确保正确的母子配对。标识之余，还能够充分保障标识对象的安全。

　　门禁管理系统工作原理

　　由RFID阅读器设备识别到电子腕带标签,信号传输到服务器；

　　管理员在服务器上通过新生婴儿防盗管理软件系统管理员口令登陆平台

　　输入固定许可,临时许可或严禁外出的电子标签,系统自动识别判断；

　　若服务器接受到系统设置为许可携带出门的电子标签,系统自动记录其出入时间及卡号；

　　若服务器接受到系统设置为严禁出入的电子腕带标签,系统会启动报警器，期间相关人员会采取搜查,待情况解决后,由管理员在系统管理平台进行“情况解决”处理后报警器停止鸣叫。系统自动记录报警时间,报警卡号,情况处理时间,处理员等相应信息。

　　5.4 病房实时监管系统

　　5.4.1 建设病房实时监管系统意义

　　（1） 防止婴儿盗窃人员不走门禁而破窗盗窃的发生，给婴儿的安全性加上双保险；

　　（2） 实时查询护士所在的大致位置以便对护士进行合理的调配和调度；

　　（3） 有紧急情况发生，护士及病人可以向护士管理中心或者相关管理部门无线求助；

　　（4） 对某些重要病房、机密室进行权限的设置，对没有相关权限人员的进入进行报警并记录闯入时间；

　　5.4.2 病房实时监管系统拓展图（RTLS）

病房图纸

软件终端人员流动部分示意图

　　RTLS 提供可在任何地方使用的精确的室内定位，相对GPS成本更低，利于在室内使用。在整个医院的走廊及房间里布置阅读器，实时监控每个区域内标签的活动，并在一部个人电脑的显示幕上标明这些终端的位置。RTLS包括一个视窗服务器软件，即用来根据阅读器收到的标签信号来显示相应标签的位置的定位引擎软件、用于视窗终端的客户软件、用于人员及重要固定资产追踪的标签、用于无线客户远端管理的设备管理软件以及用来在显示的地图影像上监视移动终端、资产和人员定位的应用软件。在医院室内环境中，我们的实时定位系统可以达到5-6M。如此高的精确度本身并没有价值，但却是非常重要的，因为对于一个欠完美的系统来说很难达到一个可靠的、持续的室间精确度。

6、系统软件介绍

　　6.1 软件系统功能概述

　　本信息管理系统与RFID系统紧密集成,通过对婴儿的基本信息,系统硬件组态配置,婴儿出入监控以及与其它系统集成接口设计构成一套完善,独立的信息管理系统,以便加强对新生婴儿的身份验证，时时定位及房偷盗等的安全管理工作,本系统还具有完善的系统管理功能模块,防止非授权用户登录操作。

　　6.11软件截面图

　　6.2 系统安全管理

　　（1）系统角色管理

　　根据系统操作人员不同操作权限分为系统管理员，安全管理员及普通信息查询员等不同角色，便于对系统的安全权限进行分配,以加强系统的安全管理。

　　（2）系统权限管理

　　根据系统各模块功能不同，设置不同的操作权限，并将其归属不同角色，当系统操作没有高权限时给出报警提示，并弹出登录对话框提示登录。

　　6.3 系统基础信息管理

　　（1） 新生婴儿的登记(编码归属)

　　从新生儿出生一刻开始注册登记新生婴儿信息，对其统一编码并配置其相关信息，如父母姓名、出生日期、性别、护士姓名等。

　　（2） RFID捆绑登记:

　　登记注册的新生婴儿捆绑RFID电子腕带信息，建立每个婴儿与每个RFID电子腕带的唯一对应关系，为出入登记和监控报警提供基础数据。

　　（3） 捆绑变更登记:

　　随着电子腕带更换或婴儿情况注销等，需要变更捆绑登记关系，重新建立每个婴儿与每个RFID标签的唯一对应关系。

　　6.4 系统硬件组态配置管理

　　（1） RFID参数配置管理

　　该模块提供RFID阅读器的各项基本参数配置，为保证阅读器读取可靠性，调整阅读器读取距离提供方便。

　　( 2 ) RFID方位配置管理

　　管理RFID阅读器各位置分布情况并记录在系统，记录婴儿出入的位置以便追踪婴儿的流向情况和相关位置报警。

　　6.5 新生婴儿出入监控管理

　　（1）婴儿带出登记:

　　该模块提供婴儿的带出登记功能，记录带出人的姓名,时间,原因等信息。通过本系统的报警模块设置，可以在新生婴儿非法出入(没有经过带出登记或出入时间与登记时间不符)时发出声光报警。

　　（2）新生婴儿返回登记:

　　该模块提供新生婴儿返回后的登记记录功能。

　　（3）新生婴儿出入日志及时时位置查询:

　　该模块可查询婴儿时时位置，历史出入记录日志信息,包括时间、地点、带出人姓名、返回日期等。

　　6.6 新生婴儿出入汇总报表

　　该模块对婴儿出入日志信息进行汇总统计，可以按实际需求生车工查询统计报表，以便分析婴儿流向情况。

7、系统集成接口设计

　　7.1 与门禁系统的集成设计

　　该模块提供与门禁系统的接口，通过该模块可以查询门禁系统的出入记录信息，并与本系统的婴儿的出入信息进行比对。

　　7.2 预留与ERP等其它系统接口

　　该模块提供与ERP或OA等其它系统的接口，可以将婴儿基本信息和出入监控实时信息与其它系统共享，为医院的信息化集成提供桥梁。