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基于RFID技术的婴儿防盗系统的设计
作者：陈敏亚，沈志强
来源：RFID世界网
日期：2010-12-15 10:00:01
摘要：应用现代信息技术设计一种婴儿防盗系统，确保婴儿安全，提高医疗质量。方法：应用无线网络、RFID、中间件等技术构建婴儿防盗系统。结果：该系统的应用能够彻底防止婴儿在医院内被盗，有效保护婴儿的安全。结论：该系统能够大幅度提高医生和护士的工作效率，杜绝意外事件，提升医院管理水平和社会效应。
1 引言
医院每天都有新生婴儿诞生， 由于新生婴相貌特征相似，且没有理解和表达能力，若不加以有效标识往往会造成婴儿错抱及婴儿被盗等问题。给医院及婴儿家庭带来灾难性的后果。为了有效避免这种问题的出现，我们设计了一种基于RFID技术的婴儿防盗系统，能够彻底防止婴儿在医院内被盗，有效保护婴儿的安全。
无线射频识别(radio frequency identification，RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，可通过射频信号自动识别目标对象，无需可见光源，具有穿透性，无需与目标直接接触就可以获取数据。RFID技术可识别高速运动物体且可同时识别多个标签，操作快捷方便。
2 系统方案
婴儿防盗系统主要包括婴儿防盗标签、接收器LAR(1ocal area reeeiver，TJAR)、出口监视器Exciter、控制计算机管理软件4个部分(系统结构见图1)。为了实时了解婴儿的位置。在婴儿身上佩戴可发射出RF射频信号且对人体无害的智能电子标签。同时在医院内需要进行控制的区域安装信号接收装置．以接收婴儿电子标签所发射出的RF信号．并据此对婴儿所在位置进行实时监控和追踪。一旦有婴儿被移动到某一房间或区域。立即会被房间或区域内的RFID读卡器识别，并将读卡器号码和标签内码通过串口传输给后台服务器，服务器可根据串口信息自动跟踪每个婴儿的位置，对腕带被切断或企图盗窃婴儿的行为进行及时报警并自动关闭出口大门。
婴儿电子标签通过有源RFID标签识别。有源RFID标签每隔10 S自动发射无线射频信号。接收器LAR接收到信号后，通过无线网络连接到后台的数据库。医务人员可通过管理系统及时了解婴儿的移动信息，对婴儿的安全管理进行实时监控
3 系统硬件设计
3．1 RFID技术
射频识别技术是一种利用射频信号，通过空间耦合实现无接触信息传递达到识别目的技术。最基本的RFID系统由标签、读卡器和天线3部分组成。标签(tag)由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上，以标识目标对象；读卡器(teader)用于读取(有时还可以写入)标签信息，可设计为手持式或固定式。天线(antenna)在标签和读取器间传递射频信号。从纯技术的角度来看，射频识别技术的核心是标签，读卡器是根据标签而设计的。
RFID分为有源标签(passivetags)和无源标签(activetags)2种：有源电子标签内装有电池，一般具有较远的阅读距离．不足之处是电池的寿命有限(3～10年)；无源电子标签内无电池，当接收到阅读器(读出装置)发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，与有源系统相比．无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。
RFID技术的基本工作原理并不复杂：将RFID标签安装在被识别对象上(粘贴、插放、挂佩、植入等)，当被标识对象进入RFID阅读器的读取范围时，标签和阅读器之间会建立起无线方式的通讯链路，标签向阅读器发送自身信息，如标签编号和标签存储数据等，阅读器接收这些信息并进行解码，然后传送给后台服务器处理，进而完成整个信息的处理过程，工作原理见图2
读卡器可以分为手持式和固定式 。根据本系统的实际情况和应用需求，选用了固定式的RFID读卡器。RFID读卡器系统主要由MCU、RF接收和信号输出3部分组成。MCU用于控制RF芯片工作的模式和频段， 同时接收来自RF芯片接收到的标签内码及读卡器的内码， 经过处理转变成串行格式输出。
3．3 标签的设计
考虑到婴儿治疗、洗澡等需要较远距离的识别，本系统采用了有源标签。有源标签主要由电源(3 V 纽扣电池)、MCU和RF发射组成。MCU用于控制RF芯片的工作模式和频段，同时产生标签的内码，传送给RF芯片发射出去。有源标签射频部分主要由RF专用芯片组成。
4 系统软件设计
系统软件部分主要包括读卡器和标签的收发程序、后台服务器管理软件和后台数据库设计。读卡器和标签的收发程序采用C51实现，主要完成程序初始化、定义RF发送／接收的物理地址、发送／接收的地址长度、发送／接收的频段和速率等参数。服务器端软件采用Visual studio．net设计实现，后台数据库采用SQL Server 2000。
系统控制、管理软件主要监控及管理整个系统的运行状态．系统界面见图3，具体功能如下：
(2)婴儿资料维护：可输入、修改婴儿资料；
(3)婴儿跟踪：记录婴儿移动详细情况，包括时间、位置、原因等；
(4)工作状态：系统部件工作状态显示，各类标签工作状态记录；
(5)报警信息：报警信息提示、暂注销、报警信息控制信号输出；
(6)报表打印：可生成手环发放记录、巡查记录、婴儿数据、产妇出院等报表。
5 系统应用效果
该系统在我院稳定运行了1年多，取代了落后的人防手段。通过RFID技术对医院内的新生婴儿进行实时监控和追踪，可对企图盗窃婴儿行为及时进行报警提示，在结合门禁后彻底防止了婴儿在医院内被盗的隐患：同时，特殊设计的婴儿婉带能够防止被调换或除下。确保标识对象的唯一性及正确性，有效保证医护人员能够实时对婴儿进行快速准确的识别。
总之，该系统的运行有效保护了婴儿安全，简化了护士的工作，充分提高了医院管理水平和档次，真正实现了“以患者为中心”的服务理念。
6 结束语
随着RFID技术的不断发展，射频识别技术将在医疗行业得到更为广泛的应用。除了婴儿防盗外，RFID技术还可以应用于药品识别、设备定位、手术器械跟踪等更多的领域，给医疗行业从安全、服务到经营改进等多方面带来新的应用。
医院每天都有新生婴儿诞生， 由于新生婴相貌特征相似，且没有理解和表达能力，若不加以有效标识往往会造成婴儿错抱及婴儿被盗等问题。给医院及婴儿家庭带来灾难性的后果。为了有效避免这种问题的出现，我们设计了一种基于RFID技术的婴儿防盗系统，能够彻底防止婴儿在医院内被盗，有效保护婴儿的安全。
无线射频识别(radio frequency identification，RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，可通过射频信号自动识别目标对象，无需可见光源，具有穿透性，无需与目标直接接触就可以获取数据。RFID技术可识别高速运动物体且可同时识别多个标签，操作快捷方便。
2 系统方案
婴儿防盗系统主要包括婴儿防盗标签、接收器LAR(1ocal area reeeiver，TJAR)、出口监视器Exciter、控制计算机管理软件4个部分(系统结构见图1)。为了实时了解婴儿的位置。在婴儿身上佩戴可发射出RF射频信号且对人体无害的智能电子标签。同时在医院内需要进行控制的区域安装信号接收装置．以接收婴儿电子标签所发射出的RF信号．并据此对婴儿所在位置进行实时监控和追踪。一旦有婴儿被移动到某一房间或区域。立即会被房间或区域内的RFID读卡器识别，并将读卡器号码和标签内码通过串口传输给后台服务器，服务器可根据串口信息自动跟踪每个婴儿的位置，对腕带被切断或企图盗窃婴儿的行为进行及时报警并自动关闭出口大门。
婴儿电子标签通过有源RFID标签识别。有源RFID标签每隔10 S自动发射无线射频信号。接收器LAR接收到信号后，通过无线网络连接到后台的数据库。医务人员可通过管理系统及时了解婴儿的移动信息，对婴儿的安全管理进行实时监控
3 系统硬件设计
图1 婴儿防盗系统结构图
3．1 RFID技术
射频识别技术是一种利用射频信号，通过空间耦合实现无接触信息传递达到识别目的技术。最基本的RFID系统由标签、读卡器和天线3部分组成。标签(tag)由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上，以标识目标对象；读卡器(teader)用于读取(有时还可以写入)标签信息，可设计为手持式或固定式。天线(antenna)在标签和读取器间传递射频信号。从纯技术的角度来看，射频识别技术的核心是标签，读卡器是根据标签而设计的。
RFID分为有源标签(passivetags)和无源标签(activetags)2种：有源电子标签内装有电池，一般具有较远的阅读距离．不足之处是电池的寿命有限(3～10年)；无源电子标签内无电池，当接收到阅读器(读出装置)发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，与有源系统相比．无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。
RFID技术的基本工作原理并不复杂：将RFID标签安装在被识别对象上(粘贴、插放、挂佩、植入等)，当被标识对象进入RFID阅读器的读取范围时，标签和阅读器之间会建立起无线方式的通讯链路，标签向阅读器发送自身信息，如标签编号和标签存储数据等，阅读器接收这些信息并进行解码，然后传送给后台服务器处理，进而完成整个信息的处理过程，工作原理见图2
RFID工作原理
读卡器可以分为手持式和固定式 。根据本系统的实际情况和应用需求，选用了固定式的RFID读卡器。RFID读卡器系统主要由MCU、RF接收和信号输出3部分组成。MCU用于控制RF芯片工作的模式和频段， 同时接收来自RF芯片接收到的标签内码及读卡器的内码， 经过处理转变成串行格式输出。
3．3 标签的设计
考虑到婴儿治疗、洗澡等需要较远距离的识别，本系统采用了有源标签。有源标签主要由电源(3 V 纽扣电池)、MCU和RF发射组成。MCU用于控制RF芯片的工作模式和频段，同时产生标签的内码，传送给RF芯片发射出去。有源标签射频部分主要由RF专用芯片组成。
4 系统软件设计
系统软件部分主要包括读卡器和标签的收发程序、后台服务器管理软件和后台数据库设计。读卡器和标签的收发程序采用C51实现，主要完成程序初始化、定义RF发送／接收的物理地址、发送／接收的地址长度、发送／接收的频段和速率等参数。服务器端软件采用Visual studio．net设计实现，后台数据库采用SQL Server 2000。
系统控制、管理软件主要监控及管理整个系统的运行状态．系统界面见图3，具体功能如下：
(2)婴儿资料维护：可输入、修改婴儿资料；
(3)婴儿跟踪：记录婴儿移动详细情况，包括时间、位置、原因等；
(4)工作状态：系统部件工作状态显示，各类标签工作状态记录；
(5)报警信息：报警信息提示、暂注销、报警信息控制信号输出；
(6)报表打印：可生成手环发放记录、巡查记录、婴儿数据、产妇出院等报表。
5 系统应用效果
该系统在我院稳定运行了1年多，取代了落后的人防手段。通过RFID技术对医院内的新生婴儿进行实时监控和追踪，可对企图盗窃婴儿行为及时进行报警提示，在结合门禁后彻底防止了婴儿在医院内被盗的隐患：同时，特殊设计的婴儿婉带能够防止被调换或除下。确保标识对象的唯一性及正确性，有效保证医护人员能够实时对婴儿进行快速准确的识别。
总之，该系统的运行有效保护了婴儿安全，简化了护士的工作，充分提高了医院管理水平和档次，真正实现了“以患者为中心”的服务理念。
6 结束语
随着RFID技术的不断发展，射频识别技术将在医疗行业得到更为广泛的应用。除了婴儿防盗外，RFID技术还可以应用于药品识别、设备定位、手术器械跟踪等更多的领域，给医疗行业从安全、服务到经营改进等多方面带来新的应用。
