基于物聯網的醫院母嬰識別防盜管理系統設計

王紅梅

摘 要：現階段，各大醫院基本上都應用了智能化的信息管理系統，方便了患者的就醫，但是針對嬰兒的防抱錯防盜系統普及率還很低。基于物聯網的醫院母嬰識別防盜管理系統，將RFID射頻技術和Zigbee技術相結合，自動將支持Zigbee的RFID讀卡器和節點形成一個無線網絡，實時讀取母嬰信息，一旦母嬰分離，系統除了給出報警信息，還具有準確的定位功能，可以有效的防止嬰兒被盜現象的發生。

關鍵詞：物聯網 ?嬰兒防盜 ?Zigbee ?RFID

中圖分類號：TP315 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0152-02

物聯網，是指通過各種傳感設備，如傳感器、射頻識別RFID技術、紅外感應器等各種裝置與技術，實時對任何需要監控、連接、互動的物體，采集各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。對于任何一個家庭來說，孩子都是重中之重，但是，社會上仍然存在一些別有用心之人，專干到醫院偷盜嬰兒販賣人口的勾當，現有的信息管理系統，雖然在醫療預約掛號服務、醫藥產品的管理等方面方便了患者就醫，但是不能有效地防止新生嬰幼兒的被盜或者抱錯。該系統就是在這種背景提出的，通過佩戴在嬰兒身上可發射出無線射頻信號的智能電子腕表，實時定位嬰兒的位置，一旦母嬰分離或者單獨出現在開放區域時，系統就會給出報警提示，同時給出準確的位置信息。

1 系統的原理

醫護人員會為母親和嬰兒分別發放電子腕表。其中嬰兒佩戴的腕表除了記錄了嬰兒的身高體重、母親姓名、出生時間等重要信息之外，還具備了防拆卸的功能。另外，在病房和走廊內安裝了無線讀卡器，當嬰兒在病房內時，如果嬰兒佩戴的腕表發出的無線射頻信號與母親的腕表匹配不成功或者當腕表被強行拆除時，系統就發出報警信息;當嬰兒腕表信號單獨出現在走廊時，系統也會報警，同時，如果嬰兒離開醫院，通過該系統可以查詢到離開時間、行走的路線等信息，結合醫院的監控系統，可以為警方提供重要的破案依據和線索。除了以上功能，電子腕表可以實時采集母嬰的體溫、血壓等數據，實時監測其生命體征。

2 系統的組成

2.1 硬件配置

硬件主要分為四部分：電子腕表、網絡傳感器、路由網關和數據處理服務器。其中：電子腕表采用的是有源的RFID電子標簽，同時為了可以實時采集母嬰的體溫、血壓的信息，還加入了若干個傳感器進行數據的采集;網絡傳感器節點采用的是Zigbee技術，其優勢是有很強的處理控制能力，并有足夠的空間進行數據的存放;基于Zigbee技術的網關節點，主要負責與外網和服務器的路由功能。即接收、匯總、分析其它節點的信息并通過無線網絡傳輸到服務器進行數據處理;數據處理服務器部分主要完成對通過無線網絡采集到的數據進行計算、分析、響應以及存儲。

2.1.1 路由網關單元

網關單元是系統核心所在，實現數據的接收、分析與處理。主要由GPRS模塊、WIFI模塊、RFID模塊和Zigbee模塊組成。Zigbee收發芯片采用AT91RF231，該芯片的優點在于它在進行無線傳輸時，功耗低、適用于長距離傳輸。實現的功能如下：從傳感器獲取信息并進行處理、傳送命令至執行單元、利用Wi-Fi模塊和Zigbee模塊進行通信、訪問以太網等。

2.1.2 無線通信方案

整個系統中，設計網絡傳輸的幾個重要的無線通信模塊有Wi-Fi模塊、Zigbee模塊。

（1）Wi-Fi模塊，采用了RS9110-N-11-22-01，可以通過SPI、UART訪問，適合MCU應用。

（2）Zigbee模塊，采用的是AT91RF231，其電壓范圍是1.8～3.6 V，靈敏度為-100 dBm，輸出功率為3 dBm，可在各種應用中延長電池壽命。

2.2 系統軟件設計

軟件部分主要實現的功能是：新生嬰兒的識別、定位以及體溫血壓等生命體征的檢測。

2.2.1 網絡傳感器數據處理部分

在系統啟動后，通過系統定時器對系統進行控制。在系統定時器處理函數中，進行data_flag標志的置1操作。然后進行A/D信息采集并將其與之前保存的值進行比較，如果前后值發生變化，則將所發送數據包中的最后一位信息adc_flag值置1;若沒有改變，則標志位不變，然后進行其他數據信息的采集。傳感單元通過循環不斷的采集溫度血壓等傳感信息，利用Zigbee網絡向上提交數據。

2.2.2 數據處理部分

通過在網關板上移植μC/OS-Ⅱ硬實時操作系統，創建多個線程完成整個數據處理。具體的線程如下：

（1）Task_Start線程：完成μC/OS系統的啟動;

（2）Task_Wifiin線程：與Wi-Fi模塊交互信息，完成Wi-Fi初始化及上層命令的接收;

（3）Task_Wifiout線程：向與Wi-Fi網絡相連的控制終端發送數據信息;

（4）Task_Gprs線程：實現報警操作;

（5）Task_Rfid線程：對RFID卡識別，完成對身份的認證;

（6）Task_Zigbeein線程：接收傳感單元發送來的數據;

（7）Task_Zigbeeout線程：向執行單元發送控制命令;

（8）Task_Scree線程：進行數據的顯示以及與用戶的交互操作。

3 系統的運行界面

當配置好硬件后，運行程序，系統可以實現人員定位、軌跡查詢、報警設置、視頻監控等功能。運行截圖如圖1所示。

4 系統的功能

（1）當嬰兒在病房時嬰兒和母親的信息進行綁定，當嬰兒需要離開母親比如洗澡時，將嬰兒信息與當值護士進行綁定，保證嬰兒始終處于可信賴的人身邊，一旦嬰兒的信號不能和母親或者護士信息的相匹配，系統就會發出報警信息;嬰兒佩戴的腕表具有防拆卸的功能，一旦腕表被人為地強拆時，系統也可以報警。

（2）該系統除了可以詳細顯示每個病房內的母嬰信息外，當嬰兒和母親在走廊等可監控區域時，還可以對他們的位置進行準確的定位。而一旦系統發出報警信息時，系統可以給出詳細的報警位置，引導相關人員快速準確的到達警情發生的位置，防止事態進一步惡化。

5 結語

該系統把Zigbee技術和RFID技術相結合，自動將支持Zigbee的RFID讀卡器和節點形成一個無線網絡，此無線網絡具有自組織自恢復的特點。自組網技術可以克服傳統網絡配置繁瑣的缺點，使得位于無線網絡范圍內的節點設備自動連入網絡，并通過自動形成的路由途徑把數據送到服務器進行數據的處理。結合目前已有的醫院信息管理系統軟件，能夠更好的提高醫院的管理和服務水平。

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