基于RFID技術(shù)的接種門診智慧管理系統(tǒng)研究

譚 棋，吳雨桐，周 苗，梁汝同，劉北佳

（哈爾濱工業(yè)大學 電子與信息工程學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，醫(yī)療機構(gòu)管理的自動化水平提高可為其節(jié)省大量運營成本，因此優(yōu)化醫(yī)療機構(gòu)的管理一直是醫(yī)療行業(yè)研究的重要方向，最大限度地減少上述失誤并提高運行效率，是當前醫(yī)療行業(yè)的迫切需求。2020年新冠肺炎疫情的爆發(fā)，更是對我國醫(yī)療系統(tǒng)管理的又一大挑戰(zhàn)，對醫(yī)院疫苗接種的效率提出了更高的要求，疫苗信息無法同步，接種現(xiàn)場無法可控，接種人員無法實時更新，這些通過現(xiàn)代電子技術(shù)都可以進行改善，實現(xiàn)智慧管理。

在當下的醫(yī)療門診流程過程中，原有的門診流程過為繁瑣且其中易產(chǎn)生紕漏，對于一些群體（如兒童）的接受度、可行度并不高；對于家長來說，在兒童的疫苗門診接種時，步驟多且繁雜，又因兒童年齡較小且不易控制，常常造成接種區(qū)域十分擁擠、混亂的現(xiàn)象，顯然無法滿足當下醫(yī)療門診接種安全有序的需求。而在當下的疫情環(huán)境下，醫(yī)院需要一套更加高效簡便低風險的疫苗接種產(chǎn)品。

RFID技術(shù)即無線射頻識別技術(shù)是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。作為物聯(lián)網(wǎng)的基本單元，射頻識別技術(shù)使得醫(yī)療機構(gòu)管理流程中對每個物體的標識成為可能[1-3]。將RFID系統(tǒng)集成到醫(yī)療機械管理中，以實現(xiàn)接種者在現(xiàn)場接種過程中不需要任何其他操作，無需自己接觸任何其他設備，即可對其完成身份識別、接種信息的采集并完成疫苗接種的功能。RFID技術(shù)可提供全面自動化，并簡化患者識別、人員分配、藥品跟蹤和治療等重要模塊，更加智能、便捷地對兒童接種，達到省時省力，醫(yī)院與病人雙方互利共贏的目的。

為解決門診系統(tǒng)管理中存在的各類問題，適應當下的疫情環(huán)境，本文介紹一套新的基于RFID技術(shù)的接種門診智慧管理系統(tǒng)，結(jié)合微信小程序進行信息管理，中央處理器自動化控制接種者的出入。在使接種過程變得簡單、便捷、安全、可靠的同時，也極大程度地減少了醫(yī)護人員及醫(yī)院管理的負擔。系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成示意圖

1 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)

開發(fā)本系統(tǒng)所要實現(xiàn)的技術(shù)關(guān)鍵分為如下6部分。

（1）超高頻RFID模塊的程序開發(fā)。

（2）云預約：微信小程序的平臺創(chuàng)建。

（3）單片機及其他相關(guān)模塊的驅(qū)動聯(lián)結(jié)。

（4）數(shù)據(jù)傳輸：微信小程序及單片機之間的預約信息傳遞。

（5）數(shù)據(jù)庫的建立：建立接種者信息數(shù)據(jù)庫。

（6）近場天線的搭建。

1.1 RFID技術(shù)

本作品以無線射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，無線射頻識別技術(shù)通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲技術(shù)，通過無線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，然后連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，加以實現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從而達到了識別的目的，用于數(shù)據(jù)交換，串聯(lián)起一個極其復雜的系統(tǒng)。在識別系統(tǒng)中，通過電磁波實現(xiàn)電子標簽的讀寫與通信。根據(jù)通信距離，可分為近場和遠場，為此讀/寫設備和電子標簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也對應地被分為負載調(diào)制和反向散射調(diào)制。

RFID硬件系統(tǒng)包括RFID閱讀器、標簽、服務器、網(wǎng)絡傳輸設備等。RFID設備選型主要是閱讀器與標簽的選型，需要考慮的方面包括設備的工作頻率、功能以及用戶業(yè)務的需求。應用不同頻率的RFID系統(tǒng)工作原理也不盡相同，性能也不同：一般低頻的識別距離短、信息傳輸速率慢，越高頻識別距離越遠，信息傳輸速率越快。比如，超高頻（UHF）標簽工作頻率在860~960 MHz之間，能滿足長距離識別，同時，13.56 MHz的高頻標簽在短距離識讀、液體及金屬表面識讀方面有更好的表現(xiàn)。不同的RFID設備功能也不盡相同，本文所介紹的方案采用915 MHz頻率的RFID讀寫器，以及相對應的電子標簽和天線系統(tǒng)，以求達到遠距離識別的實際效果，同時也需要考慮和解決各種不同的RFID設備之間的兼容性。

考慮到醫(yī)院接種區(qū)域的面積，本作品采用超高頻RFID讀寫器進行標簽的遠距離識別，915 MHz頻率的RFID讀寫器，以及相對應的電子標簽和天線系統(tǒng)，以求達到遠距離識別功能。適合醫(yī)院大規(guī)模接種區(qū)域，更加靈敏快捷。

1.2 微信小程序

微信小程序是一種不用下載就能使用的應用，也是一項創(chuàng)新，它實現(xiàn)了應用“觸手可及”的夢想，用戶掃一掃或者搜索一下即可打開應用。在本文所介紹的應用系統(tǒng)中，用戶不需要下載應用只需通過掃描二維碼或者打開鏈接就能使用，使用完后不需要卸載，可直接關(guān)閉。在微信公眾平臺注冊小程序，開發(fā)者完成注冊后可以同步進行信息完善和開發(fā)，填寫小程序基本信息，包括名稱、頭像、介紹及服務范圍等。微信小程序開發(fā)過程中，需要設計者完成小程序開發(fā)者綁定、開發(fā)信息配置后，開發(fā)者可下載開發(fā)者工具、參考開發(fā)文檔進行小程序開發(fā)和調(diào)試。

小程序需要滿足本系統(tǒng)所需要的預約功能，并記錄用戶的個人信息如預約時間、預約人員姓名、預約疫苗種類及相關(guān)個人情況等。預約完成后，通過WiFi模塊將用戶預約的個人信息傳遞到單片機。此外，可同步醫(yī)院疫苗剩余信息、醫(yī)院調(diào)休情況等，使患者足不出戶就能順利地打上疫苗。微信小程序預約流程圖如圖2所示。

圖2 微信小程序預約流程圖

1.3 單片機技術(shù)

單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，而且體積小、質(zhì)量輕、價格便宜，學習、應用和開發(fā)都非常便利。

作為計算機技術(shù)中的一個分支，單片機技術(shù)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應用，豐富了電子產(chǎn)品的功能，也為智能化電子設備的開發(fā)和應用提供了新的出路，實現(xiàn)了智能化電子設備的創(chuàng)新與發(fā)展。

本文設計采用STM32單片機作為中央處理器，對系統(tǒng)中的各個模塊進行驅(qū)動與連接，以及與微信小程序之間的數(shù)據(jù)傳輸，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的需要功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)實現(xiàn)方案

整個系統(tǒng)包含：RFID系統(tǒng)、電子標簽、電子顯示屏、進出口閘門、中央處理器（單片機）、微信小程序（軟件系統(tǒng)）及適配的醫(yī)院房間模型。

我們的理想系統(tǒng)流程主要分為預約、排號、接種、留觀、完成5個模塊，所對應的實物模型主要分為候種區(qū)、接種區(qū)、留觀區(qū)3個區(qū)域，每個區(qū)域的出入口皆設置了RFID閱讀器模塊，對前來接種的接種者直接進行無接觸式身份識別。系統(tǒng)流程模型如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)流程模型

首先兒童的監(jiān)護人在APP上進行預約，由小程序向監(jiān)護人提供疫苗的接種時間與地點，監(jiān)護人憑借APP上的提醒按時到指定醫(yī)院接種疫苗；到達醫(yī)院后，病歷本中存在RFID芯片，通過RFID閱讀器的識別后，閘門打開，兒童及監(jiān)護人進入候種區(qū)，如圖5所示。

圖5 預約及候種流程圖

進入候種區(qū)后，監(jiān)護人通過顯示屏觀察自己的順序，在被護士叫號后，顯示屏亮燈，監(jiān)護人及兒童再次通過RFID閱讀器進入到接種區(qū)，候種區(qū)的顯示屏更新接種者順序，如圖6所示。

圖6 接種過程流程圖

接種疫苗結(jié)束后，再次通過RFID識別進入留觀區(qū)，小程序提醒患者的留觀時間，留觀時間已到，兒童通過RFID閱讀器離開疫苗留觀區(qū)，流程如圖7所示。

圖7 留觀過程流程圖

經(jīng)過對于預期功能的設計，我們已經(jīng)完成了微信小程序的云預約平臺搭建，如圖8所示，包括用戶對接種時間、接種地點的查看預約，也可以查看每一個接種點的剩余疫苗量，以便進行接種計劃，更加方便快捷，同時微信小程序?qū)诮臃N者接種過程中實時進行信息的提醒。

圖8 微信小程序預約界面圖

同時，經(jīng)過測試與設計，我們也已經(jīng)完成了實物模型的硬件搭建，如圖9所示，分為候種區(qū)、接種區(qū)以及留觀區(qū)，此模型可以完成預約、排號、接種、留觀及完成的整套實際接種流程，實現(xiàn)了預期的功能，全程無接觸式識別接種者的身份信息，驗證了本文所介紹的醫(yī)療接種系統(tǒng)的可行性。

圖9 實物模型圖

3 結(jié)束語

本文介紹了一套基于RFID技術(shù)與單片機互聯(lián)的接種門診流程的內(nèi)容與研究，結(jié)合微信小程序進行信息預約與管理，真正做到了無接觸式識別，省去了對于被接種者身份的諸多繁雜人工認證等相關(guān)流程，信息實時更新及提醒，醫(yī)院接種區(qū)域化，有效地改善兒童接種區(qū)狀況混亂的現(xiàn)象，更加先進自動人性化。基于RFID的接種門診智慧管理系統(tǒng)的應用將有利于降低感染風險、提高接種效率、節(jié)省醫(yī)療成本和增加安全性。