医院物资智能定位追踪系统的设计与实现

刘博，夏新，陈彦东

1. 同济大学附属东方医院 信息中心，上海 200120；

2.上海市浦东医院 信息科，上海 200125；

3.上海延华智能科技（集团）股份有限公司，上海 200060

国内医院经过十多年的信息化建设，已拥有较为完善的医院信息系统（HIS）、实验室信息系统（LIS）、医学影像存档与通讯系统（PACS）等，提高了医疗服务水平，方便了群众就医。但是，一般医院还存在一些问题急需采取信息化手段得以解决，其中，无法实现对重要的医疗抢救设备、危险物品和医疗垃圾等实时、准确定位的问题尤为突出，影响医生、护士的工作效率，也制约医院医疗服务水平的提高。针对医疗行业存在的上述需求，本文提出建设基于无线射频识别（RFID）技术的医院物资智能定位追踪系统，并与现有HIS集成。采用成熟的有源RFID和无线网络技术，为医院提供完善的医疗抢救设备、危险物品和医疗垃圾的智能化解决方案，帮助医院提高工作效率，降低医院运营成本，提高医疗服务水平。

1 RFID技术

1.1 技术特点

RFID技术作为一项先进的自动识别和数据采集技术，具有无线、非接触、高速自动目标识别等特点，是物联网四大关键技术之一。在国家颁布的《2006-2020年信息化发展战略》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中都阐述了发展RFID产业的重要性[1]，特别指出推动RFID技术的发展，可增强我国信息产业的国际竞争能力，推动建设创新型国家。

1.2 基本组成单元

RFID系统基本组成单元包括3个方面。

（1）标签（Tag，射频卡）：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

（2）阅读器：读取（在读写卡中还可以写入）标签信息的设备。

（3）天线：在标签和读取器间传递射频信号[2-3]。

1.3 基本工作原理

作为前端数据采集工具的RFID系统，其部署方式大同小异。电子标签一般通过多种方式附着在资产、物品上，作为身份的唯一性标识，并可能采集其他相关数据（温度、湿度等）上传至阅读器，阅读器通过有线或无线方式传输到后台主机系统，经过特定程序分析，解析出相关有用信息，激发应用系统后续控制机制。

2 系统总体架构

本文核心理念是采用“先进的技术，可靠的产品，搭起医疗可视化的平台”。采用成熟的有源RFID技术，通过与现有HIS集成，为医院提供完善的物资智能定位追踪系统的可视化的信息系统，以提高医院的工作效率，降低医院运营成本。本系统从逻辑上分为3层：基础软硬件、移动终端和管理软件，系统的总体结构，见图1；网络架构，见图2。

图1 系统总体结构

图2 系统总体网络架构图

无线网络系统采用医院现有的馈线( 基站 + 天线 )架构，实现接入集中控制管理和交换，并实现与其他网络产品的无缝结合。其中：管理软件部分实时记录工作人员的各种操作以及物资设备间的交接、使用情况、保存历史，以便定位追踪；移动终端用于对各种工作人员身份，物资设备类别的识别以及记录，并实时将数据变化传输到管理软件部分。

3 系统研究及设计

本文研究的应用软件分成3个相互独立而又有联系的子系统，包括：医疗垃圾追踪管理、设备追踪和供应室追溯子系统[4]。

3.1 医疗垃圾追踪系统

医疗垃圾是头号危险废物，医疗垃圾的处理不仅是医疗部门、环保部门的责任，更是全社会的责任。医疗垃圾的处理、监管始终是困扰职能部门的难题。通过在危险物品和医疗垃圾车上安装RFID标签，可以实时定位，并且对其运行的区域在系统中做了特殊区域设置。当危险物品和医疗垃圾车违规推出了区域，定位系统就会实时报警，并记录其违规运行的历史轨迹情况，同时可以发现在这个过程中接触垃圾车的人员；当危险物品和医疗垃圾车越界的时候，系统可以及时提醒（标签蜂鸣、系统端弹出提示或短信提示等）。在事后，还可以很容易地查看历史轨迹，快速确认可能出现交叉感染的范围。

业务逻辑：RFID标签向天线传递ID；每条天线收到ID发送到在网络上的定位服务器；定位服务器为每条天线确定第一个到达时间，并且计算每条天线到达之间的位置差别；数据库服务器从定位服务器收到RFID标签ID和位置数据，对其进行分析[5]，实时定位系统（RTLS ），见图3。通过定位引擎，利用任何标准、任何品牌的企业现有802.11无线网络，通过相关算法，精确计算无线信号强度RSSI值，实时精确提供Wi - Fi标签和其他支持Wi - Fi兼容设备（具有Wi-Fi功能的笔记本电脑、PDA、手机和条形码扫描仪等）的位置、存在状态和信息。

图3 实时定位系统示意图

运用RIFD技术，建立完善的医疗垃圾收集、运输、集中处理监控系统，对废物产生单位进行电子数据采集及统计，实现无纸化办公，能够及时准确地掌握废物处置情况，提升管理水平。

3.2 设备追踪系统

医疗设备管理的一大难点在于经常存在调拨、借用、维修等变动，如果变动信息得不到及时更新，累积下来就会影响盘点的准确率。本文通过使用带LED灯的RFID标签可以帮助医院规范医疗设备的管理，确保设备与账物相符，提高设备的周转效率，特别是在抢救病人时能够快速准确找到所需的设备，大大减少医院投入的成本，提高医疗服务水平。将RFID标签用在抢救设备上，当抢救病人需要该设备时，只须通过专门的阅读器对设备上的RFID标签进行扫描，RFID标签信息会自动存储在阅读器和系统数据库中。读入RFID标签结束后，将阅读器与系统通过无线网络相连接，迅速地获得设备的实际情况，通过组合查询可立即找到设备的准确位置。设备追踪流程，见图4。

图4 设备追踪流程示意图

3.3 供应室追溯系统

对医院供应室采用RFID，结合无线网络、数据库和组件等相关技术，依据医院消毒供应中心3项行业标准，对器械回收、分类、清洗、消毒、干燥、检查保养、包装、灭菌、储存及发放过程进行相关记录。为消毒供应包全程质量可追溯提供数据基础，解决目前消毒供应包缺乏可追溯管理的问题，有效地保障消毒流程及使用的安全性，避免消毒供应包流通过程中的交叉感染或消毒不彻底造成的隐患，最大限度降低可能引起的医院感染[8]。

供应室追溯系统采用3层C/S/S架构，分别是客户端、应用服务器和数据库服务器，见图5。利用RFID先进的数据采集技术、网络技术，确保数据真实准确。多种用户具有统一的用户界面、划分为不同权限，确保系统安全[9]。

图5 供应室可追溯系统架构图

系统为每个消毒器械包都封装一个RFID标签，标签里存有器械种类、数量、消毒日期等数据，从而实现对器械包回收、分类、清洗、消毒、干燥、检查保养、包装、灭菌、储存及发放全过程监控、跟踪和管理。同时，借用激光打标机在贵重器械上打印了二维条码，加强对贵重器械的管理。

4 应用效果分析

（1）系统上线后，针对资产管理中经常出现的实物与财务账目不符的问题，使用带LED灯的RFID标签可以帮助医院规范抢救设备、危险物品和医疗垃圾的管理，保证设备与账物相符，提高设备的周转效率，大大减少了医院投入的成本，提高了医疗服务水平。

（2）当抢救病人需要该设备时，只须通过专门的阅读器对设备上的RFID标签进行扫描，RFID标签信息自动存储在阅读器和系统数据库中。通过无线网络可迅速地获得设备的实际情况。项目建成后，还支持各种统计分析，统计各类抢救设备分布情况、使用率、同期对比等；统计各类设备过保情况等。

（3）在危险物品和医疗垃圾车上安装了RFID标签，当危险物品和医疗垃圾车违规推出了区域，定位系统就会实时报警，并记录其违规运行的历史轨迹情况，同时系统标签蜂鸣、系统端弹出提示或短信提示等。在事后，可以很容易地查看历史轨迹，快速确认可能出现交叉感染的范围。

（4）通过计算机记录消毒供应包的回收、分类、清洗、消毒、干燥、检查保养、包装、灭菌、储存及发放过程进行相关记录，建立全程质量控制及可追溯体系，可以督促消毒供应中心工作人员确保医疗器械的清洗和灭菌合格。

5 结束语

本文系统通过与医院现有信息化改造项目中集成平台的对接，达到在不改变医院现有信息系统结构的情况下，以国际HL7标准与医院现有信息系统互联互通。通过医院ESB的技术手段，既充分利用医院现有HIS的数据与功能积累，又保持本项目内系统的相对独立性。项目建设完成后，通过与现有HIS集成，采用成熟的有源RFID技术，为医院提供完善的医疗垃圾管理、设备追踪和供应室追溯的智能化解决方案，帮助医院提高工作效率，降低医院运营成本，提高医疗服务水平。

[1] 中华人民共和国科学技术部等十五部委,中国射频识别(RFID)技术政策白皮书[S].2006.

[2] 施亮,傅泽田,张领先.基于RFID技术的肉牛养殖质量安全可追溯系统研究[J].计算机应用与软件,2010,1(27):40-43.

[3] 林济南,吕雪峰.基于RFID的高值医用耗材管理信息系统设计与实现[J].计算机与现代化,2011,(6):171-174.

[4] 金新政,段占祺,刘静.基于RFID的儿童保健一体化解决方案[J].中国妇幼保健,2010,(25):1464-1466.

[5] 李敏波,金祖旭,陈晨.射频识别在物品跟踪与追溯系统中的应用[J].计算机集成制造系统,2010,1(16):202-208.

[6] 罗贤春,袁冰洁.基于RFID的企业全程信息管理模式研究[J].图书馆理论与实践,2011,(2):37-39.

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[8] 李丽华,杜秋焕,王江滨,等.可追溯管理在消毒灭菌物品管理中的应用[J].中华医院感染学杂志,2009,19(7):802-803.

[9] 刘启华,张维玉.手术室器械纳入消毒供应中心全程质量追溯管理的探讨[J].中华医院感染学杂志,2010,(18):2816-2817.

[10] 徐涛,刘文.RFID技术在医疗设备质量控制管理中的应用[J].中国医疗设备,2012,27(4):33-35.