基于物联网的医院母婴识别防盗管理系统设计

王红梅

摘 要：现阶段，各大医院基本上都应用了智能化的信息管理系统，方便了患者的就医，但是针对婴儿的防抱错防盗系统普及率还很低。基于物联网的医院母婴识别防盗管理系统，将RFID射频技术和Zigbee技术相结合，自动将支持Zigbee的RFID读卡器和节点形成一个无线网络，实时读取母婴信息，一旦母婴分离，系统除了给出报警信息，还具有准确的定位功能，可以有效的防止婴儿被盗现象的发生。

关键词：物联网  婴儿防盗  Zigbee  RFID

中图分类号：TP315          文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0152-02

物联网，是指通过各种传感设备，如传感器、射频识别RFID技术、红外感应器等各种装置与技术，实时对任何需要监控、连接、互动的物体，采集各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。对于任何一个家庭来说，孩子都是重中之重，但是，社会上仍然存在一些别有用心之人，专干到医院偷盗婴儿贩卖人口的勾当，现有的信息管理系统，虽然在医疗预约挂号服务、医药产品的管理等方面方便了患者就医，但是不能有效地防止新生婴幼儿的被盗或者抱错。该系统就是在这种背景提出的，通过佩戴在婴儿身上可发射出无线射频信号的智能电子腕表，实时定位婴儿的位置，一旦母婴分离或者单独出现在开放区域时，系统就会给出报警提示，同时给出准确的位置信息。

1 系统的原理

医护人员会为母亲和婴儿分别发放电子腕表。其中婴儿佩戴的腕表除了记录了婴儿的身高体重、母亲姓名、出生时间等重要信息之外，还具备了防拆卸的功能。另外，在病房和走廊内安装了无线读卡器，当婴儿在病房内时，如果婴儿佩戴的腕表发出的无线射频信号与母亲的腕表匹配不成功或者当腕表被强行拆除时，系统就发出报警信息;当婴儿腕表信号单独出现在走廊时，系统也会报警，同时，如果婴儿离开医院，通过该系统可以查询到离开时间、行走的路线等信息，结合医院的监控系统，可以为警方提供重要的破案依据和线索。除了以上功能，电子腕表可以实时采集母婴的体温、血压等数据，实时监测其生命体征。

2 系统的组成

2.1 硬件配置

硬件主要分为四部分：电子腕表、网络传感器、路由网关和数据处理服务器。其中：电子腕表采用的是有源的RFID电子标签，同时为了可以实时采集母婴的体温、血压的信息，还加入了若干个传感器进行数据的采集;网络传感器节点采用的是Zigbee技术，其优势是有很强的处理控制能力，并有足够的空间进行数据的存放;基于Zigbee技术的网关节点，主要负责与外网和服务器的路由功能。即接收、汇总、分析其它节点的信息并通过无线网络传输到服务器进行数据处理;数据处理服务器部分主要完成对通过无线网络采集到的数据进行计算、分析、响应以及存储。

2.1.1 路由网关单元

网关单元是系统核心所在，实现数据的接收、分析与处理。主要由GPRS模块、WIFI模块、RFID模块和Zigbee模块组成。Zigbee收发芯片采用AT91RF231，该芯片的优点在于它在进行无线传输时，功耗低、适用于长距离传输。实现的功能如下：从传感器获取信息并进行处理、传送命令至执行单元、利用Wi-Fi模块和Zigbee模块进行通信、访问以太网等。

2.1.2 无线通信方案

整个系统中，设计网络传输的几个重要的无线通信模块有Wi-Fi模块、Zigbee模块。

（1）Wi-Fi模块，采用了RS9110-N-11-22-01，可以通过SPI、UART访问，适合MCU应用。

（2）Zigbee模块，采用的是AT91RF231，其电压范围是1.8～3.6 V，灵敏度为-100 dBm，输出功率为3 dBm，可在各种应用中延长电池寿命。

2.2 系统软件设计

软件部分主要实现的功能是：新生婴儿的识别、定位以及体温血压等生命体征的检测。

2.2.1 网络传感器数据处理部分

在系统启动后，通过系统定时器对系统进行控制。在系统定时器处理函数中，进行data_flag标志的置1操作。然后进行A/D信息采集并将其与之前保存的值进行比较，如果前后值发生变化，则将所发送数据包中的最后一位信息adc_flag值置1;若没有改变，则标志位不变，然后进行其他数据信息的采集。传感单元通过循环不断的采集温度血压等传感信息，利用Zigbee网络向上提交数据。

2.2.2 数据处理部分

通过在网关板上移植μC/OS-Ⅱ硬实时操作系统，创建多个线程完成整个数据处理。具体的线程如下：

（1）Task_Start线程：完成μC/OS系统的启动;

（2）Task_Wifiin线程：与Wi-Fi模块交互信息，完成Wi-Fi初始化及上层命令的接收;

（3）Task_Wifiout线程：向与Wi-Fi网络相连的控制终端发送数据信息;

（4）Task_Gprs线程：实现报警操作;

（5）Task_Rfid线程：对RFID卡识别，完成对身份的认证;

（6）Task_Zigbeein线程：接收传感单元发送来的数据;

（7）Task_Zigbeeout线程：向执行单元发送控制命令;

（8）Task_Scree线程：进行数据的显示以及与用户的交互操作。

3 系统的运行界面

当配置好硬件后，运行程序，系统可以实现人员定位、轨迹查询、报警设置、视频监控等功能。运行截图如图1所示。

4 系统的功能

（1）当婴儿在病房时婴儿和母亲的信息进行绑定，当婴儿需要离开母亲比如洗澡时，将婴儿信息与当值护士进行绑定，保证婴儿始终处于可信赖的人身边，一旦婴儿的信号不能和母亲或者护士信息的相匹配，系统就会发出报警信息;婴儿佩戴的腕表具有防拆卸的功能，一旦腕表被人为地强拆时，系统也可以报警。

（2）该系统除了可以详细显示每个病房内的母婴信息外，当婴儿和母亲在走廊等可监控区域时，还可以对他们的位置进行准确的定位。而一旦系统发出报警信息时，系统可以给出详细的报警位置，引导相关人员快速准确的到达警情发生的位置，防止事态进一步恶化。

5 结语

该系统把Zigbee技术和RFID技术相结合，自动将支持Zigbee的RFID读卡器和节点形成一个无线网络，此无线网络具有自组织自恢复的特点。自组网技术可以克服传统网络配置繁琐的缺点，使得位于无线网络范围内的节点设备自动连入网络，并通过自动形成的路由途径把数据送到服务器进行数据的处理。结合目前已有的医院信息管理系统软件，能够更好的提高医院的管理和服务水平。

参考文献

[1] 张金葆，张美，卢爱国，等.RFID发展现状及其在医院固定资产管理中的应用[J].中国医疗设备，2012，27（11）：83-86.

[2] 王龑，蔡学军，张修勇，等.物联网中的设备管理技术[J].物联网技术，2013（12）：78-80，83.

[3] 刘化君.物联网技术[M].北京：电子工业出版社，2010：67-80.

[4] XU X L，ZUO Y B.Design of intelligent internet of things for equipment maintenance[J].International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation，2011（2）：509-511.

[5] 朱弋，王振洲，姚翔.射頻识别技术在医院中的应用[J].中国医学装备，2011，8（3）：16-17.

[6] 黄晓文，高明，王锦茹.物联网技术在医院成本管理中的应用[J].中国医院管理，2013，33（12）：67-68.

[7] 向仕平，陈昊，周民伟.基于物联网的数字化网络医院建设[J].解放军医院管理杂志，2012，19（1）：79-80.